船舶轴系安装实训平台的设计
船舶轴系安装实训是船舶动力装置相关专业的重要实训教学项目之一。文章依据船舶轴系安装岗位职业能力要求，结合船舶轴系安装新工艺，设计一套涵盖船舶轴系安装全过程的船舶轴系安装实训平台，以训练和强化学生的船舶轴系安装综合职业能力，促进具备一定技术管理能力、实践能力及创新能力的高素质技术技能型人才的培养。
标签：船舶轴系；安装；轴系校中；实训平台
引言
船舶主机和轴系安装是船舶轮机设备系统安装调整的关键技术，是船舶与海洋工程装备类相关专业学生的专业核心技能要求。调研发现具备船舶主机和轴系安装与调试能力的高技能人才较为紧缺。为更好地引导和推动船舶职业教育的改革和发展，促进高技能人才的培养，全国职业院校技能大赛专门设置了“船舶主机和轴系安装”赛项，有效激发了学生对专业知识的学习兴趣，也促进了船舶与海洋工程装备类专业的建设和改革。文章便是以全国职业院校技能大赛“船舶主机和轴系安装”赛项为背景，结合本专业教学资源建设，设计一套以职业能力培养为目标的船舶轴系安装实训平台，依据船舶钳工、装配钳工国家职业标准及岗位技能要求，结合船舶轴系安装技术领域的特点，按照钢质海船入级与建造规范和船舶推进轴系校中标准的要求等来规范教学，从而促进具备一定技术管理能力、实践能力及创新能力的高素质技术技能型人才的培养。
1 船舶轴系安装实训内容设计
船舶轴系安装实训是船舶动力装置相关专业的重要实训教学项目之一，旨在使学生在完成相关理论课程的学习后进一步掌握船舶动力装置关键设备的安装工艺及调试方法，能对船舶轴系安装过程中出现的具体问题进行分析和处理。依据当前造船企业对船舶主机和轴系安装岗位的工作任务和职业能力要求，本实训平台的训练任务涵盖船舶轴系安装全过程，包括轴系理论中心线的建立以及整个轴系中的尾轴管及尾管轴系、螺旋桨及螺旋桨轴、中间轴及中间轴承、推力轴及推力轴承、主机等主要设备的定位与安装等工作。因此，文章中将船舶轴系安装实训划分为“船舶轴系定位（建立轴系理论中心线）”“船舶轴系校中（工艺参数的测量与调整）”及“轴承负荷的测量、计算与调整”等子项目，包括对工艺编制、参数测量、数据处理、安装实操等环节的训练，强化学生的船舶轴系安装综合职业能力，提高学生的职业素养。
2 船舶轴系安装实训平台的设计方案
2.1 船舶轴系定位的实训设计
船舶轴系定位实训的主要任务是确定轴系理论中心线的基准点，应用激光经
本科毕业设计(论文) 船用推进器方向控制装置设计
船用推进器方向控制装置设计 摘要 直翼摆线推进器(Cycloidal Propelle)作为一种性能优异的船舶推进器，被广泛应用于拖船、扫雷舰艇、浮吊、动力定位等高控制要求的场合。 本文简述了船用直翼推进器的基本概念和研究意义，以及国内外直翼推进器方向控制机构的研究现状，此外介绍了船用推进器的工作原理以及它的运动规律，总结两种常用方向控制装置：凸轮式和连杆式。给出了船用推进器方向控制机构的总体设计方案，设计控制机构的关键部件，还有绘制出装配总图。 关键字：直翼摆线推进器连杆机构伺服电机全方向推进器 The Design of Propeller Direction Dontrol Device
Student: Jiaao Wan Advisor: Dr.Changjing Ou College of Engineering Zhejiang University of Technology Abstract Cycloidal propeller is a performance ship propulsion,and the demand of offshore drilling platforms, semi-submersible vessels, lifeboats,platform supply vessels,cabling ships and other marine engineering equipment is increasing sharply. This paper presented the basic concepts of cycloidal propeller and the importance of cycloidal propeller sudy and analyzed the present research situation of cycloidal propeller. This paper introduced cycloidal propeller's working principle and law of motion,and summarized the two commom direction control device:cam-tape and link-tape.It proposed the overall design of marine propulsion direction and control institutions,designed the key components of control institutions and drawed the assembly drawing. Keywords:Cycloidal propeller; Linkage; Servo motor; Omni-directional thrusters 目录 摘要 (i)
第八章船舶轴系和螺旋桨 【学习目标】 掌握船舶轴系的功用、基本组成、日常维护管理；掌握螺旋桨的基本组成和各部分名称；了解船舶轴系扭振及危害。 在船舶推进装置中，从齿轮箱（或主机）输出法兰到螺旋桨，其间以传动轴为主体的用于传递扭矩的装置称为轴系，螺旋桨通过轴系与齿轮箱（或主机）连接。 第一节轴系 一、轴系的功用 轴系的功用是将船舶柴油机输出的功率传递给螺旌桨，使螺旋桨旋转，以推进船舶航行。轴系是齿轮箱（或主机）和螺旋桨之间的连接和传动机构，将柴油机输出功率传递给螺旌桨，以克服螺旌桨在水中转动的所消耗的功率，同时，又将螺旋桨在水中旋转产生的轴向推力通过推力轴承传递给船体，以克服船舶航行的阻力。 二、轴系的基本组成 轴系包括传动轴（推力轴、中间轴、艉轴或螺旋桨轴）、轴承（推力轴承、中间轴承、艉轴承）、轴系附件（润滑、冷却、艉轴密封装置）等，如图8-1所示。轴系是由多支承的传动轴所构成。从机舱到船尾往往有一段距离，其传动轴往往较长，传动轴通常分为几段，并用联轴器将各轴段联接组合而成。每段轴又按其所承担的任务分为推力轴、中间轴、艉轴或螺旋桨轴等，这些轴段依靠相应的轴承支撑。传动轴的总长度、轴段数目及其附件的配置等，与船的大小、船型、船体线型、机舱位置、动力装置形式等因素有关。对于轴线不长的小型船舶，为了缩短轴系，也可只用一根螺旋桨轴直接将螺旋桨与齿轮箱的输出法兰相连。 图8-1 轴系
1、传动轴 传动轴包括推力轴、中间轴和艉轴。推力轴前端用法兰与齿轮箱（或主机）的输出法兰相连，后端的法兰则与中间轴法兰相连。推力轴和推力轴承是一对组合部件。中间轴用来连接推力轴和艉轴。 2、轴承 轴承包括推力轴承、中间轴承和艉轴轴承。推力轴承用于承受螺旋桨通过推力轴传递的推力，并通过它将推力传给船体。中间轴承用于承受中间轴的径向负荷和重量。艉轴轴承用于承受艉轴轴的径向负荷和重量。 3、轴系附件 轴系附件包括隔舱填料函、艉管、油封、润滑管路和冷却管路。隔舱填料函用于保持轴系穿过水密隔舱处的水密。艉轴管用来支撑艉轴承和艉轴。艉轴轴封装于尾轴管中，用于密封水和油。润滑系统用于提供并保证艉轴承中润滑油的供应。冷却管路给艉轴管、中间轴承、推力轴承供给冷却水。 三、轴系对中 轴系对中的目的是使轴系的实际中心线与理论中心线尽量保持一致，以保证船舶推进装置正常运行。 轴系理论中心线是船舶设计时所确定的轴系中心线。通常根据轴系理论中心线确定主机、轴系各传动轴和轴承的安装位置。因此，轴系理论中心线不仅是轴系和主机安装时的安装基准，也是船舶修理时的重要依据。 船舶轴系轴线的对中质量，对轴系和主机的正常运转以及船舶振动均有很大影响，特别是对轴径大、轴承间距小、刚性强的轴系影响更为显著。 若轴系对中质量差，可能造成危害。如运转时引起轴承的负荷急剧增加，导致轴承发热和迅速磨损甚至咬死；艉轴管密封装置迅速磨损产生泄露，引起润滑油泄漏造成污染事故；主机曲轴臂距差超过规定值，导致曲轴裂纹甚至断裂；破坏减速齿轮的正常啮合和支承轴的正常工作；引起船体振动，严重的甚至导致轴系断裂等严重机损辜故。 船舶轴系需要进行良好的对中。船舶经过一段时间营运后，由于各道轴承、轴颈运转中存在不同程度的磨损和船体变形或者发生海损事故等原因，轴系原对中状态会发生变化，因此，应定期检验、调整。 轴系的技术状态主要取决于轴系中心线的状态，而轴系中心线的状态是通过轴系中心线弯曲程度和艉轴与主机中心线同轴度来确定的。 四、轴系的日常维护管理 船舶轴系自重较大，运行工况不断变化，若管理维护不当，会造成轴系及其
船舶轴系的安装 1、轴系的作用：是将主机发出的功率传递给螺旋桨；螺旋桨旋转后产生的轴向推力通过轴系传给推力轴承，再由推力轴承传给船体，使船舶前进或后退。 2、轴系的组成：通常指从主机曲轴末端（或减速齿轮箱末端）法兰开始，到尾轴（或螺旋桨轴）为止的传动装置。其主要部件有：推力轴及其轴承、中间轴及其轴承、尾轴（或螺旋桨轴）及尾轴承，人字架轴承，尾轴管及密封装置，各轴的联轴节。有的船舶还另有短轴，用来调整轴系长度。此外，还有隔舱壁填料函和带式制动器等。 3、轴系的结构种类很多，有常用型螺旋桨推进装置轴系；可调螺距螺旋桨推进装置轴系；正反转螺旋桨推进装置轴系；可回转式螺旋桨推进装置轴系等。 4、一般来说，具有两根或两根以上中间轴的轴系，称为长轴系；只有一根或者没有中间轴的轴系称为短轴系。 5、双轴系船舶，左右主机回转方向必须相反，当船舶在正车前进时，右舷主机一般为右转，而左舷主机位左转。如果主机回转方向一致时，则可通过换向机构来实现。 6、当主机或齿轮箱内部设有推力轴承时，轴系就可以不必设置独立的推力轴承了。 7、推力轴及其轴承的作用有两点：一是承受螺旋桨所产生的轴向推力，并传递给船体，使船舶产生运动；二是防止螺旋桨产生的轴向推
力直接传给主机曲轴，使曲轴发生移动及歪斜，而损坏主机的机件。 8、常见的推力轴承有两种结构形式，一种是旧船上常见的马蹄片式推力轴承；另一种是单环推力轴承（又称米歇尔式推力轴承），前者已被淘汰。 9、隔舱壁填料函的作用是在轴系通过舱壁时，使舱壁保持水密，以保证船舶的抗沉性。当主机舱布置在尾部，就不用隔舱壁填料函。10、在双轴系船舶中，轴系一般带有制动机构，这是为了在航行中需要停下某一套动力装置时，就用制动机构把它制动住，使轴系不因水流影响而转动。此外，制动机构也可以帮助主机缩短换向时间。11、尾管轴承绝大多数采用滑动轴承。当尾管轴承采用铁犁木、橡胶、层压板和尼龙等材料时，则用水作为冷却润滑剂。这时，尾管通常都用铜质保护套或玻璃钢保护层来保护尾轴轴颈，以防止海水对尾轴的锈蚀。当尾轴管内采用白合金轴承时，均用润滑油来润滑冷却，这时尾轴管首尾端都设有密封装置。 12、中间轴承大多数采用白合金的滑动轴承，但也有采用滚动轴承的。当采用滚动轴承时，各中间轴和尾轴一端的连接法兰必须制成可拆联轴节，以便于滚动轴承的拆装，中间轴承均用润滑油润滑，有冷却水（在管子内）再来冷却润滑油。 13、当尾轴伸出船体外的长度较长时，就需要两人字架给以支承，这通常在双轴系船舶上采用，人字架轴承通常为滑动轴承。 14、因为人字架轴承和尾轴管轴承都在水中工作，故其轴承通常用铁犁木、桦木层压板、硬橡胶等材料制成，这类材料的轴承是用舷外水
企业标准 Q/PaxOcean-M-028-2020 轴系安装工艺规范 2020年3月26日颁布 2020年4月1日起实施
1 范围 本规范规定了船舶轴系安装前准备、人员、工艺要求、工艺过程和检验。 2 规范性引用文件 CSQS 中国造船质量标准（2016） 3 安装准备 3.1 光学照光仪 3.2 钢丝 0.5mm 3.3 拉线架 带挂重的一套（用于船尾）、带夹住的一套（用于机舱壁） 3.4 挂重 0.5mm钢丝挂25KG吊重 3.5 光靶 4 人员 4.1 安装人员应具备专业知识并经过相关专业培训、考核合格后，方可上岗。 4.2 安装人员应熟悉本规范要求，并严格遵守工艺纪律和现场安全操作规程。 5 工艺要求 5.1 轴系基准点确定和检查 5.2 船尾轴毂前后端与轴线的偏差 5.3 中间轴承与轴线的偏差 5.4 主机齿轮箱底座左右开档与轴系中心线偏离值≤10mm，环氧高度偏差在范围 之内。 5.5 轴系中心线与舵系中心线偏离值≤3mm， 6 工艺过程 6.1 轴线照光及拉线具备条件 6.1.1 主船体中尾部基本成型，机舱前舱壁向后的主甲板下船体结构应装焊完毕，火 工校正结束，焊缝拍片检查及返修工作全部结束。 6.1.2 机舱向艉，主甲板上弦墙、带揽桩，导缆孔及其他甲板机械底座结构件应焊接 完毕。 6.1.3 机舱及舵机舱内大型底座结构件焊接完毕。
6.1.4 轴系所经过的舱室密性已报验完毕。 6.1.5 艉部滚筒吊装到位，如滚筒不到位，需用相近的重物压重 6.1.6 在轴系的定位、安装及报验过程中，船体的基线水平状态及左右横倾均应处 于船体允许的公差范围之内。 6.1.7 船体已给出理论中心线，且已进行了报验。 6.1.8 轴系照光过程中，不允许移动随船架、墩木、木桩和搬上、吊下重物，压载 铁不得随意移动。同时应停止任何强烈振动作业，报验应在无日光暴晒下进 行。 6.2 船体艉部光靶固定 把光靶焊接在船体艉部结构上，保持与船台垂直 6.3 船体艉部理论中心线的确定 在船台上找准距离距船体中心线距离的直线a(左右对称,参照轴系布置图)，调整激光经纬仪的轴线与直线a在垂直面上重合。 6.3.1 将激光经纬仪射出的光点延伸到光靶位置上，并向上移动，同时测量此光点 到船台的垂直距离，当测定的距离等于船体轴线距基线的距离+船台高度时， 则此点A为船体艉部基点。以此点为参考点打好样冲，同时将经纬仪翻转， 使光点投射到艉柱后平面的上点B和下点C，并打好样冲，这样就可以初步确 定轴系艉部理论中心线。 6.4 机舱内轴线中心线的确定； 6.4.1 在机舱内设立经纬仪，将激光经纬仪射出的点延伸到船体艉部光靶上，使其 与船体艉部样冲A点重合，调整激光经纬仪角度，使其能与船体艉柱平面B、C两点连线相交，又能与光靶A点重合，将激光经纬仪固定。 6.4.2 将激光经纬仪翻转180度，将光点延伸到机舱前舱壁，确定光点位置，并打 好样冲D点，此时A点与D点的连线即为轴系初步确定的理论中心线。 6.4.3 若轴系比较长，可在轴系穿舱壁附近设置光靶点，确定轴系中心线位置，以 此作为舱壁开孔依据。 6.5 轴系的初拉线 6.5.1 根据艏艉基准点进行初拉线（要求在早晚，无阳光直射和船体大规模焊接作 业情况下进行）。
第一章习题 1. 除螺旋桨之外，船用推进器还有那些类型？简述他们的特点及所适用船舶类型? 螺旋桨，风帆，明轮，直叶推进器，喷水推进器，水力锥形推进器 螺旋桨：构造简单，造价低廉，使用方便，效率较高。 风帆：推力依赖于风向和风力以至于船的速度和操纵性都受到限制。仅在游艇，教练船和小渔船上仍采用 明轮：构件简单，造价低廉，但蹼板入水时易产生拍水现象，而出水时又产生提水现象，因而效率较低。目前用于部分内河船舶。 直叶推进器：可以发出任何方向的推理，操纵性好，推进器的效率高，在汹涛海面下，工作情况也较好，但构造复杂，造价昂贵，叶片保护性差极易损坏。用于港口作业船或对操纵性有特殊要求的船舶 喷水推进器：活动部分在船体内部，具有良好的保护性，操纵性能良好，水泵及喷管中水的重量均在船体内部，减少了船舶的有效载重量，喷管中水力损耗很大，故推进效率较低。多用于内河潜水拖船上，近年来也用于滑行艇，水翼艇等高速船上。 水力锥形推进器：构造简单，设备轻便，船内无喷管效率比一般喷水推进器为高，航行于浅水及阻塞航道中的船只常采用此种推进器。 2. 何谓有效马力（有效功率）？ 有效功率：若船以速度v航行时所受到的阻力为R，则阻力R在单位时间内所消耗的功为Rv，而有效推力Te在单位时间内所作的功为Te*v，两者在数值上相等，故Te*v（或者R*v）称为有效功率。 阻力试验R和V都可测。 3. 何谓收到马力？它与主机马力的关系如何？ 收到马力：机器功率经过减速装置，推力轴承及主轴等传送至推进器，在主轴尾端与推进器连接处所量得的功率称为推进器的收到功率Pd表示。 Pd=Ps*ηs→传递效率或轴系功率 4. 推进效率。推进系数如何定义？如何衡量船舶推进性能的优劣？ 推进效率：由于推进器本身在操作时有一定的能量损耗，且船身与推进器之间有相互影响，故有效功率总是小于推进器所收到的功率，两者之比称为推进效率，以ηd表示。 推进系数：有效功率与机器功率之比称为推进系数以P.C表示 P.C=Pe/Ps P.C=ηdηs 5. 何谓船舶快速性？快速性优劣取决于那些因素？ 快速性：指船舶在给定主机功率情况下，在一定装载时于水中航行的快慢问题。 ①船舶于航行时所遭受的阻力要小，所谓优良船型的选择问题 ②选择推力足够，且效率较高的推进器 ③选择合适的主机 ④推进器与船体和主机之间协调一致
全国职业院校技能大赛（高职组） 2018年“船舶主机和轴系安装”赛项 “船舶轴系定位”模块试题 （时间：55分钟） 任 务 书
赛位号： 一、注意事项 1.任务完成总分为18分，任务完成总时间为55分钟。 2.参赛团队应在55分钟内完成任务书规定内容。比赛时间到，比赛结束，选手应立即停止操作，根据裁判要求离开比赛场地，不得延误。 3.比赛期间，选手连续工作，饮水由赛场统一提供。选手休息或如厕时间均计算在比赛时间内。 4.选手报检时间不计入比赛时间，选手需要在报检时，需按下计时器的暂停键暂停计时，待裁判检查完毕后，由裁判按计时器的开始键恢复计时。报检期间，选手不得有任何与比赛相关的操作。 5.选手不得自带任何纸质资料、存储工具及通讯工具，如出现较严重的违规、违纪、舞弊等现象，经裁判组裁定取消比赛成绩; 选手离开比赛场地时，不得将草稿纸等与比赛相关的物品带离比赛现场。 6.参赛选手凭证入场，在赛场内操作期间要始终佩带参赛凭证以备检查，统一穿着大赛提供的服装和安全帽。 7.提交试卷时需由参赛队队长签赛位号，不得写上姓名或与身份有关的信息，否则成绩无效。 8.参赛选手应严格遵守竞赛规则和竞赛纪律，服从裁判员的统一指挥，自觉维护赛场秩序，不得因申诉或对处理意见不服而停止比赛，否则以弃权处理。 9.参赛选手必须严格遵守操作规程和工艺准则，接受裁判员的监督和警示，保证人身及设备安全；因操作失误，致使设备损坏或不能正常使用，或发生人身安全事故不能进行比赛等特殊情况，裁判有权终止比赛。 10.记录附表中数据用黑色水笔填写，表中数据文字涂改后无效。 11.任务书中需由裁判确认的部分，在任务书中已明确标出，参赛选手须先举手示意，提醒裁判评判，裁判评判后的数据不得再做任何修改。 12.结束比赛时，参赛选手应向现场裁判员举手示意，由现场裁判员记录比赛终止时间；比赛结束后，参赛选手不能进行任何与竞赛相关的操作，应在裁判监督下完成成果提交后方可离场。
轴系强度计算 在推进装置中，从主机（机组）的输出法兰到推进器之间以传动轴为主的整套设备称为轴系。轴系的基本任务是：连接主机（机组）与螺旋桨，将主机发出的功率传递给螺旋桨，同时又将螺旋桨所产生的推力通过推力轴承传给船体，以实现推进船舶的使命。 当机舱位置确定，主机布置好后，即可考虑轴系设计和布置。 4.1轴系的布置 4.1.1 传动轴的组成和基本轴径 传动轴一般由螺旋桨轴(尾轴)、中间轴和推力轴，以及将它们相连接的联轴器所组成。本船因其推力轴承已放置在减速齿轮箱中，所以不设推力轴。 而且本船螺旋桨轴不分段制造，最后本船传动轴组成设计成1根中间轴和1根螺旋桨轴。 轴的基本直径d(mm)应不小于按下式计算的值（考虑到标准化的要求，各轴轴径一般取不小于计算值的整数） d=(4.1) 100 = 100 =191.88C mm C=1.0——中间轴的直轴部分， d=mm，取200mm作为设计尺寸。 191.88 C=1.27——对于油润滑的且具有认可型油封装置的，或装有连续轴套（或轴承之间包有适当保护层）的具有键的螺旋桨轴 d=?=243.69mm，设计时取250mm。 191.88 1.27 C=1.05——尾尖舱隔舱壁前的尾轴或螺旋桨轴的直径可按圆锥减小，但在联轴器法兰处的最小直径应不小于C=1.05计算所得的值。 d=?=201.47mm，即螺旋桨轴在联轴器法兰处的最小 191.88 1.05 直径应不小于201.47mm。
4.1.2 轴系布置的要求 传动轴位于水线以下，工作条件比较恶劣，在其运转时，还将受到螺旋桨所产生的阻力矩和推力的作用，使传动轴产生扭转应力和压缩应力；轴系本身重量使其产生的弯曲应力；轴系的安装误差、船体变形、轴系振动以及螺旋桨的水动力等所产生的附加应力等。上述诸力和力矩，往往还是周期变化的，在某些时候表现更为突出，例如船舶在紧急停车、颠繁倒车或转弯，或是在大风大浪中受到剧烈纵摇或横摇时，使传动轴所受负荷更大，有时甚至使它产生发热或损坏。 为了保证传动轴工作可靠，且有较长的寿命，在设计时必须使其有足够的强度、刚度、有合理酌结构尺寸，并尽可能减少其长度和重量，还必须考虑怎样有利于制造和管理等问题。 4.1.3 轴系的布置 本船轴系布置从齿轮箱法兰开始，至螺旋桨为止，包括：轴承位置及间距的选择；各种辅助设备选择与位置的决定；滑油与冷却水管系的布置。具体内容如下。 1、轴线的长度、数量、位置和倾角 （1）长度的确定 这是轴系设计首先遇到的环节。 轴线长度是由两个端点来决定，一个端点为主机(或齿轮箱)输出法兰的中心；另一个端点为螺旋桨的中心，此二端点间的距离，即为轴线的基本长度。 本船轴系长度为11.47m（传动轴的实际长度尚应考虑螺旋桨中心后用来装螺旋桨的尾轴伸出和螺纹部分）。 （2）轴线的倾角 一般的，船舶纵向倾角α约在00 0~5之间。有些双轴系的船舶，容许轴线在 0~3之间。 水平投影上离开船舶的中线面向外或向内偏斜，偏斜角β在00由于轴系倾斜给主机带不良的工作状态，降低螺旋桨有效推力，而且轴系重量也产生轴向分力，该力与推力方向相反，进一步降低了螺旋桨的有效推力，所以轴线最好设计成没有纵向倾角和横向偏斜角的形式。本船轴系设计成没有纵向倾角和横向偏斜角。 （3）轴线的数量和位置 本船是双轴系拖轮，轴线数目是2。
船舶动力装置设计 陆金铭编著 国防工业出版社
前言 船舶是水上运输、作业和保卫国防的工具。船舶动力装置是船舶上的机电设备和系统的总称，一般由主推进装置、辅助供能装置、保证船舶生命力和安全的设备及保证船上人员正常生活所必需的设备和环境保护设备等组成。船舶动力装置是船舶的重要组成部分，它是为船舶的正常航行、作业、战斗和其他需要提供推进动力和各种二次能源（如电、蒸汽、热水、压缩空气等）的一套复杂的机电设备。船舶动力装置的工作性能和效果是船舶整体性能的一个重要方面，它反映了造船技术和设计艺术的水平。 由于船舶动力装置设计工作的复杂性，作为未来的船舶动力装置设计工程师和科学工作者必须具有正确的设计思想和观点，掌握船舶动力装置设计的基本原理、基本内容和方法，此外应适应设计现代化的要求，掌握船舶动力装置计算机辅助设计的基本理论和方法，包括最优化设计的基本概念，本课程是一门专业设计课程，是实践性和综合性均较强的课程，因此我们重视加强在设计能力上的培养，使学生通过本课程的学习，灵活运用过去所学的基本知识和专业知识，解决设计中的各种问题，为今后从事船舶动力装置设计工作打下坚实基础。
第1章绪论 1.1 船舶动力装置设计的任务、内容和要求 船舶是水上运输、作业和保卫国防的工具。船舶动力装置是船舶上的机电设备和系统的总称，一般由主推进装置、辅助供能装置、保证船舶生命力和安全的设备及保证船上人员正常生活所必须的设备和环境保护设备等组成。船舶动力装置是船舶的重要组成部分，它是为船舶的正常航行、停泊、作业、战斗和其他需要提供推进动力和各种二次能源（如电、蒸汽、热水、压缩空气等）的一套复杂的机电设备。船舶动力装置的工作性能和效果是船舶整体性能的一个重要方面，它反映了造船技术和设计艺术的水平。 船舶动力装置比陆上固定式动力装置具有更多的功能，更严格的要求，更复杂的工作条件。因为： （1）船舶任务不同，对船舶动力装置的要求也各异。如军舰的作战、运输船的航运、工程船的作业等，分别具 有不同要求。 （2）船舶动力装置必须为船员或旅客提供正常工作和生活的必需条件。 （3）船舶动力装置必须能够在大风大浪颠簸摇摆的恶劣条件下工作，要具有在孤立无援的条件下依靠自己，维 持工作，保障安全的能力。战斗舰艇的要求更为苛刻， 在战争条件下它要时刻为保存自己，消灭敌人而紧张 活动活动，必须具有足够的可靠性、机动性及隐蔽性。
船舶推进轴系扭振控制技术 雷洪涛 122210009 船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分，主要包括主机曲轴知道螺旋桨直接的传动轴及其附件。其主要作用是将发动机发出的功率传递给螺旋桨，同时又将螺旋桨的推力传给船体，推动船舶航行。在船舶航行过程中船舶轴系会受到多种复杂的载荷作用，使轴系产生相应的振动，轴系的振动可导致柴油机、传动装置故障及机架振动，已经上层建筑的纵向振动，同时也可以导致轴承和尾轴管的磨损，使船舶在航行过程中带来了安全隐患和噪声污染。所以对船舶推进轴系进行轴系扭振控制是十分必要的！ 轴系装置之所以产生扭转振动，其内因是轴系本身不仅具有惯性，还有弹性，由此确定了其固有振动特性。其外因则是因为作用在轴系上的周期性变化的激振力矩，该力矩是产生扭振的能量来源，主要激振力矩主要来自1)气缸内气体压力产生的激振力矩；2)往复运动质量产生的惯性力矩；3）螺旋桨、泵等吸收功率部件不能均匀吸收扭矩而产生的激振力矩。当轴系激振的频率与轴系固有频率相同时，就好产生共振现象，当扭振超过轴系所能承受的应力时，轴系将发生断裂。因此，进行轴系扭振分析控制，使其在工作转速范围内不发生过大振幅及过大轴段应力危险共振。 目前已有的轴系振动计算分析主要分为两大类，一类是轴系质量经离散化后集总到许多集中点的集总参数模型，另一类是轴系质量沿轴线连续分布的分布参数模型，集总参数模型是将轴系离散成具有集中转动惯量的圆盘、无质量的弹性轴以及内部阻尼和外部阻尼，故又称周盘模型。周盘模型是轴系扭振计算分析中应用最早的力学模型之一，使用简单，计算方便，但是精度不高，分布参数模型中轴系的质量沿轴线分布，因此比集总参数模型更接近实际，此外，随着有限元方法的应用，框架模型和阶梯轴模型更接近实际模型。对自由振动的计算分析方法有Holzer法、传递矩阵发、解析法；用于强迫振动的计算方法有能量发、放大系数法、传递矩阵法、解析法、有限元法等。通过对船舶轴系进行扭振计算分析，得到抓哟简谐系数、气缸的不均衡负荷，以及分支轴系系统尤其是双机并车轴系、非线性问题、纵扭耦合计算等轴系扭振计算中的
船舶动力装置课程设计 一、设计目的 1、进一步掌握舰船动力装置的基本概念和基本理论； 2、掌握船机浆设计工况选择的理论和方法； 3、掌握工况船舶采用双速比齿轮箱速比优先选计算方法； 4、掌握主机选型的基本步骤方法； 5、初步掌握船机浆工况配合特性的综合分析方法。 二、基本要求 1、独立思考，独立完成本设计； 2、方法合适，步骤清晰，计算正确； 3、书写端正，图线清晰。 三、已知条件 1、船型及主要尺寸 (1) 船型：单机单桨拖网渔船 (2) 主尺度 序号尺度单位数值 1 水线长M 41.0 2 型宽M 7.8 3 型深M 3.6 4 平均吃水M 3.0 5 排水量T 400.0 6 浆心至水面距离M 2.5 (3) 系数 名称方形系数Cb 菱形系数Cp 舯刻面系数数值0.51 0.60 0.895 (4) 海水密度ρ =1.024T/M3 2、设计航速 状态单位数值 自航KN 10.4 拖航KN 3.8 3、柴油机型号及主要参数 序号型号标定功 率(KW) 标定转速 (r/min) 柴油消耗率 （g/kw·h） 重量（kg） 外形尺寸（L× A×H）mm 1 6E150C-1 163 750 238 2500 2012×998× 1325 2 6E150C-1 220 750 238 3290 2553×856× 1440 3 8E150C-A 217 1000 228 2700 2065×1069× 1405 4 8E150C-A 289 1000 228 3500 2591×957× 1405
5 6160A-13 164 1000 238 3900 3380×880× 1555 6 X6160ZC 220 1000 218 3700 3069×960× 1512 7 6160A-1 160 750 238 3700 3380×880× 1555 8 N-855-M 195 1000 175 1176 9 NT-855-M 267 1000 179 1258 1989×930× 1511 10 TBD234V8 320 1000 212 4、齿轮箱主要技术参数 序号型号 额定传递能 力kw/(r/min) 额定输入 转速 （r/min） 额定扭 矩N*m 额定推 力KN 速比 1 300 0.184--0.257 750--1500 1756.2-- 2459.8 49.0 2.04,2.5,3 ,3.53,4.1 2 D300 0.184--0.257 1000-2500 1193.64- -2459.8 49.0 4,4.48,5.0 5,5.5,5.9, 7.63 3 240B 0.18 4 1500 1756 30--50 1.5,2.3 4 SCG3001 0.16--0.22 750--2300 30--50 1.5,2.3,2. 5,3.5 5 SCG3501 0.257 750--2300 1.3,2.3,2. 5,3.5,4 6 SCG3503 0.25 7 1000-2300 4.5,5,5.5, 6,6.5,7 7 SCG2503 0.184 1000-2300 4,4.5,5,6, 6.5,7 8 GWC3235 0.45--1.35 --1800 4283--12 858 112.7 2.06,2.54, 3.02,3.57, 4.05,4.95 5、双速比齿轮箱主要技术参数 序号型号额定传递能 力 kw/(r/min) 额定输入转 速（r/min） 额定推力 KN 速比 1 GWT36.39 0.42--1.23 400--1000 98.07 2--6 2 GWT32.35 0.52--1.32 --1800 112.78 2--6 3 MCG410 0.74--1.8 4 400--1200 147.0 1--4.5 4 S300 0.18--0.26 750--2500 49.03 2.23,2.36，2.52,2.56
第五章船舶推进装置 第一节船舶推进装置的传动方式 船舶推进装置按传递到螺旋桨功率方式不同可分为以下几种。 一、直接传动 直接传动是主机动力直接通过轴系传给螺旋桨的传动方式。在这种传动方式中，主机和螺旋桨之间除了传动轴系外，没有减速和离合设备，运转中螺旋桨和主机始终具有相同的转向和转速。它的主要优点是：（1）结构简单，维护管理方便。只要安装时定位正确，平时管理中注意润滑冷却，一般不会出现大问题。（2）经济性好，传动损失少，传动效率高。主机多为耗油率低的大型低速柴油机。螺旋桨转速较低，推进效率较高。（3）工作可靠，寿命长。因此普遍应用于大、中功率的民用船上。其缺点是：整个动力装置的重量尺寸大，要求主机有可反转性能，非设计工况下运转时经济性差，船舶微速航行速度受到主机最低稳定转速的限制。 二、间接传动 间接传动是主机和螺旋桨之间的动力传递除经过轴系外，还经过某些特设的中间环节（离合器、减速器等）的一种传动方式。根据中间传动设备的不同，又可分为只带齿轮减速器；只带滑差离合器和同时具有齿轮减速器和离合器三种。它的主要优点是：（1）主机转速可以不受螺旋桨要求低转速的限制。只要适当选择减速比，就可使主机的转速适应螺旋桨的转速要求。（2）轴系布置比较自由。主机曲轴和螺旋桨轴可以同心布置也可以不同心布置，以改善螺旋桨的工作条件。（3）在带有倒顺车离合器的装置中，主机不用换向，使主机结构简单，工作可靠，管理方便，机动性提高。（4）有利于多机并车运行及设置轴带发电机。间接传动的主要缺点是轴系结构复杂，传动效率较低。这种传动方式多用于中小型船舶以及以大功率中速柴油机、汽轮机和燃气轮机为主机的大型船舶。 近年来由于动力装置节能的需要，提高螺旋桨的推进效率越来越被人们重视，而采用大直径低转速螺旋桨是有效途径。在70年代初，低速柴油机利用直接传动方式带动的螺旋桨转速多在100r/min以上，中速机通过减速箱减速一般也不低于90r/min。以后随着节能型船舶的出现，减速齿轮装置已扩大到低速柴油机的领域，直到有的船舶低速机经减速后，螺旋桨转速仅为43r/min，螺旋桨直径竟达11m。以中速机为主机的船舶，为了进一步降低螺旋桨转速，减速齿轮箱的减速比也相应加大，螺旋桨转速有的已降至60r/min。随着动力装置节能技术的进一步发展，间接传动方式的应用范围将会进一步扩大。 三、Z型传动 Z型传动装置又称悬挂式螺旋桨装置。图5-1为Z型传动装置的结构原理图。主机1的功率经联轴器2、离合器3、带有万向节的传动轴4、上水平轴8、上部螺旋锥齿轮9、垂直轴12、下部螺旋锥齿轮14及下水平轴15传递给螺旋桨13，从而推动船舶前进。
船舶轴系的安装工艺 船舶轴系是动力装置的重要组成部分.其安装质量的好坏将直接影响主机和轴系运转的可靠性和持久性. 轴系的安装工艺对船舶建造周期有很大的影响,因此按照不同类型的船舶结构特点,采用合理的安装工艺对提高安装质量,缩短安装期限有很大的作用. 轴系安装工艺的主要内容有以下几个部分: 1.确定轴系的理论中心线; 2.按确定的轴系理论中心线镗尾拄壳孔或人字架壳孔及开隔舱壁填料函孔; 3.安装尾轴管,尾轴轴承,人字架轴承,尾轴,尾轴密封装置,最后安装螺旋桨; 4.中间轴的校中,安装与固定; 5.主机的定位与固定. 通过主机曲轴中心,同时又通过尾轴管(或人字架)的中心的直线称为轴系理论中心线.它是主机轴系安装的标准.为了保证主机曲轴中心线与尾轴管以及轴系同轴度要求,在进行安装前必须测定轴系理论中心线.轴系理论中心线是在船舶设计时所确定的轴系的轴心线.在轴系安装时,人字架轴壳孔和尾拄轴壳孔等的校中和镗削加工,以及确定轴系上各部件的相对位置,都是以轴系理论中心线为基准的. 船体实际变形是绝对的,不变形是相对的,因此在测量轴系中心线时,只能做到船体变形尽量接近在水中变形的情况.为此,在测定轴系中心线前,应具备下列条件: 1.影响船体总强度的主要焊接装配工作必须基本结束. 2.轴系所通过的区域内,船体的主要焊接装配工作应结束,该区内隔舱水密试验也应结束. 3.应定期检查船体与基线检验点的相对位置,龙骨墩. 4.轴系零件如人字架,轴承座均已焊好.若偏移大于3毫米即应调整锲紧. 5.建议在阴天或晚上进行测定工作,以防日晒而引起不均匀的船体变形. 6.保持船内安静,停止敲击,振动的工作
文章编号 167127953(2004)05215203 收稿日期 2004207215 作者简介 周伟(1975-),男,学士,验船师 尾机型船舶推进轴系安装工艺 周 伟 中国船级社青岛分社 青岛 266071 摘要 在传统螺旋桨推进船舶上,轴系的安装是关系船舶建造质量的重要环节,采用偏心加工尾轴承外圆法来调节轴系实际中线的方法可大量缩短工时,提高安装精度,是轴系安装的发展方向。 关键词 轴系 安装 偏心加工 中图分类号 U671.91+1 文献标识码 A Abstract The installation of shafting of traditional ship thrusted by propeller is a important step during the ship building ,there is a new method which ad just the shafting actual center line through eccentricity machining the outer surface of tube shaft bearing can save lots of man 2hour ,and this method boost the precision of installation ,the writer forecast that this method would be the develo pmental direction of shafting installation and would be applied widely. K ey w ords shafting ;installation ;eccentricity machining 1 引言 在船舶动力装置中,轴系用于传递主机的功率和螺旋桨推力,由主机的输出端至螺旋桨之间,包括传递主机功率的传动轴(推力轴、中间轴、尾轴及联轴节),支持传动轴用的轴承(中间轴承及尾轴承)以及其它附件组成。 一般民用船舶中,中机型的大型船舶的轴系有的长度在100m 左右,中间轴多达10余根。小型船舶及尾机型船舶的轴系长度可短至7～8m 左右,有的甚至没有中间轴。 随着船舶建造工艺水平的进步及从经济效益的角度考虑,船舶轴系(特别是一般的民用船舶,如散货船、集装箱船等)的长度有越来越短之势。 轴系要与主机连接(或通过减速器、离合器等),因此轴系的安装必须与主机等的安装一并考虑。轴系安装工艺过程与所采用的轴系校中方法密切相关,并与船体建造工艺、轴系结构、船舶大小及船厂设备等有关。但就其安装工艺的主要工作内容及施工的方法而言,有一定的规律性[1]。 新建船舶轴系安装过程主要包括: 1)确定轴系理论中线,按理论中线镗尾轴孔; 2)安装尾轴管、尾轴及密封装置和螺旋桨;3)中间轴的校中和连接、中间轴轴承在基座 上的紧固等。 现今造船轴系的安装方法的区别主要集中前两个过程,其方法大致可分为以下几种: 1)确定轴系理论中线,对尾柱及尾隔舱加强垫板等用镗排进行镗孔使实际轴线与理论中线重合。 2)确定轴系理论中线,不再对尾柱镗孔,而 是测量原有的尾柱孔中线与理论中线之间的偏差,然后偏心加工尾轴承的外圆从而使实际轴线与理论中线重合。 3)确定轴系理论中线,直接调整尾轴管的位置使之与中心线与轴系理论中线重合(通过环氧树脂将尾轴管固定于尾柱轴毂内)。 2 几种轴系安装方法的介绍 2.1 镗排对尾柱及尾隔舱加强垫板等进行镗孔 大中型船舶的人字架轴毂、尾柱轴毂以及尾隔舱垫板等,都是将其焊装在船体后就地用镗排进行镗孔的。这些孔的加工,是以轴系理论中线为基准而在该孔端面上所划出的加工圆线和检验圆线进行的。 2.1.1 加工圆线和检验圆线 加工圆线和检验原线是两个同心圆,加工圆线是为了镗孔时确定其加工线,以便于达到规定 5 1船海工程 2004年第6期(总第163期)
船舶动力装置原理与设计复习思考题 第1章 1、如何理解船舶动力装置的含义？它有哪些部分组成？ 答：船舶动力装置的含义：保证船舶正常航行、作业、停泊以及船员、旅客正常工作和生活所 必需的机械设备的综合体。 组成部分：推进装置：包括主机、推进器、轴系、传动设备。 辅助装置：发电机组、辅助锅炉、压缩空气系统。 甲板机械 船舶管路系统 机舱自动化设备。 特种设备 2、简述柴油机动力装置的特点。 ?优点： a)有较高的经济性，耗油率比蒸汽、燃气动力装置低得多； b)重量轻(单位重量的指标小)； c)具有良好的机动性，操作简单，启动方便，正倒车迅速； d)功率范围广。 ?缺点： a)柴油机尺寸和重量按功率比例增长快； b)柴油机工作中的噪声、振动较大； c)中、高速柴油机的运动部件磨损较厉害； d)柴油机低速稳定性差； e)柴油机的过载能力相当差 3、船舶动力装置的技术特征包括哪些技术指标？ a)技术指标标志动力装置的技术性能和结构特征的参数。包括功率指标﹑质量指标和 尺寸指标。 b)经济指标代表燃料在该动力装置中的热能转换率。有燃料消耗率﹑装置总效率﹑推 进装置热效率﹑每海里航程燃料耗量及动力装置的运转-维修经济性。 c)性能指标代表动力装置在接受命令，执行任务中的服从性﹑坚固性和对外界条件、 工作人员的依赖性。因此它包括机动性﹑可靠性﹑自动远操作性能﹑牵曳性能以及噪声振动的控制等指标
4、说明推进装置功率传递过程，并解释各个效率的含义。 BHP、主机输出有效功率；DHP、螺旋桨收到功率；EHP、螺旋桨发出 指示功率→主机额定功率→最大持续功率→轴功率→收到功率→推力功率→船舶有效功率 ?指示功率：表示柴油机气缸中气体作功的能力； ?最大持续功率（额定功率）MCR：在规定的环境状况（不同航区有不同的规定，如无限航 区环境条件：绝对大气压为0.1Mpa;环境温度为45℃；相对湿度为60%；海水温度“中冷器进口处”为32 ℃和转速下），柴油机可以安全持续运转的最大有效功率； ?轴功率：指在扣除传动设备、推力轴承和中间轴承等传动设备后的输出功率； ?螺旋桨收到功率：扣除尾轴承及密封填料损失后所输出的功率。 ?推力功率：是螺旋桨产生使船航行的功率。 ?船舶有效功率：P e=R×V s×10-3 7、如何理解经济航速的含义？ ? 1.节能航速：节能航速是指每小时燃油消耗量最低时的静水航速，它常由主机按推进特性运行时能维持正常工作的最低稳定转速所决定。营运船舶在实现减速航行时，主机所输出的功率大大减少，其每海里燃油消耗率大幅度降低。但航速降低后，营运时间被延长，运输的周转量也少，故当船舶需实现减速航行时，应结合企业的货源、运力及完成运输周转量的情况综合考虑后再决策。 ? 2.最低营运费用航速：船舶航行一天的费用，主要由其固定费用(折旧费、修理费、船员工资、港口驶费、管理费、利息、税金，以及船舶停泊期间的燃、润油费等)和船舶航行时燃、润油费用构成。 最低营运费用航速是指船舶每航行1海里上述固定费用及航行费用最低时的航速，可供船舶及其动力装置的性能评价及选型用。在满足完成运输周转量的前提下，船舶按最低营运费用航速航行，其成本费用最省，但它并未考虑停港时间及营运收入的影响，故不够全面。 ? 3.最大盈利航速：最大盈利航速是指每天(或船舶在营运期间)能获得最大利益的航速。此航速的大小，往往与每海里(或公里)运费收入、停港天数及船舶每天付出的固定费用有关。一般在运费收入低、停港时间长、运距短、油价高的情况下，其最大盈利航速相对较小。 （图在下一页）
第一章 1.除螺旋桨之外，船用推进器还有那些类型？简述他们的特点及所适用船舶类型? 螺旋桨，风帆，明轮，直叶推进器，喷水推进器，水力锥形推进器 螺旋桨：构造简单，造价低廉，使用方便，效率较高。 风帆：推力依赖于风向和风力以至于船的速度和操纵性都受到限制。仅在游艇，教练船和小渔船上仍采用 明轮：构件简单，造价低廉，但蹼板入水时易产生拍水现象，而出水时又产生提水现象，因而效率较低。目前用于部分内河船舶。 直叶推进器：可以发出任何方向的推理，操纵性好，推进器的效率高，在汹涛海面下，工作情况也较好，但构造复杂，造价昂贵，叶片保护性差极易损坏。用于港口作业船或对操纵性有特殊要求的船舶 喷水推进器：活动部分在船体内部，具有良好的保护性，操纵性能良好，水泵及喷管中水的重量均在船体内部，减少了船舶的有效载重量，喷管中水力损耗很大，故推进效率较低。多用于内河潜水拖船上，近年来也用于滑行艇，水翼艇等高速船上。 水力锥形推进器：构造简单，设备轻便，船内无喷管效率比一般喷水推进器为高，航行于浅水及阻塞航道中的船只常采用此种推进器。 何谓有效马力（有效功率）？ v航行时所受到的阻力为R，则阻力R在单位时间内所消耗的功为Rv，而有效推力Te在单位时间内所作的功为Te*v，两者在数值上相等，故Te*v（或者R*v）称为有效功率。 阻力试验R和V都可测。 3.何谓收到马力？它与主机马力的关系如何？ 收到马力：机器功率经过减速装置，推力轴承及主轴等传送至推进器，在主轴尾端与推进器连接处所量得的功率称为推进器的收到功率Pd表示。 Pd=Ps*ηs→传递效率或轴系功率 4.推进效率。推进系数如何定义？如何衡量船舶推进性能的优劣？ 推进效率：由于推进器本身在操作时有一定的能量损耗，且船身与推进器之间有相互影响，故有效功率总是小于推进器所收到的功率，两者之比称为推进效率，以ηd表示。 推进系数：有效功率与机器功率之比称为推进系数以P.C表示 P.C=Pe/Ps P.C=ηdηs 5.何谓船舶快速性？快速性优劣取决于那些因素？ 快速性：指船舶在给定主机功率情况下，在一定装载时于水中航行的快慢问题。 ①船舶于航行时所遭受的阻力要小，所谓优良船型的选择问题 ②选择推力足够，且效率较高的推进器 ③选择合适的主机 ④推进器与船体和主机之间协调一致 第二章 6.螺旋桨由那些部件构成？他们各起什么作用？ 桨叶和桨毂构成（个人观点）桨叶：通过旋转产生推力桨毂：固定桨叶并传递来自尾轴的力和转矩。 7.与空气螺旋桨相比，船舶螺旋桨在几何特征上有何不同？思考其原因