船用螺旋桨匹配.ppt

1、内燃机动力匹配,螺旋桨特性,船用主推进动力,船舶的主推进动力装置主要有： 柴油机推进动力装置 燃气轮机推进动力装置、 电力推进动力装置 蒸汽推进动力装置 核动力推进装置,蒸汽推进动力装置,蒸汽推进动力装置的主机是以蒸汽为工质，这种发动机的特点是采用间接加热方式，也就是燃料燃烧在发动机外的锅炉中进行，故称为外燃式发动机。根据其运动方式的不同，它分为往复式和回转式汽轮机两种。由于它具有结构简单、运行可靠、管理方便等优点，曾在很长的一段时间内在船舶上占据着统治地位。但由于其经济性差、尺寸重量大，不能适应机组功率增长的需要，因此已经被其它类型发动机所替代。,电力推进动力装置,船舶电力推进，通常是指由原

2、动机带动发电机发电，然后直接或经过变流器给推进电动机供电，由推进电动机带动推进器(螺旋桨)旋转，使船舶运动。 按照热力发动机的种类可把电力推进装置分为柴油机电力推进装置、蒸汽轮机电力推进装置和燃气轮机电力推进装置。推进电机可以是直流或交流电机。近年来船舶电力推进系统发展迅速。,燃气轮机推进动力装置,本世纪30年代燃气轮机制造业开始兴盛，50年代初商船开始使用，它具有重量轻、尺寸小、单机组功率大、机动性好、操纵管理方便以及容易实现自动化等突出优点，因此在中型水面舰船中大量被采用。但因其经济性较差，巨大的排气管道使民用运输船舶机舱难于布置，目前商船上很少采用这种推进动力装置。,核动力推进装置,核动

3、力装置虽有很多优点，但由于造价高，操纵管理及检查系统复杂，核分裂反应释放出大量放射性物质要严格防护，因此目前商船上应用较少,柴油机推进动力装置,德国发明家Rudolf Diesel(1858-1913)发明了柴油机，并于1892年申请了发明专利。 柴油机的发明，从根本上解决了当时内燃机的敲击和爆燃问题。柴油机经过了一个多世纪的不断改进和发展，已经成为船舶推进的主要动力装置。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、安全可靠、重量较轻、功率范围大等一系列优点。因此，国内外民用船舶广泛采用柴油机推进动力装置。在中、大型民用船舶上所使用的柴油机有大型低速和大功率中速两大类。,船用螺旋桨特

4、性,螺旋桨匹配与调速,螺旋桨特性,螺旋桨与柴油机的配合特性,调距桨特性,调距桨特性计算主要是指调距桨推力计算和转矩计算。,调距桨的推力,调距桨产生的总推力为： Tp=Ts(1-t) Ts=KTn2D4 其中，Ts是敞水时调距桨的推力，t为推力减额系数，Tp为调距桨的有效推力，KT为推力系数。n为柴油机的转速，D为调距桨的直径，为水的密度。,影响推力减额系数t的因素,当调距桨的推力系数增加时，t也增加，特别是对于那些方形系数较大的船舶，这种影响更明显。 船速V对t也有影响，这种影响非常复杂，很难用解析式表示。 正车或倒车时，推力减额系数会发生一定的变化(一般倒车的推力减额系数较大)。,推力减额系

5、数,根据各船舶的方形系数CB值，可以按照表近似选取推力减额系数t值：,调距桨的推力系数,调距桨的推力系数计算比定距桨要复杂的多，图中给出了4叶调距桨推力系数的敞水特性曲线,螺旋桨进程比,调距桨进程比J可表示为： 其中，Va为调距桨的进速，n为柴油机的转速，D为调距桨的直径。,螺旋桨进速,调距桨的进速Va可表示为： 其中，Vs为船速，w为伴流系数。,影响伴流系数w的因素,影响伴流系数w的因素主要有： 与船型有关，特别是船舶的方形系数影响最大 与螺旋桨的直径有关； 与船体表面的粗糙度有关； 当傅汝德系数小于1时，随着船速的变化而变化。,CB与w之间的关系,调距桨的转矩计算,调距桨的负荷转矩Mp可以表示为 Mp=KQn2D5 其中，KQ为转矩系数，n为柴油机的转速，D为调距桨的直径，为水的密度。,转矩系数K,转矩系数K与推力系数一样，也是进程比J，和螺距角的函数,船-机-桨动态特性结构,船舶运动的方程应当是三维运动方程，为了简化模型，仅考虑船舶的直线运动，并且设船舶舵角为零，则船舶运动方程为： 其中，m为船舶质量与船体附连水质量之和，Vs为船速，t为时间，Tc为螺旋桨有效推力，Rs为船体阻力。,船舶运动方程,柴油机与螺旋桨采用刚性连接时，则有 其中，I为柴油机、轴系和螺旋桨当