绪论 船舶动力装置

第一节船舶动力装置的组成和类型

一、船舶动力装置的含义是为了满足船舶航行、各种作业、人员的生活、财产和人员的安全需要所设置的全部机械、设备和系统的总称。二、船舶动力装置的组成根据组成船舶动力装置的各种机械、设备和系统的作用不同，整个动力装置可分为：1.推进装置推动船舶航行的装置。它包括主机、传动设备、轴系和推进器。主机发出动力，通过传动设备及轴系驱动推进器产生推力，使船舶克服阻力以某一航速航行。2.辅助装置除推进装置以外的其他产生能量的装置。包括船舶电站、辅锅炉、液压泵站和压缩空气系统，它们分别产生电能、蒸汽热能、液压能和压缩空气供全船使用。3.管路系统用以输送流体的管系。由各种阀件、管路、泵、滤器、热交换器等组成。（1）动力系统（2）辅助系统4.甲板机械为保证船舶航向、停泊、装卸货物及起落重物所设置的机械设备。包括舵机、锚机、绞缆机、起货机、尾门尾跳系统、吊艇机及舷梯升降机等。5.防污染设备用来处理船上污油水、油泥、生活污水及各种垃圾的设备。其中有油水分离装置、焚烧炉及生活污水处理装置等。6.自动化设备为改善船员工作条件、减轻劳动强度和维护工作量、提高工作效率以及减少人为操作错误所设置的设备。主要由遥控、自动调节、监视、报警和打印等设备组成。三、船舶动力装置的类型船舶动力装置往往按推进装置的类型进行分类。1.蒸汽动力装置蒸汽动力装置有往复式蒸汽机和汽轮机

2.燃气动力装置燃气动力装置有柴油机动力装置和燃气轮机动力装置3.核动力装置

柴油机动力装置柴油机不仅是热效率最高的一种热机，而且还具有起动迅速、部分负荷运转性能好、安全可靠、装置的重量较轻、功率范围大(从几千瓦至数万千瓦)等一系列优点.

核动力装置的优点是所用燃料的重量极轻，船舶续航力很大。核燃料燃烧不用空气助燃，不需设进、排气系统。但造价高，核分裂反应释放出大量放射性物质需要严加防护，操纵、管理、检查系统复杂，在商船上应用甚少。四、对船舶动力装置的要求1.可靠性2.经济性3.机动性（1）启航时间（2）加速时间（3）换向时间和可能的起动次数（4）倒航时间（5）发动机的最低稳定转速和转速限制区域

4.续航力第二节船舶推进装置的传动方式

一、直接传动

直接传动是主机动力直接通过轴系传给螺旋桨的传动方式。主要优点是：（1）结构简单，维护管理方便。（2）经济性好，传动损失少，传动效率高。主机大型低速柴油机。螺旋桨转速较低，推进效率较高。（3）工作可靠，寿命长。普遍应用于大、中功率的民用船上。缺点是：整个动力装置的重量尺寸大，要求主机有可反转性能，非设计工况下运转时经济性差，船舶微速航行速度受到主机最低稳定转速的限制。二、间接传动

间接传动是主机和螺旋桨之间的动力传递除经过轴系外，还经过某些特设的中间环节（离合器、减速器等）的一种传动方式。

主要优点是：

（1）主机转速可以不受螺旋桨要求低转速的限制。

（2）轴系布置比较自由。主机曲轴和螺旋桨轴可以同心布置也可以不同心布置。

（3）在带有倒顺车离合器的装置中，主机不用换向，使主机结构简单，工作可靠，管理方便，机动性提高。

（4）有利于多机并车运行及设置轴带发电机。

主要缺点是轴系结构复杂，传动效率较低。

多用于中小型船舶及大功率中速柴油机。三、Z型传动

Z型传动装置又称悬挂式螺旋桨装置。

它有以下优点：（1）操纵性能好。特别是采用两台主机时，而每台分别带动一个Z型传动装置时，可以使船舶原地回转、横向移动、快速进退以及微速航行等。（2）可以省掉航、尾柱和尾轴管等结构，使船尾形状简单，船体阻力减少。（3）可用重量轻、体积小的中、高速柴油机，而不需要单独的减速齿轮装置，主机不需要换向机构。（4）由于这种传动装置是垂直悬挂在船尾，可由船尾部甲板开口处吊装，检修不用进坞。但传递功率受到一定的限制，仅适用于小型船舶，如港作船等。四、电力传动

电力传动是主机驱动主发电机，将发出的电供到主配电板，再由主配电板供电给主电动机，从而驱动螺旋运转的传动方式。优点是：（1）主机和螺旋桨之间没有机械联系；（2）主机转速不受螺旋桨转速的限制，可选用中、高速柴油机，并可在柴油机恒定转速下调节电动机转速，使螺旋桨转速得到均匀、大范围的调节；（3）螺旋桨反转是靠改变主电动机（直流）电流方向来完成的，倒车功率大，操纵容易，反转迅速，船舶机动性能提高；（4）主电动机对外界负荷的变化适应性好，甚至可以短时间堵转。

（5）优化机舱机械噪声下降，振动减少，工作区整洁，减少废气排放，机舱内空气新鲜，环境质量得到改善。（6）维护减轻实现自动化监控，能很快发现问题，排除故障，可进行有针对性的适情和适时维护，提高了适航性、减轻了工作量。

（7）实现自控有利于计算机网络管理，有助于实现系统的自动控制，全面提升船舶信息化、智能化、自动化水准。

其缺点是：（1）需要经过机械能变电能、电能变机械能两次能量转换，传动效率低；（2）增加了主发电机及主电动机，使动力装置总的重量和尺寸都增加，造价和维护费用提高。（3）对维护人员的技术要求，特别是电气工程技术水平的要求较高。图片图片实例实例电力推进--中国海监83号

中国海监83号

2005年8月13日，我国首条自行设计，配备全电力推进Azipod系统的科学考察船成功交船

第一条完全由国内自主设计，采用紧凑式吊舱电力推进装置及I级动力定位系统的3000吨级科学考察船

与常规推进相比，它能带来10％到15％的燃油节约，另外它还有噪音少、震动小、操作灵活的优点

采用SSP（海豚）推进器2002年12月18日,我国新型半潜船

，具有世界半潜船“全能冠军”和“亚洲第一船”美誉的泰安口轮投入营运，填补了我国造船史上的一项空白。2003年8月，泰安口轮的姊妹船—康盛口轮强势加盟中远航运，又极大地增强了中远航运挑战超极限运输的能力。具有5个吊舱推进器两条船可以合在一起，装货能力达3万吨，下潜达到9米

SSP推进器SSP推进器推进器图例泰安口轮船舶领域的应用

COSCO”泰安口“轮简介：

“泰安口”半潜船载重量18000吨，总长156米，可以装载海洋钻井平台。船尾左舷和右舷安装了SIEMENS公司和SCHOTTEL公司联合生产的吊舱式电力推进系统（SiemensSchottelPropeller，简称SSP），其螺旋桨可以360度回转，船舶在航行时可以在极小的范围内灵活运动。电网由三个层次组成：一是6.6KV的中压主系统，二是450V的辅助低压系统，三是450V的应急系统。电源：3台5200KVA，720r/min，60Hz的主发电机组，柴油机为Warslia9L32，可以单独或者并联向中压电网供电。负载：船尾左右舷各一台吊舱式电力推进器SSP的4.7MW永磁同步电动机及为其变频调速服务的变压器、晶闸管装置；左右舷各一台侧推器的800KW电动机及为其变频调速服务的变压器、晶闸管装置；和可以为450V的辅助低压系统供电的2台900KV、将电压从6.6KV转变为450V的旋转变流器。根据船舶不同运行状态时，对功率的不同需要，提供经济可靠的供电，“泰安口”半潜式电力推进船电力系统可以提供航行模式、机动操纵模式、港内停泊模式、装载货物模式等多种运行模式。实用船舶电力推进图片“亲潮”级潜艇

CRP推进器在同一轴线方向上有两个转向相反的螺旋桨一个在舵的位置，为主螺旋桨另一个利用主螺旋桨离开的水流来驱动可以提高15%的效率CRP实际应用图片应用第三节传动轴系

一、传动轴系的组成从曲轴动力输出端法兰到螺旋桨间的轴及其轴承称为传动轴系，简称轴系。轴系的组成(1)传动轴包括推力轴、中间轴和尾轴。(2)轴承推力轴承（有的柴油机推力轴承设在柴油机机座内）、中间轴承和尾轴承。(3)传递设备主要有联轴器、减速器、离合器等。(4)轴系附件主要是润滑、冷却、密封设备等。二、传动轴系的结构1.中间轴、推力轴、中间轴承和推力轴承2.尾轴3.尾轴管装置1.中间轴、推力轴、中间轴承和推力轴承1)中间轴和推力轴

中间轴和推力轴(推力轴承置于减速齿轮箱及主机曲轴箱中时无推力轴)的两端都是整锻法兰。推力轴上有推力环和甩油环，而中间轴上没有。2)中间轴承中间轴承是为了减少轴系挠度而设置的支撑点，它承受着中间轴的重量以及因轴系变形和各种形式的运动造成的附加径向负荷。中间轴承按摩擦形式不同可分为滚动式和滑动式两大类。3)推力轴承螺旋桨产生的推力(或拉力)通过尾轴、中间轴和推力轴作用到推力轴承上，并通过推力轴承传给船体。推力轴承的作用是：传递推(拉)力；为传动轴系轴向定位；在曲轴和推力轴直接连接的情况下，推力轴承也给曲轴轴向定位。

推力轴承是在液体动力润滑下工作的，如图所示。在工作中推力块2绕支持刃偏转一个小角度，使推力块与推力环3的工作面间形成楔形空间，滑油被转动的推力环带入楔形空间，从而产生动力油压。推力环的推力通过楔形油膜传递到推力块上，再通过支持刃传递到调节圈1上。2.尾轴尾轴是穿过尾轴管伸出船尾的轴。在单轴系船上它是轴系中最末一段轴，首端与最后一个中间轴法兰相连，尾端锥体部分安装螺旋桨，这种尾轴也称为螺旋桨轴。螺旋桨与尾轴间采用锥面结合、键连接和螺母紧固，螺柱上螺母的旋紧方向与螺旋桨的正转方向相反。近年来，液压无键连接也越来越多地用在螺旋桨和尾轴的连接上。3.尾轴管装置

尾轴管装置由尾轴管(也称尾管)、尾轴承、密封装置、润滑和冷却系统组成。

尾轴管尾轴管将船舶的尾尖舱和尾轴分开，内部装设尾轴承以支承尾轴和螺旋桨，还装设尾轴密封装置。尾轴承尾轴承分水润滑和油润滑两大类型。水润滑的尾轴承材料有铁梨木、桦木层压板、橡胶等。油润滑的尾轴承有白合金滑动轴承和滚动轴承。应用最广的是铁梨木轴承和白合金轴承。

3)尾轴密封装置密封装置分为首密封装置和尾密封装置两种。对于油润滑尾轴承，其首密封装置是用来阻止滑油漏入机舱内，而尾密封装置既阻油外漏，又阻水内漏。对于水润滑尾轴承，仅设首密封装置，用来控制尾轴承的冷却水量。

对密封装置的要求是：工作可靠，耐磨性能好，消耗的摩擦功小，散热性好。另外，还要求密封元件有很好的跟踪性，使其能在尾轴下沉、跳动、轴向窜动及偏心转动时仍保持较好的密封性能。尾轴密封装置主要有填料函型密封装置和辛泼莱克司(Simplex)型密封装置。填料函型—水润滑的尾轴承密封。辛泼莱克司型—油润滑的尾轴承密封，不论是首密封还是尾密封。4)尾轴管装置的润滑和冷却(1)水润滑尾轴管在水润滑的尾轴管中(如铁梨木)，