第1节船舶推进装置的类型
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第一章船舶动力装置系统现代船舶动力装置,按推进装置的形式,可分为5大类:(1)·柴油机推进动力装置;(2)·汽油机推进动力装置;(3)·燃气轮机推进动力装置;(4)·核动力推进动力装置;(5)·联合动力推进装置。
现代民用船舶中,所采用的动力装置系统绝大多数是柴油机动力装置,因此,本书主要介绍以柴油机为动力装置的船舶,图1-1为船舶柴油机动力装置系统燃油供应系统原理图。
图1-1 柴油机动力装置系统燃油供应系统原理图柴油机燃油系统包括三大功能系统,分别是输送、日用和净化。
1)油输送系统燃油输送系统是为了实现船上各燃油舱柜间驳运及注入排出而设计的,所以,系统应包括燃油舱柜、输送泵、通岸接头和相应的管子和阀件。
通过管路的正确连接和阀件的正确设置,实现规格书所要求的注入、调拨和溢流等功能。
设计前,要认真阅读规格书和规范的有关章节,落实本系统所涉及的舱柜和设备所要求的输送功能。
设计时,应注意如下几个方面:a.规格书无特殊要求,注入管应直接注入至各储油舱,再通过输送泵送至各日用柜和沉淀柜,各种油类的注入总管应设有安全阀,泄油至溢流舱,泄油管配液流视察器;b.所有用泵注入的燃油舱柜都要有不小于注入管直径的溢流管,溢流至相应的溢流舱或储油舱,具体规定见各船级社规范,溢流管要配液流视察器;c.从日用柜至沉淀柜的溢流,在日用柜哪的管子上都要开透气孔以防止虹吸作用,两柜的连接管处要有液流视察器。
d.装在日用柜和沉淀壁上低于液面的阀,有的船级社规范对其材料有具体的规定,选阀时应予以注意。
e.一般情况下输送系统的介质,温度和压力都是较低的,所以系统的管材选用III级管即可。
f.通岸接头处要配有温度计、压力表和取样考克。
g.燃油输送泵和柴油输送泵互为备用时,两泵进口与出口的连通管中,双联盲板法兰要设在截止阀柴油侧。
2)燃油日用系统燃油日用系统是为主机、辅机、锅炉等烧油设备能正常服务而设计的系统,主要内容是根据设备的要求,配置适当的油柜、油泵、加热器、滤器和阀件、管子等,保证所供给的燃油在数量、质量、温度和压力等各方面都能满足设备正常运行的要求。
明轮是一种局部入水的推进器,装在明轮周围的用来向后划水的叫蹼板。
划水产生的反作用力通过转轴到船体上,推动舰船前进。
根据蹼板在明轮上的安装形式,分为“定蹼式明轮”和“动蹼式明轮”。
1,定蹼式明轮(见下图a)特点是构造简单,缺点是效率太差:蹼板在入水时是压水,而在出水前是提水,因而浪费了大部分能量,所以它的直径往往做得很大,入水深度一般不超过半径的1/2。
2,动蹼式明轮(见下图)它的蹼板以铰接方式与轮体相连,通过偏心作复合运动,因为它的蹼板能以适宜的角度入水和出水,提高了效率。
动蹼明轮产生的推力略次与定蹼明轮(所有的书上都是这样说的,未细研究,估计是机械效率和结构限制的缘故)3,明轮推进器仅适用于推力大、吃水浅、航速低且无大的浪涌的内河船舶。
它在船上的常见布置方式如下图:二.螺旋桨螺旋桨(又称螺旋推进器)是一种由若干个桨叶呈放射状装置在一个共同的桨(轴)毂上,每个桨叶与旋转平面相交一个角度。
常见的一些螺旋桨形式见下图:螺旋桨的设计理论非常复杂,就不在这里详述了,但由于目前在船模上使用最多的动力推进装置就是螺旋桨,所以船模爱好者对于有关概念应该有所了解。
现简述如下:1,直接影响螺旋桨性能的主要参数有:a.直径D——相接于螺旋桨叶尖的圆的直径。
通常,直径越大,效率越高,但直径往往受到吃水和输出转速等的限制;b.桨叶数N;c.转速n——每分钟螺旋桨的转数;d.螺距P——螺旋桨旋转一周前进的距离,指理论螺距;e.滑失率——螺旋桨旋转一周,船实际前进的距离与螺距之差值与螺距之比;f.螺距比——螺距与直径的比(P/D),一般在0.6~1.5之间;一般地说来,高速轻载船选取的值比较大,低速重载的船选取的值比较小;g.盘面比——各桨叶在前进方向上的投影面积之和与直径为D的圆面积之比。
通常,高转速的螺旋桨所取的比值小,低速、大推力的螺旋桨所取的比值大。
例如,拖轮的螺旋桨盘面比大于1.2甚至更大的情况也不少见;2,螺旋桨的数目:螺旋桨的数目通常等于主机的数目,一般根据船的用途、排水量、航速和总功率等确定。
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。
船舶动力装置的基本类型及其特点近代舰船上动力装置的型式按主推进装置发动机的类型来分,有柴油机装置、蒸汽轮机装置、燃气轮机装置、联合装置和原子能装置。
一、柴油机动力装置柴油机动力装置常根据主机功率传递方式的不同,分为直接传动螺旋桨、通过离合器- 减速齿轮机组驱动桨的间接传动和通过发动机、电动机-驱动桨的电力传动,以及不采用桨的喷水推进装置等几种型式。
柴油机的动力装置有如下几个方面的优点:(1)有较高的经济性。
它的油耗率(kg/(Kw*H))比蒸汽、燃气动力装置低得多,高速柴油机油耗率为0.21~0.245,中速(300~800r/min )机为0.166~0.190;低速(300r/min 以下)机为0.160!0.176,一般蒸汽轮机装置 油耗率要0.245~0.47。
燃气轮机装置油耗率则更大,为0.27~0.47(kg/(Kw*H))。
这一优点使柴油机的续航力大大提高,换句话说,一定续航力所需之燃油储带量较少,从而使营运排水量相应增加。
(2)质量轻。
柴油机动力装置中除主机和传动组外,不需要主锅炉、燃烧器以及工质输送管道,所以辅助机械和设备相应较少,布置简单,因此单位质量指标较小。
(3)有良好的机动性,操作简单,启动方便,正倒车迅速。
一般正常启动到全负荷只需10~30 min ,紧急时仅需3~10 min 。
虽然比燃气轮机差些,但它不需像燃气轮机装置那样一套复杂的启动和倒车设备。
柴油机装置停车只需2~5 min ,主机本身停车只要几秒钟即可。
柴油机装置存在如下几个缺点:(1)由于柴油机的尺寸和质量按功率比例增长快,因此单机组功率受到限制,低速柴油机也达6* 410 Kw 左右,中速机2*410Kw 左右,而高速机仅在8* 310 K 或更小,这就限制了它在大功率船上使用的可能性,大功率舰艇常希望有3* 410~3* 510Kw ,故其无法胜任。
(2)柴油机工作中的噪声、振动较大。
(3)中高速柴油机的运动部件磨损较厉害,高速强载柴油机的整机寿命仅1~5 kh 。
第五章船舶推进装置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。
简述船舶推进装置的几种方式船舶推进装置是指用于提供船舶运动动力的设备。
根据不同的技术原理和应用领域,船舶推进装置可以分为多种类型。
本文将从以下几个方面对船舶推进装置进行详细介绍。
一、螺旋桨推进螺旋桨是目前最常见的一种船舶推进装置,其工作原理是将功率转化为水流动能,从而产生向后的推力。
根据螺旋桨的结构形式和安装位置,可以将其分为固定式、可调式和缩水式三种类型。
1. 固定式螺旋桨:这种螺旋桨的叶片角度无法调整,在安装时需要根据预先计算好的设计参数进行固定。
由于受到水流阻力等因素影响较大,因此其效率相对较低。
2. 可调式螺旋桨:这种螺旋桨可以通过调整叶片角度来改变推力大小和方向。
相比固定式螺旋桨,可调式螺旋桨具有更高的效率和灵活性。
3. 缩水式螺旋桨:这种螺旋桨在停泊或航行时可以将叶片缩回船体内部,从而减少水阻和噪声。
当需要推进时,叶片会自动展开。
二、水喷推进水喷推进是一种通过向后喷出高速水流来产生推力的船舶推进方式。
它主要应用于速度较快的高速艇和游艇上。
根据喷嘴结构和排列方式的不同,可以将其分为单个喷嘴、多个聚流式喷嘴和环形喷嘴三种类型。
1. 单个喷嘴:这种水喷推进方式只有一个向后喷射的喷嘴,通过调整其角度来改变推力方向。
2. 多个聚流式喷嘴:这种水喷推进方式有多个小型聚流式喷嘴组成,可以产生更大的推力。
3. 环形喷嘴:这种水喷推进方式是在船体周围安装环形的多个小型聚流式喷嘴,可以实现全向运动。
三、气浮式推进气浮式推进是一种通过向后排放压缩空气来产生推力的船舶推进方式。
它主要应用于低速平底船和浅水船上。
根据气浮装置的结构形式和排列方式,可以将其分为气垫式、气囊式和喷气式三种类型。
1. 气垫式:这种气浮推进方式是在船体底部安装多个小型喷嘴,通过向下喷射压缩空气来产生气垫,从而减少水阻和摩擦力。
2. 气囊式:这种气浮推进方式是在船体两侧安装多个充气的橡胶气囊,通过调整充气量来控制推力大小和方向。
3. 喷气式:这种气浮推进方式是在船体底部安装一个大型喷嘴,通过向后喷射压缩空气来产生推力。