【船海講壇】可調(diào)槳的工作原理你知道么？帶動(dòng)畫(huà)和輪機(jī)長(zhǎng)視頻講解

【船海講壇】可調(diào)槳的工作原理你知道么？帶動(dòng)畫(huà)和輪機(jī)長(zhǎng)視頻講解“船海人”1.CPP簡(jiǎn)介可調(diào)螺距螺旋槳，簡(jiǎn)稱可調(diào)槳或調(diào)距槳，以下為了方便描述全部簡(jiǎn)稱CPP。它通過(guò)設(shè)置于槳轂中的操縱機(jī)構(gòu)，使槳葉能夠相對(duì)于槳轂轉(zhuǎn)動(dòng)從而調(diào)節(jié)螺距，從而改變船舶航速或正車(chē)、倒車(chē)，調(diào)距槳裝置由槳葉、槳轂機(jī)構(gòu)、軸系（艉軸、艉管、中間軸等）、配油器、液壓系統(tǒng)和電子遙控系統(tǒng)等幾大部件或系統(tǒng)組成。2.CPP和FPP對(duì)比CPP的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)距槳能夠在不改變螺旋槳和主機(jī)轉(zhuǎn)向的情況下，僅用改變螺距的方法得到從最大正值到最大負(fù)值的各種推力值，既可以省去換向裝置，又可縮短船舶換向航行的時(shí)間。對(duì)于多工況船舶，可以在不同航行工況下充分吸收主機(jī)的功率，利用無(wú)級(jí)變速，如若螺旋槳與主機(jī)處于聯(lián)合控制模式下即同時(shí)改變主機(jī)轉(zhuǎn)速和螺距比并使之匹配適當(dāng)，可以使船舶在單位時(shí)間內(nèi)消耗的燃料最少。可以使船舶微速前進(jìn)，如海洋調(diào)查船、布纜船、掃雷艦等工程船和軍用輔助船，要求船舶能夠微速穩(wěn)定航行，利用調(diào)距槳可以實(shí)現(xiàn)。改善船舶操縱性能。裝有調(diào)距槳的船舶可以提高靠離碼頭、改變航向、緊急停車(chē)或倒車(chē)、避免碰撞的機(jī)動(dòng)性能。使用調(diào)距槳的船舶停船時(shí)間大約比定距槳減少1/3，滑行距離縮短一半，這對(duì)于改善船舶操縱性能十分重要。在部分螺旋槳工作狀態(tài)下，用置槳葉于順?biāo)坏姆椒墒孤菪龢茏枇p少。CPP的缺點(diǎn)：如轂徑比大，螺旋槳效率降低；槳葉易產(chǎn)生空泡等；可調(diào)槳構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)昂貴；維護(hù)技術(shù)要求高等。3.CPP的原理CPP結(jié)構(gòu)形式可以分為轂內(nèi)油缸式和推拉桿式，轂內(nèi)油缸式CPP其伺服油缸布置在槳轂內(nèi)部，而推拉桿式CPP其伺服油缸布置在軸系上，前者一般用于大馬力船舶，但油缸維修不方便，后者一般用于小馬力船舶，油缸維修方便?？梢栽隈{駛室、集控室、機(jī)旁控制CPP。在駕駛室操縱控制桿，電液伺服控制系統(tǒng)通過(guò)配油機(jī)構(gòu)，將來(lái)自液壓站的高壓油輸入到位于螺旋槳槳轂中的伺服油缸，并通過(guò)轉(zhuǎn)葉機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)槳葉，在全正車(chē)和全倒車(chē)范圍內(nèi)，無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)螺距角。對(duì)于任一規(guī)定的螺距角，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)的以某一轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋槳將吸收的扭矩轉(zhuǎn)化為推船前進(jìn)的力或拉船倒退的力。3.1推進(jìn)系統(tǒng)CPP典型典型推進(jìn)系統(tǒng)包括主機(jī)、高彈性聯(lián)軸器、齒輪箱、CPP軸系、螺旋槳等。主機(jī)：有高速機(jī)、中速機(jī)和低速機(jī)，一般工程船CPP優(yōu)先配備中速機(jī)。齒輪箱：中速機(jī)額定轉(zhuǎn)速一般500~1000轉(zhuǎn)，而槳的轉(zhuǎn)速一般約200轉(zhuǎn)，所以需要設(shè)置減速齒輪箱。一般CPP配備的齒輪箱會(huì)帶有PTO，如果是一個(gè)PTO，此PTO一般用于帶軸帶發(fā)電機(jī)，此軸發(fā)發(fā)出的電可以供船上艏（艉）側(cè)推用電；如果齒輪箱帶有兩個(gè)PTO，另一個(gè)PTO一般帶消防泵。齒輪箱輸出軸設(shè)置推力軸承，用于承受螺旋槳的推力，將螺旋槳的推力傳遞給船體，此推力軸承可以是滑動(dòng)軸承也可以是滾動(dòng)軸承。有些船上齒輪箱與軸發(fā)部位設(shè)置PTI，即當(dāng)主機(jī)有嚴(yán)重問(wèn)題無(wú)法工作時(shí)，齒輪箱將主機(jī)脫開(kāi)后，此軸發(fā)逆向工作驅(qū)動(dòng)螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)。高彈性聯(lián)軸器：主機(jī)和齒輪箱之間通過(guò)高彈性聯(lián)軸器（簡(jiǎn)稱高彈）連接，高彈只傳遞扭力，不傳遞軸向推力，可以減輕主機(jī)振動(dòng)對(duì)齒輪箱的影響，還可以補(bǔ)償主機(jī)和齒輪箱安裝時(shí)的徑向誤差。高彈與主機(jī)輸出軸、高彈與齒輪箱輸入軸之間通過(guò)法蘭連接。齒輪箱PTO與軸發(fā)或消防泵也用高彈連接。CPP軸系：包括中間軸、槳軸、艉管、配油器、軸系附件（軸系接地裝置、隔艙填料函、軸系測(cè)速裝置、鎖軸裝置等）、液壓聯(lián)軸器、連接螺栓等。中間軸與齒輪箱、中間軸與中間軸之間連接的螺栓一般是鉸制孔螺栓，通常采用液氮或干冰冷凍安裝。中間軸與槳軸通過(guò)液壓聯(lián)軸器連接，液壓聯(lián)軸器是帶有錐度的內(nèi)外套（也有不帶內(nèi)套的），通過(guò)摩擦力抱緊軸，傳遞軸向推力和扭力，分為套筒式和法蘭式，安裝拆卸方便，且可以多次反復(fù)拆裝。3.2槳轂的原理CPP的槳轂起到支持、連接槳葉與軸系、傳遞功率的作用。目前大功率螺旋槳槳轂的結(jié)構(gòu)多是轂內(nèi)油缸式，即槳轂內(nèi)置伺服油缸。槳轂內(nèi)轉(zhuǎn)葉機(jī)構(gòu)一般是單曲柄--滑塊機(jī)構(gòu)，主要零件有油缸、活塞、槳?dú)んw、導(dǎo)架、槳葉盤(pán)根、滑塊、防轉(zhuǎn)條、螺栓等。來(lái)自配油器的高壓油進(jìn)入伺服油缸的左側(cè)，推動(dòng)活塞軸向運(yùn)動(dòng)，活塞與導(dǎo)架連接為一體，導(dǎo)架與活塞一起運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)架與槳葉盤(pán)根之間有一曲柄--滑塊，此機(jī)構(gòu)將導(dǎo)架的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，槳葉盤(pán)根與槳葉通過(guò)高強(qiáng)度的螺栓連接成一體，槳葉與盤(pán)根同時(shí)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而改變槳葉螺距，船向正車(chē)方向航行；當(dāng)高壓油進(jìn)入伺服油缸右側(cè)時(shí)，船向倒車(chē)方向航行。槳轂內(nèi)部分高壓腔和低壓腔，高壓腔調(diào)距用，低壓腔潤(rùn)滑用，各腔之間通過(guò)密封件密封。如活塞外圓上設(shè)置格萊圈使正倒車(chē)兩個(gè)高壓腔密封，活塞桿上有活塞桿密封如“U”形圈等使高壓腔與低壓腔密封，葉根通過(guò)“O”形圈或方形圈與外接密封，防止海水進(jìn)入槳轂內(nèi)部。為了防止海水腐蝕，與海水接觸的零件，如油缸、槳?dú)んw材料需選擇耐海水腐蝕的材料Cu3(鎳鋁青銅)或Cu4（錳鋁青銅）。油缸與槳?dú)んw通過(guò)螺栓連接，槳葉盤(pán)根與槳葉也通過(guò)螺栓連接，為了防止海水腐蝕，螺栓選擇不銹鋼螺栓。3.3槳葉調(diào)距槳槳葉數(shù)量有3葉、4葉、5葉等，通常以4葉為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，無(wú)特殊要求者均考慮4葉。因槳葉浸泡在海水中，要求材料耐海水腐蝕和海洋生物的污損，槳葉運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承受較大的周期性的載荷，且槳葉易碰到礁石、冰塊等。所以調(diào)距槳槳葉材料一般為Cu3(鎳鋁青銅)、Cu4(錳鋁青銅)，這種材料不但難腐蝕而且強(qiáng)度高，疲勞特性好，同時(shí)較容易加工。調(diào)距槳槳葉葉型多設(shè)計(jì)成側(cè)斜槳，側(cè)斜是指槳葉剖面偏離螺旋槳平面，一般當(dāng)側(cè)斜角大于或等于兩個(gè)槳葉之間夾角的一半時(shí)，可稱為大側(cè)斜。螺旋槳直徑不變，采用大側(cè)斜槳葉葉型可使振動(dòng)脈沖減小50%以上，而螺旋槳效率并不降低。因此在保持螺旋槳振動(dòng)水平不變時(shí)，可增大螺旋槳直徑，提高螺旋槳效率。(一般可增加9%-10%，而效率提高5%-6%)。調(diào)距槳槳葉葉