船舶动力装置课件

2、辅助设备AuxiliaryDevice电能Electricity：用于证明及电器设备，有柴油发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组、余热发电机组。热能Heatenergy：用于加热、取暖等。有辅助锅炉或余热锅炉。压缩空气Compressedairsystem：用于柴油机启动、换向、舰艇鱼雷发射、潜艇沉浮及船上其它作业。有压缩机、空气瓶及管件等。3、全船系统Shipsystem：保证船舶正常工作和生活，安全航行的系统。如通风、空调、照明冷藏、制淡等。4、甲板机械DeckMachinery：舵机、锚机、装卸设备及吊艇设备等5、机舱自动化设备AutomaticEquipment第1页/共90页§1-2船舶动力装置的基本类型和特点

BasictypesandCharacteristics柴油机推进动力装置汽轮机推进动力装置燃气轮机推进动力装置核动力推进动力装置联合动力推进动力装置052级驱逐舰“青岛”号０９３型攻击核动力潜艇053H3级导弹护卫舰第2页/共90页一、柴油机动力装置Diesel

优点：

1、较高的经济性，耗油率低

2、质量轻

3、机动性好，操作简单，起动快，正倒车迅速

4、功率范围大1—80000千瓦

缺点：

1、单机功率小

2、噪声振动大

3、寿命短（大修期），高强载机只有1—5Kh

第3页/共90页第4页/共90页第5页/共90页优点：

1、单机功率大

2、噪声振动小

3、寿命长，10万小时以上

4、可用劣质燃料

缺点：

1、尺寸重量大

2、效率低

3、机动性差

第6页/共90页第7页/共90页在正常状态下，一台锅炉每小时所能产生的蒸汽量称为锅炉的蒸发量。蒸发量用符号D表示，单位是t/h或kg/h。锅炉压力是指锅炉向外提供蒸汽的表压力，也称为汽压，单位为Pa。蒸汽温度是指锅炉提供的蒸汽的温度。蒸汽温度用符号t表示，称用单位是℃。蒸发量、蒸汽压力和蒸汽温度是在锅炉名牌上或说明书中必须注明的三个基本参数。锅炉的特性指标

锅炉参数第8页/共90页在锅炉中将水变成为水蒸汽所用去的热量与向炉内所提供的热量（燃料在炉内完全燃烧所释放的热量）值比叫作锅炉的效率。用符号η表示。锅炉效率可用下式计算：η＝D（hout-hin）/(B×Qd)式中:D－锅炉蒸发量；B－燃料消耗量；

Qd－燃料的低热值；hout

－出口蒸汽的焓；

hin

－锅炉给水的焓。锅炉效率第9页/共90页三、燃气轮机动力装置GasTurbine优点：1、质量尺寸小2、单机功率大3、机动性好缺点：1、无反转性能2、高温叶片寿命短3、进排气管大第10页/共90页第11页/共90页第12页/共90页四、联合动力装置CombinedPowerplant形式：燃气/蒸汽联合装置（COSAG）柴油/燃气联合装置（CODAG，CODOG）燃气/燃气联合装置（COGAG）优点：1）在保证足够大功率情况下，动力装置的尺寸重量小；2）操纵方便，备车迅速。3）自巡航到全速工况加速迅速；4）两机组共用一个减速箱，具有多机并车的可靠性。第13页/共90页第14页/共90页第15页/共90页第16页/共90页联合装置解决了船舶巡航时的经济性与战斗时的加速性的矛盾及较大续航能力与加速性的矛盾。主要用于大型水面舰艇。第17页/共90页优点：1）功率大，续航能力高；

2）不消耗空气，可水下航行。缺点：1）尺寸重量大，危险性大2）操纵复杂3）造价高，运营费用高（燃料价高）。五、核动力装置Nuclearpower第18页/共90页第19页/共90页排水量Deadweight：船舶总重量=空船重量+载重量航速单位：节knot

1kn=1nmile/h=1.852km/h全速FullSpeed：主机长时间用额定转速工作时达到的航速经济航速Servicespeed：每海里耗油最低航速，巡航航速最低航速Minimumspeed：主机以最低稳定转速工作时航速倒车航速AsternSpeed：全速30%~40%§1-3船舶动力装置的技术、

经济及性能指标第20页/共90页技术指标TechnicalData：功率、质量、尺寸经济指标EconomicData：油耗率、装置总效率、推进热效率、每海里耗油率、运转-维修经济性性能指标PerformanceData：机动性、可靠性、自动-远操纵性、拖曳性及隐蔽性第21页/共90页一、技术指标Technicaldate第22页/共90页1、功率指标Power相对功率第23页/共90页第24页/共90页2、质量指标Weight干重Gg

：机器及管系重量湿重Gy

：机器及管系和管子里的工质重量总重GE

：机器及管系和管子里的工质及贮备重量相对指标：每千瓦重每吨重通常用0.1gy%来表示相对重量。第25页/共90页第26页/共90页3、尺寸指标Dimension绝对尺寸：机舱长、面积、容积相对尺寸：相对长度：机舱长度与船长之比面积饱和度：单位机舱面积的有功功率容积饱和度：单位机舱容积的有功功率第27页/共90页第28页/共90页二、动力装置的经济指标Economicdata燃油消耗率Specificfuelconsumption：整个动力装置单位推功率每小时所消耗燃料量2、有效效率Effectiveefficiency3、每海里耗油量fuelconsumptionpermile第29页/共90页三、动力装置性能指标Performancedata1、机动性：启动时间、变工况时间、倒车时间2、可靠性：使用寿命，大修间隔3、拖曳性4、振动与噪声5、自动化-远程控制第30页/共90页对船舶动力装置的要求1、机电设备安全可靠2、提高经济性3、具有一定的续航力4、具有良好的操纵性5、主/辅机选型合理6、其它要求1）不同工况机桨配合得当2）主机的遥控和自动化3）船舶建筑成本低4）尺寸质量小5）维护简单6）设备满足船舶规范第31页/共90页第二章船舶轴系与传动§2-1推进装置形式与特点一、直接传动型（a，b）二、齿轮传动（c，d，e，f）三、可调螺距桨（h）四、电力传动（g）五、喷水推进高速水翼船，主机驱动水泵，泵中喷出的水的反推力推动船舶前进。第32页/共90页对轴系的要求：1）工作可靠且有较长的寿命2）尽量采用标准化结构3）传动损失小4）良好的抗振性能5）对船体变形不敏感6）良好的密封性7）尺寸重量小§2-2船舶轴系Shafting第33页/共90页一、轴系的任务与组成组成：1、传动轴：中间轴、推力轴、尾轴

2、传动轴承：中间轴承、推力轴承

3、尾轴管装置任务：传动功率及推力第34页/共90页第35页/共90页第36页/共90页二、轴系的布置1、轴线：主机中心（齿轮箱）与桨中心连线2、轴线的数目：1-4理想的布置是轴线平行于基线，并与纵中平面平行3、轴承的位置与数量位置：变形小的地方数量原则：在保证轴系正常工作情况下，尽量减少轴承数量，增加轴段柔度，减小附加应力。

第37页/共90页第38页/共90页第39页/共90页第40页/共90页第41页/共90页三、轴系的主要部件1、中间轴与轴承布置于推力轴与螺旋桨轴之间，一般轴系上有多段中间轴2、推力轴与轴承螺旋桨产生的推力就是通过推力轴承传给船体的。第42页/共90页第43页/共90页第44页/共90页3、螺旋桨轴：油润滑，水润滑。螺旋桨轴的负荷：1）由桨重产生的弯曲力矩2）桨的不平衡质量、附水质量和桨的水动力不平衡使桨轴产生周期性弯曲力和扭转力3）船舶弯曲、变工况和桨轴转速变化引起附加动负荷4）轴承磨损、轴线沉陷和轴承的间隙过大产生冲击引起应力增加5）海水腐蚀产生“腐蚀疲劳”第45页/共90页4、尾轴管装置第46页/共90页第47页/共90页1、组成：尾轴承、尾管、尾密封装置2、作用：支承，密封3、尾轴承润滑方式及材料水润滑轴承材料有：铁梨木、层压板（桦木）、橡胶和强化塑料。油润滑轴承材料用白合金（铅基或锡基）4、尾密封装置填料函型密封：用于水润滑的密封Simplex型密封：可用作油润滑的首尾密封第48页/共90页第49页/共90页第50页/共90页第51页/共90页四、轴系设计中应注意的问题1、严格按“船规”确定轴系各段直径，并进行规范的强度校核。2、扭振、纵振、横振的测量及计算3、进行合理的校中计算：人为的将轴线调整为曲线状态，使轴系的负荷分配比较均匀。校中方法：力矩分配法、三弯矩法、有限元法、矩阵位移法。第52页/共90页第53页/共90页一、齿轮传动机组的组成、作用、类型组成：倒顺减速齿轮、离合器、弹性联轴器及相应的润滑冷却系统。作用：减速、变速、倒车、离合、减振类型：减速机组、倒顺减速机组、并车机组二、减速机组1、单级：垂直异心，水平异心2、两级或多级：燃气轮机或蒸汽轮机装置通常采用。§2-3齿轮传动机组第54页/共90页三、倒顺减速机组平行轴式：体积大，传动扭矩大第55页/共90页行星齿轮式：体积小，传动扭矩小第56页/共90页第57页/共90页四、并车机组第58页/共90页中速机并车优点：1）尺寸小、重量轻2）单机功率大3）巡航或低速时，可停运部分发动机，提高经济性4）提高舰艇生命力5）提高机动性6）有利标准化缺点：1）结构复杂、加工难度大

2）负荷分配不均时会使主机过载

3）操纵控制复杂化第59页/共90页五、弹性联轴器与离合器1、弹性联轴器作用：缓冲、调频避振、降低对中要求、减振。类型：橡胶高弹性联轴器、金属簧片式弹性联轴器选用联轴器时应考虑：1）发动机的额定功率、转速及扭矩2）联轴器最大扭矩3）联轴器允许扭矩转角、轴向和径向位移、角度偏差等第60页/共90页第61页/共90页第62页/共90页2、离合器类型：湿式摩擦片式、锥型摩擦片式、气胎离合器。作用：主机空载启动；部分机组工作；非反转柴油机实现倒车和双速传动；微速航行。六、齿轮传动机组选型设计中应注意的问题1、离合器选型1）接合状态:n主=n从

M主=M从=MTMtmax=KM主

K=1.5—2.52）脱开状态：MT=0M从=0对湿式摩擦片式离合器要防止“带排”3）滑摩状态：非稳定状态MT<M主到MT=M主滑摩结束。时间为6—8秒。第63页/共90页第64页/共90页第65页/共90页第66页/共90页第67页/共90页2、齿轮箱选型第68页/共90页§3-1船舶辅助装置一、供电装置确定电站功率、类型、选择发电机组1、电站类型及组成按用途分：推进电站、全船性电站、应急电站按发动机分：全柴油发电机组、柴油发电机加废热发电机、柴油发电机加轴带发电机、蒸汽轮机发电机。电力系统组成可见图3-1第三章船舶辅助装置及管路第69页/共90页第70页/共90页2、电站功率的确定三类负荷表格法第Ⅰ类：某运行状态下连续使用的负荷第Ⅱ类：某运行状态下短时间或重复短时使用的负荷第Ⅲ类：某运行状态下偶然短时使用的负荷通常将船舶工况分为：航行、进出港、停泊、装卸货、应急状态，不同的船舶有不同的划分。用表格计算不同工况下三类负荷值，再计算总功率。计算步骤：1）电动机利用系数第71页/共90页2）机械负荷系数3）每组用电设备同时使用系数4）电动机负荷系数5）同组设备实际所需电动机功率

第72页/共90页6）同类负荷总功率7）同类负荷同时使用系数8）电站总功率9）发电机选配Py>P10）原动机功率

第73页/共90页二、供汽装置1、用途与组成用途：加热、冲洗、驱动往复式货油泵、蒸汽发电机组组成见图3-2第74页/共90页第75页/共90页2、辅助锅炉1）燃油辅助锅炉：烟管锅炉、水管锅炉第76页/共90页2）废气锅炉3）混合锅炉3、蒸汽量计算先计算各舱柜及设备所需蒸汽量（KG/H），按运行工况确定负荷系数，并计算个设备耗汽量，再计算总耗汽量。三、船舶制淡装置任务：从海水中分离掉各种盐分和杂质，制造出一定数量和规定纯度的淡水。类型：沸腾式，闪发式组成：预热器、蒸发器、冷凝器沸腾式缺点：管壳式换热器容易结垢第77页/共90页第