第11講船舶輔助機械與船舶設備

1、第第11 11講講 船舶輔助機械與船舶設備船舶輔助機械與船舶設備 一、船舶輔助裝置一、船舶輔助裝置 船上除了主機和主推進系統(tǒng)外，還有各種類型的輔助裝置和輔助機械， 以滿足全船對電能、熱能和機械能的需要，保證主機、輔機和管路系統(tǒng)的 正常工作，滿足船員和旅客的生活、工作需要。 船舶輔助裝置主要是指輔助動力裝置，包括船舶電站和輔助鍋爐。 船舶輔助機械，簡稱輔機，是指消耗電能、熱能和機械能的各種機械 設備。包括各種泵、空氣壓縮機，通風機，制冷機，制淡機，凈油機和空 調(diào)機等。甲板機械也屬船舶輔機。 1、 船舶電站 現(xiàn)代船舶電站一般以柴油機作為電站的原動機，構成發(fā)電機組，稱為 柴油發(fā)電機組，且一般采用中高

2、速柴油機。 大中型船舶的應急電站，也用柴油發(fā)電機組，或是與蓄電池的組合。 小型船舶的應急電站則只用蓄電池組。 船舶在營運的整個過程中，對電量的需求是不斷變化的。航行中，用 電的設備有舵機、某些泵、通風機和照明設備，用電量??；停泊裝卸貨時， 要開動錨機、絞纜機、起貨機，夜間還需要大功率的照明設備，用電量很 大。 所以民用船舶多采用兩臺以上的發(fā)電機組。平時只開一臺機組，用電 高峰時雙機并車發(fā)電。 對于小型船舶，采用一臺發(fā)電機組，另加一臺主機帶的小型發(fā)電機組， 稱為軸帶發(fā)電機組，航行期間只用軸帶機組 2、船舶輔助鍋爐 在以柴油機為主機的船上，蒸汽用來驅(qū)動某些輔機，給部分設備加熱 和滿足船員生活需要，

3、產(chǎn)生這種蒸汽的鍋爐稱為輔助鍋爐。 小型柴油機船上，蒸汽用來加熱生活用水、艙室取暖和廚房用汽。 蒸汽還可用于驅(qū)動汽輪發(fā)電機組和汽動甲板機械；還可用于消防系統(tǒng)、 沖洗海底閥和清掃貨油艙等。 輔助鍋爐主要有燃油輔助鍋爐和廢氣鍋爐兩類，也有兼具兩種功能的 混合式輔助鍋爐。 大中型船上還用于柴油機的暖缸和燃油、機油的加熱。 廢氣鍋爐是利用主機產(chǎn)生的廢氣來加熱水 產(chǎn)生蒸汽，所以一般設置在主機排煙道出口附 近，內(nèi)部無需爐膛和燃燒室，結構簡單。 隨著廢熱利用率的提高，多余的蒸汽還可 以驅(qū)動汽輪發(fā)電機組和其他汽輪機。 廢氣鍋爐主要在航行過程中使用，主機停機 時，使用燃油鍋爐。有些船，在發(fā)電機組的柴油 機排煙管中

4、也設廢氣鍋爐。 燃油廢氣混合式鍋爐，是將燃油鍋爐和廢氣鍋爐整合在一起，即可 用燃油加熱，也可用廢氣加熱。這種輔助鍋爐應用日漸廣泛。 二、二、 船舶輔助機械船舶輔助機械 泵是船上廣泛應用的一種設備，由電機驅(qū)動。泵將旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)變 為液體的壓能，一方面克服管道流動阻力將液體輸送到目的地；另外，液 體的壓能也可作為動力驅(qū)動液動設備，如液壓舵機等。 船上應用的泵種類 繁多，按原理分為三類： 1、液體輸送機械（泵） 1）葉輪式泵：離心泵，軸流泵，旋渦泵 2）容積式泵：分為往復式和回轉(zhuǎn)式兩種，往復式有活塞泵，柱塞泵； 回轉(zhuǎn)式有齒輪泵，葉片泵，螺桿泵。 3）噴射泵 （1）活塞泵 活塞泵是往復泵，利用活塞的

5、往復運動，造成容積的變化，來吸入和 排出液體，并提高液體的壓力。船用活塞泵有蒸汽驅(qū)動和電動驅(qū)動。 柱塞泵與活塞泵的工作原理相同，只是往復運動的部件是柱塞。 （2）回轉(zhuǎn)泵 利用回轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)，引起工作空間容積的變化，以達到吸、排液體 的目的。最常用的是齒輪泵。 葉片泵 螺桿泵 （3）離心泵 由泵殼和帶葉片的葉輪組成。葉輪帶動液體高速旋轉(zhuǎn)，液體在離心力 作用下，沿葉片徑向向四周甩出，葉輪中心形成負壓，吸入液體。 離心泵有流量大而均勻、結構簡單和工作可靠等優(yōu)點。但工作排壓較 低，啟動時必須先灌滿液體才能開始工作（不具備“自吸”能力）。 要提高壓力，可加大葉片直徑，或采用多級葉輪串聯(lián)的方式。在船 上用

6、作冷卻、消防、壓載和衛(wèi)生水泵，排壓低而排量大。 （4）離心旋渦泵 是一種特殊的離心泵。葉片多次作用于液體，形成縱向旋渦，以產(chǎn)生 吸排作用。 旋渦泵具有結構簡單、體積小的優(yōu)點，可制成自吸和抽送 氣液混合物 的形式。適合于小流量、小功率、高壓的場合。 （5）噴射泵 利用高速射流降低壓力，以形成一定的真空度來吸排液體。 噴射泵結構簡單、體積小、重量輕、無運動部件，使用、維護方便。 各類泵特點不同，流量和壓頭范圍各異，適用于不同的場合。 排量是單位時間內(nèi)輸送的液體體積或質(zhì)量。壓頭又稱揚程，是單位重 量液體獲得的能量，以位能表示，用米計量，高壓頭的泵可用壓力計量。 應用場合： 2、氣體輸送機械 船上的氣

7、體輸送機械主要是指空氣壓縮機和通風機。 （1）空壓機 空壓機用來將空氣壓縮，提高壓力。壓縮空氣是船上廣泛應用的一種 動力源，可以用于主、輔機的啟動，倒順車及離合器的操縱，汽笛的鳴響， 海底閥、油渣柜和過濾器內(nèi)雜物的吹除，壓力水柜的充氣，潛艇及深潛器 壓載水艙的排水等。 空壓機可分為活塞式和離心式兩種，船上多用活塞式空壓機?；钊?空壓機由單缸、雙缸、單作用、雙作用和多級壓縮等型式。 單作用、兩 級空壓機 空壓機還可按終點壓力分為低壓、中壓、高壓、超高壓等類型；按排 氣量大小分為小排氣量、中排氣量和大排氣量等類型。還可按氣缸數(shù)、氣 缸排列形式、壓縮級數(shù)和活塞作用次數(shù)分類。 （2）通風機 船上的大

8、部分艙室都處于封閉或半封閉狀態(tài)，需要人為的進行強制通 風，送入新鮮空氣，排出污濁氣體，并維持各艙室的溫度和濕度，以保證 乘員健康和營運安全。 某些特殊艙室，如滾裝船的車 輛艙，容易積聚可燃性氣體，必須 按要求換氣，確保安全。 通風機有離心式和軸流式兩種。 軸流式通風機具有風量大、壓頭低、轉(zhuǎn)速高、結構輕便、體積小等 優(yōu)點。 3、其他輔機 （1）離心式凈油機 燃油和滑油中常含有少量的水分和雜質(zhì)，較粗的雜質(zhì)可以通過過濾和 沉淀去除，而較細的雜質(zhì)和水分則需要用離心式凈油機來去除。 離心式凈油機利用油、水和固體雜質(zhì)的比重不同，使其高速旋轉(zhuǎn)依靠 離心力的不同進行分離。 （2）制淡裝置 也稱造水裝置。船上除

9、了船員的日常生活，主副機的冷卻和鍋爐的補 給都需要淡水。對于遠洋船舶，除了用淡水儲備艙儲備淡水外，還應該有 制淡裝置，這樣可以減少淡水的儲備，又可應對意外情況。 船上常見的制淡裝置是沸騰式或稱蒸發(fā)式制淡裝置。 船上食品的儲存、漁品加工運輸船對漁品的長時間保存、某些特殊 貨品的運輸，都需要在低溫條件下進行。所以船上要設制冷裝置。 （3）制冷裝置 制冷裝置通常分為直接冷卻式和間接冷卻式。 三、三、 甲板機械甲板機械 甲板機械一般是指舵機、錨機、起貨機、絞纜機和吊艇機。按驅(qū)動方 式分為蒸汽驅(qū)動、電動、氣動、液動等多種?，F(xiàn)代船舶大多采用液壓驅(qū)動 甲板機械。 1、舵機 電動舵機多用于內(nèi)燃機船，一 般采用

10、直流電動機驅(qū)動。結構簡單， 占據(jù)空間小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。但在大型 交流電源船上，需要配備大功率的 變流機組，故逐漸被電液動舵機 取代。 （1）電動舵機 這是一種廣泛應用的操舵設備。首先由電動機驅(qū)動液壓泵，產(chǎn)生一定 流量和壓力的液壓油，液壓油驅(qū)動液壓缸再帶動舵轉(zhuǎn)動。 （2）電動液壓舵機 為了控制轉(zhuǎn)舵的速度和轉(zhuǎn)舵的方向，需要液壓油的流量和流速可變， 這可用變量泵或換向閥來實現(xiàn)。 圖示為雙柱塞電動液壓舵機原理圖。該舵機采用變向變量泵，正常航 行時，泵排量為零，舵角為零。轉(zhuǎn)舵時，控制機構接受指令，控制泵的 排量增加，液壓油由泵進入液壓缸，驅(qū)動柱塞并帶動舵轉(zhuǎn)動，舵的轉(zhuǎn)角 會反饋給控制機構，當舵角達到指令值時，

11、控制機構使泵排量回零，于 是停止轉(zhuǎn)舵，并維持設定舵角。 2、錨機和絞纜機 錨機和絞纜機是進行錨泊和系泊的動力機械，要求滿足以下要求： 1）便于起錨、拋錨，解纜和系纜，工作可靠，可倒轉(zhuǎn)，有足夠功率 2）起動平穩(wěn)，收放方便，制動可靠 3）能進行多種作業(yè)，可單錨，又可雙錨和絞纜 4）重量輕，占甲板面積小 一般將錨機和絞纜機做成聯(lián)動機組，成為既能起拋錨又能絞纜的錨纜 聯(lián)合機。按原動力分為蒸汽驅(qū)動、電動和電液動三種。按轉(zhuǎn)軸位置分為臥 式和立式兩種。 （1）臥式電動錨機 電機驅(qū)動蝸輪蝸桿機構，經(jīng)減速齒輪驅(qū)動傳動軸，錨鏈輪和卷筒通過 離合器與傳動軸接合。 離合器接合錨鏈輪則卷筒不工作；離合器接合卷筒則錨鏈輪

12、不工作。 離合器還可控制左右錨單獨收放。無動力時，可手動拋錨，但不能起錨。 （2）立式電動錨機 又稱為絞盤。傳動軸垂直設置，卷筒可卷繞來自任何方向的纜繩。電 機、電磁剎車、減速機構均懸空放置在主甲板下面，常用于軍艦，提高生 命力。 四、四、 船舶設備船舶設備 為了滿足船舶營運中的各項要求，如控制船舶的運動、可靠停泊、物 資裝卸、保證航行安全、人員生活需要等，船上還必須配備不同用途的設 備、系統(tǒng)和航海儀器。 船舶設備分為通用設備和專用設備兩大類，通用設備是指各種用途的 船舶都必須裝備的設備，如舵設備、錨設備、系泊設備、裝卸設備、救生 設備、桅檣設備以及關閉設備等。 專用設備只為某些特殊船舶專門配

13、備，如鉆井平臺的鉆探設備，科考 船的各種取樣及探測設備，漁船的漁撈設備，拖船的拖曳設備，補給船的 補給設備等。 1、舵設備 舵設備是應用最為廣泛的船舶操縱設備。舵設備包括操縱裝置、傳動 機構、舵機、轉(zhuǎn)舵機構、舵，以及自停裝置、舵角限制器、太平舵裝置。 操縱裝置置于駕駛室，包括舵輪和舵角指示器。 新埔洋號油輪的駕駛室 育鯤輪的駕駛室 傳動機構將操作信號傳遞給舵機，控制舵機的運轉(zhuǎn)；舵機提供轉(zhuǎn)舵的 原動力；轉(zhuǎn)舵機構將舵機的原動力轉(zhuǎn)化為作用在舵柄上的轉(zhuǎn)舵力矩；舵轉(zhuǎn) 動后受到橫向的水壓力 作用，使船回轉(zhuǎn)。 自停裝置控制舵轉(zhuǎn)到給定的角度就自動停止；舵角限制器 用來防止 轉(zhuǎn)舵超過最大允許舵角；太平舵裝置是備

14、用設備，由人力操作。 從駕駛室到舵機的傳動機構，有機械式、液壓式和電力式，機械式已 基本淘汰，液壓式和電力式使用普遍，尤其電力式，操縱輕便，動作靈敏， 大多數(shù)船舶采用。 遠洋船舶普遍采用自動操舵裝置，它將操舵機構與陀螺羅經(jīng)聯(lián)系起來， 能自動糾正航向，實現(xiàn)港到港的全程自動導航和自動操舵，實現(xiàn)無人駕駛。 舵的形式很多，按不同的標準有不同的分類方法。 1）按舵桿軸線分 非平衡舵：舵葉面積全部在舵桿軸線的后面，水壓力中心遠離舵桿軸 線，所需轉(zhuǎn)舵力矩大。但舵有多個支點，舵桿強度易保證。 （1）舵的結構形式 平衡舵：部分舵葉面積位于舵桿軸線前方，水壓力中心離軸線近，所 需轉(zhuǎn)舵力矩較小，可以節(jié)省舵機功率。

15、半平衡舵：舵桿軸線前方的舵葉面積并非占全部舵葉高度。 支撐舵：尾柱上有舵的下支撐點。 平板舵：舵的主體是一塊平板，簡單，只用于小船。 2）按舵的支撐形式 懸柱舵：舵只有位于船內(nèi)的上支撐點，沒有下支撐點，類似懸臂梁。 半懸柱舵：船體提供舵的中間支撐點?，F(xiàn)代大型船舶均采用這種形式， 它既方便于船尾的設計，不必提供下支撐點，又一定程度減小了舵桿的彎 矩。 3）按舵葉剖面形狀 流線型舵：舵的水平剖面呈流線型，結構較復雜，但水動力性能好， 航行阻力小，舵效高。舵可以看成小展弦比、對稱型機翼。 從上面的分類可以看出，舵桿軸線的位置主要影響所需的轉(zhuǎn)舵力矩， 這影響了舵機功率的大??；舵的支撐形式影響水動力對舵

16、桿形成的彎矩， 這涉及到舵桿的強度問題；剖面形狀影響舵面上的水壓力和結構強度。 1）襟翼舵 這種舵的舵葉包括主舵和襟翼兩部分，類似飛機機翼的襟翼。 為了改善船舶的操縱性，特別是小舵角的舵效，出現(xiàn)了一些新型舵。 另外，舵和螺旋槳是一個整體，一些改進型的舵不但可以提高舵效，還可 以提高螺旋槳的推進效率。 （2）特殊形式的舵 主舵轉(zhuǎn)動一個角度時，襟翼相對于主舵再轉(zhuǎn)動一個角度，形成一個不 對稱的拱形舵剖面，使舵上的水動力提高1.52.5倍，大大提高舵效，特別 是小舵角時，效果明顯。 這種襟翼舵已廣泛應用于大型海洋船，襟翼舵可使船的定常回轉(zhuǎn)直徑 減小，襟翼相對主舵的轉(zhuǎn)動有齒輪傳動和搖臂傳動等方式。 2）

17、反應舵 又稱迎流舵，舵葉以螺旋槳軸線為界，上下分別向左右不同方向作一 定程度的扭曲，迎著螺旋槳向后推出的水流，可以減小阻力，提高螺旋槳 的推力。 3）整流帽舵 正對螺旋槳的部位，加一個流線型圓錐體，即整流帽。它可以改善槳 后的水流狀態(tài)，提高槳的效率，減小槳的激振力。 4）主動舵 舵后加裝一個小型導管螺旋槳，可以大大提高轉(zhuǎn)船力矩，特別是微 速航行時。 潛艇不僅需要舵控制器其水平面內(nèi)的航向改變，還需要舵控制其垂直 面內(nèi)上浮和下潛。而且這兩種運動會同時進行。 潛艇在垂直面內(nèi)運動用升降舵控制，一般有兩對：首升降舵和尾升降 舵。首升降舵可用圍殼舵代替。 潛艇的水平操縱裝置是方向舵和垂直穩(wěn)定翼。方向舵用來

18、改變航向， 穩(wěn)定翼用來保持航向。 （5）潛艇的舵設備 2、錨泊和系泊設備 船的停泊有兩種方式。利用錨抓抓住海底，使船停于海面的一定位置 稱為錨泊。利用繩索系結于碼頭、岸邊、浮筒或相鄰船舶，稱作系泊。 停泊設備用以保證船舶在浪、風和流的作用下安全停泊而不產(chǎn)生嚴重 的漂移。 （1）錨泊設備 組成：錨、錨鏈、錨鏈筒、制 鏈器、錨機、錨鏈管和錨鏈艙。 錨泊時，拋錨的方式有多種。常用的是首拋錨，分為單錨和雙錨，雙 錨可限制船的活動范圍。側拋錨利于艙室的自然通風，尾拋錨適用于內(nèi)河 的順水航行。 1）錨 錨應滿足抓力大、入土性能好、能適應多種土質(zhì)、便于收藏等要求。 有桿錨。有單抓和雙抓之分，特點是錨柄上有穩(wěn)

19、定橫桿，工作時僅以 一個抓嵌入泥中。 最具代表性的是海軍錨，抓力大，適應各種土質(zhì)，但橫桿不便于收藏。 無桿錨。不帶穩(wěn)定桿，雙抓，錨柄與錨抓用銷釘連接，工作時兩抓 同時入土。抓力低于海軍錨，但便于收藏，應用廣泛。 霍爾錨 大抓力錨。錨的抓力與其重量之比稱為抓重比，抓重比較大的錨稱 為大抓力錨。特點是嚙土面積大，入土深，抓力大。有些大抓力錨只適 用于松軟的砂質(zhì)底，不宜在硬質(zhì)海底拋錨。 尾翼式ZY6型戎氏錨 2）錨鏈 錨鏈是連接錨和船體、有足夠長度和強度的鏈條。由鏈環(huán)、轉(zhuǎn)環(huán)、 卸扣和連接鏈環(huán)等組成。 拋錨時，放出錨鏈的長度取決于水深。水過深時，也使用由鏈條和鋼 索組成的錨鏈，以減小自重。 錨鏈的大小

20、以鏈環(huán)的斷面直徑，即錨鏈口徑表示。鏈環(huán)按結構分為 有檔和無檔兩種。 整條錨鏈由25米長的短鏈段組成，稱為“節(jié)”。鏈段之間用卸扣或可 拆的連接鏈環(huán)連接。 3）錨鏈筒 錨鏈筒是貫穿外板和甲板的錨鏈導向孔道，也是無桿錨的收藏處。 一般設在船首兩舷，有尾錨時，也設尾錨鏈筒。錨鏈筒的內(nèi)徑一般是錨 鏈口徑的9.510倍。 凹入的錨穴有利于錨的收藏，凸出的錨臺可避免與球鼻首的磕碰。 4）止鏈器 是用來固定錨鏈的設備，設于錨機和錨鏈筒之間，也是拋錨時，船體 上的受力點。 止鏈器有多種形式，常見的是螺旋止鏈器和閘刀止鏈器。 5）錨鏈管、錨鏈艙、棄鏈器 錨鏈管設于甲板上錨機處，引導錨鏈進入錨鏈艙。錨鏈艙是存放錨鏈 的專用艙。多為截面積小而深度大的箱形