开题报告-高冬冬

上"桥m本科毕业（设计）论文开题报告学生姓名高冬冬学号08B06070113指导教师蒋忠理系别专业机械设计制造及其自动化交稿日期2011-12-10教务处制一、开题报告毕业设计（论文）题|48’游艇驱动系统设计与应用课题背景和意义：游艇商人最常提起这样一句话：游艇业是“漂浮在黄金水道上的商机”。这也是“后汽车时代”的代名词。游艇商人们相信，在人们钱袋子慢慢鼓起来，以及相关政策配套跟上来以后，玩游艇将像玩高尔夫和汽车一样普及。游艇是一种高级水上娱乐耐用消费品。它集航海、运动、娱乐、休闲等功能于一体，主要满足个人或家庭进行娱乐和运动的需要。游艇，作为一种水上娱乐器具是二战后才开始普及的，这比具有数百年历史的海运商船队要年轻很多。不过，由于游艇市场和游艇工业发展特快，到了80年代中期，其销售额已接近海运商船的销售额。尤其是1988年，世界游艇工业产品（包括游艇及游艇上的设备）的零售额达到了250亿美元的历史最高纪录，可能超过当年海运商船（不计零售设备）的总销售额。90年代以来，由于世界海运商船市场有了回升，每年的完工量在1500〜1900总吨之间，估计产值达250〜300亿美元。而游艇市场在80年代末和90年代初受经济发展不景气和海湾战争以及有些国家的税收政策等因素的影响，有所下滑，世界平均每年产值（或游艇及配套设备销售额）约为200亿美元。世界游艇市场的规模接近海运商船市场的规模。也可以说，游艇工业差不多占了整个世界船舶工业（民船、军船、游艇加配套设备）的三分之一天下。游艇壳体可用木材、钢铁、铝合金制造。随着玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）游艇日益广泛，发展速度相当惊人。60年代初期，玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）在技术上的发展和生产成本的下降，玻璃钢游艇开始进入市场，并很快发展起来。60年代初，世界游艇市场的年销售金额达到15亿美元，期中玻璃钢游艇占69%。西方游艇工业已发展成为更加完善的制造、销售、修理、服务、金融、保险等综合配套的工业体系。目前长度为6〜20m左右的游艇中，FRP游艇占90%以上。我国的玻璃钢游艇是从70年代开始起步的，前期发展速度缓慢。随着改革开放的不断深入和旅游业的发展，近几年来，玻璃钢游艇业悄然兴起，由于消费水平较低，主要发展公用型游艇，如供公园、人工湖及海边用的划桨艇、机动小艇和游览艇。。后为适应旅游区的需要.逐渐建造客位较多的游艇，大多是用作旅游观光和交通的公用型艇，私人和家庭用豪华游艇很少。到了80年代，随着我国改革开放的深入和国内旅游业的发展，通过引进先进技术、来料加工、与外商合资、引进专家和外商独资办企业等办法，促进了我国游艇业的发展。到了90年代，我国游艇的设计和建造水平有了较大的提高，但更重要的是游艇意识增强了。因此相应地出现了一些新事物和新变化：多个国际游艇俱乐部成立举办国际游艇展览会在中国举办国际游艇展的成功，说明我国游艇业有了发展，是我国游艇史上的大事。我们相比国外游艇企业还有相当的差距，游艇设计缺乏创新、工艺落后、游艇配套产业不完善、缺乏检验规范、销售渠道不畅、工人素质低等许多问题。但是游艇制造业属于劳动密集型产业，中国由于劳动力成本低，相对发达国家，游艇制造成本会低很多。通过引进技术或者直接和国外优秀企业合资办厂的方式，同时瞄准市场需求，搞出适销对路的产品，疏通出口渠道，降低运输成本，提高竞争力，中国游艇生产行业将有很大的发展空间。目前中国船用柴油机行业发展行业发展现状1994年以来我国船用柴油机发展严重滞后。据日本赤岩昭滋先生统计，在1982-2001年20年间中国船厂建造的2664艘、1692.6万总吨船舶，共装用柴油主机3691台、853.6万千瓦，其中国产主机1851台、568.1万千瓦，进口主机1503台、259.5万千瓦，制造国不明的主机337台、26.0万千瓦，按台数计，国产主机占50%，进口主机占41%，按功率计，国产主机占67%，进口主机占30%。统计数据来源于或依赖于日本赤岩昭滋先生的统计，也从另一个侧面反映了一个严峻现实，过去20多年关心我国船舶配套业（尤其是船用柴油机）发展的本土专家和学者实在太少了。我国船用柴油机发展关系到国家重大的政治与经济安全战略，其近年来的发展严重滞后的现状已引起各方面的重视。2003年以来，中央领导同志十分重视并充分肯定了船舶工业在国民经济发展中的积极作用，尤其是2004年宏观调控的背景下对船舶工业更快、更大发展寄予殷切期望。在这种背景下，我们认为，我国船用柴油机工业已经具备跨越式发展的基础和各种有利条件，未来十五年中我国船用柴油机制造业将极有可能雄居世界第一。也许由于世界造船业持续景气，中国造船业称雄世界可能并不需要那么长的时间。由于我国船舶柴油机与国外先进水平存在很大差距，要大力发展我国造船工业，实现世界第一造船大国的目标，我国船舶柴油机必须坚持走“引进一消化一吸收一创新”的国产化技术创新之路，加快船舶配套动力的发展。总体目标是通过引进生产许可证，对柴油机技术的消化吸收，突破关键技术，提高生产能力，开发研制具有自主知识产权的产品，到2020年，基本实现一个以研究所、柴油机整机厂及专业化配套厂组成的船舶柴油机研发、生产体系。船用主机大部分时间是在满负荷情况下工作，有时在变负荷情况下运转。船舶经常在颠簸中航行，所以船用柴油机应能在纵倾15°〜25。和横倾15°〜35。的条件下可靠工作。大多数船舶采用增压柴油机(见内燃机增压)，小功率非增压柴油机用在小艇上。低速柴油机多数为二冲程机，中速柴油机多数为四冲程机，而高速柴油机则两者皆有。船用二冲程柴油机的扫气形式有回流扫气、气口-气门式直流扫气和对置活塞式气口扫气。大功率中、低速柴油机广泛采用重油作为燃料，高速柴油机仍多用轻柴油。低速柴油机直接驱动螺旋桨，为了使螺旋桨有高的推进效率，要求有较低的转速。中、高速柴油机通过齿轮减速箱驱动螺旋桨，齿轮箱一般还装有倒顺车机构以实现螺旋桨逆转，但低速柴油机和部分中速柴油机本身可以自行逆转。中、高速柴油机也有通过发电机-电动机-螺旋桨而实现电传动的。当要求功率较大时也可采用多机并车，低速航行时可以只用一台主机工作，从而提高运行经济性和可靠性。同船安装两台主机时，根据安装位置和螺旋桨的转向，分为左机和右机。船用柴油机的主要发展趋势是：改进增压技术(二级增压、超高增压和补燃增压等)，以提高单机功率;改善燃烧过程、燃用低质燃油和利用废热，以提高经济性；提高可靠性和延长使用寿命；采用故障预报和监控，以实现柴油机自动化遥控。行业技术发展现状及趋势船用柴油机在机型发展方面总体看相对稳定，前几年，主要集中在提高机型可靠性方面，这是因为增压技术的发展，柴油机强化度提高很快，尤其是石油危机后，反映在降低燃油消耗率和燃用劣质燃料油为目标的经济性的强烈追求上。然而近年来，各国环境政策对柴油机的排放限制日趋严酷，而NOx、SO2等有害排放物的增加正是高强度与燃用劣质燃料油的副产品，而且这几种有害排放气体成分的含量，船用柴油机比汽车柴油机更甚。各柴油机厂商正在致力于下列共同追求的新型柴油机。连续服役中的可靠性。高度强化。即大幅度提高其最高燃烧压力和燃油喷射压力。废气排放符合日趋严厉的排放法规要求。1997年船舶开始执行国际海事组织(IMO)制定的排放限值，各柴油机厂商采取工况控制或采取废气后处理，甚至重新设计以符合法规

要求。综合经济性好。不仅仅追求的燃油消耗率与劣质燃料的使用，而是包括价格、运行成本、省力、少维修、推进效率等。总体结构趋于相同。气缸排列以直列和V形两种为主，既是技术目标，也是经济目标的要求。规范化的接口。尽量满足用户的要求，适合不同配套辅助装置以及监控系统的应用。在大中型民用船舶中，这类装置是应用较广的种型式。屯能燃sihJu制漆装置船屯能燃sihJu制漆装置船知照耳机航臼现化从动力装置在一般船舶的作用来看，推进动力是决定船舶活动能力的根本依据，所以提供推进动力是推进装置的根本任务。而推进动力所耗的能量占动力装置所消耗能量的绝大多数，如万匹马力以上的柴油机懂动力装置，其推进装置输入能占总输入能的90%以上。因此，推进装置的技术性能可以代表动力装置的特点。同时通过本课题的研究成果，对于提高国内游艇设计制造质量和运行稳定性、提高企业生产效率具有现实经济意义；本科所涉及的是游艇制造中的关键核心技术，即游艇机电传动设计、安装、运行与维护，其具有较高的技术含量，对于提高国内游艇设计制造质量与应用水平具有现实的学术参考价值。研究的主要内容：本课题旨在通过对现有游艇传动技术的科学分析，借鉴国外游艇制造业的先进经验，以及结合中国游艇制造技术，拟定出一套符合中国游艇生产条件、具有较高技术含量且稳定高效的运用于小型民用游艇中的传动装置设计，其中包括各类主要传动部件：主机（柴油机）选型设计，螺旋桨类型、传动性能分析与应用，并制定传动系统合理的安装工艺和常见故障与解决方案。通过对上海红双喜游艇有限公司“Alaska48玻璃钢动力游艇传动装置的实地分析，结合国内外先进的游艇传动技术及制造工艺，设计与完善该游艇机电传动设计规范、给出选型设计的依据和合理的参数，进一步改善现阶段国内游艇制造中技术含量较低，设计不规范，缺乏科学可靠的理论依据，设计、安装调试运行效率不高，故障较多等问题。为企业提供一份比较翔实而又实用的设计制造参考资料。主机（柴油机）选型设计游艇驱动系统设计（螺旋桨类型设计校核）传动系统结构设计（装配图、部件零件图）传动轴强度、刚度校验工程计算螺旋桨的密封、抗震分析与解决措施游艇驱动系统安装调试游艇驱动系统常见故障与解决方案。

二、阅读文献目录序号文献名文献出处文献发表时间1Howtodesignaboat(ThirdEdition)London,AColesnautical,JOHN2003年2美国游艇业的发展及其借鉴意义TEAWfe船，王晓，冯学钢2005年第2期3KSS42双体玻璃钢动力游艇部件的装配工艺要求InternationalMarine/RaggedMountainPress2002年4国内外游艇产业发展简况船舶工业技术经济信息，魏小安2004年5民用船舶动力装置人民交通出版社，商圣义1996年6游艇设计基础知识上海交通大学出版社2008年7船舶最佳航速选择和柴油机工况调整航海技术2002年8主机选择与轴系设计《江苏船舶》张茂1990年第23期9船舶动力装置原理与设计上海交通大学出版社2005年10游艇舵机操纵系统安装说明InternationalMarine/Ragged2002年11船用螺旋桨设计台北徐氏基金会出版社丁锡镛1990年12船舶用螺旋桨原理及修理哈尔滨工程大学出版社孙自力2009年13VOLVOPENTAINBOARDDIESELD4-300HandbookVOLVODIESELCOMPANY2009年14沃尔沃D4-300型柴油机技术说明书沃尔沃官网2011年15VENTUSP3C型螺旋桨技术说明书VENTUS官方网站2011年16RaggedMountainPressKs41玻璃钢动力游艇主要设计《InternationalMarine》/RaggedMountainpress2002年第12期17Boatowners'Mechanical&ElectricalManualInternationalmarineNiqelCalder1995年18三、文献综述注意：学生阅读文献后，必须写出3000字左右的综述，作为开题内容之一。（可增页）游艇是一种高级水上娱乐耐用消费品。它集航海、运动、娱乐、休闲等功能于一体，主要满足个人或家庭进行娱乐和运动的需要。在发达国家，游艇象轿车一样多为私人拥有，而在发展中国家，游艇多作为公园、旅游景点的经营项目供人们消费。游艇属于消费品中的特殊商品，有别于作为运输工具的高速船和旅游客船。[1]现代游艇的种类很多，就艇体材料而言，有木质艇、钢质艇、铝质艇、玻璃钢艇（FRP艇）以及先进复合材料（ACM^；按动力来分，有机动艇、机动风帆艇、风帆艇和划艇等；从装机方式来看，有舷外挂机艇、舷内外机艇和舷内机艇等；以用途来分，主要有个人娱乐艇、家庭游艇、公共游览艇、多用途游艇、钓鱼艇和赛艇等；从速度来看，有低速、中速、高速和超高速艇；从造价及豪华档次来看，则有普通艇、中档艇、豪华型及超豪华型艇；按长度和大小的不同，可分为小型艇、中型艇、大型艇和超大型艇。目前长度为6〜20m左右的游艇中，FRP游艇占90%以上。[2]现代游艇产业始于二战后，美国、英国和意大利均为游艇制造业的先驱国。50年代初世界游艇年产量仅为3000艘左右，且大部分为木制胶合结构。50年代末美国FRP手糊成型工艺日趋成熟，即着手开发FRP游艇。60年代初在铝合金游艇获得较大发展的同时，FRP游艇产量也逐年增加，至60年代中期，由于FRP在技术和经济上取得重大突破，就被广泛用于制造游艇。例如1960年的伦敦国际小艇展览会上只有6艘FRP游艇参展，而在1970年的伦敦国际小艇展览会上参展的游艇中90%均为FRP艇。在70年代期间，世界游艇工业及市场发展很快，游艇制造业进一步走向专业化和现代化，FRP成为游艇艇体最有发展前途的结构材料，并大有取代其他传统船体材料之势。迈入80年代后，游艇工业的发展进入了鼎盛时期，特别是80年代中期，游艇的生产达到了顶峰，此时全世界的拥有量己达1800余万艘。尽管80年代末、90年代初由于受经济不景气和海湾战争等因素的影响，世界游艇市场下滑到年产值约200亿美元，而此时海运商船市场的产值则回升到250〜300亿美元。即使如此，人们还是有理由认为游艇市场的规模一般可接近于海运商船市场的规模，亦即游艇工业几乎占整个船舶工业（民船，军船及游艇加配套设备）的三分之一天下。[2][3]我国大陆于70年代中期开始制造FRP游艇。由于消费水平较低，主要发展公用型游艇，如供公园、人工湖及海边用的划桨艇、机动小艇和游览艇。后为适应旅游区的需要.逐渐建造客位较多的游艇，大多是用作旅游观光和交通的公用型艇，私人和家庭用豪华游艇很少。80年代初，随着改革开放的深入和旅游业的发展，美、日、香港及台湾等游艇厂商开始与大陆的FRP船厂合作生产游艇。通过来料加工，引进专家和先进技术，与外商合资以及外商独资办企业等形式，促进了大陆FRP游艇的发展。在这期间先是根据欧美等的要求，采用国外原材料和设备生产了帆艇、钓鱼游览艇及家庭用游艇等，取得了一定成绩，后来又逐渐发展到与国外合作，甚至自行设计建造较大的游艇乃至高级豪华游艇。[3]但是我们相比国外游艇企业还有相当的差距，游艇设计缺乏创新、工艺落后、游艇配套产业不完善、缺乏检验规范、销售渠道不畅、工人素质低等许多问题。但是游艇制造业属于劳动密集型产业，中国由于劳动力成本低，相对发达国家，游艇制造成本会低很多。在整个制造业东移的大环境下，只要中国游艇企业抓住机遇，通过引进技术或者直接和国外优秀企业合资办厂的方式，不久的将来中国可以在世界游艇制造业占一席之地。[4]本课题将着重研究48游艇的动力推进装置设计及制造工艺。推进装置是保证船舶以一定速率航行的设备，它是游艇动力装置中最主要的部分，包括：1）主机是推进游艇航行的动力机，有蒸汽机，汽轮机和柴油机等。2）辅助传动设备它的功用是隔开或接通主机传递给传动轴和推进器的功率，同时还可以使后者达到减速、反向和减振的目的，其设备包括离合器、减速齿轮箱和联轴器等。3）船舶轴系用来将主机的功率传递给推进器。它包括传动轴、轴承和密封件等。4）推进器它是将船舶主机发出的能量转换成船舶推理的设备。如螺旋桨和喷水推进器等。[5][6]主机柴油机动力装置具有比较优良的性能，在现代船舶中，不论商船、渔船、工程船及军用舰艇上都得到了极为广泛的应用。目前以柴油机作为主机的船舶占98%以上，柴油机船总功率占造船总功率的90%以上。可见柴油机动力装置占有绝对的统治地位。[6]柴油机动力装置具有如下的优点：具有较高的经济性，耗油率比蒸汽、燃气动力装置低得多。这一优点使柴油机续航力大大提高，换句话说，一定续航力下所需之燃油储备量较少，从而使营运排水量相应增加。重量轻，柴油机动力装置中除主机和传动机组外，不需要主锅炉、燃烧器以及工质输送管道等，所以辅助机械和设备相应较少，布置简单，因此单位重量指标较小。具有良好的机动性，操作简单，启动方便，正倒车迅速，虽然比燃气轮机装置差些，但它不需要像燃气轮机装置那样一套复杂的启动和倒车设备。柴油机装置停车只需2到5分钟，主机本身停机只要几秒钟即可。柴油机装置存在如下几个缺点：由于柴油机的尺寸和重量按功率比例增长快，因此单机组功率受到限制，这就限制了它在大功率船上的使用可能性。柴油机工作中的噪声、振动较大。中、高速柴油机的运动部件磨损较厉害，高速强载柴油机的整机寿命仅1000到2000小时。柴油机在低转速时稳定性差，因此不能有较小的最低稳定转速，影响游艇的低速航行性能。另外，柴油机的过载能力也较差，在超负荷10%时，一般仅能运行1小时。[7]船用主机大部分时间是在满负荷情况下工作，有时在变负荷情况下运转。船舶经常在颠簸中航行，所以船用柴油机应能在纵倾15°〜25。和横倾15°〜35。的条件下可靠工作。大多数船舶采用增压柴油机（见内燃机增压），小功率非增压柴油机用在小艇上。低速柴油机多数为二冲程机，中速柴油机多数为四冲程机，而高速柴油机则两者皆有。船用二冲程柴油机的扫气形式有回流扫气、气口-气门式直流扫气和对置活塞式气口扫气。大功率中、低速柴油机广泛采用重油作为燃料，高速柴油机仍多用轻柴油。低速柴油机直接驱动螺旋桨，为了使螺旋桨有高的推进效率，要求有较低的转速。中、高速柴油机通过齿轮减速箱驱动螺旋桨，齿轮箱一般还装有倒顺车机构以实现螺旋桨逆转，但低速柴油机和部分中速柴油机本身可以自行逆转。中、高速柴油机也有通过发电机-电动机-螺旋桨而实现电传动的。当要求功率较大时也可采用多机并车，低速航行时可以只用一台主机工作，从而提高运行经济性和可靠性。同船安装两台主机时，根据安装位置和螺旋桨的转向，分为左机和右机。船用柴油机的主要发展趋势是：改进增压技术（二级增压、超高增压和补燃增压等），以提高单机功率；改善燃烧过程、燃用低质燃油和利用废热，以提高经济性；提高可靠性和延长使用寿命；采用故障预报和监控，以实现柴油机自动化遥控。

发动机如同游艇的心脏。体现发动机品质高低主要是看动力性和经济性，也就是说，发动机要具有较好的功率、良好的加速性和较低的燃料消耗量。影响发动机功率和燃料消耗量的因素有很多，其中影响最大的因素有排量、压缩比、配气机构。不能单凭速度一项指标来评定游艇上发动机的性能，在游艇上，性能是舒适性，稳定性，操控性，节省燃料，及速度的融合体。[7]在辅助传动设备中将分别介绍摩擦离合器，减速齿离合器。辅助传动设备在辅助传动设备中将分别介绍摩擦离合器，减速齿离合器。摩擦离合器是船舶推进装置中的重要部件之一，它利用摩擦面之间的机械摩擦力把转矩由主动轴传到从动轴，并根据工作需要使主机与从动轴结合或脱离。摩擦离合器的种类，按摩擦面工作状态分，有干式的、半干式的和湿十摩擦离合器；按产生结合力的来源分，有机械式的、液压式的、气动式的和电磁式的摩擦离合器；按摩擦面的形状分，则有盘式的、圆锥形的喝圆柱形的摩擦离合器。齿轮减速箱传动设备是通过齿轮系统发动机的功率传给螺旋桨。一般浆的转速越低，直径越大，其效率越高。这种起减速作用的齿轮传动设备称为减速齿轮箱。有些用于不可逆转的主机组成的推进装置中，实现浆的反转运行。有时为使发动机与传动浆能随意结合或脱离，装有离合器。这种能起离合、倒顺、减速的传动设备称之为离合-倒顺减速齿轮箱。由于柴油机的间歇性喷油与燃烧，输出转矩不均匀，游艇推进装置中的轴系与传动设备会产生强烈的扭转振动，使轴系及传动设备产生过大的附加应力。由于传动齿轮对柴油机不均匀转矩极为敏感，当齿轮箱主动轴上干扰转矩幅值超过柴油机平均输出转矩时，会造成齿面敲击，严重会损坏齿轮。为改善这种情况，设置弹性联轴器是一个可供选择的，也是经常被采用的方法。[8]

船舶轴系轴系的组成具体包括:3.传递主机功率的传动轴2.动轴的轴承船舶轴系轴系的组成具体包括:3.传递主机功率的传动轴2.动轴的轴承1.轴系附体轴系的工作条件比较恶劣，一般位于水线以下，有一部分伸出船壳，长期浸泡在水中。在运转中产生的负荷和应力十分复杂，如螺旋桨在水中旋转的扭应力；推进中的正倒车产生的拉、压应力；轴系自重产生的弯曲应力；轴系安装误差、船体变形、轴系振动以及螺旋桨的水动力等所产生的附加应力等。上述的诸力和力矩往往是周期性变化的，某些时候表现更为突出，如游艇紧急停车，频繁倒车或急转弯，或者风浪中受到剧烈的纵摇和横摇、螺旋桨有时冒出水面引起轴系转速急剧变化，使传动轴所收负荷更大，会使轴发热甚至引起轴损坏。总之，轴系工作条件十分恶劣，设计除满足布置上的要求外，尚有以下设计要求：有足够的强度和高度，工作可靠并有较长的使用寿命；有利于制造和安装，在满足工作需要的基础上，力求简化，是制造与安装方便并便于日常的维护保养；传动损失小、合理选择轴承种类、数目及润滑方法；对船体变形的适应性好，力求避免在正常航行状态下因船体变形引起轴承超负荷；保证在规定的运行转速范围内不发生扭转、横向和耦合共振；避免海水对尾轴的腐蚀，尾管装置具有良好的密封性能；尽可能减小轴的长度和减轻轴的重量。[9][10]推进器推进装置功率传递过程船舶有效功率-推力功率-收到功率-轴功率-最大持续功率-主机额定功率-指示功率-(由推力减额及伴流等船体影响所损失的功率螺旋桨与水的摩擦及尾流动能所损失的功率尾轴承及其密封装置所消耗的功率传动设备及各种轴承所消耗的功率考虑持久系数及温湿度修正后的功率主机摩擦损失及带动辅机所消耗的功率)螺旋桨是游艇必备的推进部件，以下是其重要的几何参数：直径(D)：影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下，直径增大拉力随之增大，效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速度不应过大(V0.7音速)，否则可能出现激波，导致效率降低。桨叶数目(B)：可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比。在螺旋桨直径受到限制时，采用增加桨叶数目的方法使螺旋桨与发动机获得良好的配合。实度(。)：桨叶面积与螺旋桨旋转面积(nR2)的比值。它的影响与桨叶数目的影响相似。随实度增加拉力系数和功率系数增大。桨叶角(。)：桨叶角随半径变化，其变化规律是影响桨工作性能最主要的因素。习惯上以70%直径处桨叶角值为该桨桨叶角的名称值。螺距：它是桨叶角的另一种表示方法。图1—1—22是各种意义的螺矩与桨叶角的关系。几何螺距(H):桨叶剖面迎角为零时，桨叶旋转一周所前进的距离。它反映了桨叶角的大小，更直接指出螺旋桨的工作特性。桨叶各剖面的几何螺矩可能是不相等的。习惯上以70%直径处的几何螺矩做名称值。国外可按照直径和螺距订购螺旋桨。如64/34，表示该桨直径为60英寸，几何螺矩为34英寸。实际螺距(Hg)：桨叶旋转一周所前进的距离。可用Hg=v/n计算螺旋桨的实际螺矩值。可按H=1.1〜1.3Hg粗略估计该机所用螺旋桨几何螺矩的数值。理论螺矩(HT)：设计螺旋桨时必须考虑空气流过螺旋桨时速度增加，流过螺旋桨旋转平面的气流速度大于飞行速度。因而螺旋桨相对空气而言所前进的距离一理论螺矩将大于实际螺矩。[11][12]DUPLEX1-44G2kW250-200-150J50300DUPLEX1-4462mm10〕£%bj四15心A1SI316DUPLEX1-44G2kW250-200-150J50300DUPLEX1-4462mm10〕£%bj四15心A1SI316据上图（-）可知一般选用连接轴时它的直径不小于（p35mm为好。将简单介绍3个在制造FRP游艇中所涉及到的重要技术推进装置的形式有1直接传动推进装置优点结构简单使用寿命长燃料费用低维修保养方便噪声低传动损失少推进效率高缺点重量尺寸大倒车必须利用可逆转发动机机动性差经济性差低速和微速航行受至0最低转速的限制。2间接传动推进装置优点重量尺寸小主机转速不受限制轴系布置方便带到侧顺离合器时可选用不可逆转的主机有利于采用多机并车和单机分车与轴带发电机布置缺点结构复杂传动损失大效率低。3特殊传动推进装置包括a可调螺距螺旋桨推进装置优点经济性机动性操纵性较好适应船舶阻力变化主机或减速齿轮箱不必设换向装置有利于驱动辅助负载缺点机构比较复杂保养困难造价及维修费用用高。

主机型与螺旋桨参数确定分为初步匹配设计和终结匹配设计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或转速确定螺旋桨的效率螺距比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终结匹配是在已选定主机后进行的，已知主机的功率与转速、船舶的有效功率曲线、传动设备与轴系的传送效率ns，、桨的收到功率Pd、船身效率nh等，计算船舶所能达到的航速、螺旋桨的最佳要素(螺旋桨直径、螺距比及螺旋桨效率)主机选型考虑的问题1重量与尺寸2功率与转速(标定功率超负荷功率经济功率)3燃油与滑油4主机的造价寿命与维修5振动与噪声6柴油机的热效率与燃油消耗率本课题首先分析国内外游艇发展现状，接着根据现阶段国内外游艇传动技术着重分析、设计适合48‘游艇传动装置，这是本课题所研究的重点。最后将简要概述游艇的安装工艺，并介绍传动方式的选择，主机与螺旋桨的匹配设计。螺旋桨的组成与安装这是个重要配件，隔开螺桨与螺旋桨一般安装在船外机的传动轴(propshaft)上，传动轴上有齿槽(spline)、与螺桨轴心内的齿槽互相嵌合，装配时需再加上推力环、间隔垫片、与华司，最后再用螺帽锁紧；也可加上插梢或使用防松华司(tabwasher)防止螺帽松脱。(亦有少数例外，如pindrive的螺桨)推力环(ThrustWasher)口口口在装螺桨之前需先装上推力环，推力环有的有齿槽有的没有。这是个重要配件，隔开螺桨与传动齿轮，一方面保护齿轮箱内的机件不会直接接触转动的螺桨而受损，一方面将螺桨产生的推力传到传动轴及齿轮；此外，当橡胶轴心因扭力过大而偏心时，推力环亦有助于将螺桨保持在中心。口轴心(Hub)橡胶轴心安装于螺桨中，其内有齿槽以装配在传动轴上，其橡胶层能有效吸收螺桨与传动轴间的震动。好的橡胶轴心应软硬适中，应够坚硬足使螺桨保持在中心、并将推力传动到引擎齿轮，能够吸收震动，又需在桨叶打到水底异物时适当打滑、以免损伤引擎齿轮。除了少数较特别的设计，一般轴心系统分为两种：一种是传统挤入式的橡胶轴心，需使用油压机将轴心挤入螺桨中；另一种为可替换式轴心，可自行拆卸更换，材质则不限于橡胶，不过仍以橡胶制的吸震效果最佳。两种设计各有其优点。□间隔垫片(Spacer)间隔垫片装在螺桨之后，以其平面抵住螺桨防止后退，并靠其后的华司与螺帽固定。当橡胶轴心因受冲击而歪掉时，与推力环一前一后地将螺桨维持在中心位置。间隔垫片有几种不同型式，大多为平面的，有些中间有齿槽，也有些一如水星(Mercury,Mariner,Mercruiser)引擎用的梅花垫片(俗称梅花铜头)与防松华司，有特殊设计能够连结固定，防止螺帽松脱。口华司(Washer)□□华司在间隔垫片之后、锁上螺帽之前装入，填满空隙使螺桨不会滑动，也保护间隔垫片及螺帽不易磨损。大多传统华司会搭配插梢以固定螺帽避免松脱，也有某些特殊的防松华司一端卡在配合的间隔垫片上、一段卡住螺帽防止松动。螺帽(Nut)口口螺帽将螺桨固定于传动轴上，因螺桨产生的推力能传到传动轴。一般为黄铜制，有些为城堡螺帽搭配插梢使用，亦有些为加上塑料的防松螺帽搭配防松华司使用。口插梢(Pin)□口插梢需穿过传动轴中的小孔，固定在城堡螺帽上防止松脱。[15]四、文献翻译注意：每个学生必须提交15000个以上印刷符号、与课题研究密切相关的外文文献的中文翻译文章或者读书报告。(可增页)注意：请将外文文献原文复印件附在后面。StrutsBearingsPropellersandEngineStrutsIntheolddays,thepropellershaftinvariablyemergedoutthebackofahullthroughashaftlogmountedinthedeadwood.Withtodays'flatter-bottomedhulls,thepropellershaftmustextendsomewaybeyondtheshaftlogbeforethereisadequatehullclearancetomountthepropeller.Thisrunofexposedshaftneedsastruttosupportit.SomeareintheshapeofanI,andsomeaV.TheV-shapedstrutisinherentlystronger.Onsailboats,anI-shapedstrutisalmostalwaysusedbecausetminimizesdrag.Alltoooftenthesestrutsareinadequatelymounted.Thestressesfromafouledpropellerorbentshaftwillworkthemloose.Ifthestrutisthrough-bolted,withaccessiblenutsontheinsideofthehull,checkfastenersannuallyandtightenasnecessary.Iftheboltsarealoosefitinthehullduetoelongatedholes,agooddollopofbeddingcompoundcombinedwithagoodsized,well-beddedbackingblockwilltightenthingsup.Manystruts,however,areglassedinplace.Ifthestrutdevelopsanyplay,someextensiverepairworkwillbenecessary(inabind,itmaybepossibletodrillthroughthestrutandhullandaddabackingblockandbolts).RubberSleeve(cutless)BearingsMoststernbearingsconsistofametalorfiber-glasspipewitharubberinsertinwhichtheshaftrides.Watercirculatesupthegroovestolubricatethebearing.Externallymountedbearingsinastrutneedtoadditionallubrication,butsomebearingsinstalledinshaftlogsanddeadwoodshaveanadditionallubricationchannelintothesterntube.Inplaceortheribbedrubber,variousplasticsaresometimesused.Withaproperlyalignedengine,mostrubbersleevebearingswilllastforyears(unlessoperatedinsaltywater,whichaccelerateswear),aslongastheyarelubricatedadequately.Theyrequirenomaintenance.Attheannualhaulout,flexthepropellershaftatthepropeller,ifthereismorethanminimalmovement(1/16inchofclearancebetweentheshaftandshaftandbearingperinchofshaftdiameter,or2mmpercmofshaftdiameter),thebearingneedsreplacing.Ifnotrenewed,awornrubbersleevebearingwillallowexcessiveshaftvibration,whichwillrapidlywearstuffingboxandtransmissionbearingsandoilseals.Arubbersleevebearingwornononlyonesideisasuresignofenginemisalignment.Replacement:Mostbearingsareasimpleslidingfitinthedeadwoodorstrut;somearethenlockedinplacewithsetscrewsbutothersarenot(theABYCsaystheyshouldbe,withatleasttwosetscrews).Onceanysetscrewsareloosened,astrut-mountedbearingcansometimesbereplacedwiththepropellershaftstillinplace.Theproblemisthattheregenerallyisnotenoughroombetweenthehullandstruttomaneuverthetoolsneededtoknockthebearingaft.However,byslidingapieceofpipe(withanoutsidediameteralittlelessthanthatofthebearing)upthepropellershaft,youcanknockthebearinguptheshaftintothespacebetweenthestrutandhull.Thenfileorgrinddownthebearing‘soutercaseuntilitbreaksapartorsidesbackthroughthestrutandtheshaft.Ifthebearingwon‘tbudge,youcanbringgreaterpressuretobearinamoreinmorecontrolledfashionbymakingahomemadebearingpullerasshowninthepicture.Cutaslotinametalplateallowingittoslideoverthepropellershaftwithsufficientclearanceforthebearingtopassthroughit.Takeasecondplateanddrillaholejustlargeenoughtoclearthepropellershaft.Findapieceofpipethatfitsaroundtheshaftbutwhichhasanoutsidediameterlessthanthatofthebearings.Fastenthetwoplatestogetherwithtwolongboltsandtightentheboltstodrivethebearingoutofthestrut.Onceoutofthestrut,fileorgrinddownthebearingcaseasaboveuntilitbreaksapartorslidesbackthroughthestrut.Inalmostallothercases,thepropellershaftmustcomeouttorenewarubbersleevebearing.Astrut-mountedbearingcangenerallybeknockedoutfromtheinnersideofthestrut,butcaremustbetakennottodamagethestrutoritsmounting.Todriveoutahull-mountedbearing,thestuffingboxhastoberemovedfromtheinnerendofthesterntube.Notinfrequently,thebearingrefusestobudge.Inthiscase,givenastrut,asimplepullercanbemadeasshowninpicture.Inthecaseofahull-mountedbearing,orintheabsenceofapuller,maketwolongitudinalslitsinthebearingwithahacksawbladesoyoucanpryoutasection,allowingtheresttoflexinward.Takecarenottocutthroughthebearingintothesurroundingstrutorsterntube.Thenlightlygreaseanewbearingandpushitinusingablockofwoodandgentlehammertaps.Youdon‘twantthebearingtobeatight(interference)fitbecauseitmaybedistort.Ifametal-shelledbearingispackedinicebeforeinstallation,itwillshrinkafewthousandthsofaninch-enoughtoeasetheinstallation.Anyretainingsetscrewsmusttightenintodim-pliesinthebearingcaseandshouldbelockedinplacewithLactatesorsomethingsimilar.Setscrewsmustnotpressonthebearingcasesincethiscoulddistortit,causingfrictionbetweentherubberbearingandthepropellershaft.Theshaftitselfshouldnotbeatightfitinthebearingsleeve.Mostbearingcasesaremadeofnavalbrassorstainlesssteel.Fiberglass-epoxy(FE)casesarebecomingmorecommon,however.Thismaterialworksjustaswellasthemetalsandaluminumhulls,whereitwilleliminatetheriskofgalvaniccorrosion.Itsonlydisadvantageisthatifthebearingisatightfit,thereisagreaterriskofdamagingthebearingwhenknockingitinorout.PropellerFeatheringpropellers:Aswiththenew-stylefoldingpropellers,afeatheringpropellerhasagearonthebaseofeachpropellerblade,butinthiscaseitengagesacentralgearmountedonthepropellershaft.Thewholeunitisenclosedinacase;see,forexample,Whentheengineiscrankedandputingear,thepropellershaftandthegearmountedonitturnwhilethecaseandbladestendtolagduetoinertia.Thebladesareinafeatheredposition.Therotatinggearonthepropellershaftturnsthepropellerbladesinsidethecase.Thebladeshaveapresetstop,sothattheycannotrotatebeyondacertainpoint.Thispresetstopdeterminesthepitchoftheblades.Onceitisreached,thepropellershaftspinsthewholeunitincludingthecase.Whentheengineisshutdown,waterpressureonthebladesforcesthembacktothefeatheredposition.Whenputinreverse,thepropellershaftonceagaindrivesthebladestotheirfullpitchbeforespinningthewholeunit.Andunlikeastandardfixed-pitchpropeller,afeatheringpropellerhasthesameefficiencyinreverseasinforward.Thisisbecausethebladefacesarereversed;asaresult,considerablymorethrustisdevelopedthanbyastandardpropeller(note,however,thatsomefeatheringpropellershaveflatbladeswithlittlecamber;thesearesignificantlylessefficientinforwardthanmoststandardpropellersandnew-stylefoldingpropellers).Onmanyoldermodels,thebladepitchcanbeadjustedbyalteringthestops,buttodothis,thecasemustbedisassembledandonsomepropellersthestopshavetobemachineddownorbuiltupbyweldinginadditionalmaterial.Onothers,thestopsareadjustablemechanically.Newerfeatheringpropellerstendtohaveanexternalpitch-adjustmentmechanism.Acoupleofbrandofferindependentlyadjustableforwardandreversepitches,whichisveryusefulbecausepropwalk(thepaddlewheeleffect)inreversecanbegreatlyreducedoreveneliminatedbyflatteningthereversepitchwithoutcompromisingtheforwardpitch.Notethatinallcasesthesepitch-adjustmentcapabilitiesdonotinanysenseequatewithacontrollable-pitchpropeller.Itissimplyamethodforfine-tuningthepitchesintheeventthepropellerwasnotproperlymatchedtotheboatandengineinthefirstplace-orastheboatgainsweightandtheenginelosespowerovertheyears!Maintenanceisamatterofcheckingsacrificialzincanodesregularlyandrenewingthegreaseevery1or2years.Torenewthegreasesomeunitsmustbetakenapartwhereasonothersagreasefittingissimplyscrewedintothecase.Intheformercase,makeacarefulnoteofwhereeverythinggoesandputitallbackthesameway.AwaterproofbearinggreasesuchasJubilateMarine-Lube'A‘workswell(lighterTeflongreasewillbewashedaway.Somemanufacturesinsistyouusetheirproprietarygrease:takeheedanduseit-thereisgoodreason.Ifthepropellerbladesarestifftorotatebyhand,orhavehardspots,itmaysimplybetheresultoftoomuchgrease,sotakealittleout.Ifthatdoesnotwork,checkforsmallburrsonthegearsorminordamageonanyofthebearingsurfaces(thepropellerbladebases,bearingsurfacesinthecase,andthehub).Nowcheckeachindividualbladeforstiffnessandtesttherotationofthecasearoundthehub;youshouldbeabletoisolateproblemareas.Dressingupwithemeryclothorafinefilewillsolvemostproblems.Besuretoreplacethezincanodetailconeswhentheyareabouttwo-thirdsgone-youareprotectingalotofveryexpensivemachineryinsidetheseprops!Gorethree-bladedfoldingpropellerisuniqueinacoupleofways.Itcombinestheblade-rotationcharacteristicsofafeatheringpropeller,whichmaximizesdragandthelikelihoodoffoulingobjects.Itsotheruniquefeatureisthatiftheengineisputinreverse(sothebladesrotatetothereverseposition),andthiscontinuesuntiltheboatismovingbackward,andthentheengineisputinforward,thebladeswillspininforwardbutinthereverseposition.Thishastheeffectofincreasingthebladepitchinforward-whatcoricallsitsoverdriveposition.AsInotedearlier,pitchisnormallymaximizedatsomethingclosetofullenginespeed,withtheresultthatatanyspeedunderfullspeed,theenginehasexcesspower.Byincreasingthepitchintheoverdriveposition,thepowerdemandsofthepropelleratlowerenginespeeds,orwhenmotorsailingcanbebettermatchedtotheavailableenginepower,loweringtheenginespeedforagivenboatspeed.TheGoripropeller,inotherwordshasapartialcontrollable-pitchfunction.Asalways,therearedownsides.Thefirstisthatisusingtheoverdrivewhenmotorsailingtheboatmustbemovinginreversebeforeshiftingbackintoforward,whichmayrequiretemporarilyspillingthewindfromthesailsinordertogettheboatgoingbackward.Thesecondisthatwhenmaneuveringatadock,thepropellermaygointooverdrivewhenyoudonnotwantitto!Itisalsoquestionabletowhatextent,ifatall,itresultsinanyfuelsavings.Controllable-pitchpropellersAtraditionalcontrollable-pitchpropellerhasthepropellerhubboltedtotheboatwithamechanismtomovethepropellershaftforwardandaft.Movingtheshaftrotatesthepropellerbladesinthehub,changingtheirpitch.Propellerpitchcanbematchedtoenginespeedtomaximizethethrustandefficiencyoverthefullspeedrangeasopposedtoatasinglepointontheengine‘sspeed/powercurve.Dependingonthemodel,itissometimespossibletoalignthepropellerbladeswiththewaterflow,fullyfeathertheblades-whensailing.Thiskindofpropellerisrarelyfoundonrecreationalboats.AnewvarianthasrecentlybeenintroducedbytheNorwegianfirmWestMcKay;itissoldunderlicenseintheUK.EngineHowtheyworkApistoncompressesairinacylinder.Compressionismeasuredintermsofthecompressionratio,thecylindervolumewiththepistonatthebottomofthecylindercomparedwiththevolumewhenthepistonisatthetopofitsstroke.Compressingairheatsitup-themoreitiscompressed,thehotteritbecomes.Atcompressionrationsbetween16:1and23:1,airtemperaturerisestoover1,000°F/580°C,wellabovedieselfuels'ignitiontemperatureof750°F/400°C.Whenthepistonisnearthetopofitsstroke,dieselissprayed(injected)intothecylinderofcompressed,superheatedairandignitesimmediately,raisingtemperaturesandpressuresevenhigher,whichdrivesthepistonforcefullybackdownthecylinder-apowerstroke.(Dieselsarefrequentlycalledcompression-ignition[CI]enginessincetheydonothaveatrueignitionsystem.Thedieselfuelisignitedsolelybythehightemperaturesattainedbycompressingair.)Four-cycleengineshavetwomorepistonstrokesinthecycle.Onitsnextupwardstroke,thepistonexpelsthegasesresultingfromcombustionthroughanexhaustvalve;onitsnextdownwardstroke,itsuckscleanairintothecylinderviaaninletvalve.Thecylinderisnowfilledwithcleanairandthepistonisatthebottomofitsstroke,readytostartover.Somedieselenginesoperateontwocycles,reducingthefourcyclesdescribedintotwostrokesofthepiston,onceupandoncedownthecylinder.ThebestknownareDetroitDiesels,widelyusedinpowerboats.DetroitDieselshaveamechanicallydrivensuperchargermountedintheairinlet,whichcompressestheincomingair.Asthepistonnearsthebottomofitspowerstroke,exhaustvaluesareopenedandmostoftheexhaustgasesexitthecylinder.Amomentlaterthedescendingpistonuncoversaseriesofportsinthecylinderwall,andthepressurizedinletairrushesin,drivingtheremainingexhaustgasesouttheexhaustvaluesandrefillingthecylinderwithfreshair.Thepistonnowhasreachedthebottomofitsstrokeandisonitswaybackupthecylinder.Theexhaustvaluescloseandtheascendingpistonblocksofftheinletportsinthecylinderwall.Thecylinderisfullofcleanairandanewcompressionstrokeisunderway.TheairsystemDieselenginesrequirelargeamountsofairforcombustion.Everyhour,asmalldieselislikelytodrawinasmuchairasisneededtofillamedium-sizedroom.Onmanyboats,enginesarecrammedintotightspacesandthenwalledinwithsoundproofinginsulation,withlittlethoughttotheairsupply.Iftheairsupplyisrestricted,itwilllowerefficiency-particularlyathigherenginespeedsandloads-andshortenenginelife.Onewaytoseeifthesupplyisadequateistocloseuptheengineroomandruntheengineatfullspeedandfullloadforacoupleofminutes(includinganyotherenginesthatareinthesamespace,suchasanACgenerator).Thenwiththeengine(s)stillrunning,openanenginedoororhatchandseeifthereisanypressurecompensation(i.c.,dosethedoorgetsuckedin,orisitdifficulttoopenout?).Ifso,thereisaproblemthatneedscorrecting.Moreprecisepressuremeasurementscanbemadewithamanometer(seepage404).Theinletairmustbeclean.Theefficientrunningifadieseldependsontheenginemaintainingcompression.Evensmallamountsoffinedustpassingthrougharupturedairfilteroraleakingair-inletmanifoldcanleadtorapidpiston-ringwearandcylinderscoring,whichpavethewayforexpensiverepairs.Whatismore,oncedirtgetsintoanengine,cleaningitoutproperlyisimpossible.Smallparticlesbecomeembeddedintherelativelysoftsurfacesofpistonsandbearings,andnoamountofoilchangingandbearings,andbearings,andnoamountofoilchangingandflushingwillbreakthemloose.Thisdirtaccelerateswear.Overtime,airfiltersgetslowlypluggedup,progressivelyrestrictingairflowtotheengine(whichisindependentofanyrestrictionoftheairflowintotheengineroom).Thisreducestheamountofoxygenreachingthecylinders,andcombustionsuffers,especiallyathigherloads.Theenginebeginstolosepower,andtheexhaustshowsblacksmokefromimproperlyburnedfuel.Pistons,valves,turbochargers,andexhaustpassagescarbonup,furtherreducingefficiencyandleadingtootherproblems.Theengineislikelytooverheat,andinextremecases,toseize.Consequently,airfiltersmustbekeptclean!Theintervalforchangingfiltersdependsontheoperatingconditions.Ingeneral,themarineenvironmentisrelativelyfreeofairbornepollutants;makingfilterchangesaninfrequentoccurrence(exceptwhenpetsarekeptonboard-itissurprisinghowfasthairscanclogafilter).Longfilter-changeintervals,however,canleadtocomplacencyandaforgottenairfilter.Changingafilteratsetintervals,evenifitappearstobeclean,isfarbetterthanforgettingit.ThefuelsystemAfuelinjectionpumpisanincrediblypreciseofequipmentthatcanbedisabledbyevenmicroscopicpiecesofdirtortracesofwater.Itisalsothesinglemostexpensivecomponentofanengine,andabouttheonlyonethatisstrictlyoff-limitstotheamateurmechanic.Attemptstosolveproblemsinvariablymakemattersworse.Itisthereforeofvitalimportancetobeabsolutelyfanaticalaboutkeepingthefuelclean.Yetsomanyboatownerstreattheirfuelsystemswithindifference.AccordingtoCAVoneoftheworlds'largestmanufacturersoffuelinjectionequipment,90%ofdieselengineproblemsresultfromcontaminatedfuel.Thedieselfuelflowingthroughafuelinjectionsystemactsasalubricant,withthedegreeoflubricantvaryingaccordingtogradeandquality.Thereisnowaythatqualitycanbecheckedoutsideofalaboratory.However,itisworthnotingthatintheUnitedStatesandotherpartsoftheworld,twogradesarecommonlyavailable-No.1andNo.2.N0.1hasalowerviscosity,andiscommonlyusedinthewintertimeincoldclimates.IthaslesslubricitythanNo.2,reducingthelifeofmovingpartssuchasinjectionpumpsandinjectors.Ingeneral,ifyouhaveachoice,useNo.2.IfobligedtouseNo.1,someexperiencedcruisersrecommendaddinguptoaquartofoutboardmotoroiltoevery100gallonsofdieselinordertoimproveitslubricity.Addedintheselowquantities,itwillcertainlydonoharm(moreisnotrecommendedbecauseitmayleadtoexcesscarbondepositsintheengine).ContaminatedfuelFuelcanbecontaminatedbydirt,water,andbacteria.Evenminuteparticlesofdirtcanleadtotheseizingofinjection-pumpplungersortoscoringofcylindersandplungers.Ifthedirtfindsitswaytotheinjectors,itcancauseavarietyofequallydamagingproblems,suchaspluggedorworninjectornozzles.Waterinthefuelopensanothercanofworms.Itleadstoalossoflubricationofinjectionequipment,resultingineng