侧推与减摇装置

1、侧推与减摇装置第1页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一2、对侧推器的要求：（1）装置结构简单，工作可靠、维护管理方便；（2）尽可能装在船的端部，以便在同样推力下获得较大的转船力矩；（3）有足够的浸水深度以提高工作效率。侧推器的螺旋桨轴线离水线距离不得小于它的桨叶直径，以免空气进入螺旋桨处影响其工作；（4）对船体造成的附加阻力要小，本身工作效率要高；（5）能根据需要迅速改变推力大小和方向。（6）在侧推器旁及驾驶台均能操作。在驾驶台上操作，一般在中央与两翼均可进行。3、侧推器的类型1）按布置位置：首推、尾推和舷内式、舷外式之分；2）按产生推力方法：螺旋桨式和喷水式；3）按原动机

2、：电动、电液、柴油机驱动式；第2页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一二、螺旋桨式首推装置可采用定距桨或调距桨。定距桨式多采用液压马达驱动。调距桨式广泛采用电动机驱动。1、定距桨式首推装置液压系统侧推螺旋桨通过联轴器与液压马达连接，液压马达的转向和转速由双向变量泵控制。双向变量泵由辅泵和电磁阀，借助变量机构控制。低压回路将部分热由泄回油箱，单向阀不断将洁净的低温油液加以补充，以控制系统油温。第3页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一2、电动调距桨式首推系统：1）调距工况：操纵态发出指令使三位四通阀26右边通电，26、25工作在右位。重力油柜油经加压后，使动力

3、活塞左端进油，右端回油。动力活塞右移，驱动反馈链条，将桨叶动作指示并反馈，达到要求时26失电，25回中位。2）稳距工况：靠锁闭阀22实现静态稳距。第4页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一三、侧推器的管理1、操作时注意事项：（1）要有足够的发电机台数投入工作后方可使用侧推器。侧推器主电动机功率较大，使用前要确认电站的供电量能否满足。一般设有发电机台数联锁装置，达不到规定工作台数（有的规定为三台）侧推器起动不了。（2）船速在5Kn以下方可使用侧推器。在操纵台上有标识牌。（3）当转换操作位置前，要确认主控制器和副控制器两者控制杆位置和负荷一致后方可切换。（4）起动主电动机时要使螺

4、距角在“0”位。（5）在最大推力工况下的连续使用时间不应超过规定时间（一般为0.5h）。第5页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一2、日常管理工作（1）使用符合要求的液压油：所用液压油应能传递大的动力，能适应不同季节、不同海域气温变化，有合适的粘度，有高的粘度指数，凝点低（-30以下）；（2）定期清洗滤器和检查管系是否漏油；（3）定期检查油位、油温、油压，注意观察各部振动情况和运转声音，发现异常及时处理；（4）定期取样化验油质，及时更换不合格滑油，换新油时要将系统旧油彻底放净；（5）侧推器间位置低，空气潮湿，注意检查电气设备绝缘和供电加热除湿。第6页，共25页，2022年，5

5、月20日，0点10分，星期一3、坞内检查（1）放掉桨毂内滑油，观察是否有水进入油中；（2）桨轴也设有simplex密封装置，凡密封圈唇口有裂纹、严重磨损、老化等现象均应换新，注意检查密封性能；（3）检查桨叶、桨毂的固紧螺栓和螺栓防松装置；（4）检查桨叶根部密封圈（一般四年应换新）；（5）螺旋桨轴轴承、传动轴轴承都为滚动轴承，若发现锈蚀、剥蚀、护圈破裂、滚子严重磨损或转动不灵活、转动声音过大时，应予以换新。第7页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一四、船舶减摇装置的作用和效果1、船舶在波浪中的摇荡船舶在波浪中的摇荡运动共有6个自由度：纵摇、首摇、横摇、升沉（垂荡）、横荡、纵荡。

6、对于船舶设备、船员、旅客和货物有不良影响的是纵摇、升沉和横摇，而横摇影响最大。在恶劣的海况下，船舶横摇3040是常见的。海况越恶劣，波倾角越大，船舶摇摆也越激烈。设波高h，波长L，则：=180h/L当船舶遭遇到一个波长大大超过船宽、波倾角为的横浪时，就会受到波浪给予的一个横摇力矩，力图使船舶中线与波面垂直，此力矩称为横倾力矩M，在数值上与船在静水中倾斜时复原力矩相等。第8页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一M=WGMsin Nm = WGM/57.3 W-船舶重力（排水量），N；G点-重心位置；M点-稳心位置；GM-船舶稳心高度，即重心至稳心距离，m。当遭遇周期（即波浪作用

7、于船舶的周期）与船舶固有的横摇周期相等时，船舶就要产生共振现象，横摇角度因船体阻尼不会无限增大，但却明显地比遭遇其他频率波浪时为大。2、减摇装置的效果船舶横摇不良影响最大，减摇效果也最佳，因此船舶减摇装置主要以减轻横摇为目的。而纵摇和首摇程度较轻，减摇必要性不大，且摇摆力矩巨大，减摇的效果和经济性均较差，所以在船上没有专门为其设置减摇装置。第9页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一减轻船舶横摇的收益：1）在客船上减轻乘客晕船，提高客船舒适性；2）在滚装船上防止汽车或装载物的碰撞和翻倒；3）使船在恶劣海况下保持航行，保证航期和提高船舶营运率；4）减少船舶偏航，还能避免因激烈摇摆

8、引起的航速下降，节约燃料；5）可减少或避免货物和集装箱的移位，减少货损；6）可改善船员工作环境，保证船员工作效率。3、减摇装置的能力为了平衡波倾角量为 的波浪所作用于船舶的横摇力矩，减摇装置必须具有与该力矩相等的减摇力矩。实际上减摇装置所具有的减摇力矩是有限，通常将其最大减摇力矩所能克服的波浪波倾角 作为衡量减摇装置能力的标志，并称为减摇装置的当量波倾角或减摇能力。第10页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一 =57.3M/WGM减摇水舱的减摇能力一般为23，减摇鳍能力较大,客船通常为5，军舰为7，集装箱船和货船在5以下。实际上，任何减摇装置都不可能完全克服横摇，总有一定剩余

9、横摇，并可用减摇率R表示：R=（1 - s/us）x100%s-剩余横摇角；us-未减摇时的横摇角；从图6-29可以看出，只有在共振周期时才具有较高的减摇率，而在其他情况下R值都较低。因此，在共振周期之外，减摇性能都用减摇效果的绝对值即剩余横摇角来表示。一般剩余横摇角为3。五、减摇装置的种类与比较减少船舶横摇的途径：一是增加船体横摇阻尼；二是增加复原力矩或减少横摇力矩。减摇装置可根据是否为其提供动力而分为被动式和主动式两类。第11页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一1、舭龙骨最原始最经济的横摇阻尼设备。若舭龙骨的安装占船长的3035%以上，且具有足够的宽度，它就能提供适当的

10、阻尼。而且在包括零速在内的各种航速范围内都能有效地增加船体的横摇阻尼，结构简单，对船体和航速影响不大，因此被各种船舶普遍采用。2、被动式减摇水舱自由液面式减摇水舱的工作原理，是靠船舶横摇时造成水在水舱中向左右舷作往返流动来减轻船舶横摇。水舱的容积应足够大，以便工作时水舱的一边可容纳全部水流，得到最佳减摇效果。要注意使水舱的装水量等于舱容的一半，水量太多或太少都有不利影响。不可控式U形管被动减摇水舱，由设在两舷的水舱和连通管组成。其工作原理与自由液面式完全相同。差别只是水舱在两舷离船舶中线较远，水可在水舱中聚集液面更高，减摇效果更好些。第12页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期

11、一可控式被动减摇水舱，通常是封闭的U形管水舱。两水舱间的水流和气流可通过控制系统调节，因此水流的流动周期可调范围较大。自动调节两封闭水舱间空气连通管上的阀门，通过控制连通管中的气流，从而控制舱中水的流速，使水的流动周期在较大范围内与横摇周期趋向一致，来改善水舱的响应特性。图6-30为可控式被动减摇水舱简图。水舱中的水会使船舶GM减少，为了保证船舶稳性，GM值的降低一般限制在25%左右，即水舱水量是有限的，并靠位置差而流动。所以被动式减摇水舱的减摇能力有限，很少大于23，仅适用于中等海况。3、主动式减摇水舱在U形被动式减摇水舱的基础上发展起来的，它通过水泵或风机强迫水在水舱间流动，并能形成较高的

12、水位差，因此可在水量有限的条件下获得较大的减摇能力。第13页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一控制系统可对水泵（鼓风机）、调节阀进行控制，调节水的流量，使装置在很宽的遭遇周期范围内具有良好的减摇效果。但水泵或风机的功率很大，经济性差，所以使用不多。4、减摇-防倾联合水舱这种新型装置兼有被动和主动水舱的优点。其水舱的固有周期大致等于船舶的最短横摇周期。当船舶处于短横摇周期时，可按被动式水舱方式工作；当横摇周期超出被动水舱的响应范围时，则以主动水舱方式工作，因此能在较大范围内有效地减摇。主动控制方式还可作为防止船舶倾斜的手段，在船舶装卸向一舷倾斜时调整船舶。5、减摇鳍：减摇鳍是

13、使用最多、效果良好的减摇装置。它是在船中舭部或舭部稍上方伸出舷外的一对或数对鳍片。船舶在航行中，当两鳍向相反方向偏转而具有相反的冲角时，水流就在两鳍片上产生一对反向升力，就会形成一个减摇力矩，减摇力矩等于或大于波浪作用于船的横摇力矩，就能有效地减轻船舶的横摇。第14页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一图6-31示出减摇鳍原理。减摇鳍的升力可用舵叶的升力公式计算，即：L=1/2AvCL NL-升力，N； -水密度，kg/m；A-单鳍面积，m；v-作用于鳍上的流速，m/s；CL-升力系数。升力与航速的平方成正比。在低速时，升力很小，减摇作用差。这是减摇鳍的主要弱点，因此只适合于

14、航速高于12kn的船舶。鳍产生的减摇力矩：M=NaLM-减摇力矩，Nm；a-升力作用点到船舶质点的距离，m；N-鳍数；L-每一鳍片产生的升力，N；鳍的减摇力矩与船舶固有周期无关，不受GM变化的影响，并在整个遭遇周期范围内具有良好的响应特性。第15页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一与其他主动式减摇装置不同，减摇鳍装置的功率不直接用来产生减摇力矩，而是用于控制鳍角，因此所需功率有限，具有很好的运行经济性。减摇鳍装置根据能否将鳍收入船内，有以下几种：1）不可收式减摇鳍：伸出船外，在船内设有鳍轴、轴承支架和液压转鳍装置，鳍由两个摆动油缸转动。鳍外端不超出船体边垂线的龙骨线，因此展

15、弦较小，限制了减摇能力；在海况平静时，它的阻力就将影响航速。2）伸缩式减摇鳍：中空的鳍轴作为鳍的伸缩油缸，油缸内装有双作用活塞，活塞杆的内端固定于船体。鳍的转动由类似于转舵机构的液压油缸，通过转鳍轴和滑杆来完成。不工作时，鳍可收入鳍箱内，避免被碰撞和增加阻力。因此可有很大的展弦比，减摇能力大，但在船内占有的空间大。第16页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一3）折叠式减摇鳍：采用将鳍向船首或船尾旋转90的方法把鳍纳入位于两舷的鳍箱，可以减少所占空间。转鳍动力大多采用转叶油缸。油缸位于鳍箱内，浸泡在海水之中，必须完全水密并有良好防腐蚀性能，保养维修只能在进坞时进行。新型折叠式减

16、摇鳍将转鳍油缸从鳍箱移入船内，避免上述缺点。6、舵减摇利用舵力所产生的横摇力矩来减摇也是可行的。一般船舶对横摇力矩的响应周期是812s，而对首摇（转向）力矩的响应周期是3035s。这种巨大差别允许将转向和减摇控制信号同时施加给舵，而不致产生不良的相互响应，因此可利用操舵来减少船舶横摇。舵减摇的最大优点：取消昂贵的减摇鳍装置，有很好的经济性。只要对舵机加装减摇控制环节，就可使某些现有船舶具备减摇能力。但现有舵机用作减摇后，以最大转舵速度工作的频率增加，会加速机构的磨损。第17页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一7、减摇装置的综合比较（见表6-1）减摇装置的工作性能指标：1）减

17、摇倍数：减摇鳍对于减少船舶横向摇摆的实际效果如何，是用减摇倍数来衡量的。最常用的是平均减摇倍数为指标： 减摇鳍不工作时的平均横摇角= 减摇鳍投入工作时的平均横摇角平均减摇倍数数值越大，效果越好。一般=45左右，性能好的减摇鳍的平均减摇倍数可以更高。2）升摇能力在风平浪静的海面上，人为地向减摇鳍控制系统输入一个周期相当于船的共振周期的正弦信号。这样一来，即使没有风浪，船舶也会产生左右摇摆，它的最大横摇角度表征减摇鳍的升摇能力。第18页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一升摇能力有如下作用：（1）试验减摇鳍的工作性能。需要在平静的海面上进行，利用升摇能力使船舶产生左右摇摆，然后转

18、入减摇状态，确定其减摇能力。一般要求在减摇鳍转入减摇状态后的一个周期内船舶就能够稳定下来。（2）在日常使用时，用来检查减摇鳍的工作，以及进行维护、保养；（3）在军舰上，可以利用升摇能力训练战士，提高使用武器瞄准射击的能力。3）对航速的影响：一般来说，在平静的海面上航行，减摇鳍可能增加船舶的航行阻力，但是影响很小。而在风浪中航行，减摇鳍使船舶平稳前进，相对于不装减摇鳍的船舶来说，反而能增加航速。并且安装减摇鳍的船舶在高速航行时能作大舵角的转向。第19页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一4）工作的灵敏性、准确性与稳定性减摇鳍装置是一套完整的电气、液压随动系统，因此工作上要满足灵

19、敏性、准确性与稳定性的要求。工作时减摇鳍片的动作是非常迅速的，鳍片的最大转动角度3040而所需时间一般为1.5s，并要求能在5s左右的时间内重复循环一次。转动鳍片所需要的转动力矩相当大。因此不仅要有充分灵敏和准确的电气控制系统，同时还需要具有足够功率和流量的液压系统。对于整个随动系统来说，保持系统工作的稳定性是十分重要的，也就是说，在外界干扰的影响下，它始终具有使系统恢复到所要求状态的能力，而不产生突然地瞬变或离开所要求状态越来越远。否则将会给在恶劣海况下行驶的船舶带来倾覆的危险性。随动系统调整过程的质量对于减摇过程尽快地衰减，而不产生严重振荡具有重大意义。第20页，共25页，2022年，5月

20、20日，0点10分，星期一5）减摇装置应具有充裕动力、紧凑结构和可靠地工作；6）使用、维修和保养应尽可能简便。六、减摇装置的操作管理1、减摇装置控制原理被动式减摇装置由船舶的横摇提供动力。主动式减摇装置的动力系统有电气式、液压式和电液式三种。电液式在各种主动式减摇装置，特别是在减摇鳍装置中普遍使用。船舶敏感元件+ O控制机构 动力元件 减摇机构 船舶 反馈元件 敏感元件感受的船舶摇摆信号有横摇角度、横摇速度、横摇加速度、船舶自由倾斜角等，控制机构将这些信号放大并用来控制动力元件的伺服机构，使动力元件输出必要的功率以推动减摇机械（如鳍、水泵、风机或阀等）动作，产生减摇力矩。减摇机构的动作信号反馈

21、回控制机构，与敏感元件的信号相减，最后停止动力元件的输出。第21页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一2、减摇装置的操作不同的减摇装置，操作管理方法不同，下面以减摇鳍装置为例。可收式减摇鳍一定要在船舶进入宽敞水域后才能放出，并在进入窄水道、浅水道前将鳍收回，以免碰伤鳍片。当船舶的横摇角不大时，例如35，应停止使用减摇鳍，以免无谓地增大船舶航行阻力。装置的起动、停止等操作步骤，一定要按照说明书规定进行。只许在鳍角为零时进行鳍的收放，只有在鳍片完全放出就位后，才能转动减摇鳍。尽管装置的传动机构、液压系统或控制系统中一般都设有联锁装置，但在操作时还需注意核查鳍的状况，以免联锁装置失误造成鳍的损坏。第22页，共25页，2022年，5月20日，0点10分，星期一1）起动（1）起动伺服油泵；（2）经检查转鳍机构和鳍角均处于零位后，接通放鳍液压回路将鳍放出。（3）确认鳍已完全放出，且转鳍机构与传动机构已正确啮合；（4）接通控制系统电源，起动主油泵；（5）将控制转换开关转到手动位置，向两个方向转鳍数次，注意检查偏转方向和角度是否正确；（6）如一切正常，将控制开关转动自动位置，装置即投入正常工作；2）停止（1）利用手动控制将鳍转到零位；（2）检查鳍片确在零位后，接通收鳍液压回路，将鳍收入鳍箱；（3）停止主泵和