船舶推进装置设计

项目：推进装置总体设计,能力目标：掌握推进装置总体设计的基本原则；掌握图谱法主机选型设计的方法。掌握传动设备的选型方法。知识目标：掌握各种传动型式的特点；掌握传动设备的工作原理；掌握轴系校中计算的基本方法,概述,推进装置是船舶动力装置的重要组成部分，它包括主机、传动设备、轴系和推进器等。其作用是由主机发出功率，并通过传动设备和轴系将功率传递给推进器，以推进船舶。推进装置的设计是根据船舶设计任务书的要求，设计出一套经济、可靠、机动性及操纵性好的推进装置。具体的内容一般包括推进装置的型式确定，主机的选型，轴系的设计以及传动设备的计算与选型。,舰船推进装置的传动方式,推进装置是由主机、传动设备、轴系及推进器所组成。由于船舶的用途、航区和性能的不同，使主机的类型与数目、传动方式、轴系的数目、推进器的类型与数目必然不一，构成了具有不同特点的推进装置。推进装置的传动方式一般可分为直接传动，间接传动和特殊传动三类。推进装置的型式除了传动方式外，还涉及到轴系的数目、推进器的型式和螺旋桨的类型等。,直接传动,直接传动是主机直接通过轴系把功率传给螺旋桨，在主机与轴系中间无其它传动设备，在任何工况下，螺旋桨与主机具有相同的转速与转向。直接传动一般应用于选用大型低速柴油机作为主机的船舶。特点：传动效率高；燃料费用低，经济性好；结构简单，维修保养方便；重量与尺寸大；机动性差；非设计工况下运转时的经济性差；低速和微速航行受柴油机最低稳定转速的限制。,间接传动,间接传动是通过传动设备将主机与轴系连接在一起的一种传动方式。在这种传动装置中，主机转速与螺旋桨转速有差别或保持一定的速比。间接传动一般应用于选用中、高速柴油机作主机的船舶，其特点是：重量与尺寸小；主机的转速不受螺旋桨转速限制；轴系布置方便；带倒顺车离合器时可选用不可逆转的主机；有利于采用多机并车、单机分车与轴带发电机的布置；结构相对复杂；传动效率较低。,特殊传动推进装置,特殊传动通常是指电力传动、可调螺距螺旋桨传动、液压马达传动、Z型推进和同轴对转螺旋桨传动等。,可调螺距螺旋桨推进装置,通过改变螺旋桨螺距来改变船舶航速和正倒航向。在这种装置中，螺旋桨的桨叶是可以转动的，只要转动桨叶，便可改变螺旋桨的螺距，从而改变桨的推力大小及方向。其主要特点是：在部分负荷下能有较好的经济性；能适应船舶阻力的变化，充分利用主机的功率；机构比较复杂、造价高。,电力传动推进装置,电力传动是主机驱动发电机组发电，然后并网，再由电网供电给电动机驱动螺旋桨的一种传动型式。其主要特点是：机组配置和布置比较灵活、方便，舱室利用率高；改变直流电动机的电流方向可使螺旋桨转向改变，便于遥控，机动性与操纵性好；发电机转速不受螺旋桨转速限制；正倒车具有相同功率和运转性能，具有良好的拖动性能；传动效率低；增加了发电机和电动机，装置总的重量和尺寸较大，造价和维修费用较贵。,Z型传动(Ztypetransmission),主机经万向轴和轴系带动螺旋桨、螺旋桨轴可360回转，船舶不设舵。特点：省舵、尾轴管，船尾形状简单，阻力小；操纵性能好，可原地回转；与中高速机连用，且不设单独的减速装置；主机不用换向，寿命延长;,1-主机2-联轴器3-离合器4-万向轴5-滑动轴承6-弹性联轴节7-滚动轴承8-上水平轴9-上部螺旋锥齿轮10-涡轮蜗杆装置11-齿式联轴器12-垂直轴13-螺旋桨14-下部螺旋锥齿轮15-下水平轴16-旋转套筒17-支架,10,选择传动方式的四个原则,按船舶用途、种类与要求航行工况稳定的船舶，推进装置大多数是单机单机桨直接传动，螺旋桨使用定距桨，在设计工况下推进效率较高。客船要求较高的航速，吃水相对较浅，同时考虑其安全性能、机动性和操纵性要求较高，因此，其推进装置多采用双机双桨。如果主机采用中、高速机，则必须采用间接传动。工况变化频繁的船舶，机动性要求高，而且机舱尺寸有限，故采用中、高速机，多机多桨，并采用间接传动或调距桨。对于特殊的工程船可采用电力传动装置。按主机总功率的大小：主机总功率若要求过大，则采用多机多桨，多机单桨等形式。按船舶航区的吃水深度：吃水深度影响螺旋桨的直径。按推进装置的经济性：初始投资、运输成本等等。,主机的选型分析,主机选型是根据设计任务书中的技术要求以及船体设计所提供的资料来进行的，与螺旋桨的设计密切相关。推进装置的选型是通过船、机、桨匹配计算和分析选定螺旋桨参数和主机功率、转速等参数，在满足设计的技术要求基础上，同时考虑重量和尺寸、油耗、造价、可靠性、可维度、使用寿命、等因素，选择一套从主机到螺旋桨的最佳方案。图谱法。机桨匹配计算可分为初步匹配和终结匹配两阶段。,初步匹配设计,已知船体主尺度、船体的有效功率曲线、船舶要求的航速，螺旋桨的直径D或转速n、确定螺旋桨的效率、螺距比p/D、螺旋桨的最佳直径及所需主机的功率，便于主机与传动设备的选型。初步匹配设计有两种方案，一种是已知螺旋桨直径D求转速n；一种是已知螺旋桨转速n求直径D。,由图23和图24可以得出螺旋桨的效率、螺距比p/D、螺旋桨的最佳直径（或转速）及所需主机的功率和转速等参数，我们可以根据这些数据来选定主机。在选择主机时还要考虑其它一些因素，如：功率储备问题；传动型式是直接还是间接传动或特殊传动；是否需要减速，速比为多少等。,终结匹配设计,按照初步匹配设计所确定的主机功率与转速所选用的主机与传动设备，其功率与转速与初步匹配设计时不完全相同，还需要进行终结匹配设计。终结匹配设计即是根据选定主机的功率和转速、传动设备与轴系的传送效率，算得桨的收到功率、桨的功率、船身效率等，计算船船舶所能达到的航速和螺旋桨的最佳要素。终结匹配设计由表23所列步骤计算，结果由作图255确定。,以上是针对某一盘面比的桨进行计算的，在实际匹配设计中还要选择若干盘面比的梁来进行比较，得出不同盘面比所能达到的航速和螺旋桨要素，然后进行螺旋桨的空泡计算校核，得出其不发生空泡的最小盘面比的螺旋桨及所对应的最大航速