轮机概论第3章 船舶推进装置(轮机概论共8个课件,我空间全有).ppt

,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,第三章船舶推进装置,1,第三章船舶推进装置,Chapter3MarinePropulsionSystem,3.1船舶推进装置的传动方式3.2轴系的组成3.3螺旋桨及其特性3.4可调螺距螺旋桨,推进装置,螺旋桨：完成转动动力到推进力的转变,轴系：传递转动动力并将螺旋桨的推进力传递给船体,传动装置：传递转动动力,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,2,1、直接传动(DirectTransmission),第一节船舶推进装置的传动方式,Section1TypeofTransmission,主机的动力直接经轴系传给螺旋桨，螺旋桨与主机始终保持相同的转向和转速。,第三章船舶推进装置,轴系,主机,螺旋桨,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,3,2、间接传动(Indirecttransmission),主机和轴系之间设减速器和离合器的传动方式。主机可以不变速、不换向、可设轴带发电机。,第三章船舶推进装置,轴系,主机,螺旋桨,减速器/离合器,轴带发电机,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,4,第三章船舶推进装置,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,5,3、Z型传动(Z-Typedrive),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。,第三章船舶推进装置,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,优点：,(1)省舵、尾轴管，船尾形状简单，阻力小；,(2)操纵性能好，可原地回转；,(4)主机不用换向，寿命延长;,(3)与中高速机连用，且不设单独的减速装置；,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,6,第三章船舶推进装置,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,7,第三章船舶推进装置,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,8,4、电力传动（Electricaltransmission）,原动机带动发电机发电，将发出的电送到配电板，再由配电板直接或经过变流器或变频器供给推进电动机，从而驱动螺旋桨运转的一种传动方式。,第三章船舶推进装置,优点：,机舱布置灵活；可选用中、高速不可逆转原动机；可均匀、大范围地调节推进电动机转速；船舶操纵性好，倒车功率大，反转迅速；推进电动机对外界负荷的变化适应性好，可以短时间堵转；可消除螺旋桨对原动机的振动冲击，船舶振动大大减轻；在柴油机电力推进装置中，可采用分机组修理的方法，以缩短因船舶修理而造成的停航时间。,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,9,第三章船舶推进装置,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,10,第三章船舶推进装置,吊舱式电力推进器（Pod）,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,11,第三章船舶推进装置,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,12,第三章船舶推进装置,推进装置部分组成方案,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,13,第二节轴系的组成,Section2shaft,第三章船舶推进装置,一、轴系的组成、作用和工作条件,1、组成,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,14,第三章船舶推进装置,2、作用,把柴油机曲轴的动力矩传给螺旋桨，以克服螺旋桨在水中转动的阻力矩，同时又把螺旋桨产生的推力传给推力轴承，以克服船舶航行中的阻力。,Nm,扭矩,推力,kN,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,15,第三章船舶推进装置,二、推力轴和推力轴承(Thrustshaft,thrustblock),1-连接法兰；2-轴干；3-甩油环；4-轴颈5-推力环系轴向定位。,1-推力环；2、5-调节圈；3、4-推力块；6、7-压板,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,16,第三章船舶推进装置,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,17,第三章船舶推进装置,推力传递过程：,(1)将主机的扭矩传给中间轴；,(2)把中间轴上螺旋桨的推力传给船体；,螺旋桨推力环油膜推力块推力轴承座船体,作用：,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,18,第三章船舶推进装置,三、中间轴和中间轴承(Intermediateshaft&bearing),L/3,L,连接法兰,中间轴承,中间轴,作用：连接推力轴和尾轴，传递扭矩及推力，承受中间轴重量，轴线定位。,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,19,第三章船舶推进装置,四、尾轴及尾轴管装置(Propellershaft,sterntube),润滑方式：润滑油润滑、海水润滑,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,20,第三章船舶推进装置,四、尾轴及尾轴管装置(Propellershaft,sterntube),Propellershaftassembly,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,21,第三章船舶推进装置,尾轴承(SplitScallopedShellJohnsonCutlessBearing).Thesebearingspossesslowcoefficientoffrictionandinherentvibration-dampeningqualitiesandarenon-polluting.,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,22,第三章船舶推进装置,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,23,第三章船舶推进装置,第三节螺旋桨及螺旋桨特性,Section3：Propelleranditscharacteristics,主机驱动螺旋桨转动，螺旋桨吸收主机发出的功率，克服螺旋桨转动的阻力矩，产生对水向后或向前的推力，并受到水的反作用力而产生对船向前或向后的推力，使船舶前进或后退。,1、工作原理,2、结构,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,24,第三章船舶推进装置,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,25,第三章船舶推进装置,浆叶扭曲的原因：为得到不同半径处的叶素具有大致相同的螺距，随R的增加，螺距角应逐渐减少,H-螺距(Pitch),-螺距角(Pitchangle),定距桨为常数，变距桨变化。,(1)螺距和螺距角,3、参数,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,26,第三章船舶推进装置,(2)螺旋桨进程比,进程hp：螺旋桨转一周，轴向实际前进距离。因水被推动后移，hpH。,滑失h：螺距与进程的差值。hp=H-h,进程比J:进程与螺旋桨直径的比值。J=hp/D=Vp/nD(Vp=hpn),Vp:实际航速。转速不变时，J与船速成正比。,滑失比S：滑失h与螺距H的比值。S=(H-hp)/H,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,27,第三章船舶推进装置,螺旋浆特性曲线,结论：桨的推力、扭矩与转速的二次方成正比，吸收的功率与转速三次方成正比。,(3)螺旋工作特性,浆的推力：T=K1n2D4=C1n2,浆的扭力矩：M=K2n2D5=C2n2,浆的效率：,桨的功率：P=2nM=Cn3,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,28,第三章船舶推进装置,阻力增加，进程hp减小，J减少，K1、K2、C1、C2、C增加，特性曲线变陡，反之变平坦。变矩浆的螺距角越大，即螺距H越大(进程hp越小)，特性曲线越陡。,螺旋浆的无因次特性,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,29,第三章船舶推进装置,4、影响螺旋桨特性的因素,结构参数,H/D对螺旋桨功率特性的影响,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,30,第三章船舶推进装置,航行工况,螺旋桨的无因次特性,螺旋桨特性曲线,结论：船舶阻力增加，航行工况变化时，则进程hp和进程比J减小，K1、K2及C1、C2、C增加，螺旋桨特性曲线变陡。反之，当船舶因轻载、顺风、减速等原因使船舶阻力减小，进程比增大，K1、K2及C1、C2、C减小，螺旋桨特性曲线则变平旦。,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,31,5、各种航行条件下主机的工况,第三章船舶推进装置,(1)船、机、桨的配合,力、力矩和功率的平衡：螺旋桨的推力克服船舶阻力，主机提供螺旋桨推力所需扭矩和功率。,船舶阻力,船舶阻力包括：水力阻力(摩擦阻力、形状阻力、兴波阻力)、风力阻力、惯性阻力。,R-船舶阻力；Ar-阻力系数；Vs-船速。,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,32,第三章船舶推进装置,与螺旋桨配合工作时的主机工况点,工况点：主机发出功率等于螺旋桨吸收功率，柴油机速度特性曲线与螺旋桨特性曲线的交点。,1-柴油机标定负荷速度特性,2-柴油机部分负荷速度特性,cba-螺旋桨特性,3-柴油机超负荷速度特性,柴油机速度特性变化,螺旋浆特性变化,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,33,第三章船舶推进装置,(2)航行条件变化时主机的工况,航行阻力变化,主机工况点在各种航行条件下的变化,标定转矩线,I1：工况点a(Pe,ne),阻力增加：III，工况点ab。虽然Pbne。,措施：减小油门(特性线2),轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,34,第三章船舶推进装置,主机换向和船舶倒航,螺旋桨换向及倒转工况,全速前进:(a)到车,第一阶段：停油，转速下降(a-b),(b:正转，扭矩=0),第二阶段：水流带动桨转(b-c-d),(c:正转，负扭矩=max),(d:停转，负扭矩),第三阶段：倒车起动运转(d-e),(e:倒转，40-60%ne，100%扭矩M),A-全速，B-半速，C-系泊，D-实际,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,35,第三章船舶推进装置,2.主机换向和船舶倒航,螺旋桨换向及倒转工况,A-全速，B-半速，C-系泊，D-实际,紧急制动：在紧急情况下，在主机转速降至30-60%ne时，按倒车起动方式向主机供入压缩空气，对主机运动部件、轴系和螺旋桨强行制动，使它们较快停止转动，然后倒车起动主机，使螺旋桨倒转，尽快停止船舶的滑行。,倒航阻力大、桨效率低，为了主机不超负荷，倒车最大转速不超过标定转速70-80%，具体可根据排烟温度确定。,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,36,第三章船舶推进装置,第四节可调螺距螺旋桨,Section3：ControllablePitchPropeller,桨叶螺旋面与桨毂可作相对转动，通过转动桨叶来改变螺距。,一、工作原理,轮机概论,IntroductiontoMarineEngineering,37,第三章船舶推进装置,二、工作特性,调距桨工作特性曲线,可视为一系列同直径具有