緒論 船舶動(dòng)力裝置

第一節(jié)船舶動(dòng)力裝置的組成和類型

一、船舶動(dòng)力裝置的含義是為了滿足船舶航行、各種作業(yè)、人員的生活、財(cái)產(chǎn)和人員的安全需要所設(shè)置的全部機(jī)械、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。二、船舶動(dòng)力裝置的組成根據(jù)組成船舶動(dòng)力裝置的各種機(jī)械、設(shè)備和系統(tǒng)的作用不同，整個(gè)動(dòng)力裝置可分為：1.推進(jìn)裝置推動(dòng)船舶航行的裝置。它包括主機(jī)、傳動(dòng)設(shè)備、軸系和推進(jìn)器。主機(jī)發(fā)出動(dòng)力，通過傳動(dòng)設(shè)備及軸系驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器產(chǎn)生推力，使船舶克服阻力以某一航速航行。2.輔助裝置除推進(jìn)裝置以外的其他產(chǎn)生能量的裝置。包括船舶電站、輔鍋爐、液壓泵站和壓縮空氣系統(tǒng)，它們分別產(chǎn)生電能、蒸汽熱能、液壓能和壓縮空氣供全船使用。3.管路系統(tǒng)用以輸送流體的管系。由各種閥件、管路、泵、濾器、熱交換器等組成。（1）動(dòng)力系統(tǒng)（2）輔助系統(tǒng)4.甲板機(jī)械為保證船舶航向、停泊、裝卸貨物及起落重物所設(shè)置的機(jī)械設(shè)備。包括舵機(jī)、錨機(jī)、絞纜機(jī)、起貨機(jī)、尾門尾跳系統(tǒng)、吊艇機(jī)及舷梯升降機(jī)等。5.防污染設(shè)備用來(lái)處理船上污油水、油泥、生活污水及各種垃圾的設(shè)備。其中有油水分離裝置、焚燒爐及生活污水處理裝置等。6.自動(dòng)化設(shè)備為改善船員工作條件、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和維護(hù)工作量、提高工作效率以及減少人為操作錯(cuò)誤所設(shè)置的設(shè)備。主要由遙控、自動(dòng)調(diào)節(jié)、監(jiān)視、報(bào)警和打印等設(shè)備組成。三、船舶動(dòng)力裝置的類型船舶動(dòng)力裝置往往按推進(jìn)裝置的類型進(jìn)行分類。1.蒸汽動(dòng)力裝置蒸汽動(dòng)力裝置有往復(fù)式蒸汽機(jī)和汽輪機(jī)

2.燃?xì)鈩?dòng)力裝置燃?xì)鈩?dòng)力裝置有柴油機(jī)動(dòng)力裝置和燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置3.核動(dòng)力裝置

柴油機(jī)動(dòng)力裝置柴油機(jī)不僅是熱效率最高的一種熱機(jī)，而且還具有起動(dòng)迅速、部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)性能好、安全可靠、裝置的重量較輕、功率范圍大(從幾千瓦至數(shù)萬(wàn)千瓦)等一系列優(yōu)點(diǎn).

核動(dòng)力裝置的優(yōu)點(diǎn)是所用燃料的重量極輕，船舶續(xù)航力很大。核燃料燃燒不用空氣助燃，不需設(shè)進(jìn)、排氣系統(tǒng)。但造價(jià)高，核分裂反應(yīng)釋放出大量放射性物質(zhì)需要嚴(yán)加防護(hù)，操縱、管理、檢查系統(tǒng)復(fù)雜，在商船上應(yīng)用甚少。四、對(duì)船舶動(dòng)力裝置的要求1.可靠性2.經(jīng)濟(jì)性3.機(jī)動(dòng)性（1）啟航時(shí)間（2）加速時(shí)間（3）換向時(shí)間和可能的起動(dòng)次數(shù)（4）倒航時(shí)間（5）發(fā)動(dòng)機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速限制區(qū)域

4.續(xù)航力第二節(jié)船舶推進(jìn)裝置的傳動(dòng)方式

一、直接傳動(dòng)

直接傳動(dòng)是主機(jī)動(dòng)力直接通過軸系傳給螺旋槳的傳動(dòng)方式。主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)管理方便。（2）經(jīng)濟(jì)性好，傳動(dòng)損失少，傳動(dòng)效率高。主機(jī)大型低速柴油機(jī)。螺旋槳轉(zhuǎn)速較低，推進(jìn)效率較高。（3）工作可靠，壽命長(zhǎng)。普遍應(yīng)用于大、中功率的民用船上。缺點(diǎn)是：整個(gè)動(dòng)力裝置的重量尺寸大，要求主機(jī)有可反轉(zhuǎn)性能，非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)濟(jì)性差，船舶微速航行速度受到主機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的限制。二、間接傳動(dòng)

間接傳動(dòng)是主機(jī)和螺旋槳之間的動(dòng)力傳遞除經(jīng)過軸系外，還經(jīng)過某些特設(shè)的中間環(huán)節(jié)（離合器、減速器等）的一種傳動(dòng)方式。

主要優(yōu)點(diǎn)是：

（1）主機(jī)轉(zhuǎn)速可以不受螺旋槳要求低轉(zhuǎn)速的限制。

（2）軸系布置比較自由。主機(jī)曲軸和螺旋槳軸可以同心布置也可以不同心布置。

（3）在帶有倒順車離合器的裝置中，主機(jī)不用換向，使主機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，管理方便，機(jī)動(dòng)性提高。

（4）有利于多機(jī)并車運(yùn)行及設(shè)置軸帶發(fā)電機(jī)。

主要缺點(diǎn)是軸系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)效率較低。

多用于中小型船舶及大功率中速柴油機(jī)。三、Z型傳動(dòng)

Z型傳動(dòng)裝置又稱懸掛式螺旋槳裝置。

它有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）操縱性能好。特別是采用兩臺(tái)主機(jī)時(shí)，而每臺(tái)分別帶動(dòng)一個(gè)Z型傳動(dòng)裝置時(shí)，可以使船舶原地回轉(zhuǎn)、橫向移動(dòng)、快速進(jìn)退以及微速航行等。（2）可以省掉航、尾柱和尾軸管等結(jié)構(gòu)，使船尾形狀簡(jiǎn)單，船體阻力減少。（3）可用重量輕、體積小的中、高速柴油機(jī)，而不需要單獨(dú)的減速齒輪裝置，主機(jī)不需要換向機(jī)構(gòu)。（4）由于這種傳動(dòng)裝置是垂直懸掛在船尾，可由船尾部甲板開口處吊裝，檢修不用進(jìn)塢。但傳遞功率受到一定的限制，僅適用于小型船舶，如港作船等。四、電力傳動(dòng)

電力傳動(dòng)是主機(jī)驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)，將發(fā)出的電供到主配電板，再由主配電板供電給主電動(dòng)機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)螺旋運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動(dòng)方式。優(yōu)點(diǎn)是：（1）主機(jī)和螺旋槳之間沒有機(jī)械聯(lián)系；（2）主機(jī)轉(zhuǎn)速不受螺旋槳轉(zhuǎn)速的限制，可選用中、高速柴油機(jī)，并可在柴油機(jī)恒定轉(zhuǎn)速下調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使螺旋槳轉(zhuǎn)速得到均勻、大范圍的調(diào)節(jié)；（3）螺旋槳反轉(zhuǎn)是靠改變主電動(dòng)機(jī)（直流）電流方向來(lái)完成的，倒車功率大，操縱容易，反轉(zhuǎn)迅速，船舶機(jī)動(dòng)性能提高；（4）主電動(dòng)機(jī)對(duì)外界負(fù)荷的變化適應(yīng)性好，甚至可以短時(shí)間堵轉(zhuǎn)。

（5）優(yōu)化機(jī)艙機(jī)械噪聲下降，振動(dòng)減少，工作區(qū)整潔，減少?gòu)U氣排放，機(jī)艙內(nèi)空氣新鮮，環(huán)境質(zhì)量得到改善。（6）維護(hù)減輕實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控，能很快發(fā)現(xiàn)問題，排除故障，可進(jìn)行有針對(duì)性的適情和適時(shí)維護(hù)，提高了適航性、減輕了工作量。

（7）實(shí)現(xiàn)自控有利于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理，有助于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，全面提升船舶信息化、智能化、自動(dòng)化水準(zhǔn)。

其缺點(diǎn)是：（1）需要經(jīng)過機(jī)械能變電能、電能變機(jī)械能兩次能量轉(zhuǎn)換，傳動(dòng)效率低；（2）增加了主發(fā)電機(jī)及主電動(dòng)機(jī)，使動(dòng)力裝置總的重量和尺寸都增加，造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用提高。（3）對(duì)維護(hù)人員的技術(shù)要求，特別是電氣工程技術(shù)水平的要求較高。圖片圖片實(shí)例實(shí)例電力推進(jìn)--中國(guó)海監(jiān)83號(hào)

中國(guó)海監(jiān)83號(hào)

2005年8月13日，我國(guó)首條自行設(shè)計(jì)，配備全電力推進(jìn)Azipod系統(tǒng)的科學(xué)考察船成功交船

第一條完全由國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)，采用緊湊式吊艙電力推進(jìn)裝置及I級(jí)動(dòng)力定位系統(tǒng)的3000噸級(jí)科學(xué)考察船

與常規(guī)推進(jìn)相比，它能帶來(lái)10％到15％的燃油節(jié)約，另外它還有噪音少、震動(dòng)小、操作靈活的優(yōu)點(diǎn)

采用SSP（海豚）推進(jìn)器2002年12月18日,我國(guó)新型半潛船

，具有世界半潛船“全能冠軍”和“亞洲第一船”美譽(yù)的泰安口輪投入營(yíng)運(yùn)，填補(bǔ)了我國(guó)造船史上的一項(xiàng)空白。2003年8月，泰安口輪的姊妹船—康盛口輪強(qiáng)勢(shì)加盟中遠(yuǎn)航運(yùn)，又極大地增強(qiáng)了中遠(yuǎn)航運(yùn)挑戰(zhàn)超極限運(yùn)輸?shù)哪芰?。具?個(gè)吊艙推進(jìn)器兩條船可以合在一起，裝貨能力達(dá)3萬(wàn)噸，下潛達(dá)到9米

SSP推進(jìn)器SSP推進(jìn)器推進(jìn)器圖例泰安口輪船舶領(lǐng)域的應(yīng)用

COSCO”泰安口“輪簡(jiǎn)介：

“泰安口”半潛船載重量18000噸，總長(zhǎng)156米，可以裝載海洋鉆井平臺(tái)。船尾左舷和右舷安裝了SIEMENS公司和SCHOTTEL公司聯(lián)合生產(chǎn)的吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)（SiemensSchottelPropeller，簡(jiǎn)稱SSP），其螺旋槳可以360度回轉(zhuǎn)，船舶在航行時(shí)可以在極小的范圍內(nèi)靈活運(yùn)動(dòng)。電網(wǎng)由三個(gè)層次組成：一是6.6KV的中壓主系統(tǒng)，二是450V的輔助低壓系統(tǒng)，三是450V的應(yīng)急系統(tǒng)。電源：3臺(tái)5200KVA，720r/min，60Hz的主發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)為Warslia9L32，可以單獨(dú)或者并聯(lián)向中壓電網(wǎng)供電。負(fù)載：船尾左右舷各一臺(tái)吊艙式電力推進(jìn)器SSP的4.7MW永磁同步電動(dòng)機(jī)及為其變頻調(diào)速服務(wù)的變壓器、晶閘管裝置；左右舷各一臺(tái)側(cè)推器的800KW電動(dòng)機(jī)及為其變頻調(diào)速服務(wù)的變壓器、晶閘管裝置；和可以為450V的輔助低壓系統(tǒng)供電的2臺(tái)900KV、將電壓從6.6KV轉(zhuǎn)變?yōu)?50V的旋轉(zhuǎn)變流器。根據(jù)船舶不同運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，對(duì)功率的不同需要，提供經(jīng)濟(jì)可靠的供電，“泰安口”半潛式電力推進(jìn)船電力系統(tǒng)可以提供航行模式、機(jī)動(dòng)操縱模式、港內(nèi)停泊模式、裝載貨物模式等多種運(yùn)行模式。實(shí)用船舶電力推進(jìn)圖片“親潮”級(jí)潛艇

CRP推進(jìn)器在同一軸線方向上有兩個(gè)轉(zhuǎn)向相反的螺旋槳一個(gè)在舵的位置，為主螺旋槳另一個(gè)利用主螺旋槳離開的水流來(lái)驅(qū)動(dòng)可以提高15%的效率CRP實(shí)際應(yīng)用圖片應(yīng)用第三節(jié)傳動(dòng)軸系

一、傳動(dòng)軸系的組成從曲軸動(dòng)力輸出端法蘭到螺旋槳間的軸及其軸承稱為傳動(dòng)軸系，簡(jiǎn)稱軸系。軸系的組成(1)傳動(dòng)軸包括推力軸、中間軸和尾軸。(2)軸承推力軸承（有的柴油機(jī)推力軸承設(shè)在柴油機(jī)機(jī)座內(nèi)）、中間軸承和尾軸承。(3)傳遞設(shè)備主要有聯(lián)軸器、減速器、離合器等。(4)軸系附件主要是潤(rùn)滑、冷卻、密封設(shè)備等。二、傳動(dòng)軸系的結(jié)構(gòu)1.中間軸、推力軸、中間軸承和推力軸承2.尾軸3.尾軸管裝置1.中間軸、推力軸、中間軸承和推力軸承1)中間軸和推力軸

中間軸和推力軸(推力軸承置于減速齒輪箱及主機(jī)曲軸箱中時(shí)無(wú)推力軸)的兩端都是整鍛法蘭。推力軸上有推力環(huán)和甩油環(huán)，而中間軸上沒有。2)中間軸承中間軸承是為了減少軸系撓度而設(shè)置的支撐點(diǎn)，它承受著中間軸的重量以及因軸系變形和各種形式的運(yùn)動(dòng)造成的附加徑向負(fù)荷。中間軸承按摩擦形式不同可分為滾動(dòng)式和滑動(dòng)式兩大類。3)推力軸承螺旋槳產(chǎn)生的推力(或拉力)通過尾軸、中間軸和推力軸作用到推力軸承上，并通過推力軸承傳給船體。推力軸承的作用是：傳遞推(拉)力；為傳動(dòng)軸系軸向定位；在曲軸和推力軸直接連接的情況下，推力軸承也給曲軸軸向定位。

推力軸承是在液體動(dòng)力潤(rùn)滑下工作的，如圖所示。在工作中推力塊2繞支持刃偏轉(zhuǎn)一個(gè)小角度，使推力塊與推力環(huán)3的工作面間形成楔形空間，滑油被轉(zhuǎn)動(dòng)的推力環(huán)帶入楔形空間，從而產(chǎn)生動(dòng)力油壓。推力環(huán)的推力通過楔形油膜傳遞到推力塊上，再通過支持刃傳遞到調(diào)節(jié)圈1上。2.尾軸尾軸是穿過尾軸管伸出船尾的軸。在單軸系船上它是軸系中最末一段軸，首端與最后一個(gè)中間軸法蘭相連，尾端錐體部分安裝螺旋槳，這種尾軸也稱為螺旋槳軸。螺旋槳與尾軸間采用錐面結(jié)合、鍵連接和螺母緊固，螺柱上螺母的旋緊方向與螺旋槳的正轉(zhuǎn)方向相反。近年來(lái)，液壓無(wú)鍵連接也越來(lái)越多地用在螺旋槳和尾軸的連接上。3.尾軸管裝置

尾軸管裝置由尾軸管(也稱尾管)、尾軸承、密封裝置、潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)組成。

尾軸管尾軸管將船舶的尾尖艙和尾軸分開，內(nèi)部裝設(shè)尾軸承以支承尾軸和螺旋槳，還裝設(shè)尾軸密封裝置。尾軸承尾軸承分水潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑兩大類型。水潤(rùn)滑的尾軸承材料有鐵梨木、樺木層壓板、橡膠等。油潤(rùn)滑的尾軸承有白合金滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。應(yīng)用最廣的是鐵梨木軸承和白合金軸承。

3)尾軸密封裝置密封裝置分為首密封裝置和尾密封裝置兩種。對(duì)于油潤(rùn)滑尾軸承，其首密封裝置是用來(lái)阻止滑油漏入機(jī)艙內(nèi)，而尾密封裝置既阻油外漏，又阻水內(nèi)漏。對(duì)于水潤(rùn)滑尾軸承，僅設(shè)首密封裝置，用來(lái)控制尾軸承的冷卻水量。

對(duì)密封裝置的要求是：工作可靠，耐磨性能好，消耗的摩擦功小，散熱性好。另外，還要求密封元件有很好的跟蹤性，使其能在尾軸下沉、跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)及偏心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)仍保持較好的密封性能。尾軸密封裝置主要有填料函型密封裝置和辛潑萊克司(Simplex)型密封裝置。填料函型—水潤(rùn)滑的尾軸承密封。辛潑萊克司型—油潤(rùn)滑的尾軸承密封，不論是首密封還是尾密封。4)尾軸管裝置的潤(rùn)滑和冷卻(1)水潤(rùn)滑尾軸管在水潤(rùn)滑的尾軸管中(如鐵梨木)，