船舶动力装置原理与设计_第5章(new)解析

1、武汉理工大学25 七月 2022船舶推进装置的特性与配合25 七月 2022绪论本章重点：功率传递关系机桨匹配特性分析25 七月 2022绪论船机桨三者的能量关系 主机：能量发生器桨：能量转换器，阻力变，桨特性变船体：能量吸收器，装载量变、污底、航道等变化引起船舶阻力变化。 25 七月 20221.功率传递过程 25 七月 20221.功率传递过程柴油机指示功率Pi(IHP) 标定功率PEB(BHP) PEB=Pin n主机机械效率 桨收到功率PD(DHP) PD=Psws w尾管装置的效率0.9850.99 s轴系的效率推力功率PT PT=PDOr O桨的敞水效率，0.550.65;r相对旋

2、转效率0.961.05船体有效功率PR PR=PTh h船身效率总推进效率25 七月 20221.功率传递过程i柴油机指示效率 四冲程:0.420.52;二冲程:0.350.45n主机机械效率 非增压:0.750.85;增压:0.80.92C齿轮箱效率 rt推力轴承效率 rh中间轴承效率 w尾管装置的效率 0.9850.99 O桨的敞水效率，0.550.65r相对旋转效率0.951.03h船身效率,0.951.1d推进效率, d=r0h 0.650.725 七月 20221.功率传递过程25 七月 20222.1 船体阻力特性 船体阻力的组成2、船机桨的基本特性25 七月 20222.1 船体

3、的阻力特性 可由其阻力特性反映 分析时，RV2 Pn=RVS VS3摩擦阻力:(frictional resistance)当船体运动时，由于水的粘性，在船体周围形成“边界层”，从而使船体运动过程中受到粘性切应力作用，亦即船体表面产生了摩擦力 压差阻力，常称为剩余阻力：residual resistance 剩余阻力包括粘压阻力（常称为涡流阻力：eddy-making resistance）和 兴波阻力（wave-making resistance）2、船机桨的基本特性25 七月 20222.1船体的阻力特性船体的阻力、功率特性:对于一般民用商船AR与船体线型与航行情况(装载、拖带、污底)有关

4、25 七月 20222.1船体的阻力特性船体的阻力近似估算应用船模系列试验资料估算阻力根据船舶系列试验资料，直接给出阻力图表归纳实船和船模资料分析估算法根据统计资料分析整理得到母型船数据估算法海军系数法25 七月 20222.2桨的特性 桨的结构和几何参数 桨叶靠近桨縠的部分叫叶根，最外端叫叶梢从船尾向船首看，看到的叶面叫压力面，另一面叫吸力面。按正车旋转，先入水的一边叫导边， 后入水的一边叫随边。桨旋转时，叶梢顶尖划出的圆叫叶梢圆， 叶梢圆的直径叫桨径25 七月 20222.2桨的特性 各参数的考虑桨径越大,桨效率越大,但取决于船的类型和设计及强度Bulk carrier and tanke

5、r:d/D approximately 0.65Container ship:d/D approximately 0.74桨叶数可取2,3,4,5,或6.如直径及展开面积相同，桨叶数越少,桨效率越高,但强度差 大功率船一般取4或5叶桨叶片数越多,振动越小。盘面比越大,空泡产生的可能性越小，但加工面积增，价格增.25 七月 20222.2桨的特性 桨的结构和几何参数 螺距： 螺距比（P/D）： 盘面比（A/Ad）： A-所有桨叶展开面积的总和 Ad-以D为直径圆的面积25 七月 20222.2桨的特性25 七月 20222.2桨的特性25 七月 20222.3柴油机的特性柴油机的工况 发电机工况

6、：调速器控制使n恒定（如电力传动主机和发电副机） 螺旋桨工况：直接驱动桨的主机稳定工况下，主机发出功率等于桨吸收功率其它工况：功率与转速没有一定的关系，功率由阻力决定。（如驱动调距桨的主机，驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机，变工况主机） 25 七月 20222.3柴油机的特性柴油机的特性 可认为，保持喷油量不变,柴油机在不同转速时，平均有效压力为常数。故有P随供油量增加而增大；供油量一定，Pn 25 七月 2022 也称作外特性。柴油机试验台上测定，将喷油量调节机构固定在某一位置，改变负荷，使转速变换。全负荷速度特性：标定转速发出标定功率的供油位置，标准试验环境（大气压p0=100kpa，相

7、对湿度0=30%/无限航区60%，环境温度T0=298K/318K）及持续功率下测定。超负荷速度特性：超负荷功率为标定功率的110%（对应103%neb），并且在12h运转期内允许超负荷运转1h。部分负荷速度特性：喷油泵油量固定在小于标定功率油量25 七月 202225 七月 2022调速特性 调速器作用下柴油机的功率、转矩与其转速的关系全制调速器 25 七月 2022试验台或实船条件下测取。发电副机和装有全制式调速器的主机，在设定转速不变下，当负荷变化转速保持不变时，可认为按负荷特性工作。负荷特性是标志柴油机动力性与经济性的基本指标特性。作用：比较不同柴油机的性能，评价同一柴油机的结构设计改

8、变或调速后的效果；标定柴油机功率；绘制万有特性曲线。 25 七月 2022B燃油消耗量be 燃油消耗率tr排气温度25 七月 2022推进特性 稳定运转条件下，若不计传动损失 25 七月 2022万有特性 以转速n为横坐标,功率P为纵坐标的坐标平面内绘出的一系列等值曲线族.如等油耗曲线:25 七月 20222.4航速与转速的转换 稳定工况，桨有效推力等于阻力。Te=T(1-t)=R nv船体阻力与桨推力可相互转化。 船机桨三者的关系简化为机桨二者的配合问题.25 七月 20223、机桨匹配特性分析 船舶阻力特性 ：桨的特性 ：工况一定即J一定时，柴油机的特性 ： Te=T(1-t)=R nv

9、船机桨三者的关系转化为机桨二者的关系 25 七月 20224、典型推进装置的机桨匹配 25 七月 20224、1 单机单桨直接传动 一般原则：既使柴油机的功率得到充分利用，又使柴油机的功率在全部运转范围内都不会超出允许值。稳定工况（J不变） 要求航速大于设计航速加油门12，配合点由ab；V增则阻力R增，又nv，故n增使得Te增大。R=Te,重新平衡。 要求航速小于设计航速减油门13，配合点由ac；V减则阻力R减，又nv，故n减使得Te减小。R=Te,重新平衡。 25 七月 20224.1单机单桨直接传动 变工况（JC）阻力R增大（重载、污底、逆风、顶流、浅水、窄航道航行等） 瞬时主机转速n不变

10、，船航速V减小，由 ， 故J，推进特性线变陡，由。 全制式调速器作用下，转速保持不变， 配合点由ad,但d点超负荷，在最大 油门限制下，配合点沿1线由ab。 故阻力增时，不能加油门保持n不变。 桨重25 七月 20224.1单机单桨直接传动 变工况（JC）阻力R增大（重载、污底、逆风、顶流、浅水、 窄航道航行等）推力也相应增大,由a增至b 25 七月 20224.1 单机单桨直接传动 变工况（JC）阻力R减小(载重量或顶拖量减小,顺风等) 瞬时主机转速n不变，船航速V增大，由 ，故J， 推进特性线变平，由。 全制式调速器作用下，转速保持 不变，配合点由ae,但e点主机 额定功率发不足；如配置双置式 调速器，则受最高转速限制， 机桨配合点沿adf， 然后手动减油门至c点。 桨轻25 七月 2022复习思考题简述船机桨