第三章(輪管)

1、第三章第三章 動力裝置的工況配動力裝置的工況配 合特性合特性 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)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-船機槳特性和螺旋槳的選配船機槳特性和螺旋槳的選配 SEC.2-各種航行工況下推進裝置配合特性各種航行工況下推進裝置配合特性 結(jié)束結(jié)束 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIV

2、ERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)學(xué)第三章 推進裝置的工況配合特性 SEC. 1-船機槳特性和螺旋槳的選配船機槳特性和螺旋槳的選配 一一 船機槳的特性船機槳的特性 二二 船機槳的相互作用船機槳的相互作用 三三 航速和轉(zhuǎn)速的關(guān)系航速和轉(zhuǎn)速的關(guān)系 四四 螺旋槳的選配螺旋槳的選配 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)學(xué) 一一 船機槳的特性船機槳的特性 1 1 船舶阻力特性船舶阻力特性 2 2 螺旋槳推進特性螺旋槳

3、推進特性 3 3 柴油機速度特性和工作范圍柴油機速度特性和工作范圍 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)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( (低速民用船較大）低速民用船較大） 形狀阻力形

4、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m=2) m R RAvN 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 3 10 1.94 E R v PkW 結(jié)論結(jié)論: :深水時深水時, ,阻力與船速平方成正比阻力與船速平方成正比, ,淺水時淺水時, ,變化規(guī)律不變化規(guī)律不 規(guī)則規(guī)則; ; 船推進功率與船速三次方成正比船推進功率與船速三次方成正比 船舶阻力 阻力

5、 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 UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)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）和推進系數(shù)（進程比）和推進系數(shù)（進程比）J J的變化關(guān)系。的變化關(guān)系。 p s v J nD 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

6、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 螺旋槳推進特性螺旋槳推進特性 24 T s T K n D 25 Q s Q K n D 22 p T p sQ T v KJ QnK 2 2 3 eT Q pp TCn QCn PCn 船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)學(xué) 船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線 a3輕載輕載

7、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 0 VS a1 a2 a3 PRVS關(guān)系 船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線 0 VS a1 a2 a3 RPR DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)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則不會出現(xiàn)影響）則不會出現(xiàn)影響） （3）淺水、窄水道航行，船舶阻力增加，會出現(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

8、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，防止柴油機超負(fù)荷。當(dāng)降低轉(zhuǎn)速，以降低船速，防止柴油機超負(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 0.3vgh ghvgh3 . 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 航速對淺水阻力的影響航速對淺水阻力的影響 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 R1 R2 R b a 1 2 0.30.60.9v1 ghv/ 0.5vgh DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MA

9、RITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)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 各種運動狀態(tài)下的工況配合特性各種運動狀態(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 UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)學(xué) 1 1 系泊工況系泊工況 系泊工況配

10、合特性系泊工況配合特性 J=0 a b 1 nbnHn P PH Pb 0 新造船舶或大修后，需要進行系新造船舶或大修后，需要進行系 泊試驗，滿意后，要進行試航試泊試驗，滿意后，要進行試航試 驗。系泊試驗在碼頭進行。驗。系泊試驗在碼頭進行。 目的：檢驗主副機和其它設(shè)備的目的：檢驗主副機和其它設(shè)備的 運轉(zhuǎn)情況和性能。運轉(zhuǎn)情況和性能。 結(jié)論結(jié)論: :系泊試驗時，進程比系泊試驗時，進程比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。一般系泊試驗轉(zhuǎn)速為額數(shù)最大，螺旋槳特性曲線最陡。一般系泊試驗轉(zhuǎn)速為額 定轉(zhuǎn)速的定轉(zhuǎn)速的80808585，以防止柴油機超負(fù)荷，以防止

11、柴油機超負(fù)荷( (螺旋槳受到主螺旋槳受到主 機全負(fù)荷速度特性曲線和主機最高排氣溫度限制機全負(fù)荷速度特性曲線和主機最高排氣溫度限制) )。 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)學(xué) 2 2 啟航和加速工況啟航和加速工況 啟航工況：航速為零加速到穩(wěn)定航速過程中機、槳的運行情況啟航工況：航速為零加速到穩(wěn)定航速過程中機、槳的運行情況 n / % 100 P / % 0 100n3 n1 nmin b 1 2 3 4 4 4 4 a3 a a

12、 a a3 a2 a1 b1 b2 b3 a2 a3 b2 起航工況起航工況 主機配置：全制式調(diào)速器和并主機配置：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) 啟航和加速過程啟航和加速過程： （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)速器主機起航時，為嚴(yán)格執(zhí)行駕駛極限調(diào)速器主機起航時，為嚴(yán)格執(zhí)行駕駛 臺命令，輪機員應(yīng)及時減少油門，以保證臺命令，輪機員應(yīng)及時減少油門，以保證 轉(zhuǎn)速不變。但不應(yīng)調(diào)節(jié)過大而停車。轉(zhuǎn)速不變。但不應(yīng)調(diào)節(jié)過大而停車。 極限調(diào)速器主機加速時，輪機員應(yīng)逐漸增極限調(diào)速器主機加速時，輪機員應(yīng)逐漸增 加油門，避

13、免柴油機超負(fù)荷運轉(zhuǎn)。加油門，避免柴油機超負(fù)荷運轉(zhuǎn)。 現(xiàn)在柴油機的調(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 油機啟航和加速過程超負(fù)荷現(xiàn)象的發(fā)生油機啟航和加速過程超負(fù)荷現(xiàn)象的發(fā)生 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)學(xué) 2 2 啟航和加速工況啟航和加速工況 不正確的加速過程：不正確的加速過程： a1-B 加速第

14、一階段加速第一階段 B-a 加速的第二階段加速的第二階段 (a) B a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a1 A P PH n nH n (b) B a 5 4 b A C P nbnH n 1 2 3 A1 A2 ncnmin 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 正確的加速過程：正確的加速過程： 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 實船加速：負(fù)荷程序?qū)嵈铀伲贺?fù)荷程序 加速過程需要加速過程需要3040min 減速過程減速過程: : b-B 可能造成柴油機

15、自動停車可能造成柴油機自動停車 B-1-2-3-4-5-C可避免自動停車可避免自動停車 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)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, ,柴油機轉(zhuǎn)速降低柴油機轉(zhuǎn)速降低 極限式調(diào)速器主機轉(zhuǎn)向時不要因轉(zhuǎn)速下降而加油門極限式調(diào)速器主機轉(zhuǎn)向時不要因轉(zhuǎn)速下降而加油門 全制式調(diào)速器會自動加大油門保持轉(zhuǎn)速不變?nèi)剖秸{(diào)速器會自動加大油門保持轉(zhuǎn)速不變,

16、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(油門會減少油門會減少) 雙機雙槳船轉(zhuǎn)向時內(nèi)外機的負(fù)載變化雙機雙槳船轉(zhuǎn)向時內(nèi)外機的負(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)向外測的螺旋槳轉(zhuǎn)向外測的螺旋槳-外槳外槳(負(fù)荷小負(fù)荷小) DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)學(xué) 3 3 轉(zhuǎn)向工況轉(zhuǎn)向工況 內(nèi)槳 1 2 345 601001401808012016040200 2

17、400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 2700 外槳 100% n 120 110 100 轉(zhuǎn)角/ 內(nèi)槳轉(zhuǎn)向時負(fù)荷大內(nèi)槳轉(zhuǎn)向時負(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/0.74kW r/min 外槳轉(zhuǎn)向時負(fù)荷小外槳轉(zhuǎn)向時負(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 UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNI

18、VERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)學(xué) 4 4 拖曳工況拖曳工況 拖曳特點拖曳特點: : 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，減油門，防止負(fù)荷過高；防止排溫過高拖曳作業(yè)時，減油門，防止負(fù)荷過高；防止排溫過高 自航時適當(dāng)減油門，防止輕載超速自航時適當(dāng)減油門，防止輕載超速 1 a b c PZ PR Pe Pa Pb vavb v (a) B A a b TZ TR Te Ta Tb vavb v (b) 2 0 0 無拖曳時無拖曳時: :槳的槳的 有效推力有效推力= =船舶阻船舶阻 力力 有拖曳時有拖曳時: :拖曳力拖曳力 隨船速提高而增隨船速提高而增 加加 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學(xué)學(xué)學(xué) 5 5 船舶倒航工況船舶倒航工況 緩慢減速過程緩慢減速過程: : （第一象限）（第一象限） 緩慢加速過程緩慢加速過程 （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 緊急倒車工況緊急倒車工況緊