【漁船中船長與柴油機(jī)功率之間的關(guān)系探究9500字（論文）】

漁船中船長與柴油機(jī)功率之間的關(guān)系研究摘要近幾年來，隨著國際航運的迅速發(fā)展，對于船舶的續(xù)航力、航速要求也越來越高。船舶在航行的過程中，隨著船舶航速的變化，所消耗的燃油也會有所不同。同樣，對于配置多根螺旋槳的船舶，采用不同的螺旋槳工作模式也會相應(yīng)產(chǎn)生不同的燃油消耗率。本文首先研究柴油機(jī)的研究現(xiàn)狀，繼而對柴油機(jī)的標(biāo)定功率以及依據(jù)進(jìn)行研究，從而探討漁船中船長與柴油機(jī)功率之間的關(guān)系，最后得出結(jié)論，船身尺寸和柴油機(jī)功率之間成正比。關(guān)鍵詞：漁船；船長；柴油機(jī)功率目錄TOC\o"1-3"\h\u121111.柴油機(jī)研究現(xiàn)狀 船舶是水上交通運輸工具，是為生產(chǎn)和人們?nèi)粘；顒臃?wù)的。隨著工業(yè)的發(fā)展和船舶服務(wù)面的擴(kuò)大，船舶也日趨專業(yè)化。由于使用目的及船舶結(jié)構(gòu)、動力裝置和航行的區(qū)域的不同，船舶分成了許多種類，其中從事捕撈魚類或其他水生生物資源的船舶稱之為漁船。在船舶中，柴油機(jī)用作主機(jī)和輔機(jī)占有統(tǒng)治地位，因為它具有熱效率高；功率和轉(zhuǎn)速范圍寬廣；結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、便于移動；起動迅速、工作可靠、操作使用簡便，并能在起動后很快達(dá)到全負(fù)荷運行等優(yōu)點，所以漁船都無例外地采用柴油機(jī)作為動力。對于遠(yuǎn)洋船舶，基本上采用低速柴油機(jī)，而內(nèi)河和沿海船舶多采用中高速柴油機(jī)。漁船用柴油機(jī)的功率標(biāo)定是對漁船柴油機(jī)使用可靠性的技術(shù)要求，也是一種國家主管機(jī)關(guān)對其進(jìn)行核定管理、確定其安全使用的依據(jù)。所以，任何漁船柴油機(jī)的功率必須嚴(yán)格進(jìn)行標(biāo)定。其標(biāo)定的方法應(yīng)依據(jù)國家的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB1105.1-87和根據(jù)GB1105.1-87制訂的船用柴油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)CB/T3254.1一94進(jìn)行。1.柴油機(jī)研究現(xiàn)狀1.1國外柴油機(jī)研究現(xiàn)狀世界上一些技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家，不同于我國，山區(qū)地區(qū)的面積占據(jù)全國國土面積的四分之三，因此關(guān)注柴油機(jī)問題并不是很早[5]。近年來對節(jié)能、環(huán)境污染以及從軍事上的考慮，數(shù)個發(fā)達(dá)國家開始致力開展環(huán)境技術(shù)研究。至于低溫問題，由于前蘇聯(lián)、加拿大、美國、北歐和日本都有較低溫和低溫地區(qū)，這方面的研究開展的較早較多[6]。美國1976年的報道中，已論述在高海拔地區(qū)開礦條件下，如何提高挖掘機(jī)的效率，海拔1000米以內(nèi)應(yīng)合乎標(biāo)牌規(guī)定的額定值，往上每升高1000米，額定值將減小0.4-1%使用，以保持挖掘機(jī)的溫升相等[6]。他們對電機(jī)絕緣、冷卻通風(fēng)，空氣過濾等都作了研究。印度1965年己研究高海拔地區(qū)補(bǔ)償內(nèi)燃機(jī)功率的增壓技術(shù)。柴油機(jī)的廢氣渦輪增壓在應(yīng)用是其應(yīng)用最早的領(lǐng)域之一。但最近引進(jìn)的工程機(jī)械項目，大都在海拔3000米以下使用，不降低功率額定值，其具體性能指標(biāo)到達(dá)什么程度尚鮮有人去關(guān)注，國內(nèi)也鮮有檢測記錄[7]。近些年來，隨著國際市場的開辟，由于有的國家大都為發(fā)展中國家，為占領(lǐng)市場，美國卡特彼勒、德國奔馳等公司己著手研制型產(chǎn)品，并陸續(xù)到南美的地區(qū)以及我國的青藏進(jìn)行整車試驗[8]。R.A.C.Fosberry[9]等和J.W.Dennis[10]分別研究了大氣環(huán)境對自然吸氣柴油機(jī)和渦輪增壓柴油機(jī)動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的影響，并給出了一些經(jīng)驗性的性能預(yù)測公式。T.Wu[11]等改進(jìn)了前人純經(jīng)驗性的發(fā)動機(jī)性能預(yù)測方法，將發(fā)動機(jī)分解為進(jìn)氣系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)等子系統(tǒng)，通過各子系統(tǒng)的性能預(yù)測分析得出整機(jī)的預(yù)測性能。他們的半經(jīng)驗預(yù)測公式適用于各種自然吸氣、渦輪增壓及增壓中冷柴油機(jī)，預(yù)測的參數(shù)不僅包括功率、燃油消耗率等動力性、經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，還包括煙度、增壓器壓比、增壓器轉(zhuǎn)速、排氣溫度等參數(shù)。1981年報道英國波金斯公司5.8升柴油機(jī)，用廢氣渦輪增壓到南美洲波利維亞做試驗，在海拔5200米能產(chǎn)生110PS/2500rpm，這說明本國沒有試驗條件，也說明重視影響[12]。為了獲得試驗條件，一般只能用較容易的進(jìn)氣模擬來試驗發(fā)動機(jī)，如美國卡特皮勒公司的進(jìn)氣模擬實驗室采用了蒸汽噴射模擬[13]。美國阿伯?。ü荆┑脑囼炘O(shè)施，能模擬海拔3600米，少數(shù)幾家在70年代建立了調(diào)壓調(diào)溫、調(diào)濕、密封的人工氣候?qū)嶒炇遥婺M環(huán)境，這要有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)和資金[14]。如日本通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)院的機(jī)械技術(shù)研究所、日本汽車研究所就建起了這樣的試驗室，他們的這些試驗設(shè)施大都只能模擬海拔3000米以下[15]。至于整機(jī)的試驗，就只能借助于現(xiàn)場環(huán)境。汽車試驗道試驗場大都在海拔1600米以下[16]。如美國通用汽車公司在50年代就注意了特殊環(huán)境試驗場的建設(shè)，他們有沙漠熱帶試驗場、山區(qū)試驗場、低溫試驗場，其試車設(shè)施在丹佛市，該市海拔僅1600米[17]。美國卡特皮勒公司的Phoenix和Peoria試驗場則只有海拔335-1035米的跑道，海拔都不高[18]。在50年代，匈牙利還來我國青藏做過汽車試驗[19]。1984年，美國AMG公司的M925C12型軍用車也曾通過我國在青藏做試用考核試驗[20]。另外，近年來發(fā)達(dá)國家對低溫產(chǎn)品單項技術(shù)的研究，在某些方面己具有一定的深度[21]。例如，發(fā)動機(jī)和液壓系統(tǒng)低溫起動研究；低溫油料及低溫下液壓件配合間隙的研究；低溫密封材料的研究；低溫下金屬材料的冷脆問題等方面的研究等，其廣度和深度大大超過我國。而整機(jī)方面主要采取發(fā)動機(jī)增壓，增大發(fā)動機(jī)供氧儲備，以應(yīng)付海拔3000米以下環(huán)境的使用要求。據(jù)了解，美國丹佛科羅拉礦業(yè)學(xué)院，今年來也對地區(qū)使用的發(fā)動機(jī)進(jìn)行專門的研究，但專用于海拔3000-5000米施工的工程機(jī)械整機(jī)，至今未見到資料報道[22]。國外為占領(lǐng)市場，美國、日本等國已著手研制型產(chǎn)品，近幾年已有幾臺試驗車在青藏地區(qū)試驗運行[23]。如日本三菱公司的12噸型載重汽車；日本帝國活塞公司的型高壓機(jī)車；英國AMG公司的M925C12型軍用車載重汽車。在我國塔克拉馬干沙漠的石油勘探中，德國奔馳公司和美國貝卡公司的沙漠車輛，有較強(qiáng)的沙漠適用性等[24]。在國外，由于計算機(jī)、內(nèi)燃機(jī)設(shè)計技術(shù)以及試驗條件等各方面都比較成熟，早在40年代，因單級增壓比較低，出現(xiàn)了二級渦輪增壓，且付之實用，但主要應(yīng)用于機(jī)車和低速船用發(fā)動機(jī)[25]。俄羅斯斯科洛明機(jī)車廠對HH26/26型、4400kW的機(jī)車柴油機(jī)采用二級渦輪增壓，試驗結(jié)果為[26]：在保持最大爆發(fā)壓力及指示效率不變的情況下，增壓壓力提高7%，掃氣系數(shù)提高5.8%，排氣溫度降低45攝氏度，55%標(biāo)定功率以上的運行范圍效率超過60%，增壓器綜合效率變化平坦，在25%標(biāo)定功率以上運行范圍內(nèi)的增壓壓力，大于排氣管壓力。此外，蘇聯(lián)中央柴油機(jī)研究所在HH26/34柴油機(jī)上進(jìn)行了高增壓研究，對單級增壓和二級增壓進(jìn)行了比較性計算研究，結(jié)果表明在低增壓時，二級增壓并不比單級增壓在性能參數(shù)上有明顯優(yōu)點，若進(jìn)一步提高壓比，二級增壓才顯示明顯優(yōu)勢[27]。近年來，二級渦輪增壓系統(tǒng)在轎車上的應(yīng)用也日益廣泛。其中BMW公司從2004年秋末開始，在其頂級3.0L直列6缸共軌直噴式柴油機(jī)上，在世界轎車柴油機(jī)領(lǐng)域首次采用了二級廢氣渦輪增壓[28]。這種技術(shù)除了能將比功率提高到67kW/L之外，還可將可用轉(zhuǎn)速范圍從4000r/min擴(kuò)展到5000r/min，從而能達(dá)到迄今為止只有8缸柴油機(jī)才能達(dá)到的行駛功率，且MVEG行駛循環(huán)燃油耗只有8L/100km。OPEL公司對其1.9L柴油機(jī)匹配了二級增壓系統(tǒng)，其標(biāo)定點功率達(dá)到156kW，最大扭矩點轉(zhuǎn)速僅為1400r/min，最大扭矩值達(dá)到400N.m，平均有效壓力2.6MPa，排放達(dá)到歐IV標(biāo)準(zhǔn)[29]。1.2國內(nèi)柴油機(jī)研究現(xiàn)狀柴油機(jī)的增壓系統(tǒng)往往是根據(jù)海平面工況匹配的，當(dāng)其在地區(qū)工作時，發(fā)動機(jī)低速大負(fù)荷時壓氣機(jī)易喘振，而高速大負(fù)荷時易堵塞，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)工作動力性能嚴(yán)重下降，重新匹配高效率、大流量增壓器有利于內(nèi)燃機(jī)功率恢復(fù)[29]。為了提高柴油機(jī)高海拔適應(yīng)能力，董素榮[30]對匹配GT17和GT20增壓器的SOFIM8142.43柴油機(jī)進(jìn)行了高海拔性能模擬試驗，通過更換壓氣輪、改變壓氣機(jī)葉輪輪徑比和渦輪機(jī)葉輪直徑，對GT20C101（56）NS111（44）渦輪增壓器進(jìn)行了改進(jìn)，通過對增壓器的優(yōu)選以及改進(jìn)，極大地提升了柴油機(jī)在高海拔中的低速動力性能。除了增壓器的重新匹配，改進(jìn)排氣管路設(shè)計可以提高地區(qū)廢氣能量利用率；改善燃油系統(tǒng)以提高霧化效果，優(yōu)化供油提前角；改進(jìn)熱平衡系統(tǒng)等措施往往也在內(nèi)燃機(jī)功率恢復(fù)時組合使用。這些措施可以部分改善柴油機(jī)運行性能，但是內(nèi)燃機(jī)變海拔運行要兼顧高低海拔性能，而傳統(tǒng)增壓壓氣機(jī)是根據(jù)固定海拔工況進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化的，變海拔工作時會發(fā)生匹配失調(diào)。近年來，可變截面渦輪增壓、兩級增壓、電動增壓等技術(shù)迅速發(fā)展，通過合理的匹配和控制，這些技術(shù)可以使增壓柴油機(jī)在更寬廣的海拔范圍內(nèi)運行，有效提高了增壓內(nèi)燃機(jī)的適應(yīng)性[31]。90年代可變截面渦輪增壓技術(shù)進(jìn)一步成熟，得到廣泛應(yīng)用。可變截面渦輪增壓技術(shù)通過調(diào)節(jié)可調(diào)葉片改變渦輪喉口的等效截面積來改變渦輪性能，以適應(yīng)不同內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速或者不同海拔工況對渦輪性能的要求，充分利用發(fā)動機(jī)排氣能量，采用合理的變海拔控制策略能使可變截面渦輪增壓器與柴油機(jī)在全海拔范圍內(nèi)獲得良好的匹配，從而有效提高增壓內(nèi)燃機(jī)的適應(yīng)性[32]。朱振夏[33]總結(jié)了環(huán)境對發(fā)動機(jī)各方面性能的影響，以及研究人員針對功率下降提出的解決措施。把增壓系統(tǒng)的改進(jìn)作為目前主要研究方向，介紹了兩類改進(jìn)措施：增壓匹配和可調(diào)增壓技術(shù)。以帶放氣閥的增壓器、可調(diào)截面渦輪、二級增壓、相繼增壓、電輔助增壓和復(fù)合增壓這幾種典型的可調(diào)增壓為重點，介紹了各種技術(shù)的原理、發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀，并討論了這些技術(shù)在環(huán)境下的應(yīng)用前景。通過研究成果的總結(jié)和方案之間的對比可知，可變截面渦輪、二級增壓、轉(zhuǎn)速可控復(fù)合增壓方案不僅能夠使柴油機(jī)獲得較好的功率恢復(fù)效果，而且具有較強(qiáng)的實用價值。柴油機(jī)高增壓技術(shù)國家級重點實驗室針對某柴油機(jī)面臨的變海拔適應(yīng)性問題，基于可變截面增壓器，建立了柴油機(jī)變海拔自適應(yīng)增壓系統(tǒng)，利用柴油機(jī)功率模擬試驗臺，進(jìn)行了0~4000m性能模擬對比試驗，研究了環(huán)境下增壓對換氣過程及柴油機(jī)功率的影響[34]。研究結(jié)果表明：通過采用可變截面增壓技術(shù)，柴油機(jī)高海拔性能下降得以改善，并解決了柴油機(jī)在高海拔低速工況下不能工作、增壓器喘振等問題，使柴油機(jī)4000m海拔下最大扭矩點轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原機(jī)平原條件下的轉(zhuǎn)速1300r/min，扭矩降幅小于50N.m。通過初步研究得出可變截面增壓技術(shù)在柴油機(jī)恢復(fù)功率、降低熱負(fù)荷方面具有一定的潛力。兩級增壓技術(shù)根據(jù)兩個渦輪增壓器連接方式不同，可以分為串聯(lián)式和并聯(lián)式。研究表明，通過兩級增壓壓氣機(jī)與渦輪系統(tǒng)的合理控制，可以大幅度提高發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速下的動力性，瞬態(tài)響應(yīng)特性及發(fā)動機(jī)適應(yīng)性。上海交通大學(xué)鄧康耀等和北方發(fā)動機(jī)研究所邢衛(wèi)東等針對上海柴油機(jī)廠生產(chǎn)的D6114增壓水冷柴油機(jī)進(jìn)行了變海拔適應(yīng)性研究，進(jìn)行兩級可調(diào)增壓系統(tǒng)的變海拔適應(yīng)性計算研究。采用二級可調(diào)增壓系統(tǒng)使海拔0-3000m之內(nèi)的各轉(zhuǎn)速功率大于原機(jī)平原功率，這是因為高、低壓級增壓器的共同壓縮進(jìn)氣，充分補(bǔ)償了因海拔升高引起的進(jìn)氣量下降。扭矩在高海拔下得到大幅度提升，而且最大扭矩所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速也不像單級增壓系統(tǒng)一樣向高轉(zhuǎn)速區(qū)域移動。上述措施從增壓部件調(diào)節(jié)及系統(tǒng)控制著手提高增壓發(fā)動機(jī)的適應(yīng)性，但這些系統(tǒng)中的壓氣機(jī)等關(guān)鍵部件仍然是根據(jù)固定海拔面工況需求進(jìn)行設(shè)計的，沒有針對內(nèi)燃機(jī)變海拔工作需求進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。壓氣機(jī)等關(guān)鍵部件性能是系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)，決定了系統(tǒng)優(yōu)化的改進(jìn)幅度和潛力，所以還應(yīng)對增壓器基礎(chǔ)部件的設(shè)計和優(yōu)化進(jìn)一步研究。2.相關(guān)理論介紹2.1漁船柴油機(jī)標(biāo)定功率的標(biāo)定根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定作為漁船用的柴油機(jī)(內(nèi)燃機(jī))，在銘牌上必須標(biāo)注持續(xù)功率和超負(fù)荷功率。在確定其對應(yīng)功率值時，對無限航區(qū)漁船用柴油機(jī)，應(yīng)采用國際標(biāo)準(zhǔn)功率標(biāo)定，即把在試驗臺上測量出的功率值修正為國際標(biāo)準(zhǔn)功率值，并按此進(jìn)行標(biāo)定。對有限航區(qū)漁船用柴油機(jī)，確定其使用標(biāo)準(zhǔn)功率所根據(jù)的環(huán)境條件應(yīng)符合作業(yè)航區(qū)的情況，即把在試驗臺上測量出的對應(yīng)功率值修正為使用標(biāo)準(zhǔn)功率值，并按此進(jìn)行標(biāo)定，且加以說明。根據(jù)GB1105.1-87的解釋，漁船柴油機(jī)的超負(fù)荷功率為持續(xù)功率的110%，柴油機(jī)必須保證在超負(fù)荷功率下至少連續(xù)運轉(zhuǎn)1小時而不冒濃煙。此時油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)所處的位置為漁船柴油機(jī)的實際運轉(zhuǎn)中的允許極限位置(即在油泵齒條上加鉛封的位置)。2.2漁船用柴油機(jī)功率標(biāo)定的應(yīng)用在技術(shù)應(yīng)用方面，漁船用柴油機(jī)功率標(biāo)定后，其相應(yīng)的輸出功率及轉(zhuǎn)速，在船舶設(shè)計中，是作為船舶設(shè)計螺旋槳選定設(shè)計負(fù)荷點及在動力裝置設(shè)計中作為配套件的選擇、扭振計算的依據(jù)。如果柴油機(jī)在使用中變更油泵齒條的限制位置而加大功率使用，必將帶來螺旋槳強(qiáng)度、船舶結(jié)構(gòu)及動力裝置的不安全因素。在漁業(yè)行政管理方面，標(biāo)定功率有其特定的用途，隨意標(biāo)定會引起管理的混亂。從以上的分析說明柴油機(jī)的功率標(biāo)定應(yīng)是嚴(yán)格的。對此，1998年《鋼質(zhì)海洋漁船建造規(guī)范》已有明確的規(guī)定。2.3船舶機(jī)槳及柴油機(jī)功率分析（一）船舶機(jī)槳間的相互作用螺旋槳是在船后工作的，螺旋槳和船體成為一個系統(tǒng)，兩者之間必然存在相互作用。在船后工作的螺旋槳因受到船體的影響，故進(jìn)入槳盤處的水流速度及其分布情況與敞水狀態(tài)不同。因此，船后螺旋槳與水流的相對速度不等于船速，螺旋槳發(fā)出的推力也不等于孤立船體所遭受的阻力。利用三因次法將船模阻力數(shù)值轉(zhuǎn)成實船的阻力值，得出實船在四槳工作時，隨航速變化的船體阻力情況：表2.1四槳工作狀態(tài)下，船體阻力隨航速的變化情況(kN)航速（kn）121618.7202429試驗值63412061676192529404906計算值80713051678190328614572圖2.1四槳工作時，隨航速變化的船體阻力情況考慮船尾伴流對螺旋槳性能的影響，計算在船體不同航速下船尾螺旋槳的軸向力，轉(zhuǎn)換得出船舶在不同航速下，不同方式的部分螺旋槳工作狀態(tài)下的船舶阻力情況。表2.2外槳工作，內(nèi)槳鎖定時，隨航速變化的船體阻力情況(kN)航速（kn）121618.7202429卡式法134622743010342950747831CFD法131022172929333849447629圖2.2外槳工作，內(nèi)槳鎖定時，隨航速變化的船體阻力情況表2.3內(nèi)槳工作，外槳鎖定時，隨航速變化的船體阻力情況(kN)航速（kn）121618.7202429卡式法140023683135357152698098CFD法136223043047347351257882圖2.3內(nèi)槳工作，外槳鎖定時，隨航速變化的船體阻力情況表2.4外槳工作，內(nèi)槳自由旋轉(zhuǎn)時，隨航速變化的船體阻力情況(kN)航速（kn）121618.7202429卡式法89414321836207630844878CFD法90714471854209731194927圖2.4外槳工作，內(nèi)槳自由旋轉(zhuǎn)時，隨航速變化的船體阻力情況表2.5內(nèi)槳工作，外槳自由旋轉(zhuǎn)時，隨航速變化的船體阻力情況(kN)航速（kn）121618.7202429卡式法89914401846208630994900CFD法912.14561866211031374951圖2.5內(nèi)槳工作，外槳自由旋轉(zhuǎn)時，隨航速變化的船體阻力情況3.柴油機(jī)功率的標(biāo)定依據(jù)國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB1105.1-87中具體規(guī)定的條款有：內(nèi)燃機(jī)的標(biāo)定功率種類：1Smin功率：內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運轉(zhuǎn)1Smin的標(biāo)定功率。1h功率：內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運轉(zhuǎn)1h的標(biāo)定功率。12h功率：內(nèi)燃機(jī)允許長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的標(biāo)定功率。專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也可根據(jù)本行業(yè)內(nèi)燃機(jī)的特點和要求規(guī)定其他種類的標(biāo)定功率。內(nèi)燃機(jī)的超負(fù)荷功率內(nèi)燃機(jī)在標(biāo)定工況工作之后，立即可以繼續(xù)安全發(fā)出的最大功率，稱為超負(fù)荷功率。其大小以標(biāo)定功率的百分?jǐn)?shù)表示。具體的數(shù)值與使用情況由專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。一般情況下，標(biāo)定為12h功率或標(biāo)定持續(xù)功率的內(nèi)燃機(jī)應(yīng)具有超負(fù)荷功率，其值可分別規(guī)定為這二種標(biāo)定功率的110%，并在12h運轉(zhuǎn)期問，可連續(xù)運轉(zhuǎn)lh}在內(nèi)燃機(jī)銘牌上應(yīng)標(biāo)明功率及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)具有超負(fù)荷功率時，應(yīng)同時標(biāo)定超負(fù)荷功率及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速。國家標(biāo)準(zhǔn)的上述條款說明，內(nèi)燃機(jī)的銘牌上凡標(biāo)定持續(xù)功率時必須標(biāo)定超負(fù)荷功率，二者缺一不可。船用柴油機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)CB/T3254.1-94中具體規(guī)定的條款，標(biāo)定時應(yīng)說明功率的類別，并按下列方法進(jìn)行分類：a.按功率標(biāo)定的環(huán)境狀況可分為國際標(biāo)準(zhǔn)功率或柴油機(jī)工作使用時的使用標(biāo)準(zhǔn)功率。國際標(biāo)準(zhǔn)功率是柴油機(jī)基本必需的標(biāo)定功率值，而使用標(biāo)準(zhǔn)功率應(yīng)有附加說明，即在什么環(huán)境情況下使用。b.按照功率使用方法分為持續(xù)功率、超負(fù)荷功率或燃油限制功率。持續(xù)功率是柴油機(jī)基本必需的標(biāo)定功率值，標(biāo)定超負(fù)荷功率或燃油限制功率時可附加說明。注：國際標(biāo)準(zhǔn)功率是指柴油機(jī)在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀況下所發(fā)出的持續(xù)有效功率(此標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀況是指大氣壓力0.1MPa；環(huán)境溫度298K；相對濕度30%，空氣冷卻器進(jìn)水溫度298K；但對裝在無限航區(qū)航舶上的柴油機(jī)應(yīng)采用國際船級社規(guī)定的環(huán)境狀況即大氣壓力0.1MPa；環(huán)境溫度318K；相對濕度60%，空氣冷卻器進(jìn)水溫度305K)使用標(biāo)準(zhǔn)功率指柴油機(jī)在使用時的環(huán)境狀況和運行條件下所發(fā)出的持續(xù)有效功率。4.柴油機(jī)的能力儲備作為船用主機(jī)的柴油機(jī)，經(jīng)常一連數(shù)天甚至數(shù)月不間斷的推進(jìn)著船舶，與陸用柴油機(jī)相比，其總作環(huán)境要惡劣得多。隨著使用時間的增長，柴油機(jī)的運動部件會出現(xiàn)磨損，比如氣缸套活塞組件、高壓噴油泵柱塞與套筒等。長期處于燃燒廢氣中的排氣閥、增壓器、排氣管也會受到污垢的附著，燃油中所含的硫分在一定條件下會對某些機(jī)柴油機(jī)零部件產(chǎn)生腐蝕。諸如此類的各種因素都會不同程度地影響到柴油機(jī)的性能，經(jīng)過運行一段時間后，柴油機(jī)的性能出現(xiàn)老化以致發(fā)不出最大持續(xù)功率(MCR功率)，甚至?xí)霈F(xiàn)故障。如果一條船在航行中突然失去推進(jìn)動力，其后果是不堪設(shè)想的，因此船用主機(jī)的可靠性對船舶的生命力是至關(guān)重要的。為了保證柴油機(jī)能夠長期可靠地運行，在航行中通常不會使用柴油機(jī)的MCR功率，或者說柴油機(jī)推進(jìn)一條在平均海況下滿載航行的船舶達(dá)到服務(wù)航速時所發(fā)出的功率要比其MCR功率小，稱這個功率為持續(xù)服務(wù)功率，以CSR功率表示。CSR功率是MCR功率的85-90%。由于CSR功率與MCR功率在同一條螺旋槳的推進(jìn)特性上，見圖3.1，故CSR功率所相應(yīng)的轉(zhuǎn)速nCSR為：nCSR=這種做法實際上是一種降低柴油機(jī)使用功率的方法，即把柴油機(jī)的平均有效壓力pe和轉(zhuǎn)速ne保持在略微低一些的水平上，使其熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷下降，從而換取柴油機(jī)具有較長的壽命和較大的工作可靠性。盡管柴油機(jī)老化是不可避免的，但通過該措施，使得老化的速度變小了，主機(jī)至少能長期保持CSR功率水平。在特殊情況下，還有余量發(fā)出更大的功率。此外，從柴油機(jī)的油耗曲線也可以看出，通常當(dāng)柴油機(jī)的功率處于80%左右MCR時，其燃油消耗率最低，因此在經(jīng)濟(jì)上也是有利可圖的。圖4.1螺旋槳的推進(jìn)特性曲線柴油機(jī)能力儲備以EM表示：EM=（3-2）假定CSR=0.9MCR，則：EM=10%MCRnCSR=5.漁船中船長與柴油機(jī)功率之間的關(guān)系研究由以上分析討論可知船用柴油機(jī)氣體排放實船測試勢在必行，因此，對柴油機(jī)氣體排放量的計算方法以及所需參數(shù)的測方法和設(shè)備選型的研究十分必要和有意義，尤其是柴油機(jī)有效功率的實船測量問題：首先，為了更為客觀真實地反映柴油機(jī)排放的水平，((MARPOL公約》附則VI中規(guī)定氣體排放限制值的單位由過去常用的體積流量單位：ppm改為了質(zhì)量流量單位：g/kW.h，即：柴油機(jī)單位時間內(nèi)發(fā)出單位功率所排出廢氣的質(zhì)量。這是因為：如果采用體積流量單位ppm，被檢方通過一定的措施很容易就可以掩飾柴油機(jī)真實的排放水平，比如通過鼓風(fēng)機(jī)往排氣管中不斷地吹入新鮮的空氣，這樣就可以降從排氣口處廢氣的側(cè)體積流量，甚至可以達(dá)到汗何要求的水平，而采用為單位則不存在此類問題。這樣一來，柴油機(jī)功率的測量就變得必不可少了；其次，由于現(xiàn)有技術(shù)條件的限制，精確測量進(jìn)排氣的質(zhì)量流量十分困難，所以不管是IS08178,((MARPOL公約》附則VI規(guī)定的排放測試力一法，還是參考文獻(xiàn)1中的實船測試方法都是采用廢氣成分測試和理論計算相結(jié)合的方法，所需測量參數(shù)包括：進(jìn)氣壓力和溫度、排氣中各氣體成分濃度、燃油成分含量及消耗量和發(fā)動機(jī)功率等。對于實船測試而言，測量進(jìn)氣和排氣參數(shù)的較精確的便攜式儀器已經(jīng)具備，比如：日本島津NOx測量儀、船舶現(xiàn)有的掃氣壓力溫度儀表，燃油成分含量也可以提取汕樣通過專門的檢驗機(jī)構(gòu)測試得到，而發(fā)動機(jī)有效功率的精確測量一直是實船測試中的沒有很好解決的難點之一；另外，相對于其他參數(shù)，功率對最終柴油機(jī)NOx排放計算值的誤差傳遞系數(shù)較大，即功率測量的精確度對NOx排放實船測試結(jié)果的誤差影響較大?？偠灾?，船用柴油機(jī)排放實船測試的重點和難點都集中到了發(fā)動機(jī)有效功率的精確測量上，因此，有必要對其實船測試方法以及誤差分析進(jìn)行深入的研究和探討?，F(xiàn)以下列三點為前提探討母型主尺度變更后船體有效功率的估算：a)母型船體線型與阻力為已知；b)母型主尺度按表5.1所列的一種或幾種方式變更，變更范圍與前述一般艦艇參數(shù)范圍相同；1.船長變更后有效功率的估算變更方式見表5.1中的第(上)種，即保持母型的橫剖面圖不變，變更它的縱向站距(將縱向站距乘以一個正的常數(shù))。此時，除船長、長寬比和排水量變化外，船寬、吃水，等船型參數(shù)均不變動。都是以保持船長L二不變，按同樣比例變更船寬BO。表5.1母型全尺度變更方式Tm(即B/T不變)。此時，只要取作為縮尺比，就可獲得在變更船長但保持船寬B和吃水T等不變這一條件下的相應(yīng)換算結(jié)果為同組中各船模的寬度，相應(yīng)的實船船長為為同組船模的水線長)。文獻(xiàn)〔5〕對文獻(xiàn)〔2〕中這四組(4x4二16條)船模試驗結(jié)果(圖譜)及其它試驗結(jié)果作了修正。利用上述各組船模試驗數(shù)據(jù)，可按如下方法繪出船寬為、航速為獷。時的船長變化與相應(yīng)的單位排水量有效功率改變量之間的關(guān)系曲線。以兩個不同母型的變船長試驗為例。首先，繪出各自的曲線，如圖1中的線和線。圖中為某一常量。然后，將Q組船模的線連同其縱坐標(biāo)零值點一起沿縱向平移(保持橫坐標(biāo)完全不變和縱坐標(biāo)刻度間距不變)，使點與：點相重合，即得線，再用手工方法畫出和兩線的統(tǒng)計回歸線。由于本文規(guī)定，在使用這些回歸線時，母型的船寬和均為已知，欲求航速時的船長變化(即長寬比由變?yōu)楹蟮闹?，只要知道船長變更前后單位排水量有效功率的改變量就可以了。因此，我們可在保持原來縱坐標(biāo)刻度間距不變的條件下，把縱坐標(biāo)改為y，其量綱仍為馬力每噸。經(jīng)計算，統(tǒng)計回歸線與各組系試驗換算值之間的相對誤差一般都在士2%以內(nèi)。只有個別點誤差為士2,50/。這說明，盡管各組船模的母型參數(shù)和線型有所不同，但當(dāng)這些母型的長寬比同樣從Lo/B。變?yōu)長/B。時(僅船長按表1(1)所列方式變化)，它們在同航速同船寬條件下單位排水量有效功率的改變量將相差不大。而這一差別相對實船的尸：/△.值來說，僅是個二階小量。因此，一般中型水面艦艇船長按表1(1)所列方式變更后的新船裸體有效功率可按下式估算：式中Lo.Bo.0。和PEO(Ifo,Lo/Bo)是母船(即實船)的船長、船寬、排水量和航速Y。為已知時所需有效功率，PE(T}o,L/Bo)為母船船長由L。變?yōu)長后的新；船在同樣航速Y。時所需有效功率，△.為船長變更后的排水量，即△一△oXL/Lood.v二y一.vo，由Yo}Bo}LlBo}L打Bo各值從圖3^-19中查得(方法見圖4)。航速}o(節(jié))的取值需滿足傅汝德數(shù)不超出0.40^'0.65區(qū)問。注意：圖3^-19中B。的不同值僅僅反映母船尺度量級的不同，它是通過變化船?？s尺比得出的。適用(1)式計算時，B。為已知值。由于圖3^-19中任意一根手工回歸線上下平移后對dy..-L/B。之間的關(guān)系都沒有影響，同時為使圖中各線條布置得比較