船舶動力裝置原理與設計復習思考題及答案2016

船舶動力裝置原理與設計復習思考題及答案2016PAGEPAGE11船舶動力裝置原理與設計復習思考題第1章1、如何理解船舶動力裝置的含義？它有哪些部分組成？答：船舶動力裝置的含義：保證船舶正常航行、作業(yè)、停泊以及船員、旅客正常工作和生活所必需的機械設備的綜合體。組成部分：推進裝置：包括主機、推進器、軸系、傳動設備。輔助裝置：發(fā)電機組、輔助鍋爐、壓縮空氣系統(tǒng)。甲板機械船舶管路系統(tǒng)機艙自動化設備。特種設備2、簡述柴油機動力裝置的特點。優(yōu)點：有較高的經(jīng)濟性，耗油率比蒸汽、燃氣動力裝置低得多；重量輕(單位重量的指標小)；具有良好的機動性，操作簡單，啟動方便，正倒車迅速；功率范圍廣。缺點：柴油機尺寸和重量按功率比例增長快；柴油機工作中的噪聲、振動較大；中、高速柴油機的運動部件磨損較厲害；柴油機低速穩(wěn)定性差；柴油機的過載能力相當差3、船舶動力裝置的技術特征包括哪些技術指標？軸系的基本任務是什么？由哪些部件組成？軸系的基本任務是：連接主機(機組)與螺旋槳,將主機發(fā)出的功率傳給螺旋槳,同時又將螺旋槳所產(chǎn)生的推力通過推力軸承傳給船體,以實現(xiàn)推進船舶的使命。軸系的組成：1.傳動軸：中間軸、推力軸、尾軸或螺旋槳軸2.支承軸承：中間軸承、推力軸承及尾管軸承3.聯(lián)軸器：固定聯(lián)接法蘭、可拆聯(lián)軸節(jié)、液壓聯(lián)軸節(jié)、彈性聯(lián)軸節(jié)、夾殼聯(lián)軸節(jié)、齒形聯(lián)軸節(jié)、萬向聯(lián)軸節(jié)等4.軸系附體（用于連接傳動軸的聯(lián)軸器；制動器；隔艙填料函、尾管密封；還有中間軸承、推力軸承、尾管軸承的潤滑與冷卻管路；接地裝置；防腐蝕裝置等）5.減速齒輪箱6.電氣接地裝置。船舶推進軸系工作時，所受機械負荷有哪些？答：螺旋槳在水中旋轉(zhuǎn)的扭應力，推進中正倒車產(chǎn)生的拉應力，軸系自重產(chǎn)生的彎曲應力，軸系安裝誤差、船體變形、軸系振動以及螺旋槳的水動力等所產(chǎn)生的附加應力等。軸系設計有哪些具體要求？1.有足夠的強度和剛度，工作可靠并有較長的使用壽命；2.有利于制造和安裝，在滿足工作需要的基礎上，力求簡化，使制造與安裝方便并便于日常的維護保養(yǎng)；3.傳動損失小、合理選擇軸承種類、數(shù)目及潤滑方法；4.對船體變形的適應性好，力求避免在正常航行狀態(tài)下因船體變形引起軸承超負荷；5.保證在規(guī)定的運行轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)、橫向和耦合共振；6.避免海水對尾軸的腐蝕，尾管裝置具有良好的密封性能；7.盡可能減小軸的長度和減輕軸的重量。何為軸線？理想軸系是如何確定的？為什么有些船舶的軸線具有傾斜角和偏斜角？軸線是指主機（或離合器或齒輪箱）輸出法蘭端面中心至螺旋槳槳轂端面中心間的連線。理想軸線的布置與龍骨（基線）線平行。有時為保證螺旋槳浸入水中有一定的深度，而主機位置又不能放低，只能使軸線向尾部有一傾斜角，軸線與基線的夾角α，一般限制在0一5°之間。雙軸線時除α角外，其與船舶縱中垂面偏角β，一般限制在0-3°，從而保證軸系有較高的推力，不會因α、β角太大而使推力損失過多。如何防止軸的腐蝕？答：1、軸的防腐措施一般采用的“陰極保護法”，或使軸和海水隔離軸上涂防腐漆或鍍金屬聯(lián)合保護法：即在涂層上面又包上一層防護層，并在其上面刷涂防腐漆。軸上包以橡膠復蓋層簡述滑動式中間軸承和滾動式中間軸承的特點。答：滑動式中間軸承：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工作較可靠；承受載荷較大，抗振抗沖擊性好；安裝修理方便；制造成本低。缺點：摩擦系數(shù)大；必須有一定的間隙才能正常工作，轉(zhuǎn)速和載荷變化過大時難于形成較佳的承載油膜；潤滑與維護保養(yǎng)麻煩。滾動式中間軸承：優(yōu)點：摩擦損失??；無須冷卻，滑油消耗少；軸承有自動調(diào)整能力；修理時便于更換，并可直接在市場購置。缺點：工作噪聲大；軸承為非剖分式，為能安裝，中間軸至少一端用可拆聯(lián)軸節(jié)；承載能力小；安裝工藝要求高。尾管裝置的任務是什么？由哪幾部分組成？有幾種結(jié)構(gòu)形式？任務：1.支撐螺旋槳軸；2.保持船體的水密性，防止舷外水的大量漏入或滑油的外泄;3、提供潤滑。組成部分：由尾管、尾軸承、密封裝置、潤滑與冷卻系統(tǒng)等部分組成。按潤滑方式可分為油潤滑和水潤滑尾管裝置兩種。簡述白合金軸承、橡膠軸承、鐵梨木軸承的特點。白合金軸承：耐磨性好，不傷軸頸，抗壓強度較高，散熱性好，不易發(fā)生發(fā)生摩擦發(fā)熱而致燒軸。橡膠軸承：鐵梨木軸承：適用于水潤滑，重量大，具有抗腐蝕性能。何為軸系的合理校中？有哪些計算方法？答：在規(guī)定的負荷、應力、轉(zhuǎn)角等限制條件下，有意調(diào)整各軸承在垂直方向上的高低位置，使軸承負荷高者降低，小者增大，以使各軸系的負荷均勻、壽命長、工作安全可靠。計算方法有：有限元法、傳遞矩陣法、三彎矩方程法。第3章1、船舶后傳動設備的在推進裝置中主要有哪些作用？減速及變速傳動用以并車和分車組合或分配推進功率離合與倒順抗振與抗沖擊布置中的調(diào)節(jié)作用2、推進軸系中彈性聯(lián)軸器有哪些作用？可以大幅度地降低軸系扭振的自振頻率緩解由于船體變形所引起的柴油機、齒輪箱和軸承增加的負荷可允許軸線有微小的傾角和位移，補償安裝中的誤差，使軸線校中容易，并能保護齒輪裝置降低軸系校中的安裝工藝要求第4章何謂船舶管路系統(tǒng)？船舶管路系統(tǒng)有哪幾類？船舶管路系統(tǒng)是船舶為了完成一定任務而專門用來輸送和排放液體或氣體的管路（管子及其附件的組合）、機械設備和檢測儀表等的總稱，常簡稱為船舶管系。船舶管路系統(tǒng)按其用途不同，可分為動力管路和船舶系統(tǒng)兩大類。前者主要為船舶動力裝置中的主、輔機服務，后者主要保證船舶安全和滿足人員的生活需要。按任務不同，動力管路可分為五種：燃油管路、滑油管路、冷卻管路、壓縮空氣管路、排氣管路。船舶系統(tǒng)可分為如下幾種：艙底水系統(tǒng)、壓載水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、制冷與空調(diào)系統(tǒng)、貨油系統(tǒng)等?；凸苈返墓τ?、組成、種類功用：滑油管系給柴油機、增壓器等船舶動力裝置設備供應足夠的、合乎質(zhì)量要求的滑油，確保有關摩擦副處于良好的潤滑狀態(tài)，避免發(fā)生干摩擦，并在潤滑過程中帶走部分熱量，起一定的冷卻作用。減磨：潤滑的主要作用冷卻：帶走部分熱量清潔：洗滌運動表面的污物和金屬磨粒密封：如活塞與缸套間的油膜還起密封燃燒室的作用。防腐：油膜使金屬表面與空氣、酸不能接觸減輕噪聲：緩沖作用傳遞動力：如推力軸承中推力盤與推力塊之間的動壓潤滑組成：滑油管系一般由滑油貯存艙（柜）、滑油循環(huán)柜、滑油泵、凈化設備（濾器、分油機）及滑油冷卻器等組成。種類:滑油管系通常根據(jù)柴油機的結(jié)構(gòu)型式可分為濕底殼式和干底殼式兩種。冷卻管路的功用和主要形式功用:冷卻管路的功用是對船舶上需要散熱的機械設備供以足夠的液體(淡水、海水、江水和冷卻油)進行冷卻，以保證其正常工作。形式:a.開式冷卻管路 冷卻液體為舷外水(海水、江水)，舷外水由船外吸進，冷卻機械設備后，仍排出船外，進行開式循環(huán)，又叫直接冷卻。b.閉式冷卻管路由淡水泵吸入淡水對主輔機進行冷卻，舷外水則通過淡水冷卻器帶走淡水的熱量，又叫間接冷卻。c.集中式冷卻管路用一個中央冷卻器取代管路中服務于不同冷卻對象的各分冷卻器，進行海水和淡水的熱量交換。船舶柴油機的冷卻系統(tǒng)中所使用的冷卻介質(zhì)有哪些？其各有什么特點？答：1、海水：水質(zhì)差，對金屬壁有腐蝕作用并在冷卻空間沉淀水垢，使傳熱條件變化，金屬壁過熱受損；但水源豐富。淡水：水質(zhì)好，不會產(chǎn)生堵塞流道和鹽析現(xiàn)象，積垢少冷卻油：畫簡圖說明開式冷卻管路的原理和特點.特點：a.管路較簡單，維護方便，舷外水資源豐富；b.舷外水水質(zhì)差；c.舷外水溫度變化大，直接受季節(jié)、區(qū)域的影響，變化幅度大，直接進入柴油機氣缸，勢必造成缸壁內(nèi)外溫差懸殊，使缸壁熱應力過大而導致碎裂，不利于進入柴油機進行冷卻。d.開式管路只能應用于工作要求不高的小型柴油機氣缸，以及一些冷卻溫度不高或?qū)鋮s水質(zhì)要求不十分嚴格的設備部件。如：各種熱交換器、空氣壓縮機、排氣管、艉軸管等。畫簡圖說明閉式冷卻管路的原理和特點a.淡水水質(zhì)好，不會產(chǎn)生堵塞，流道暢通；b.不會產(chǎn)生析鹽現(xiàn)象、積垢少；c.利于控制柴油機進出水溫度；d.管路設備多、管路復雜、維修管理不及開式管路方便。閉式冷卻管路廣泛用于大多數(shù)柴油機。膨脹水箱的作用答：膨脹：適應管路內(nèi)淡水隨溫度變化而產(chǎn)生的體積變化；透氣：在柴油機的淡水管最高處接出透氣管與膨脹水箱上部相通，讓淡水中分離出來的汽體逸入大氣；保持水壓：位于淡水泵吸入端前，使吸入管路保持一定的水壓，防止產(chǎn)生汽化現(xiàn)象；補水：各管路中補充淡水。冷卻水進出柴油機的溫度有何要求？為什么？答：柴油機工作時，冷卻水的正常溫度應保持在75~90℃，此時柴油機可發(fā)出最大功率，燃油消耗最經(jīng)濟，機件磨損也不大。原因：冷卻水溫度過高對柴油機的影響：加速零件磨損；零件配合間隙被破壞，強度下降；充氣量減少，功率降低；冷卻水溫度過低對柴油機的影響：熱損失增加，燃料消耗量增大；燃燒惡化，整機性能變壞；加速零件磨損，輸出功率減少。壓縮空氣在船上的主要用途答：柴油機起動柴油機換向離合器操縱海底門、排水集合井、油渣柜的沖洗壓力柜的充氣海、淡水壓力柜和液壓裝置中的壓力油柜等的充氣氣笛、霧笛的吹鳴氣動儀表和閥件的操縱使用滅火劑的驅(qū)動噴射軍用船舶上武器裝備的發(fā)射和吹洗；雜用排氣管路的功用是什么？有哪幾種形式？答：排氣管的功用是將主、輔柴油機及輔鍋爐的廢氣排到機艙外的大氣中去，使機艙保持良好的環(huán)境。此外，還要考慮降低排氣噪聲、余熱利用和滿足特殊要求(熄滅廢氣中的火星)。柴油機的排氣是由各氣缸排出匯集于排氣總管，然后經(jīng)過廢氣渦輪增壓器、補償裝置、廢氣鍋爐或消聲器排入大氣，其形式有水上排氣和水下排氣兩種。水下排氣用在軍用船上較多。第5章簡述船機槳三者之間的關系。答：主機是能量發(fā)生器，槳是能量轉(zhuǎn)換器，船是能量吸收器。如何反映船、機、槳的工作特性？答：船的特性：用航速變化時的阻力特性表示機的特性：主要用柴油機的供油量、平均有效壓力、軸的輸出扭矩及功率等隨轉(zhuǎn)速的變化關系表示槳的特性;受到槳的結(jié)構(gòu)和水動力因素的影響，常用推力和扭矩表示。何謂工況？研究工況與配合的目的是什么？答：工況：船、機、槳三者的工作條件。目的：1.合理地確定設計平衡點的負荷，使能量供求平衡。2.對船、機、槳進行合理的組合和優(yōu)化，以提高經(jīng)濟效益和滿足使用要求。3.找出具有最佳營運經(jīng)濟性和投資效果的設計方案，并能合理地進行管理。下列哪些屬于穩(wěn)定工況？哪些屬于變動工況？前進工況后退工況變速工況系泊工況拖頂工況制動工況什么叫柴油機工況？根據(jù)其用途不同，船舶柴油機有哪幾種工況？簡述其運轉(zhuǎn)特點？答：柴油機的工作條件。發(fā)電機工況：調(diào)速器控制使n恒定（如電力傳動主機和發(fā)電副機）螺旋槳工況：直接驅(qū)動槳的主機穩(wěn)定工況下，主機發(fā)出功率等于槳吸收功率其它工況：功率與轉(zhuǎn)速沒有一定的關系，功率由阻力決定。何謂柴油機的外特性？包括哪幾種？有何實用意義？答：外特性：柴油機運轉(zhuǎn)中，指改變轉(zhuǎn)速，而Pe保持不變的運轉(zhuǎn)特性。包括：1小時功率特性；12小時功率特性；標定外特性和部分外特性。意義：確定柴油機允許工作的最高負荷限制線，用于分析機帶槳工作時的匹配情況。何謂柴油機的推進特性？有何實用意義？答：當柴油機作為船舶主機帶螺旋槳，按螺旋槳特性工作，為柴油機的推進特性。意義：1.根據(jù)柴油機的工作能力合理的設計、選用螺旋槳；2.確定使用中功率與轉(zhuǎn)速的配合點；3.確定推（拖）船舶在各種工況下的負荷；4確定船舶的經(jīng)濟航速。柴油機；2.確定柴油機的允許工作界限；3.用于檢查柴油機的工作狀態(tài)。何謂螺旋槳進速？他和船速有何差別？答：如何描述螺旋槳的敞水特性？答：為什么柴油機要設最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速線？答：1.隨著曲軸轉(zhuǎn)速的降低，調(diào)速器與柴油機在配合中可能出現(xiàn)較大的波動，最終導致柴油機不能正常工作；2.曲軸轉(zhuǎn)速過低時，會導致柴油機的熱力循環(huán)不能正常進行；3.曲軸轉(zhuǎn)速過低，就不能保證建立連續(xù)的油膜。如何確定螺旋槳設計負荷點？答：螺旋槳的設計負荷點與設計時所選定的機、槳特性曲線有關，將他們的特性曲線示于同一功率轉(zhuǎn)速特性圖上，其交點就是配合點?，F(xiàn)代船用大型柴油機在選配螺旋槳時為什么均留有一定的功率儲備答：船舶在航行中遇到風浪或使用一段時間后因污底而使船體阻力增加，這會導致螺旋槳加“重”，進而導致轉(zhuǎn)速和功率降低。為了保證在長期運行期間主機負荷不會過重，就要在選螺旋槳時留有一定的功率儲備。何謂功率儲備、轉(zhuǎn)速儲備、阻力儲備？答：功率儲備：取主機功率的某一百分比，轉(zhuǎn)速為百分百，船體阻力取新船滿載試航時的阻力作為設計工況。轉(zhuǎn)速儲備：取100%主機功率，適當增加轉(zhuǎn)速，而船體阻力取滿載試航時的阻力作為設計工況點。阻力儲備：取100%主機功率，100%轉(zhuǎn)速，而船體阻力則取滿載運行時船底有一定程度的污底、并有風浪時的阻力作為設計工況點。簡述單機直接帶槳的特點，畫簡圖說明其配合特性。答：1、單機、單槳直接傳動推進裝置只有一個最佳配合工作點，即在設計載荷時的設計工作點（A)。2、在非設計工作點工作時，推進裝置功率不能全部利用，綜合效率下降，經(jīng)濟性變壞。3、因此，這種推進裝置對工況和載荷多變的船舶不太適應，而對工況穩(wěn)定的（如海洋和沿海運輸）船舶，則能發(fā)揮其優(yōu)越性。減速傳動有何意義？答：意義:對于中、高速柴油機，采用減速齒輪箱傳動，借以獲得較低的轉(zhuǎn)速，有以下好處：1)可提高螺旋槳效率2)改善螺旋槳的空泡性能簡述雙機并車的特點，畫簡圖說明其配合特性。采用雙機并車減速傳動時，螺旋槳收到功率與主機發(fā)出功率的關系是2Peb=Pd、螺旋槳轉(zhuǎn)速與主機轉(zhuǎn)速的關系是np=nd/i、螺旋槳轉(zhuǎn)矩與主機轉(zhuǎn)矩的關系是Qp=2iMp，當船舶在高于設計航速航行時，主機是在超