船舶動力裝置2課件

11142.7米全高、全寬：15.1米吃水：5.1米排水量標準：滿載4200噸續(xù)航能力：5000/15節(jié)柴燃聯(lián)合動力（CODOG）雙軸推進兩臺MTU12V1163TB83柴油發(fā)動機，兩臺LM2500燃氣輪機。2上節(jié)主要內容1.1船舶動力裝置定義(1)及其組成(4)1.2船舶性能指標(9)及對動力裝置的要求★1.3船舶動力裝置的性能指標1.4典型動力裝置柴油機、汽輪機、燃氣輪機、聯(lián)合動力（優(yōu)缺點及相互比較）31.4典型動力裝置(部分)本節(jié)主要內容2.1柴油機基本結構2.2四沖程柴油機工作原理2.3二沖程柴油機工作原理5第一章總論1.4.2汽輪機動力裝置6第一章總論水蒸汽蒸汽凝水鍋爐給水7汽輪機動力裝置的特點優(yōu)點:(1)單機功率大，

陸用機組可達1200MW，船用可達75MW；(2)工作平穩(wěn)振動噪聲?。?3)大修期長；(4)可使用劣質燃油，滑油消耗率低。缺點:(1)結構復雜尺寸重量大；(2)燃料消耗量大,經濟性差；(3)機動性差,啟動變負荷需很長時間。第一章總論9燃氣輪機動力裝置的特點優(yōu)點:(1)重量輕，尺寸小，功率大；(2)機動性能良好；(3)經濟性比蒸汽輪機裝置好，比柴油機差。缺點:(1)主機本身不能反轉；(2)耗油率較高；(3)進排氣裝置尺寸重量大；(4)大修期較短。第一章總論101.4.4聯(lián)合動力裝置全電力推進也可視為一種聯(lián)合動力裝置,各種原動機發(fā)電,電動機推進，

這是未來推進系統(tǒng)的發(fā)展方向。第一章總論單一種類動力裝置各有優(yōu)缺點,軍用艦船以提高戰(zhàn)斗力為主要目標,盡可能提高航速和機動性,增大功率的同時還要減少裝置所占據的排水量以提高續(xù)航力。

艦體全速航行時要求的功率相當大,但是全速航行的時間僅占總航行時間的2%左右，艦船絕大多數(shù)時間處于巡航工況,要求經濟性高,提高續(xù)航力。為解決全速大功率與巡航經濟性的矛盾,可采用聯(lián)合動力裝置。11目前使用的聯(lián)合動力裝置有五種型式SteamTurbineGasTurbineDieselEngine1、蒸燃聯(lián)合動力裝置（COSAG或COSOG）2、柴燃聯(lián)合動力裝置（CODAG或CODOG）3、燃燃聯(lián)合動力裝置（COGAG或COGOG）4、柴柴聯(lián)合動力裝置（CODAD）5、燃蒸聯(lián)合動力裝置（COGAS）第一章總論13第一章總論1.4.5核動力裝置將反應堆內的控制棒下降到燃料棒之間，可減慢甚至停止鏈式反應，因為控制棒內的物質能吸收中子，可于兩秒內停止核裂變。14利用反應堆產生熱能，

加熱水蒸汽推動汽輪機。目前多使用壓水型反應堆。反應堆和蒸汽發(fā)生器等具有放射性危害的裝置通常封裝在保護殼體內，

稱為一回路。蒸汽管路和汽輪機裝置等稱為二回路。優(yōu)點:(1)功率大，加一次燃料航行的距離無限制(限制來源于人的給養(yǎng)，

空氣消耗等)。(2)動力裝置不使用空氣，

可使船體在水下長時間航行，

隱蔽性好。缺點:(1)結構復雜重量尺寸大。(2)操縱管理監(jiān)測系統(tǒng)復雜。(3)造價和燃料昂貴。第一章總論1.4.5核動力裝置15第一章總論1.4.6特種動力裝置1、噴水推進裝置17第一章總論1.4.6特種動力裝置18第一章總論1.4.6特種動力裝置191、噴水推進裝置2、不依賴空氣推進系統(tǒng)——AirIndependentPropulsionsystem（AIP）（1）小型核能裝置；（2）閉式循環(huán)熱能動力發(fā)動機；（3）燃料電池；3、蓄熱式非傳統(tǒng)能源4、采用空間傳輸機構的活塞式發(fā)動機第一章總論1.4.6特種動力裝置21第二章船舶柴油機裝置2.1.1柴油機的基本結構MTU800022第二章船舶柴油機裝置2.1.1柴油機的基本結構美國高速雙體渡船“安大略之神”號，用于從紐約“羅切斯特”到加拿大“多倫多”航線。船長86.6m，航速45.7kn，動力裝置采用CODAD，4臺MTU20V8000柴油機，總功率32800kW，額定轉速1150r/min，油耗低于195g/kWh。柴油機經4臺ZF53000-1NRH不可逆轉齒輪箱驅動4臺Lips公司LJ120E噴水推進器。23(5)輔助機件：5進氣管，12排氣管等。第二章船舶柴油機裝置2.1.1柴油機的基本結構(3)配氣機構：14凸輪軸，15頂桿，16搖臂，17進氣閥，18排氣閥，19彈簧。(2)運動機件：主要指曲柄連桿機構，8活塞，9活塞銷，10連桿，11連桿螺栓，13曲軸等。(1)固定機件：1機座，4機體，3主軸承，6氣缸套，7氣缸蓋。(4)燃油系統(tǒng)：20噴油泵，21高壓油管，2噴油器等。25第二章船舶柴油機裝置2.1.2主要名詞（8）壓縮比(ε)：氣缸最大容積與壓縮室容積的比值稱為壓縮比。

ε=Va/Vc=(Vh+Vc)/Vc=1+Vh/Vc（7）柴油機的總容積：是各氣缸工作容積的總和。

等于氣缸數(shù)與工作容積數(shù)的乘積。V=Vh×i(L)（6）氣缸最大容積(Va)：活塞在下止點時氣缸的容積,即氣缸工作容積與壓縮室容積之和:Va=Vh+Vc壓縮比說明了活塞由下止點移動到上止點過程中，

氣缸內空氣被壓縮的程度，柴油機的壓縮比一般大于12。26第二章船舶柴油機裝置2.2四沖程柴油機工作原理29第二章船舶柴油機裝置2.2四沖程柴油機工作原理（3）作功行程（燃燒及膨脹行程）在壓縮上止點前10~15°CA，壓燃可燃混合氣，形成火焰中心。高溫高壓燃氣推動活塞下行，對外作功。進排氣門都關閉。Z點為最高壓力和溫度點：

燃氣最大壓力p：6~15MPa

最高溫度T：1800~2200K

三、作功沖程30第二章船舶柴油機裝置2.2四沖程柴油機工作原理（4）排氣行程從排氣門開啟到排氣門關閉的時刻。排氣提前角;排氣晚關角：在活塞到達下止點之前30~80°CA，膨脹行程還沒有結束的時刻就將排氣門打開。氣門重疊角：在排氣門關閉之前，進氣門就已打開，進排氣門同時開啟時期所對應的曲軸轉角。排氣終了時：

氣缸壓力p：0.105~0.12MPa

氣缸溫度T：900~1100K四、排氣沖程31第二章船舶柴油機裝置2.2四沖程柴油機工作原理四沖程汽油機示功圖ra段曲線：進氣行程ac段曲線：壓縮行程czb段曲線：作功行程br段曲線：排氣行程32第二章船舶柴油機裝置2.2四沖程柴油機工作原理

3、在四沖程柴油機的四個沖程中，只有第三沖程即工作沖程才產生動力對外做功，而其余的三個沖程都是消耗功的準備過程。為此在進油一個氣缸的單缸柴油機上必須安裝飛輪，利用飛輪的轉動慣量，使曲軸在四個沖程中連續(xù)而均勻的運轉。

1、由于進排氣閥都是早開晚關的，所以在排氣沖程之末和進氣沖程之初，活塞處于上止點附近時，有一段時間進排氣閥門同時處于開啟狀態(tài)。這段時間用曲軸轉角表示，稱為氣閥重疊角。

2、排氣沖程結束之后，又開始了進氣沖程，于是整個工作循環(huán)就依照上述過程重復進行。由于這種柴油機的工作循環(huán)由四個活塞沖程及曲軸旋轉兩圈完成的。故稱為四沖程柴油機。33第二章船舶柴油機裝置2.3二沖程柴油機工作原理必須有掃氣泵，進氣孔布置在氣缸下部，其高度為活塞行程的10-20%左右，進氣孔的打開和關閉由汽缸內運動的活塞控制；排氣閥布置在汽缸蓋上，由凸輪軸驅動，保證在曲軸轉一轉時氣閥打開一次掃氣泵用于清除氣缸內的廢氣和填充新鮮空氣。特點34第二章船舶柴油機裝置2.3二沖程柴油機工作原理第一沖程活塞從下止點向上止點運動（a-k-c線）。活塞在下止點時排氣閥和進氣孔已經打開，儲氣室中的壓縮空氣進入氣缸，并沖向排氣閥，具有清除廢氣的功能?；钊蛏线\動時關閉進氣口，同時排氣閥也關閉。空氣在缸內受到壓縮。這就是進氣壓縮過程。a-k線為掃氣過程，k點為掃氣終點(它取決于進氣孔與排氣閥關閉時刻)，k-c線為壓縮過程，c’點為噴油時刻。第一沖程35第二章船舶柴油機裝置2.3二沖程柴油機工作原理第二沖程活塞從上止點向下止點運動。完成燃燒膨脹。從示工圖上可以看到壓縮，噴油，最高壓力，排氣，進氣等各個關鍵的時刻。其中c-m線為膨脹線，c-z線為燃料劇烈燃燒壓力急劇上升階段,z點為最高壓力點，m點為排氣閥開始打開的時刻,m-n線為燃燒產物從氣缸排入大氣，壓力迅速下降,n時進氣孔打開，此時氣缸內壓力約等于貯氣室的壓力,n-a線為掃氣過程，新鮮空氣進入氣缸內。第二沖程36第二章船舶柴油機裝置二沖程與四沖程柴油機比較具有以下優(yōu)點：1.提高了柴油機的作功能力2.改善了柴油機的動力性3.簡化了柴油機的結構除此之外，區(qū)別還有：1