船、机、桨工况配合特性

一、船、机、架三种能源关系，6-1船、机、桨的基本概念，船主机、螺旋桨、船体三种是能源平衡体系。主机是能量的发生器，螺旋桨是将主机发出的旋转能量(扭矩)转换为推进能量(推力)使船体运动的能量的转换器。船体是能源需求者的螺旋桨的推进可以用来克服船体的运动阻力。第二，特性、耦合和条件，1，特性，1)船体的特性可以用电阻速度或有功功率速度特性曲线来描述；2)主机的特性可以描述为转矩速度或有功功率速度特性曲线。3)螺旋桨的特性可以使用螺旋桨扭矩螺距比和进给速度系数的关系；用螺旋桨推力螺距比和进给速度系数的关系特性曲线进行了描述。特性曲线是将船舶、机器、桨3根据旋转速度变化的技术、经济参数、各自或集中图表示出来，以了解它们的变化特性、合作关系和工作范围。2，连接点，船舶，机器，桨之间的合理配合能最好地转换能量。转换的理论基础是能量保存和转换的规律，即船舶、机器、桨系统的相互平衡。这种平衡表现在两个方面。运动的平衡关系和动机的平衡关系。这些关系由三个特性决定。在特定条件下，船舶、机器、桨的能量都相同的点称为拟合点，也称为平衡点。设计状态的拟合点称为设计拟合点，设计拟合点通常是最佳拟合点。最佳拟合点是船舶、机器、桨的能力都合理、协调、充分发挥的工作拟合点。3，条件，1)设计条件船舶、机器、桨3的能量在设计状态点平衡。2)可变条件船舶、机器、桨的工作条件总是不断变化，因此船舶往往脱离实际运行中的设计条件点，称为可变条件。影响工作条件的因素主要包括：(1)风暴、潮汐、装载变化等阻力变化；(2)加速、减速、转弯、反转等操作的变化；(3)船舶、机器、桨本身的性能变化(如主机老化、船舶污染地板、螺旋桨表面损坏等)。这种变化会影响船舶、机器、桨的配合，因此在设计、管理时要充分考虑。一是船舶航行阻力特性，6-2船舶、机器、桨的基本特性，船体阻力是速度函数，即：形式：R船体阻力；AR系数；PE船体有效马力；VS速度；M指数。一般排水船舶m=2，此近似关系可通过模型或实际船舶测试获得。系数AR是船体线型，与航行情况(装载、牵引、污染地面)等有关。由于在各种条件下阻力曲线、两种柴油机的基本特性、概况、用途和使用条件的不同，柴油机实际运行状态的变化可以分为以下三类：(1)驱动发电机的柴油机的恒定转速，沿蓝线运行；(2)驱动螺旋桨的柴油机速度和扭矩之间有规则的关系，沿绿线运转；(3)车辆用柴油机，速度和扭矩之间没有一定关系，速度取决于速度，扭矩取决于装载量和包装阻力。在阴影面内工作。Ne，nmax，nmin，n，对于给定的柴油机，Vs，I，是已知常数。因此，Ne是取决于PE，n的函数，即Ne=f(pe，n)，表达式的：n曲轴的每分钟转数r/min；Pe平均有效压力pa；行程系数，4中=1/2，2行政=1；I气体气缸数；Vs柱面工作卷m3。1，柴油机输出，(w)，2，柴油机输出力矩扭转Me和PD之间的关系为：格式：Me柴油机输出力矩扭转。(N-m)，3，柴油机运行规律和参数之间的关系：1)n更改，PE不更改。(即每个作业循环的燃料喷射量保持不变)2)更改n也会更改PE。3)n保持不变，PE发生变化。4、柴油机特性概念：柴油机工作参数(Ni、Ne、i、gi、ge、Me等)与变量Pe、n之间的函数关系称为柴油机特性。5、柴油机特性分类：柴油机工作参数(Ni、Ne、i、gi、ge、Me等)根据速度n和平均有效压力Pe变化的规律，包括柴油机的速度特性、载荷特性、速度调节特性、推进特性、万能、万能，1)速度特性(外部特性)n更改，PE无更改，Ne=f(pe，n)为： Nen；Me=f(pe)=常数。Ne=Men/9.55=f(n)是Ne和n的直线关系，如下图所示。实际上，以下因素会产生影响：(1)每个回风量均与n相关。2)热状态与n相关。(3)表示效率的变化。(4)每个循环燃料喷射量也与n相关。因此，PE会发生变化。在外部特性的定义速度特性行中，将柴油机更改为燃油喷射量(PE)时，在不同速度n下的最大工作能力称为柴油机的外部特性。1)最大功率特性柴油机的热负荷较高，一般不应使用1小时以上(以下)作为海洋主机的最大功率或过剩功率。明细行pe1。4)最低负荷特性最小燃油喷射，以保持柴油机怠速。行pe6。5)最高速度极限线nmax=1.03nH6)最低速度极限线柴油机最低稳定速度。Nmin。7)额定速度nH。柴油机的工作范围：a-b-c-d-a周围面积。2)额定功率特性柴油机具有良好的热负荷和机械负荷，可以长期用作通常用于海洋主机的电力。行pe2。3)部分功率特性表示在低于功率比(例如90%、75%、50%等)的功率下固定的单独速度特性。线，pe3pe5，船在实际运行中经常使用这种曲线。2)速度调节特性、调速器对柴油机功率、转矩及其速度的关系，必须有柴油机速度调节特性、带螺旋桨的柴油机、全标准调速器。调速器的弹簧在不同的位置时，速度调节特性曲线1，2，3，4，等等。H1、H2、H3是柴油机在不同供油情况下的外部特性线。、，推进线不同工作条件。3)在恒定速度下，柴油机性能参数随载荷PE变化的载荷特性。4)推进特性a、固定距离螺旋桨推进特性、螺旋桨推进特性反映推力t、转矩m、(推力系数KT和转矩系数KQ)、开路效率0的速度系数j(速度，速度)的变化。根据紧固螺钉螺旋桨的流体力学特性、j时间的推进特性、b、柴油机推进特性、主机额定功率和额定速度计算各种速度下的功率值，相对百分比变化值如下表所示，当n=103% NH时，柴油机的功率达到额定功率的110%。柴油机是有螺旋桨的船舶主机，根据P=Kn3定律变化的关系称为柴油机的推进特性。船舶柴油机推进特性、船舶柴油机特性曲线合成图(1)、螺旋桨设计点功率、船舶柴油机特性曲线合成图(2)、螺旋桨设计点功率、5、速度以及与螺旋桨速度和功率的转换关系、船舶、机器、桨工作条件等研究时，为了方便分析它们的特性参数，在同一坐标上进行了分析。对于一般排水船舶，m=2，但是在上述分析中，船舶的阻力特性表示为相对于速度的对应关系的变化，螺旋桨和主机的特性表示为相对于速度的主要技术参数的关系。因此，必须了解速度和速度之间的相互关系，并建立两者之间可以相互转换的关系。船舶在稳定条件下正常航行时，螺旋桨产生的有效推力和船舶航行阻力相同。6-3船舶、机器、桨的能量转换和配合特性，一是推进装置的机械能传递过程，BHP，主机输出有功功率；DHP、螺旋桨接收功率；EHP、螺旋桨输出、2、推进装置电源转换计算、(1)额定功率Pe(BHP)、(2)螺旋桨接收功率PD(DHP)，该功率PD表示在规定的环境条件和额定速度下主机输出的持续有效功率。，B轴整体效率，(3)螺旋桨动力pt (THP)， d-推进效率； 0-螺旋桨敞水效率； r-相对旋转效率； h-船体效率。(4)船体有功功率PE(EHP)，VS船体速度；RS船体阻力。(5)，3，机械，桨的结合特性，1。柴油机的允许范围(限制特性)，通常由以下限制特性线组成：柴油机的工作范围仅限于上述四条限制特性线，实际工作时，工作点通常不在此范围内。注：这并不意味着柴油机可以在该范围内任意运行，与螺旋桨推进特性有关。2 .柴油机工作区域划分，柴油机桨工作特性，1，I区域是柴油机桨工作安全区域，可持续。2，区是柴油机桨短期工作区，热负荷较重。3，区是柴油机桨超高速工作区，一般用于新船舶试验的短时间，此后很少使用。3.螺旋桨设计载荷点确定(柴油功率比)，有三种备用方法；(一)柴油机功率准备金；(2)柴油机速度初步；(3)船体阻力初步。柴油电力储备概念，f点，电力储备设计负载点。c点，速度初步设计载荷点。您也可以使用d或b点。使用d点，螺旋桨推进特性曲线可能与动力备用螺旋桨推进特性曲线一致。P额定功率；N额定速度。3 .螺旋桨设计载荷点的确定(柴油机功率储备)，4 .螺旋桨剩余功率概念和范围，1)，剩余功率概念柴油机以特定速度工作时释放螺旋桨所需的功率除外，潜在释放功率称为剩余功率。(馀力)，2)，剩馀功率的表达式(1)如果转速为N，则剩馀功率的馀力 n=ne-NP=neh (n/NH)-neh (n/NH) 3()要加速，只需增加柴油机的油门，增加柴油机的速度。此时，工作点将从b更改为a。要降低速度，可以减少柴油机的油门，降低柴油机的速度。此时，工作点将从b更改为c。1，单桨拟合(功率-速度(速度)坐标系)，6-4常规推进装置的稳态特性和拟合，“桨”船体阻力变化，此时螺旋桨在b点拟合。(1)船舶阻力增加，船速度减慢，螺旋桨特性线变陡，线。机器、桨配合点从b变为c，主机的功率和速度同时下降。所谓的沉重的桨。在调速器的作用下，节流变大，主机从部分负荷线2变为线1，最后在c 点拟合。此时，工作点的功率增加，速度仍然是额定速度。(2)船的阻力减少，船的速度加快，螺旋桨特性线变平，线。机器、桨配合点从b变为a，主机的功率和速度同时增加。所谓的轻桨。在调速器的作用下，节流减少，主机从部分负荷线2变为线3，最后是a .此时，工作点减少了功率，速度仍然是额定速度。2，多机单桨配合(功率-速度(速度)坐标系)，6-4通用推进装置的稳态特性和配合，点a是两个主机一起工作时桨的校准工作点。b点是在额定负载下与螺旋桨推进曲线的机械连接点，其主机速度为nB，小于额定速度。船舶在推进曲线 AB线内运行时，必须同时启动2架飞机。如果转速(船速)下降到点b以下，则可以启动这些机器中的一台，以减少剩余功率并提高效率。，2，多机单桨配合(功率-速度(速度)坐标系)，6-4常规推进装置的正常状态特性和配合，与4台主机配合工作时，与螺旋桨推进曲线配合条件下的a、3、2、1台主机配合工作时，b、c、d点分别与配合外部特性和旋转速度降低会进一步减少螺旋桨吸收的功率，如果旋转速度下降到50% n (d点)，螺旋桨只吸收大约10% p。因此，在此速度条件下，仅打开一台主机时，负载利用率会提高，消耗率也会相应降低。3，多机多桨配合(功率-速度(速度)坐标系)，6-4通用推进装置的稳态特性和配合，曲线单桨作业推进特性；曲线两桨同时工作时的单桨推进特性；P1是主体的校正外部性质线。Ph是主机的部分保留线。MCR是校准工作点。(1)在曲线上方b点以下的速度范围内，可以作为单桨工作，也可以作为双桨同时工作。单桨操作时。推进曲线I和主机外部特性线P1在b点相交，主机功率PB和速度nB远远小于校准值。双桨操作时。在转速nB条件下按推进曲线，推进曲线主机部分外特性线Ph在分布在每个桨上的功率pB 约为1/2PB的b 点相交。在这种情况下，如果引擎的负载逐渐增加，则速度将相应地增加，直到额定负载a点。Nd是引擎的最低稳定速度，如果只打开一个引擎，则只能以nd到nB的速度运行，如果同时打开两个引擎，则在nd到neB的全速范围内运行。双机双桨配合、3、多机多桨配合(功率-速度(速度)坐标系)、6-4通用推进装置的稳态特性和配合、3机三桨配合、1D、2D、3D曲线合成等扭矩a曲线使用螺旋桨推进特性线对整个船舶单独运行。b曲线是整个船舶使用双桨工作时每个桨的推进特性线。c曲线是各桨的推进特性线，3桨共同作用。a 曲线是船体总阻力加上两个橡胶阻力的合成推进特性线；b 曲线是合成推进特性线，加上1/2船体的总阻力和1/2桨的拖动阻力；4，单桨特殊传动配合(动力-速度(速度)坐标系)，6-4常规推进装置的稳态特性和配合，双速齿轮箱的特性和配合，曲线满载推进特性线；曲线空载推进特性线；行1和行2是保持相同速度的行。a是设计规范点。空载曲线与主机的等速线2和b点相交。在平衡点b，速度增加到VB，但由于主机限制速度，速度不能再增加，此时消耗的扭矩反而减少，如果潜在功率 a无法工作，用高速文件替换双级齿轮箱，将桨速度提高到np2， a就会工作，将船速从VA提高到VC，从而获得经济效益。5，单桨和双桨特殊配合(功率-速度(速度)坐标系)，6-4常规推进装置的稳态特性和配合，线1是主机额定外部特性；线2是主体部分的外部属性。线单桨推进特性曲线；线双桨组合推进特性曲线；a点是双桨作业过程中设计条件下的连接点。点b是在额定条件下两个桨同时工作时单个桨的推进曲线和主机部分特性线的连接点。单个桨只能与主体的某些属性线2匹配。在单桨航行过程中，船的速度下降，进给速度系数j减小，需要一些橡胶功率和在单桨操作中产生的舵阻力，因此实际推进曲线急剧地向曲线1，与一些特性线2配合在c点。c点的速度nC小于nH。此外，当一只桨运行时，主机的负载远离额定负载，燃料消耗率高，这是不必要的，在正常航行中不会这样操作。，6，单液压耦合桨特性和配合(功率-速度(速度)坐标系)，6-4常规推进装置的稳态特性和配合，曲线1-5表示耦合器特性线；曲线a、b、c、d是各种j下的推进特性曲线。r、s、t分别表示持续功率、超出功率和某些性