船舶動(dòng)力裝置概論第十八次

11完整版課件ppt上次課主要內(nèi)容6.1概述6.2聯(lián)合動(dòng)力裝置推進(jìn)系統(tǒng)的組成和性能（COSAG或COSOG）（CODAG或CODOG）（COGAG或COGOG）（CODAD）（COGAS）2完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動(dòng)力裝置的分類和應(yīng)用3、燃燃聯(lián)合動(dòng)力裝置（COGAG或COGOG）燃燃聯(lián)合動(dòng)力有兩種運(yùn)行方式：COGAG—燃燃共同使用聯(lián)合推進(jìn)裝置（如采用四臺(tái)相同型號(hào)的燃?xì)廨啓C(jī)組成的推進(jìn)裝置方案，巡航是使用一臺(tái)或兩臺(tái)燃機(jī)，全速時(shí)使用四臺(tái)燃機(jī)共同工作）；COG1OG2—燃燃交替使用聯(lián)合推進(jìn)裝置（如采用小型燃?xì)廨啓C(jī)或復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)作為巡航動(dòng)力裝置，采用大型簡(jiǎn)單循環(huán)燃機(jī)作為加速動(dòng)力裝置）。COGAG與COGOG系統(tǒng)相比，其好處是：COGAG模式下驅(qū)動(dòng)齒輪箱具有并車和分車的功能，能滿足任意一臺(tái)動(dòng)力裝置投入或退出工作。具有更多的工作工況可供選擇。在高航速時(shí)還可以將巡航燃機(jī)的功率并入，驅(qū)動(dòng)螺旋槳以提高航速，并沒(méi)有將巡航燃機(jī)“閑置”。并且COGAG系統(tǒng)通常采用的都是同型燃機(jī)，供油單一，備件通用，便于維護(hù)。3完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動(dòng)力裝置的分類和應(yīng)用采用COGAG推進(jìn)的艦艇：上世紀(jì)60年代，COGAG最早用在前蘇聯(lián)“卡辛”級(jí)驅(qū)逐艦上。70年代美國(guó)DD963級(jí)驅(qū)逐艦也采用雙軸推進(jìn)。日本16DDH直升飛機(jī)母艦，4臺(tái)LM2500燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)兩調(diào)距漿。意大利NUM—新型航母，4臺(tái)LM2500燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)兩固定螺距螺旋槳。美海軍高速支援艦，4臺(tái)LM2500燃?xì)廨啓C(jī)，雙軸，驅(qū)動(dòng)兩定距漿。采用COGOG推進(jìn)的艦艇：英國(guó)的42型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、女將型（21型）和大刀型（22型）護(hù)衛(wèi)艦等，都是采用雙軸調(diào)距漿，加速主機(jī)用奧林普斯燃?xì)廨啓C(jī)，巡航機(jī)組是太因燃?xì)廨啓C(jī)。4完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動(dòng)力裝置的分類和應(yīng)用4、柴柴聯(lián)合動(dòng)力裝置（CODAD）在巡航時(shí)使用兩臺(tái)柴油機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)螺旋槳，全速時(shí)四臺(tái)柴油機(jī)共同工作。特點(diǎn):動(dòng)力裝置經(jīng)濟(jì)性好，最大功率適宜。維護(hù)和后勤方面具有優(yōu)越性。5完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動(dòng)力裝置的分類和應(yīng)用4、柴柴聯(lián)合動(dòng)力裝置（CODAD）6完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動(dòng)力裝置的分類和應(yīng)用采用CODAD的艦船：（1）法國(guó)海軍的“卡薩爾級(jí)”驅(qū)逐艦、“A69級(jí)”護(hù)衛(wèi)艦（2）日本的“峰云級(jí)”、“山云級(jí)”驅(qū)逐艦（3）意大利的“貝爾加米尼級(jí)”、“智慧女神”護(hù)衛(wèi)艦7完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動(dòng)力裝置的分類和應(yīng)用5、燃蒸聯(lián)合動(dòng)力裝置（COGAS）在燃?xì)廨啓C(jī)排煙道中加裝余熱鍋爐，利用高溫?zé)煔庥酂岙a(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，推進(jìn)一臺(tái)蒸汽輪機(jī)，就構(gòu)成“蘭肯循環(huán)”能量回收系統(tǒng)，可節(jié)省燃料25%。8完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動(dòng)力裝置的分類和應(yīng)用5、燃蒸聯(lián)合動(dòng)力裝置（COGAS）美國(guó)“伯克”級(jí)驅(qū)逐艦從第五艘開始和日本“金剛”級(jí)，荷蘭海軍的M級(jí)都采用能量回收系統(tǒng)。9完整版課件ppt6.1.2聯(lián)合動(dòng)力裝置的分類和應(yīng)用5、燃蒸聯(lián)合動(dòng)力裝置（COGAS）這種燃蒸聯(lián)合動(dòng)力裝置在地面發(fā)電廠中獲得廣泛的應(yīng)用，發(fā)電總效率可達(dá)60%以上。10完整版課件ppt6.1.3聯(lián)合動(dòng)力裝置的控制滿足艦船對(duì)于全速航行時(shí)功率的要求的同時(shí),單一種動(dòng)力裝置的功率不能超過(guò)限制,也就是保證功率平衡的技術(shù)。對(duì)于交替使用的聯(lián)合動(dòng)力裝置在主機(jī)切換過(guò)程的控制問(wèn)題。要保證在主機(jī)切換過(guò)程中,接入主機(jī)能平穩(wěn)可靠地接替離線主機(jī)提供推進(jìn)功率；還需保證在線主機(jī)能平穩(wěn)地脫離同并車齒輪箱的聯(lián)接,逐漸降低到惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速后停車。11完整版課件ppt6.1.4XX艦的聯(lián)合動(dòng)力裝置12完整版課件ppt6.2聯(lián)合動(dòng)力裝置推進(jìn)系統(tǒng)的組成和性能6.2.1CODAG動(dòng)力裝置的組成和性能特點(diǎn)13完整版課件ppt2000噸級(jí)護(hù)衛(wèi)艦的主推進(jìn)裝置——柴燃并車聯(lián)合動(dòng)力裝置。一臺(tái)燃機(jī)LM250030型，功率20000kW，兩臺(tái)MTU的20VI163TB82柴油機(jī)，單機(jī)持續(xù)功率4045kW。兩臺(tái)柴油機(jī)加一臺(tái)燃機(jī)最大功率30000kW。三種工作方式：兩臺(tái)柴油機(jī)工作，最大航速21.8kn一臺(tái)燃機(jī)工作，最大航速28kn，最小航速可達(dá)5kn兩臺(tái)柴油機(jī)和一臺(tái)燃機(jī)共同工作，最大航速30.3kn6.2.1CODAG動(dòng)力裝置的組成和性能特點(diǎn)14完整版課件ppt6.2聯(lián)合動(dòng)力裝置推進(jìn)系統(tǒng)的組成和性能6.2.2CODAD裝置的組成和性能特點(diǎn)15完整版課件ppt6.2聯(lián)合動(dòng)力裝置推進(jìn)系統(tǒng)的組成和性能2000噸級(jí)護(hù)衛(wèi)艦主推力動(dòng)力裝置——柴柴并車聯(lián)合動(dòng)力裝置。4臺(tái)同種型號(hào)的柴油機(jī)，每?jī)膳_(tái)帶動(dòng)一軸一槳。巡航時(shí)每軸一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，高速時(shí)每軸兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作。CODAG和CODAD比較：從占據(jù)機(jī)艙空間尺寸方面：兩種要求差不多，但后者要求機(jī)艙上面甲板面積要大一些。最低航速：前者5kn，后者11.5kn機(jī)械重量：前者比后者少加速性：由于燃機(jī)從冷態(tài)啟動(dòng)到全功率需要約2min，而柴油機(jī)所需時(shí)間更長(zhǎng)，所以前者加速性優(yōu)于后者。16完整版課件ppt6.3船舶電力推進(jìn)和電磁推進(jìn)動(dòng)力裝置1、電力推進(jìn)裝置的組成Y-原動(dòng)機(jī)G-發(fā)電機(jī)M-電動(dòng)機(jī)J-螺旋槳K-控制設(shè)備水下潛艇通常包括蓄電池組，因?yàn)樗聼o(wú)空氣工作條件。6.3.1電力推進(jìn)裝置的組成性能特點(diǎn)17完整版課件ppt德國(guó)海軍近期將裝備世界上第一艘復(fù)合使用常規(guī)蓄電池及燃料電池的212A型柴電潛艇U31號(hào)。長(zhǎng)56米，寬7米，高6米，潛航排水量1830噸，水上排水量1524噸，滿載時(shí)最大潛航速度20節(jié)，水面速度12節(jié)，最大下潛深度400米。6.3船舶電力推進(jìn)和電磁推進(jìn)動(dòng)力裝置18完整版課件ppt2、電力推進(jìn)裝置的特點(diǎn)操作靈活，機(jī)動(dòng)性好易于獲得理想的拖動(dòng)特性，提高船舶的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能a、低速特性好b、機(jī)動(dòng)性好c、良好的恒功率特性，利于原動(dòng)機(jī)的恒功率工作，發(fā)揮原動(dòng)機(jī)的潛力d、電流特性好e、良好的“堵轉(zhuǎn)特性”6.3船舶電力推進(jìn)和電磁推進(jìn)動(dòng)力裝置19完整版課件ppt推進(jìn)裝置總功率可以由好幾個(gè)機(jī)組承擔(dān)，增加了設(shè)備選擇的靈活性，提高了船舶的生命力原動(dòng)機(jī)與螺旋槳無(wú)硬性聯(lián)接，有利于減低振動(dòng)，降低噪聲；可使原動(dòng)機(jī)與螺旋槳分別在各自最佳轉(zhuǎn)速下工作電力推進(jìn)裝置重量大，中間損耗大，初投資大，需要維護(hù)和運(yùn)行人員的技術(shù)水平高6.3船舶電力推進(jìn)和電磁推進(jìn)動(dòng)力裝置20完整版課件ppt6.3.2超導(dǎo)電磁推進(jìn)船舶磁流體推進(jìn)原理磁流體推進(jìn)可以算作電力推進(jìn)的范疇。同常規(guī)機(jī)械推進(jìn)是根本不同的。利用海水含鹽量較高（海水平均含鹽量是3.5％），海水可以導(dǎo)電的特性，當(dāng)導(dǎo)電海水通過(guò)船體管道內(nèi)相互垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)時(shí)，海水就會(huì)受到電磁力的作用而在管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，船體管道就將受到海水運(yùn)動(dòng)方向相反的反作用力。此反作用力就可推動(dòng)船舶前進(jìn)。

21完整版課件ppt電磁推進(jìn)船舶是一種無(wú)螺旋槳的水下推進(jìn)船舶，具有振動(dòng)噪聲小，航行速度快，控制靈活等特點(diǎn)。和傳統(tǒng)的螺旋槳推進(jìn)受到空泡腐蝕的限制不同，電磁推進(jìn)船舶推進(jìn)裝置之內(nèi)部沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，不會(huì)受到類似“空泡”問(wèn)題的限制。因而可以大大提高主機(jī)的功率。理論分析認(rèn)為電磁推進(jìn)船舶的航行速度可以達(dá)到100節(jié)以上。6.3.2超導(dǎo)電磁推進(jìn)船舶22完整版課件ppt6.4船舶齒輪箱23完整版課件ppt6.4.1船舶齒輪箱的功能（1）減速和變速（2）采用并車和分車以組合或分配推進(jìn)功率（3）離合與倒順車，船舶齒輪箱中離合器是主要設(shè)備（4）自動(dòng)同步切換工作主機(jī)（5）抵抗沖擊和振動(dòng)（6）滿足主機(jī)布置要求6.4船舶齒輪箱24完整版課件ppt6.4.2對(duì)船舶齒輪箱的特殊要求齒輪箱是船舶動(dòng)力裝置重要組成部分，其破壞的主要形式為齒輪損壞。主要表現(xiàn)在以下三方面：點(diǎn)蝕、輪齒斷裂、膠合。

由于船體運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生變形，動(dòng)力裝置各部件安裝會(huì)有誤差，運(yùn)行中推進(jìn)軸系高度會(huì)發(fā)生變化等等，這些都會(huì)影響到齒輪的嚙合面上，引起載荷不均勻。這些可以成為“環(huán)境”對(duì)齒輪箱的影響，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）軸系對(duì)船舶齒輪箱的影響（2）發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)船舶齒輪箱的影響（3）機(jī)座對(duì)船舶齒輪箱的影響四點(diǎn)支撐對(duì)稱分布25完整版課件ppt6.4.3船舶齒輪箱的組成部分齒輪箱具有傳遞功率、減速、潤(rùn)滑冷卻、倒順車、并車以及功率輸出端等裝置。（1）傳遞功率

通常為各種形式的聯(lián)軸器，多數(shù)是柔性聯(lián)軸器，把主機(jī)的功率傳遞到齒輪箱。當(dāng)速比>8時(shí)，使用2級(jí)減速。（2）減速、潤(rùn)滑和冷卻大小齒輪嚙合達(dá)到減速的目的嚙合齒輪副所傳遞的功率很大，必須保證嚙合面間結(jié)合時(shí)要有足夠的潤(rùn)滑；齒輪箱的能量損失變成熱量，需要冷卻。26完整版課件ppt6.4.3船舶齒輪箱的組成部分（3）倒順車

常見的倒車方式有單離合器惰輪倒車和單離合器平行軸倒車（a）（b）（a）單離合器惰輪；（b）單離合器平行軸1-輸入軸2-輸出軸3-離合器（4）并車

一級(jí)減速布置中可以使用三齒輪并車，即螺旋槳軸由大齒輪帶動(dòng)，并車的二主機(jī)各驅(qū)動(dòng)一個(gè)小齒輪。27完整版課件ppt（5）功率輸出軸

軸帶發(fā)電機(jī)、軸帶應(yīng)急滑油泵、軸帶應(yīng)急海水泵、手動(dòng)盤車。6.4.3船舶齒輪箱的組成部分軸帶發(fā)電機(jī)組28完整版課件ppt船用雙錐面摩擦離合器6.5船舶離合器及液力耦合器29完整版課件ppt6.5船舶離合器及液力耦合器

6.5.1船舶離合器的功能和要求（1）離合器的主要功能便于主機(jī)在任何時(shí)候都能和螺旋槳脫開帶有彈性聯(lián)軸器的離合器調(diào)整臨界轉(zhuǎn)速，從而避開臨界轉(zhuǎn)速可以使用非反轉(zhuǎn)主機(jī)，用離合器實(shí)現(xiàn)倒車及雙速傳動(dòng)微速航行保護(hù)設(shè)備，安全離合器30完整版課件ppt常用的離合器有：摩擦式離合器三S（自動(dòng)同步超越離合器）離合器液力耦合器6.5船舶離合器及液力耦合器31完整版課件ppt（1）摩擦離合器多片式摩擦離合器錐形摩擦離合器6.5船舶離合器及液力耦合器32完整版課件ppt6.5船舶離合器及液力耦合器三S（自動(dòng)同步超越離合器）離合器33完整版課件pptA-棘爪B-嚙合齒輪C-中間滑移件D-螺旋花鍵軸E-輸入軸F-輸出法蘭G-棘齒6.5船舶離合器及液力耦合器34完整版課件ppt6.5.2液力耦合器的原理和應(yīng)用（1）液力耦合器的原理由泵輪、渦輪和轉(zhuǎn)動(dòng)外殼組成。油的流動(dòng)是耦合器工作、傳遞功率的關(guān)鍵，泵輪可以看作是離心泵，而把渦輪看作是渦輪機(jī)。主動(dòng)軸帶動(dòng)離心泵工作，使一定壓頭的油經(jīng)過(guò)管道而沖動(dòng)渦輪機(jī)的葉片使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)從動(dòng)軸工作。油推動(dòng)渦輪后回到泵輪進(jìn)油口循環(huán)使用。6.5船舶離合器及液力耦合器35完整版課件ppt1-飛輪2-渦輪3-泵輪4-導(dǎo)輪5-變矩器輸出軸6-曲軸7-導(dǎo)輪固定套6.5船舶離合器及液力耦合器36完整版課件ppt6.5.2液力耦合器的原理和應(yīng)用（2）液力耦合器的特性扭矩特性主動(dòng)軸通過(guò)泵輪將機(jī)械能（扭矩）轉(zhuǎn)換成為油的動(dòng)能和壓力能。根據(jù)動(dòng)量矩定理，油能量的增加就是動(dòng)量矩的增加（油在出口動(dòng)量矩和油在進(jìn)口動(dòng)量矩之差），于是主動(dòng)軸給泵輪油的力矩可表示為油的質(zhì)量、油的流速和出口進(jìn)口的平均半徑三者的乘積之差。對(duì)于流進(jìn)渦輪的油來(lái)說(shuō)是釋放能量，油的壓力能和動(dòng)能的減少轉(zhuǎn)化成了從動(dòng)軸輸出的功率。同樣根據(jù)動(dòng)量矩定理，油給渦輪釋放的扭矩可表示為油的質(zhì)量、油的流速和出口進(jìn)口的平均半徑三者的乘積之差。37完整版課件ppt效率特性耦合器工作過(guò)程中主要有三種損失：油在循環(huán)圓內(nèi)流動(dòng)時(shí)進(jìn)口的沖擊損失；流道的局部阻力和摩擦阻力損失；其次還有軸承、密封和空氣阻力損失。輸出功率總是小于輸入功率，效率小于1.0。（3）液力耦合器的應(yīng)用

耦合器以液體介質(zhì)傳遞扭矩，具有良好的隔振特性。船用柴油機(jī)的輸出軸接有液力耦合器已經(jīng)成為柴油機(jī)動(dòng)力裝置的通用布置。液力耦合器使柴油機(jī)輸出扭矩固有的波動(dòng)振幅減小，從而提高傳動(dòng)齒輪箱輪齒工作的可靠性。6.5.2液力耦合器的原理和應(yīng)用38完整版課件ppt6.6船用大功率高速聯(lián)軸器在船舶軸系中常用的剛性聯(lián)軸器有法蘭聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器和液壓聯(lián)軸器三種。將兩段軸互相聯(lián)接成整體的設(shè)備稱為聯(lián)軸器。按聯(lián)軸器的不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為剛性聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器和萬(wàn)向聯(lián)軸器。6.6.1剛性聯(lián)軸器39完整版課件ppt液壓聯(lián)軸器6.6船用大功率高