轮机管理课件第3章
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轮机概论--电子版教材讲解
轮机概论前言本书主要根据航海类专业教学指导委员会制定的海洋船舶驾驶专业《轮机概论》课程教学计划规定的内容编写的。
全书共分七章，分别简要讲述了轮机管理及热工基本知识；船舶柴油机动力装置；船舶推进装置；船舶辅助设备；船舶甲板机械；船舶通用系统；船舶电器设备概述。
目前驾驶员在船上的职责范围在不断扩大，其知识结构也要进行相应调整，使其适应新的船舶管理模式。
在轮机方面，要求驾驶员能熟练操作的机械设备除甲板机械外，还包括主柴油机；救生艇机；压载泵；应急消防泵；减摇和侧推装置；甲板空压机和油船专用系统等。
本书简要介绍了以上各种设备的结构和工作原理，同时还介绍了设备的管理和使用方面的知识。
力求理论结合实际，使本书成为驾驶员必备的工具书。
本书还可作为航海院校其他与船舶有关的陆上专业的选修教材和参考书。
本书第一章由吴桂涛博士编写；第二章由朱峰轮机长编写；第三章由迟华方轮机长编写；第四章由边克勤轮机长编写；第六章由张兴彪轮机长编写；第五章和第七章由吴晓光轮机长编写；本书由吴晓光和吴桂涛主编。
编者2007年5月第1章轮机管理基础1.1 轮机概述1.2 热工基础知识第2章船舶柴油机动力装置2.1 柴油机工作原理2.2 柴油机基本结构和实例2.3 柴油机的工作系统2.4 柴油机的操纵系统2.5 柴油机的运转特性2.6 柴油机的主要工作指标2.7 柴油机运行管理（主要的维修工作；正常操作管理）第3章船舶推进装置3.1 船舶推进装置的传动方式3.2 轴系的组成3.3 螺旋桨及螺旋桨特性3.4 可调螺距螺旋桨第4章船舶辅助设备4.1 船用泵4.2 液压泵和液压马达4.3 船舶海水淡化装置4.4 船舶制冷与空调装置4.5 活塞式空气压缩机4.6 船舶辅锅炉第5章船舶甲板机械5.1 船舶起货机5.2 液压舵机5.3 液压锚机和系缆机船舶减摇鳍5.4 船舶减摇鳍5.5船舶侧推装置第6章船舶通用系统6.1 舱底水系统6.2 压载系统6.3 日用水系统6.4 油船专用系统第7章船舶电气概述7.1 船舶电力系统7.2 轴带发电机7.3 船舶电气安全管理第1章 轮机管理基础1.1 轮机概述随着国际贸易的发展和造船技术的不断提高，以及机电设备和装卸机械的日渐改进，当前世界海上运输船正向大型化、专业化和自动化的方向发展，对船员的素质要求也越来越高。
机工业务之学习模块五之轮机管理3.
国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库
学习模块五
《机工业务》课程
轮机管理
任务三 船舶管系
一、 船舶动力管系
集中式冷却系统
国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库
学习模块五
《机工业务》课程
轮机管理
任务三 船舶管系
一、 船舶动力管系
集中式冷却系统
高温淡水用低温淡水冷却，二者在缸套水 冷却器中进行热交换，所以，用海水冷却 的冷却器只有中央冷却器
《机工业务》课程
轮机管理
任务三 船舶管系
透平油润滑系统管理
（1）要随时注意系统的压力和 重力油柜的油位；
（2）增压器高速旋转工作的特性， 决定其润滑系统不能瞬间断油， 靠重力油柜的存油单独供增压器 润滑10～15mi
国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库
学习模块五
《机工业务》课程
轮机管理
任务三 船舶管系
一、 船舶动力管系
闭式冷却系统
国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库
学习模块五
《机工业务》课程
轮机管理
任务三 船舶管系
一、 船舶动力管系
闭式冷却系统
用淡水冷却高温零部件，然后用海水冷却淡 水使之温度降低后再次使用；
特点： （1）冷却介质是淡水，水质好，含盐量少，对零部件腐蚀性小； （2）可提高柴油机动力装置的经济性和延长其零部件的使用寿命； （3）冷却系统结构复杂，包括高、低温淡水系统和海水系统，管理麻
一般一艘万吨级船舶，其大、小各种管路 长度为6万米左右，大、小阀件上千个，机械、 设备上百台及仪表与附件等。
要把这些装在船上的机械、设备、管路、 仪表、附件等管理好，才使船舶有了活力。
国家高职教育轮机工程技术专业教学资源库
船舶轮机管理
船舶轮机管理一、船舶轮机管理的概述1.1 轮机管理的定义船舶轮机管理是指对船舶轮机设备的全面管理和维护，包括设备的运行、维修和更新等方面。
1.2 轮机管理的重要性船舶轮机是船舶的核心部件之一，对船舶的工作性能和安全性具有重要影响。
良好的轮机管理能够保障船舶的正常运行并延长设备寿命。
二、船舶轮机管理的内容2.1 设备检查与维护2.1.1 定期检查•按照厂家要求和船级社规定，定期对轮机设备进行检查，包括润滑油、冷却水、排气系统等方面。
•制定详细的检查计划和检查表格，记录设备的检查情况和维护记录。
2.1.2 日常维护•做好设备的日常清洁工作，保持设备表面清洁，防止灰尘和腐蚀物对设备的损坏。
•定期对设备进行润滑和更换磨损零部件，确保设备的正常运转。
2.2 运行管理2.2.1 设备操作规程•制定设备操作规程，明确设备运行的步骤和注意事项，确保设备的安全运行。
•对操作人员进行培训和考核，提高其对设备操作的熟悉程度和操作技能。
2.2.2 轮机数据记录•对轮机运行过程中的各项数据进行记录，包括转速、温度、压力等指标。
•分析和比对数据，及时发现设备故障和异常情况，采取相应的措施进行处理。
2.3 维修管理2.3.1 故障排除•设备故障发生时，及时进行故障排查和排除。
•建立故障排除的记录和数据库，并进行故障记录的分析和总结。
2.3.2 预防性维修•根据设备使用寿命和运行情况，制定预防性维修计划。
•定期对设备进行检修和更换磨损部件，提前预防故障的发生。
2.4 更新管理2.4.1 设备更新规划•根据船舶轮机设备的使用寿命和船级社的要求，制定设备的更新规划。
•预先评估设备的状况和性能，确定是否需要进行更新。
2.4.2 更新实施•按照设备更新规划，进行船舶轮机设备的更新工程。
•包括设备的拆卸、运输、安装和调试等环节，确保设备的顺利更新。
三、船舶轮机管理的挑战与对策3.1 长期航海对设备的影响•长时间的航海会对设备造成磨损和疲劳，给维护带来挑战。
轮机管理教案(2)
1定义
2产生爆炸原因
（一）曲轴箱爆炸的预防（防爆门开启压力不大于0.02MPa）
(二)曲轴箱爆炸的应急处理
四烟囱冒火
烟囱冒火定义，现象及危害
（一）烟囱冒火的原因
（二）烟囱冒火的预防措施
(三)应急处理
教
学
目
的
1、使学员了解船舶动力装置组成和类型
2、使学员学会自身船舶动力装置起动运行和停机操作及管理
3、掌握主机运行参数，最快而合理的处理主机出现的故障
四压缩空气系统
1压缩空气系统组成
2作用
五排气系统
1组成
2作用
船舶管系
一舱底水系统
1组成和作用
2采用止回阀的舱底水吸入阀箱（只出不进）
二压载水系统
组成和作用
三消防水系统
组成和作用
船舶管系的技术要求
一管路布置的一般规则
二管路的标识
三《钢质内河船舶建造规范(2009)》对管路的要求
温度较高管路，绝热层表面温度不超过60℃
教
学
目
的
1、使学员了解轮机部船员职务规则
2、使学员了解船舶在航行，交接班和停泊的职责和注意事项
3、使学员了解驾驶和机舱联系制度和船员调动交接项目
4、掌握熟悉各职务规则和制度
教
学
重
点
•轮机长和轮机员的职务规则
•值班轮机员在各种情况下的值班和交接班
•驾驶机舱在开航前，航行中以及停泊联系制度
•轮机长和轮机员调动交接内容
（五）主辅机选型合理
（六）其他要求
柴油机的运行管理
一柴油机备车
1备车和机动操纵定义及作用
2备车时间：10-30min。备车目的：
3备车检查内容：
2产生爆炸原因
（一）曲轴箱爆炸的预防（防爆门开启压力不大于0.02MPa）
(二)曲轴箱爆炸的应急处理
四烟囱冒火
烟囱冒火定义，现象及危害
（一）烟囱冒火的原因
（二）烟囱冒火的预防措施
(三)应急处理
教
学
目
的
1、使学员了解船舶动力装置组成和类型
2、使学员学会自身船舶动力装置起动运行和停机操作及管理
3、掌握主机运行参数，最快而合理的处理主机出现的故障
四压缩空气系统
1压缩空气系统组成
2作用
五排气系统
1组成
2作用
船舶管系
一舱底水系统
1组成和作用
2采用止回阀的舱底水吸入阀箱（只出不进）
二压载水系统
组成和作用
三消防水系统
组成和作用
船舶管系的技术要求
一管路布置的一般规则
二管路的标识
三《钢质内河船舶建造规范(2009)》对管路的要求
温度较高管路，绝热层表面温度不超过60℃
教
学
目
的
1、使学员了解轮机部船员职务规则
2、使学员了解船舶在航行，交接班和停泊的职责和注意事项
3、使学员了解驾驶和机舱联系制度和船员调动交接项目
4、掌握熟悉各职务规则和制度
教
学
重
点
•轮机长和轮机员的职务规则
•值班轮机员在各种情况下的值班和交接班
•驾驶机舱在开航前，航行中以及停泊联系制度
•轮机长和轮机员调动交接内容
（五）主辅机选型合理
（六）其他要求
柴油机的运行管理
一柴油机备车
1备车和机动操纵定义及作用
2备车时间：10-30min。备车目的：
3备车检查内容：
轮机管理
第一章1.按船员职务分工，机舱应急设备应由（分工明细表规定的专人负责维护）。
2.作为轮机长，在管理中应做好贯彻落实上级精神，组织轮机部人员进行业务学习，督促轮机部人员做好防污革新，组织实施技术改造和革新工作3.轮机长下舱后，值班轮机员只有在轮机长明确告知他已承担责任并双方理解时方可停止履行其值班工作。
4.船舶航行中，在值班前4小时及值班是不能饮酒，严禁在船上酗酒。
5.对主机有遥控设备或集中控制的船舶，航班值班轮机员应在机舱报警讯号呼叫范围内活动。
6.航行中若出现，主机滑油管或燃油管破裂，大量油外漏，曲轴箱爆炸，主机继续运转会危及人员安全的情况，值班人员可先减速或停止主机运行，并立刻报告轮机长和值班驾驶员。
7.航行中要密切注意沉淀柜和日用柜的油位，及时驳油与分油，每班要定时放残。
8.按机舱守则，非本船人员进入机舱，须经轮机长准许。
9.停泊中值班轮机员的职责有督促安全值班，保持运转设备正常工作，防止水域污染。
10.停泊值班中，若运行中的设备发生故障或值班机工有疑难时，值班轮机员应立即下机舱进行处理。
11.开航前1小时，值班轮机员、电机员和驾驶员三方共同核对的项目是时钟、车钟和舵。
12.开航前备车是，值班轮机员、驾驶员应该对船钟、车钟及试舵，并将情况记入轮机日志和航行日志。
13.航行中，在值班驾驶员应及时将进出港，过大桥的情况通知值班轮机员。
第二章1.空气瓶是压力容器，排出阀为截止止回阀，以防缸内燃气倒灌。
2.舱底水系统通常采用装有止回阀的舱底水吸入阀箱。
3.燃油管路用褐色表示。
4.必须设止回阀的船舶管系是舱底水管系。
5．船舶舱底水系统中所有的阀们必须是止回阀。
6.对于重要管系，在拆检、换新完毕后要进行水压试验，或用其他方法检查其密封情况。
第三章1.关于燃油黏度的说法，不正确的是高压油泵前后的燃油黏度相同。
2.燃油的凝点指的是降温失去流动性的最高温度。
3.—20#轻柴油表示油品的凝点是—20摄氏度4.国产轻柴油的牌号，是以该油品的凝固点上限来表示的。
轮机管理
第一章1.按船员职务分工，机舱应急设备应由（分工明细表规定的专人负责维护）。
2.作为轮机长，在管理中应做好贯彻落实上级精神，组织轮机部人员进行业务学习，督促轮机部人员做好防污革新，组织实施技术改造和革新工作3.轮机长下舱后，值班轮机员只有在轮机长明确告知他已承担责任并双方理解时方可停止履行其值班工作。
4.船舶航行中，在值班前4小时及值班是不能饮酒，严禁在船上酗酒。
5.对主机有遥控设备或集中控制的船舶，航班值班轮机员应在机舱报警讯号呼叫范围内活动。
6.航行中若出现，主机滑油管或燃油管破裂，大量油外漏，曲轴箱爆炸，主机继续运转会危及人员安全的情况，值班人员可先减速或停止主机运行，并立刻报告轮机长和值班驾驶员。
7.航行中要密切注意沉淀柜和日用柜的油位，及时驳油与分油，每班要定时放残。
8.按机舱守则，非本船人员进入机舱，须经轮机长准许。
9.停泊中值班轮机员的职责有督促安全值班，保持运转设备正常工作，防止水域污染。
10.停泊值班中，若运行中的设备发生故障或值班机工有疑难时，值班轮机员应立即下机舱进行处理。
11.开航前1小时，值班轮机员、电机员和驾驶员三方共同核对的项目是时钟、车钟和舵。
12.开航前备车是，值班轮机员、驾驶员应该对船钟、车钟及试舵，并将情况记入轮机日志和航行日志。
13.航行中，在值班驾驶员应及时将进出港，过大桥的情况通知值班轮机员。
第二章1.空气瓶是压力容器，排出阀为截止止回阀，以防缸内燃气倒灌。
2.舱底水系统通常采用装有止回阀的舱底水吸入阀箱。
3.燃油管路用褐色表示。
4.必须设止回阀的船舶管系是舱底水管系。
5．船舶舱底水系统中所有的阀们必须是止回阀。
6.对于重要管系，在拆检、换新完毕后要进行水压试验，或用其他方法检查其密封情况。
第三章1.关于燃油黏度的说法，不正确的是高压油泵前后的燃油黏度相同。
2.燃油的凝点指的是降温失去流动性的最高温度。
3.—20#轻柴油表示油品的凝点是—20摄氏度4.国产轻柴油的牌号，是以该油品的凝固点上限来表示的。
船舶管理精彩ppt课件
• 船底结构主要有双层底结构和单层底结构两种类型。
(1)双层底结构
是由船底板、内底板、内底边板、舭列板及其骨架组成
的底部空间。船舶应尽可能在首防撞舱壁至尾尖舱舱壁
间设置双层底。当船长L≥76m时，应在船中部设置双
层底，并应延伸至防撞舱壁及尾尖舱舱壁或尽可能接近
该处。
双层底内的油舱与锅炉给水舱、食用水舱之间，应设有
;
1、纵向强度
纵向强度〔总纵强度)定义的解释：
由于外力的作用，沿船长方向分布，作用在船体上向 上和向下的负荷(单位船长上重力和浮力的差值)，将会产 生一种沿船长各区段上下参差不齐的变形趋势和纵向弯曲 变形趋势，这种趋势构成了船体结构内部之间的相互作用 ，这种内部之间的相互作用力称为内力。
内力分为两种，一种是由内部上下移动趋势构成的内 力，称为剪力；另一种是由弯曲变形趋势引起的内力，称 为弯曲力矩。
• 3〕纵向构件：在船体结构中，承担总纵弯曲强度的构件称 为纵向构件，有：甲板纵桁、甲板纵骨、舷侧纵桁、舷侧纵 骨、船底纵桁、船底纵骨、中内龙骨、旁内龙骨、甲板、内 底板、纵向舱壁、船体外板等。
• 4〕横向构件：在船体结构中承担横向强度的构件称为横向 构件，有：横梁、强横梁、肋骨、肋板、梁肘板、舭肘板、 横舱壁等。
;
5.艏、艉结构
1)艏端形状 ①直立型首： ②前倾型首： ③飞剪型艏：设计水线以上呈凹形曲线，有较大的首楼甲板，
利于锚和系泊设备的布置，船首不易上浪。 ④破冰型艏：设计水线以下首柱呈倾斜状，与基线构成30º夹角
，多见于破冰船。 ⑤球鼻型艏：设计水线以下首部前端有球鼻型突出体，作用是
减少兴波阻力和形状阻力，广泛采用。
;
3)外板厚度分布
外板厚度分布的原则是根据船体总纵弯曲强度要求， 按总纵弯曲力矩沿船长方向的分布和总纵弯曲应力沿 船深方向的分布规律来确定，对于个别受力较大的部 位和外板开口，则采用局部加强和相应的规定.
(1)双层底结构
是由船底板、内底板、内底边板、舭列板及其骨架组成
的底部空间。船舶应尽可能在首防撞舱壁至尾尖舱舱壁
间设置双层底。当船长L≥76m时，应在船中部设置双
层底，并应延伸至防撞舱壁及尾尖舱舱壁或尽可能接近
该处。
双层底内的油舱与锅炉给水舱、食用水舱之间，应设有
;
1、纵向强度
纵向强度〔总纵强度)定义的解释：
由于外力的作用，沿船长方向分布，作用在船体上向 上和向下的负荷(单位船长上重力和浮力的差值)，将会产 生一种沿船长各区段上下参差不齐的变形趋势和纵向弯曲 变形趋势，这种趋势构成了船体结构内部之间的相互作用 ，这种内部之间的相互作用力称为内力。
内力分为两种，一种是由内部上下移动趋势构成的内 力，称为剪力；另一种是由弯曲变形趋势引起的内力，称 为弯曲力矩。
• 3〕纵向构件：在船体结构中，承担总纵弯曲强度的构件称 为纵向构件，有：甲板纵桁、甲板纵骨、舷侧纵桁、舷侧纵 骨、船底纵桁、船底纵骨、中内龙骨、旁内龙骨、甲板、内 底板、纵向舱壁、船体外板等。
• 4〕横向构件：在船体结构中承担横向强度的构件称为横向 构件，有：横梁、强横梁、肋骨、肋板、梁肘板、舭肘板、 横舱壁等。
;
5.艏、艉结构
1)艏端形状 ①直立型首： ②前倾型首： ③飞剪型艏：设计水线以上呈凹形曲线，有较大的首楼甲板，
利于锚和系泊设备的布置，船首不易上浪。 ④破冰型艏：设计水线以下首柱呈倾斜状，与基线构成30º夹角
，多见于破冰船。 ⑤球鼻型艏：设计水线以下首部前端有球鼻型突出体，作用是
减少兴波阻力和形状阻力，广泛采用。
;
3)外板厚度分布
外板厚度分布的原则是根据船体总纵弯曲强度要求， 按总纵弯曲力矩沿船长方向的分布和总纵弯曲应力沿 船深方向的分布规律来确定，对于个别受力较大的部 位和外板开口，则采用局部加强和相应的规定.
轮机管理资料
轮机管理的计划：
• 制定设备的维护保养计划，确保计划的实施 • 制定设备的检修计划，确保设备的及时修复 • 制定设备的更新计划，提高设备的性能和效率
轮机设备的运行监控与调整
轮机设备的运行监控：
• 对设备的运行参数进行实时监测，确保设备在正常范围内运行 • 对设备的运行状态进行实时分析，及时发现并处理问题 • 对设备的运行数据进行记录和存储，为管理决策提供依据
轮机管理智能化的应用：
• 采用人工智能和机器学习技术，对设备运行状态进行预测和故障诊断 • 采用物联网和无线通信技术，实现设备的远程监控和故障处理 • 采用机器人和自动化设备，提高设备的运行效率和管理水平
轮机管理未来发展趋势与展望
轮机管理的发展趋势：
• 轮机管理技术的创新和进步，提高设备的性能和效率 • 轮机管理信息化和智能化的应用，提高管理效果和效率 • 轮机管理环保和绿色发展的要求，保护海洋资源和环境
轮机设备的故障处理：
• 对设备的故障部位进行检修，消除故障 • 对设备的故障原因进行分析，采取预防措施，避免故障 的再次发生 • 对设备的性能进行测试，确保设备修复后的正常运行
04
轮机管理的人员培训与素质要求
轮机管理人员的培训与资质
轮机管理人员的培训：
• 接受专业教育，学习轮机管理的基本知识和技能 • 参加实践操作培训，提高设备的操作和维护能力 • 参加管理培训，提高轮机管理的组织和管理能力
轮机设备的调整：
• 根据设备的运行状态，对设备进行适当的调整，保证设备的正常运行 • 对设备的运行参数进行优化，提高设备的运行效率 • 对设备的控制系统进行改进，提高设备的自动化程度
轮机设备的故障诊断与处理
轮机设备的故障诊断：
• 通过分析设备的运行数据，判断设备是否存在故障 • 通过设备的振动、噪声、温度等指标，确定故障的部位 和原因 • 通过设备的性能测试，评估设备的运行状态
轮机管理课件第3章
• 机桨选配的原则是：除满足船舶所要求的航速与较 高的螺旋桨效率外，既能使柴油机的功率得到充分 利用，又要使柴油机功率在全部运转范围内不超出 允许的范围。
§3－2各种航行条件下推进装置 工况配合特性
一、船舶污底和装载量改变时的工况配合特性 二 、船舶在不同气象条件下和不同航区中航行
的工况配合特性
1、船舶在顺风、逆风和大风浪中航行时的工况 配合特性
• 当把喷油泵油量调节机构固定在不同位置时，则可 测得不同的速度特性。常用的速度特性有： ①全负荷速度特性——又称额定外特性，是将喷油 泵油量调节机构固定在标定功率的供油位置 上时测得的各特性参数随转速变化的关系。
②超负荷速度特性—— 我国《船舶建造规范》规
定，柴油机的超负荷功率为标定功率110 ％，柴油机必须保证在超负荷功率下至少 连续运转1 h而不冒黑烟。
• 将柴油机在标定转速下能发出110％标定功率的喷 油泵调油机构固定，测取的各特性参数随转速而变 化的关系。’
③部分负荷速度特性——把油量调节机构固定在比 标定供油量小的各个不同位置上，测出各特 性参数随转速而变化的关系，也称部分外特 性。
(2) 负荷特性——在转速保持不变的情况下，柴油
机的各项主要性能指标和工作参数随负荷 变化的规律。
• 船舶所受的水阻力和船速有关。船模或实船试验表明， 水对船体的总阻力约与船速的m次方成正比，即：
R=AR·V m
(3-1)
• 式中：R——水对船体的总阻力，N；
V——船速，kn；
AR——阻力系数，与船体线型、排水量、 污底程度、拖带、航道及海情等因素
有关；
m——指数，对于航速不高的民用船舶来
说，可取m=2，对水翼船及滑行艇可参
(也称涡旋阻力)； • 兴波阻力：船舶前进时给水以作用力掀起波浪，而
§3－2各种航行条件下推进装置 工况配合特性
一、船舶污底和装载量改变时的工况配合特性 二 、船舶在不同气象条件下和不同航区中航行
的工况配合特性
1、船舶在顺风、逆风和大风浪中航行时的工况 配合特性
• 当把喷油泵油量调节机构固定在不同位置时，则可 测得不同的速度特性。常用的速度特性有： ①全负荷速度特性——又称额定外特性，是将喷油 泵油量调节机构固定在标定功率的供油位置 上时测得的各特性参数随转速变化的关系。
②超负荷速度特性—— 我国《船舶建造规范》规
定，柴油机的超负荷功率为标定功率110 ％，柴油机必须保证在超负荷功率下至少 连续运转1 h而不冒黑烟。
• 将柴油机在标定转速下能发出110％标定功率的喷 油泵调油机构固定，测取的各特性参数随转速而变 化的关系。’
③部分负荷速度特性——把油量调节机构固定在比 标定供油量小的各个不同位置上，测出各特 性参数随转速而变化的关系，也称部分外特 性。
(2) 负荷特性——在转速保持不变的情况下，柴油
机的各项主要性能指标和工作参数随负荷 变化的规律。
• 船舶所受的水阻力和船速有关。船模或实船试验表明， 水对船体的总阻力约与船速的m次方成正比，即：
R=AR·V m
(3-1)
• 式中：R——水对船体的总阻力，N；
V——船速，kn；
AR——阻力系数，与船体线型、排水量、 污底程度、拖带、航道及海情等因素
有关；
m——指数，对于航速不高的民用船舶来
说，可取m=2，对水翼船及滑行艇可参
(也称涡旋阻力)； • 兴波阻力：船舶前进时给水以作用力掀起波浪，而
船舶管理(轮机)新版教材(部分)
第一章船舶适航性控制第一节船舶的发展与分类一、船舶发展概况船舶作为一种水上交通工具，发展至今已有五千多年历史，几乎与人类文明史一样悠久。
在这漫长的发展过程中，随着科学和造船技术取得的几次重大进步，船舶的发展大体经历了下面几个不同阶段。
首先是在造船材料方面的发展。
船舶经历了木船时代、铁船时代和钢船时代。
19世纪以前，船舶几乎都是木材建造的。
19世纪50年代开始进人铁船全盛时期，时间较短，仅二三十年时间。
19世纪80年代开始，绝大部分船舶均采用钢材建造。
其次是在造船技术的发展方面。
20世纪40年代以前都采用铆接结构，以后部分船舶采用焊接结构，50年代以后基本上都采用焊接结构。
20世纪从60年代末70年代初出现了最早模块造船的思想，取代了传统的造船方法。
传统的造船方式是指船舶从一开始建造就在船坞中直至整艘船下水、二直在露天进行。
后来造船业发展了模块造船的新技术。
模块的概念可以被定义为具有独立功能并可以被安装到其他船上的单元。
模块造船的最初阶段实际上是分段造船。
把船舶分成了很多段，同时在车间或其他场所制造，最后在船坞组装，当然在分段时也可能把同一个货舱再分成上下两段。
传统造船中存在的最大问题是整个建造过程都在船坞中进行，这样的结果就是造船周期过长。
特别是在造船和修船很兴旺的时候就会造成船坞紧张、影响效益。
另外一直在露天作业，工作环境不是很好，对吸引一流人才的加盟有一定的影响云而采用模块建造的方法后，可以对不同的模块在不同的区间同时建造，在船坞仅仅是组合而已公其具体的优点是船舶设计可以和安装并行，船舶设备可以并行制造和安装，对船壳律造的扰动较少，较少的船台时间，在船体内的安装更快且更舒适，有利于减少在分承包方面的花费，采用标准模块后可以减少组装时间，并减少造价。
最后是在推进装置方面的发展。
最早使用的推进工具是木制的桨、槽，或竹制的篙。
远在公元前4 000年就出现了帆船，15世纪到19世纪中叶为帆船的鼎盛时期，直到19世纪70年代以后逐渐被蒸汽机船所取代。
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• 式中：CT、CQ——常数；
• n——螺旋桨转速，r／min；
• Q——转矩，kN·m；
• Pp——螺旋桨所需功率，kW。
• 由上式和图3-3可知，当n一定时，随J的减小，Te、 Q、Pp均要相应增大；在J保持一定时，Te、Q均随n 的平方成正比变化，而Pp随n的立方成正比变化。
四、船舶柴油机的基本特性和工作范围
(3-4) • kq= Q/(ρ·ns2·D5)
(3-5) • η0= T·Vj/( Q·2π·ns)= kt·J/kq·2π)
(3-6) • ％。蔽。F万 u曲， • 式中：ρ——水的密度，kg／m3； • D——螺旋桨直径，m； • ns——螺旋桨转速，r／s； • V一般情况下（3～4级风），空气阻力很小，水的阻力是主要 的。
• 当风的级别高时，空气阻力则不可低估。
• 船体的水阻力包括摩擦阻力、形状阻力和兴波阻力 三种：
• 摩擦阻力：由于水有一定的粘性，当船舶航行时， 水与船体表面发生摩擦而产生一种阻止船舶前 进的力，叫做摩擦阻力；
• 形状阻力：船舶有一定的形状，当船舶前进时，尾 部产生涡旋低压区，船的首部受到的水压力大 于尾部，因此受到一个水的压差阻力，这个阻 力的大小与船体形状有关，所以叫做形状阻力
• 船舶所受的水阻力和船速有关。船模或实船试验表明， 水对船体的总阻力约与船速的m次方成正比，即：
R=AR·V m
(3-1)
• 式中：R——水对船体的总阻力，N；
V——船速，kn；
AR——阻力系数，与船体线型、排水量、 污底程度、拖带、航道及海情等因素
有关；
m——指数，对于航速不高的民用船舶来
说，可取m=2，对水翼船及滑行艇可参
V=J·D·n/（1-w）=C·n
(3－19)
由此可见，在稳定航行时，船速和桨的转速成正比。
四、螺旋桨的选配
• 螺旋桨的选配，就是根据船体的有效功率和航速要 求，选配高效节能的螺旋桨，再根据螺旋桨的推进 特性，在主机选型中取得功率适宜的主机型号；
• 当已选定较合理的柴油主机时，也可根据机型、船 型、船速等去选配螺旋桨。
• 机桨选配的原则是：除满足船舶所要求的航速与较 高的螺旋桨效率外，既能使柴油机的功率得到充分 利用，又要使柴油机功率在全部运转范围内不超出 允许的范围。
§3－2各种航行条件下推进装置 工况配合特性
一、船舶污底和装载量改变时的工况配合特性 二 、船舶在不同气象条件下和不同航区中航行
的工况配合特性
1、船舶在顺风、逆风和大风浪中航行时的工况 配合特性
(3) 推进特性。
• 当柴油机带动螺旋桨工作时，若不考虑轴系的功率 损失，柴油机发出的功率应等于螺旋桨所需的功率。
• 螺旋桨转动时所需要的功率与转速的三次方成正比。 • 因此柴油机带动螺旋桨工作时，其功率和转速关系
也应按螺旋桨特性的规律变化，即柴油机功率与转 速的三次方成正比。 • 这就是柴油机的推进特性，也是一种速度特性。
第三章 船舶推进装置的工况配合特性
§3－1船、机、桨的基本工作特性
一、船、机、桨的能量关系
⑴船舶主机——其工作实质为燃烧燃料，输出扭矩。 ⑵传动设备——其工作实质为输入扭矩，输出扭矩。 ⑶推进器 ——其工作实质为输入扭矩，输出推力。 ⑷船体
二、船体的阻力特性 • 船航行时，其水下部分受到水的阻力，其水上部分受到空气的
• Pe=C·pe·n·i
(3－10)式中：
C——与柴油机结构型式有关的系数；
• pe——平均有效压力； • n——转速；
• i——气缸数。
• 由上式可以看出，柴油机装好后，C与i为常数， pe主要取决于喷油量， pe基本上也是常数。
• 因此，在上述情况下，柴油机的有效功率和转速基 本上是直线关系。
3、构成一个统一的能量转换系统：
船体——能量消耗者，用于消耗能量； 主机——能量发生器，用于发出能量； 传动设备——能量传递器，用于传递能量； 螺旋桨——能量转换器，用于转换能量。
4、三者性能在航行中相互制约。
• 由于船舶推进装置的性能，是由船、机、桨三者的 性能共同决定的，因此研究推进装置特性需要三者 联系起来进行分析。
• 当把喷油泵油量调节机构固定在不同位置时，则可 测得不同的速度特性。常用的速度特性有： ①全负荷速度特性——又称额定外特性，是将喷油 泵油量调节机构固定在标定功率的供油位置 上时测得的各特性参数随转速变化的关系。
②超负荷速度特性—— 我国《船舶建造规范》规
定，柴油机的超负荷功率为标定功率110 ％，柴油机必须保证在超负荷功率下至少 连续运转1 h而不冒黑烟。
1、柴油机的输出功率及扭矩
2、柴油机的特性
(1)速度特性 柴油机的速度特性——柴油机的性能指标和主要参 数随转速而变化的规律，也称外特性。
• 柴油机速度特性是在试验台上做出的。
• 试验时固定喷油泵的油量调节机构位置，改变柴油 机的负荷，使柴油机的转速发生变化，测出各有关 参数即得其速度 。
• 根据柴油机功率计算式
三、航速与转速的转换关系
• 在研究船、机、桨工况配合时，必须将它们三者的特 性置于同一坐标里才便于分析。
• 但在前述中，船舶的阻力特性是随其航速的变化关系 来表示的，螺旋桨及主机的特性则是以它们的主要参 数随转速的变化关系来表示。
• 因此，必须了解航速与转速之间的相互关系，建立两 者能够转换的关系式，按课本P59得：
2、船舶由深水进入浅水和在窄航道中航行时的 工况配合特性
三、船舶在各种运动状态下的工况配合特性
1、系泊工况——船舶在不动的情况下(舶舶系在
况。
缆桩上)主机和螺旋桨的运转情
2、船舶起航和加速工况
3、船舶转向时的工况配合特性
4、船舶拖曳作业时的工况配合特性
5、舶舶倒航工况
(4)柴油机的工作范围
为了使船用柴油机经济、稳定和可靠地工作并具有 较长的寿命，必须对运行时可能达到的功率和转速 作适当的限制，即确定一个允许的运转范围。
二、船、机、桨的相互作用
• 虽然三者性能彼此不同，但由于都处在同一推进系 统中，因此它们之间又关系密切，在许多方面都存 在着相互作用： 1、有着机械连接，存在着运动方面的相互作用； 2、存在着液力的相互作用； 螺旋桨前进速度＝船体前进速度 螺旋桨轴的角速度＝螺旋桨的角速度
• 图3—2表示一般船舶在不同工况下的阻力一航速关 系曲线和功率一航速关系曲线。
三、螺旋桨推进特性
• 船舶螺旋桨推进特性主要反映螺旋桨的推力T、转 矩Q、推力系数kt转矩系数kq以及螺旋桨的敞水效 率η0等随船速(转速)和进速系数(进程比)J的变
化关系，即：
• J=Vj/(nj·D)
• (3-3) • kt=T/(ρ·ns2·D4)
• 在给定的船舶中，其螺旋桨直径为定值，J仅随 Vj/nj，而变化。当Vj/nj为常数时，ktJ与kq亦为定 值，而ρ的变化也较小，故桨的有效推力Te和转矩 Q就与转速的平方成正比，即：
• Te=CT·n2
kN
(3—7)
• Q=CQ·n2
kN·m
(3—8)
• Pp=(πQ·ns) /30
kW
(3．9)
(也称涡旋阻力)； • 兴波阻力：船舶前进时给水以作用力掀起波浪，而
水必然给船体以反作用力，这种阻力称为兴波 阻力。
• 在船舶的水阻力中，一般形状阻力约占总阻力的10％。 低速民用船舶摩擦阻力很大。甚至可达总阻力的80％。 高速船舶的摩擦阻力约占总阻力的40％，一而兴波阻力 很大，可达总阻力的50％以上。
• 将柴油机在标定转速下能发出110％标定功率的喷 油泵调油机构固定，测取的各特性参数随转速而变 化的关系。’
③部分负荷速度特性——把油量调节机构固定在比 标定供油量小的各个不同位置上，测出各特 性参数随转速而变化的关系，也称部分外特 性。
(2) 负荷特性——在转速保持不变的情况下，柴油
机的各项主要性能指标和工作参数随负荷 变化的规律。
考有关资料。
• 若航速为V时其船体总阻力为R，则克服阻力所需的
功率PE，为：
PE=( R·V/1.94)×10-3 kW
(3－2)
• 式中：R——船体阻力，N；
• V——船速，kn。
• 由以上两个公式可知，阻力约与航速m次方成正比 变化，功率则约与航速的三次方成正比。
• 各种船型其阻力和所需功率随船速变化的规律有很 大差异，图3－1所示为不同船型的有效功率变化曲 线。