第三章(輪管)

1、第三章第三章 動(dòng)力裝置的工況配動(dòng)力裝置的工況配合特性合特性DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)本章的主要內(nèi)容本章的主要內(nèi)容結(jié)束結(jié)束SEC. 1-船機(jī)槳特性和螺旋槳的選配船機(jī)槳特性和螺旋槳的選配SEC.2-各種航行工況下推進(jìn)裝置配合特性各種航行工況下推進(jìn)裝置配合特性結(jié)束結(jié)束DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)第三章 推進(jìn)裝置的工況配合特性SEC. 1-船機(jī)槳特性和螺旋槳的選配船機(jī)槳特性和螺旋槳的選配一一 船機(jī)槳的特性船機(jī)槳的特性二二 船機(jī)槳的相互作用船機(jī)槳的相互作用三三 航速和轉(zhuǎn)速的關(guān)系航速和轉(zhuǎn)速的關(guān)系四四 螺旋槳的選配

2、螺旋槳的選配DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)一一 船機(jī)槳的特性船機(jī)槳的特性1 1 船舶阻力特性船舶阻力特性2 2 螺旋槳推進(jìn)特性螺旋槳推進(jìn)特性3 3 柴油機(jī)速度特性和工作范圍柴油機(jī)速度特性和工作范圍 DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)船體的阻力船體的阻力: :水阻力水阻力+ +風(fēng)阻力風(fēng)阻力 阻力特性曲線阻力特性曲線1 1 船舶阻力特性船舶阻力特性 船體的水阻力船體的水阻力: :摩擦阻力摩擦阻力+ +形狀阻力形狀阻力+ +興波阻力興波阻力摩擦阻力摩擦阻力: :水與船體表面行程的阻力水與船體表面行程的阻力( (低速民

3、用船較大）低速民用船較大）形狀阻力形狀阻力: :船首與船尾壓力差船首與船尾壓力差- -壓差阻力壓差阻力( (與船型有關(guān)與船型有關(guān)) ) 興波阻力興波阻力: :船舶航行引起波浪船舶航行引起波浪- -水的反作用力水的反作用力( (高速船較大高速船較大) ) 船舶所受的阻力船舶所受的阻力R:R: (深水時(shí)m=2) mRRAvN船舶克服阻力所需要的功率船舶克服阻力所需要的功率P PE E 3101.94ER vPkW 結(jié)論結(jié)論: :深水時(shí)深水時(shí), ,阻力與船速平方成正比阻力與船速平方成正比, ,淺水時(shí)淺水時(shí), ,變化規(guī)律不變化規(guī)律不規(guī)則規(guī)則; ; 船推進(jìn)功率與船速三次方成正比船推進(jìn)功率與船速三次方成正

4、比船舶阻力阻力 a b興波阻力圖3-2 船舶阻力特性曲線船速摩擦阻力形狀阻力DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)螺旋槳特性：槳推力、轉(zhuǎn)矩、推力系數(shù)、轉(zhuǎn)矩系數(shù)、螺旋槳螺旋槳特性：槳推力、轉(zhuǎn)矩、推力系數(shù)、轉(zhuǎn)矩系數(shù)、螺旋槳效率隨船速（效率隨船速（轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速）和推進(jìn)系數(shù)（進(jìn)程比）和推進(jìn)系數(shù)（進(jìn)程比）J J的變化關(guān)系。的變化關(guān)系。psvJnD結(jié)論結(jié)論: :特定船舶，在穩(wěn)態(tài)下，推力與轉(zhuǎn)速的平方成正比；轉(zhuǎn)特定船舶，在穩(wěn)態(tài)下，推力與轉(zhuǎn)速的平方成正比；轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比；功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比；功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比2 2 螺旋槳推進(jìn)特性螺旋槳推進(jìn)

5、特性24TsTKn D25QsQKn D22pTpsQT vKJQnK223eTQppTCnQCnPCn船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線 a3輕載輕載 a2重載重載 a1拖曳拖曳RVS關(guān)系船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線0VSa1a2a3PRVS關(guān)系船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線0VSa1a2a3RPRDALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線 J1J20 e0 減油減油 e0e20則不會(huì)出現(xiàn)影響）則不會(huì)出現(xiàn)影響）（3）淺水

6、、窄水道航行，船舶阻力增加，會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象，因此必須適）淺水、窄水道航行，船舶阻力增加，會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象，因此必須適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速，以降低船速，防止柴油機(jī)超負(fù)荷。當(dāng)降低轉(zhuǎn)速，以降低船速，防止柴油機(jī)超負(fù)荷。二二 不同氣象和不同航區(qū)中的工況配合特性不同氣象和不同航區(qū)中的工況配合特性0.3vghghvgh3 . 0淺水阻力增加淺水阻力增加深、淺阻力相同深、淺阻力相同vgh淺水阻力小于深淺水阻力小于深水阻力水阻力vgh航速對(duì)淺水阻力的影響航速對(duì)淺水阻力的影響1 1深水阻力曲線；深水阻力曲線；2 2淺水阻力淺水阻力曲線曲線R1R2Rba120.30.60.9v1ghv/0.5vghDALIAN MARIT

7、IME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)1 1 系泊工況系泊工況 2 2 啟航和加速工況啟航和加速工況 三三 各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的工況配合特性各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的工況配合特性3 3 轉(zhuǎn)向工況轉(zhuǎn)向工況4 4 拖曳作業(yè)工況拖曳作業(yè)工況5 5 緊急倒航工況緊急倒航工況DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)1 1 系泊工況系泊工況系泊工況配合特性系泊工況配合特性J=0ab1nbnHnPPHPb0新造船舶或大修后，需要進(jìn)行系新造船舶或大修后，需要進(jìn)行系泊試驗(yàn)，滿意后，要進(jìn)行試航試泊試驗(yàn)，滿意后，要進(jìn)行試航試驗(yàn)。系泊試驗(yàn)在碼頭進(jìn)行。驗(yàn)。系泊試驗(yàn)在碼頭進(jìn)行。目的：檢驗(yàn)主

8、副機(jī)和其它設(shè)備的目的：檢驗(yàn)主副機(jī)和其它設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和性能。運(yùn)轉(zhuǎn)情況和性能。結(jié)論結(jié)論: :系泊試驗(yàn)時(shí)，進(jìn)程比系泊試驗(yàn)時(shí)，進(jìn)程比J=0,J=0,因此推力系數(shù)和扭矩系因此推力系數(shù)和扭矩系數(shù)最大，螺旋槳特性曲線最陡。一般系泊試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為額數(shù)最大，螺旋槳特性曲線最陡。一般系泊試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的定轉(zhuǎn)速的80808585，以防止柴油機(jī)超負(fù)荷，以防止柴油機(jī)超負(fù)荷( (螺旋槳受到主螺旋槳受到主機(jī)全負(fù)荷速度特性曲線和主機(jī)最高排氣溫度限制機(jī)全負(fù)荷速度特性曲線和主機(jī)最高排氣溫度限制) )。DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)2 2 啟航和加速工況啟航和加速工況 啟航工況：航速為

9、零加速到穩(wěn)定航速過(guò)程中機(jī)、槳的運(yùn)行情況啟航工況：航速為零加速到穩(wěn)定航速過(guò)程中機(jī)、槳的運(yùn)行情況n / %100P / %0100n3n1nminb1234444a3a aaa3a2a1b1b2b3a2a3 b2起航工況起航工況主機(jī)配置：全制式調(diào)速器和并主機(jī)配置：全制式調(diào)速器和并具有轉(zhuǎn)速供油量限制環(huán)節(jié)具有轉(zhuǎn)速供油量限制環(huán)節(jié)啟航和加速過(guò)程啟航和加速過(guò)程：（1）螺旋槳轉(zhuǎn)速迅速增加）螺旋槳轉(zhuǎn)速迅速增加（2）螺旋槳轉(zhuǎn)速緩慢增加）螺旋槳轉(zhuǎn)速緩慢增加極限調(diào)速器主機(jī)起航時(shí)，為嚴(yán)格執(zhí)行駕駛極限調(diào)速器主機(jī)起航時(shí)，為嚴(yán)格執(zhí)行駕駛臺(tái)命令，輪機(jī)員應(yīng)及時(shí)減少油門，以保證臺(tái)命令，輪機(jī)員應(yīng)及時(shí)減少油門，以保證轉(zhuǎn)速不變。但不應(yīng)調(diào)

10、節(jié)過(guò)大而停車。轉(zhuǎn)速不變。但不應(yīng)調(diào)節(jié)過(guò)大而停車。極限調(diào)速器主機(jī)加速時(shí)，輪機(jī)員應(yīng)逐漸增極限調(diào)速器主機(jī)加速時(shí)，輪機(jī)員應(yīng)逐漸增加油門，避免柴油機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。加油門，避免柴油機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。現(xiàn)在柴油機(jī)的調(diào)速器并非極限調(diào)速都增加了加速限現(xiàn)在柴油機(jī)的調(diào)速器并非極限調(diào)速都增加了加速限制、轉(zhuǎn)矩限制和增壓空氣壓力限制環(huán)節(jié)，避免了柴制、轉(zhuǎn)矩限制和增壓空氣壓力限制環(huán)節(jié)，避免了柴油機(jī)啟航和加速過(guò)程超負(fù)荷現(xiàn)象的發(fā)生油機(jī)啟航和加速過(guò)程超負(fù)荷現(xiàn)象的發(fā)生DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)2 2 啟航和加速工況啟航和加速工況不正確的加速過(guò)程：不正確的加速過(guò)程： a1-B 加速第一階段加速第一

11、階段 B-a 加速的第二階段加速的第二階段(a)Ba123456789a1APPHnnHn(b)Ba54bACPnbnHn123A1A2ncnmin加速加速/減速減速 工況配合特性工況配合特性PH加速工況：從某一船速加速到更高的船速加速工況：從某一船速加速到更高的船速正確的加速過(guò)程：正確的加速過(guò)程： 逐漸加大油門的方法逐漸加大油門的方法a1-1-2-3-4-5-6-7-8-a實(shí)船加速：負(fù)荷程序?qū)嵈铀伲贺?fù)荷程序加速過(guò)程需要加速過(guò)程需要3040min減速過(guò)程減速過(guò)程: : b-B 可能造成柴油機(jī)自動(dòng)停車可能造成柴油機(jī)自動(dòng)停車B-1-2-3-4-5-C可避免自動(dòng)停車可避免自動(dòng)停車DALIAN MA

12、RITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)3 3 轉(zhuǎn)向工況轉(zhuǎn)向工況船舶轉(zhuǎn)向船舶轉(zhuǎn)向- -阻力增加阻力增加, ,船速降低船速降低,J,J減小減小, ,柴油機(jī)轉(zhuǎn)速降低柴油機(jī)轉(zhuǎn)速降低極限式調(diào)速器主機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)不要因轉(zhuǎn)速下降而加油門極限式調(diào)速器主機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)不要因轉(zhuǎn)速下降而加油門全制式調(diào)速器會(huì)自動(dòng)加大油門保持轉(zhuǎn)速不變?nèi)剖秸{(diào)速器會(huì)自動(dòng)加大油門保持轉(zhuǎn)速不變,如果超負(fù)如果超負(fù)荷荷,可適當(dāng)減小轉(zhuǎn)速設(shè)定值可適當(dāng)減小轉(zhuǎn)速設(shè)定值(油門會(huì)減少油門會(huì)減少)雙機(jī)雙槳船轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外機(jī)的負(fù)載變化雙機(jī)雙槳船轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外機(jī)的負(fù)載變化轉(zhuǎn)向側(cè)的螺旋槳轉(zhuǎn)向側(cè)的螺旋槳-內(nèi)槳內(nèi)槳(負(fù)荷最大負(fù)荷最大,易超負(fù)荷易超負(fù)荷)轉(zhuǎn)向外測(cè)的螺旋槳轉(zhuǎn)

13、向外測(cè)的螺旋槳-外槳外槳(負(fù)荷小負(fù)荷小)DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)3 3 轉(zhuǎn)向工況轉(zhuǎn)向工況內(nèi)槳1234560100140180801201604020024002600280030003200340036003800400042002700外槳100%n120110100轉(zhuǎn)角/內(nèi)槳轉(zhuǎn)向時(shí)負(fù)荷大內(nèi)槳轉(zhuǎn)向時(shí)負(fù)荷大, ,轉(zhuǎn)速下降轉(zhuǎn)速下降, ,容易超負(fù)荷容易超負(fù)荷. .P/0.74kWr/min外槳轉(zhuǎn)向時(shí)負(fù)荷小外槳轉(zhuǎn)向時(shí)負(fù)荷小, ,然后增大然后增大, ,轉(zhuǎn)速升高轉(zhuǎn)速升高, ,然后下降然后下降. .結(jié)論結(jié)論: :盡量避免在高船速下盡量避免在高船速下, ,大

14、大舵角轉(zhuǎn)向舵角轉(zhuǎn)向, ,否則內(nèi)槳可能超負(fù)荷否則內(nèi)槳可能超負(fù)荷DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)4 4 拖曳工況拖曳工況拖曳特點(diǎn)拖曳特點(diǎn): :拖曳作業(yè)的配合特性拖曳作業(yè)的配合特性ZRTe結(jié)論結(jié)論: :拖曳作業(yè)時(shí)，減油門，防止負(fù)荷過(guò)高；防止排溫過(guò)高拖曳作業(yè)時(shí)，減油門，防止負(fù)荷過(guò)高；防止排溫過(guò)高自航時(shí)適當(dāng)減油門，防止輕載超速自航時(shí)適當(dāng)減油門，防止輕載超速1abcPZPRPePaPbvavbv(a)BAabTZTRTeTaTbvavbv(b)200無(wú)拖曳時(shí)無(wú)拖曳時(shí): :槳的槳的有效推力有效推力= =船舶阻船舶阻力力有拖曳時(shí)有拖曳時(shí): :拖曳力拖曳力隨船速提高而增隨船速提高而增加加DALIAN MARITIME UNIVERSITY大 連 海 事 大 學(xué)5 5 船舶倒航工況船舶倒航工況緩慢減速過(guò)程緩慢減速過(guò)程: :（第一象限）（第一象限）緩慢加速過(guò)程緩慢加速過(guò)程（第三象限）（第三象限）不同航速下的不同航速下的M M n n的變化羅賓遜圖的變化羅賓遜圖緊急倒車