船舶推进装置设计
⒈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D或转速n、确定螺旋桨的效 率、螺距比p/D、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。
初步匹配设计有两种方案,一种是已知螺旋桨直径
D求转速n;一种是已知螺旋桨转速n求直径D。
由图2-3和图2-4可以得出螺旋桨的效率、螺距比p/D、螺 旋桨的最佳直径(或转速)及所需主机的功率和转速等参数, 我们可以根据这些数据来选定主机。在选择主机时还要考虑 其它一些因素,如:功率储备问题;传动型式是直接还是间 接传动或特殊传动;是否需要减速,速比为多少等。
主机
减速器/离合器 螺旋桨 轴系
轴带发电机(Shaft generator)
⒊特殊传动推进装置
特殊传动通常是指电力传动、可调螺距螺旋桨传动、 液压马达传动、Z型推进和同轴对转螺旋桨传动等。
⑴可调螺距螺旋桨推进装置
通过改变螺旋桨螺距来改变船舶航速和正倒航向。 在这种装置中,螺旋桨的桨叶是可以转动的,只要 转动桨叶,便可改变螺旋桨的螺距,从而改变桨的 推力大小及方向。
㈣主机的选型分析
主机选型是根据设计任务书中的技术要求以及船体 设计所提供的资料来进行的,与螺旋桨的设计密切 相关。推进装置的选型是通过船、机、桨匹配计算
和分析选定螺旋桨参数和主机功率、转速等参数,
在满足设计的技术要求基础上,同时考虑重量和尺 寸、油耗、造价、可靠性、可维度、使用寿命、等 因素,选择一套从主机到螺旋桨的最佳方案。 图谱法。 机桨匹配计算可分为初步匹配和终结匹配两阶段。
以上是针对某一盘面比的 桨进行计算的,在实际匹 配设计中还要选择若干盘 面比的梁来进行比较,得 出不同盘面比所能达到的 航速和螺旋桨要素,然后 进行螺旋桨的空泡计算校 核,得出其不发生空泡的 最小盘面比的螺旋桨及所 对应的最大航速和螺旋桨 参数。
⑶Z型传动(Z type transmission)
主机经万向轴和轴 系带动螺旋桨、螺 旋桨轴可360回转, 船舶不设舵。
特点:省舵、尾轴 管,船尾形状简单, 阻力小;操纵性能 好,可原地回转;
与中高速机连用, 1-主机 2-联轴器 3-离合器 4-万向轴 5-滑动轴承 6-弹性联轴节 7-滚动轴承 8-上水平
其主要特点是:在部分负荷下能有较好的经济性; 能适应船舶阻力的变化,充分利用主机的功率;机 构比较复杂、造价高。
⑵电力传动推进装置
电力传动是主机驱动发电机组发电,然后并网,再 由电网供电给电动机驱动螺旋桨的一种传动型式。
其主要特点是:机组配置和布置比较灵活、方便, 舱室利用率高;改变直流电动机的电流方向可使螺 旋桨转向改变,便于遥控,机动性与操纵性好;发 电机转速不受螺旋桨转速限制;正倒车具有相同功 率和运转性能,具有良好的拖动性能;传动效率低; 增加了发电机和电动机,装置总的重量和尺寸较大, 造价和维修费用较贵。
推进装置的型式除了传动方式外,还涉及到轴系的 数目、推进器的型式和螺旋桨的类型等。
⒈直接传动
直接传动是主机直接通过轴系把功率传给螺旋桨,在主机与 轴系中间无其它传动设备,在任何工况下,螺旋桨与主机具 有相同的转速与转向。
直接传动一般应用于选用大型低速柴油机作为主机的船舶。 特点:传动效率高;燃料费用低,经济性好;结构简单,维
㈠概述
推进装置是船舶动力装置的重要组成部分, 它包括主机、传动设备、轴系和推进器等。 其作用是由主机发出功率,并通过传动设备 和轴系将功率传递给推进器,以推进船舶。
推进装置的设计是根据船舶设计任务书的要 求,设计出一套经济、可靠、机动性及操纵 性好的推进装置。具体的内容一般包括推进
装置型式确定,主机的选型,轴系的设计
⒉终结匹配设计
按照初步匹配设计所确定的主机功率与转速所选 用的主机与传动设备,其功率与转速与初步匹配 设计时不完全相同,还需要进行终结匹配设计。 终结匹配设计即是根据选定主机的功率和转速、 传动设备与轴系的传送效率,算得桨的收到功率、 桨的功率、船身效率等,计算船船舶所能达到的 航速和螺旋桨的最佳要素。终结匹配设计由表2- 3所列步骤计算,结果由作图2-55确定。
轴 9-上部螺旋锥齿轮 10-涡轮蜗杆装置 11-齿式联轴器 12-垂直轴 13-螺旋桨 14-下部
且装不置设 ;单 主独 机的 不减 用速 换 螺旋锥齿轮 15-下水平轴 16-旋转套筒 17-支架 向,寿命延长;
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㈢选择传动方式的四个原则
⒈按船舶用途、种类与要求 ⑴航行工况稳定的船舶,推进装置大多数是单机单机桨直接
修保养方便;重量与尺寸大;机动性差;非设计工况下运转 时的经济性差;低速和微速航行受柴油机最低稳定转速的限 制。
主机
轴系
螺旋桨
⒉间接传动
间接传动是通过传动设备将主机与轴系连接在一起的一种传 动方式。在这种传动装置中,主机转速与螺旋桨转速有差别 或保持一定的速比。
间接传动一般应用于选用中、高速柴油机作主机的船舶,其 特点是:重量与尺寸小;主机的转速不受螺旋桨转速限制; 轴系布置方便;带倒顺车离合器时可选用不可逆转的主机; 有利于采用多机并车、单机分车与轴带发电机的布置;结构 相对复杂;传动效率较低。
传动,螺旋桨使用定距桨,在设计工况下推进效率较高。 ⑵客船要求较高的航速,吃水相对较浅,同时考虑其安全性
能、机动性和操纵性要求较高,因此,其推进装置多采用双 机双桨。如果主机采用中、高速机,则必须采用间接传动。 ⑶工况变化频繁的船舶,机动性要求高,而且机舱尺寸有限, 故采用中、高速机,多机多桨,并采用间接传动或调距桨。 对于特殊的工程船可采用电力传动装置。 ⒉按主机总功率的大小:主机总功率若要求过大,则采用多 机多桨,多机单桨等形式。 ⒊按船舶航区的吃水深度:吃水深度影响螺旋桨的直径。 ⒋按推进装置的经济性:初始投资、运输成本等等。
以及传动设备的计算与选型。
㈡舰船推进装置的传动方式
推进装置是由主机、传动设备、轴系及推进器所组 成。由于船舶的用途、航区和性能的不同,使主机 的类型与数目、传动方式、轴系的数目、推进器的 类型与数目必然不一,构成了具有不同特点的推进 装置。
推进装置的传动方式一般可分为直接传动,间接传 动和特殊传动三类 。