船舶动力装置课件(3~4)

船 舶 动 力 装 置 课 件（ 34） 吕 庭 豪 设 计 2003年 12月 一 、 作 用 1、 传 扭 2、 配 速 3、 换 向 4、 功 率 分 支 与 节 能 二 、 齿 轮 箱 的 配 置 方 案 1、 速 比 和 级 数 速 比 :输 入 轴 转 速 n1与 输 出 轴 转 速 n2之 比 。 i=n1/n2 级 数 ： 柴 油 机 动 力 装 置 用 单 级 或 双 级 燃 气 轮 机 动 力 装 置 用 23级 或 多 级 2、 柴 油 机 动 力 装 置 中 单 机 单 桨 减 速 器 配 置 型 式 带 换 向 级 ： 1） 同 心 传 动 2） 角 向 异 心 传 动 3） 垂 直 异 心 传 动 4） 水 平 异 心 传 动第 3章 推 进 装 置 的 主 要 传 动 设 备 3-2 船 用 齿 轮 箱 不 带 换 向 级 ： 5） 同 心 传 动 ， 不 带 换 向 级 6） 垂 直 异 心 传 动 ， 不 带 换 向 级 1） 二 级 减 速 带 换 向 级 ， 输 入 轴 和输 出 轴 同 心 ， 转向 相 同 。 2） 一 级 减 速 带 换 向 级 ， 输 入 轴 和输 出 轴 角 向 异 心 ，转 向 相 反 。 3） 一 级 减 速 带 换 向 级 ， 输 入 轴 和 输出 轴 垂 直 异 心 ， 转向 相 反 。 4） 一 级 减 速 带 换 向 级 ， 输 入 轴 和 输出 轴 水 平 异 心 ， 转向 相 反 。 5） 二 级 减 速 不 带换 向 级 ， 输 入 轴 和输 出 轴 同 心 ， 转 向相 同 。 6、 一 级 减 速 不 带换 向 级 ， 输 入 轴 和输 出 轴 垂 直 异 心 ，转 向 相 反 。 GWC系列 齿 轮箱 展 开剖 视 图 3、 双 机 并 车 齿 轮 箱 1） 结 构 型 式 三 齿 轮 传 动 五 齿 轮 传 动 2） 系 列 标 准 L标 准 系 列 按 中 心 距 分 档 ： 900， 1000， 1120， 1250， 1400， 1600， 1800， 2000， 2250。 3） 生 产 厂 家 4） 选 用 方 法 三 、 几 种 常 用 的 减 速 齿 轮 箱 及 选 用 方 法 1、 国 产 齿 轮 箱 概 况 a、 用 于 中 速 柴 油 机 的 三 个 系 列 标 准 C系 列 垂 直 异 心 传 动 S系 列 水 平 异 心 传 动 T系 列 同 心 传 动 b、 倒 顺 离 合 减 速 器 c、 其 他 型 号 的 齿 轮 箱 主 要 用 于 与 中 、 小 型 柴 油 机 配 套 2、 齿 轮 箱 选 用 方 法 利 用 容 量 图 四 、 齿 轮 箱 的 主 要 技 术 指 标 （ 选 用 齿 轮 箱 应 注 意 的 问 题 ） 1、 额 定 功 率 NH和 额 定 转 速 nH； 2、 额 定 扭 矩 MH； MH=9.55 NH/nH ( KN.m) 3、 减 速 比 i； i=n1/n2=Z2 /Z1 4、 额 定 传 递 能 力 ； 即 NH/nH是 齿 轮 箱 工 作 能 力 大 小 的 技 术 指 标 ， 是 选 用齿 轮 箱 的 重 要 依 据 之 一 。 5、 输 入 轴 与 输 出 轴 之 间 的 中 心 距 ； 6、 额 定 承 受 螺 旋 桨 推 力 ； 7、 输 入 轴 与 输 出 轴 的 转 向 。 输 入 轴 转 向 应 与 发 动 机 输 出 轴 转 向 一 致 ， 输 出 轴 转 向 应 与 螺 旋 桨 转 向 一 致 。 第 4章 船 舶 柴 油 机 一 柴 油 机 的 主 要 部 件 及 常 用 名 词 柴 油 机 根 据 其 工 作 原 理 的 不 同 ， 可 分 成 四 冲 程 柴 油 机 和 二 冲 程柴 油 机 两 大 类 。 这 两 类 柴 油 机 在 结 构 上 有 一 定 的 区 别 。 1、 四 冲 程 柴 油 机 的 主 要 部 件 如 图 4-1所 示 ， 它 包 括 ： 4-1 柴 油 机 的 基 本 构 造 和 工 作 原 理 柴 油 机 是 以 柴 油 为 燃 料 ， 且 燃 料 在 机 器 内 部 （ 气 缸 中 ）经 过 燃 烧 ， 将 化 学 能 转 变 为 热 能 ， 并 以 燃 气 为 工 质 ， 再 将热 能 转 变 为 机 械 功 的 一 种 内 燃 式 热 力 发 动 机 。 由 于 它 热 效率 高 ， 经 济 性 好 ， 使 用 安 全 可 靠 ， 因 此 ， 无 论 在 陆 地 上 或船 舶 上 都 获 得 了 广 泛 的 应 用 。 1） 固 定 部 件 机 座 1、 机 身 4、 主 轴 承 3、 气 缸 套 6、 气 缸 盖 7等 。 2） 运 动 部 件 活 塞 8、 活 塞 销 9、 连 杆 10、 连 杆 螺 栓 11、 曲 轴 13等 。 3） 配 气 机 构 凸 轮 轴 14、 顶 杆 15、 摇 臂 16、 进 气 阀 17、 排 气 阀 18、 气 阀 弹簧 19等 。 4） 燃 油 系 统 高 压 喷 油 泵 20、 高 压 油 管 21、 喷 油 器 2等 。 5） 辅 助 部 件 进 气 管 5、 排 气 管 12等 。 此 外 ， 柴 油 机 还 必 须 具 备 润 滑 、 冷 却 、 操 纵 控 制 、 调 整 、 传 动机 构 等 系 统 的 零 部 件 。 图 4-1 四 冲 程 柴 油 机 的 主 要 部 件 1-机 座 ； 2-喷 油 器 ; 3-主 轴 承 ； 4-机 身 ； 5-进 气 管 ; 6-气 缸 套 ; 7-气 缸 盖 ； 8-活 塞 ； 9-活 塞 销 ； 10-连 杆 ;11-连 杆 螺 栓 ; 12-排 气 管 ;13-曲 轴 ; 14-凸 轮 轴 ;15-顶 杆 ； 16-摇 臂 ；17-进 气 阀 ; 18-排 气 阀 ;19-气 阀 弹 簧 ； 20-高 压 喷 油 泵 ；21-高 压 油 管 。 2、 二 冲 程 柴 油 机 的 主 要 部 件 如 图 4-2 所 示 ， 它 包 括 ： 1） 固 定 部 件 机 座 1、 主 轴 承 2、 机 架 3、 导 板 4、 扫 气 箱 5、 气 缸 体 7、 气缸 盖 6等 。 2） 运 动 部 件 活 塞 8、 活 塞 杆 9、 十 字 头 10、 连 杆 11、 曲 轴 12等 。 3） 配 气 机 构 凸 轮 轴 15、 凸 轮 轴 传 动 链 16、 排 气 转 阀 17等 。 4） 燃 油 系 统 喷 油 泵 18、 高 压 燃 油 管 19、 喷 油 器 20等 。 5） 增 压 系 统 增 压 器 21、 单 向 阀 14、 空 气 冷 却 器 13等 。 此 外 ， 它 也 具 备 润 滑 、 冷 却 、 传 动 机 构 、 操 纵 调 节 等 系 统 。 图 4-2 二 冲 程 柴 油 机 的 主 要 部 件 1-机 座 ； 2-主 轴 承 ； 3-机 架 ； 4-导 板 ； 5-空 气 箱 ； 6-气 缸 ； 7-气 缸 体 ； 8-活 塞 ； 9-活 塞 杆 ； 10-十 字 头 ； 11-连 杆 ； 12-曲 轴 ；13-空 气 冷 却 器 ；14-单 向 阀 ； 15-凸 轮 轴 ；16-凸 轮 轴 传 动 链 ；17-排 气 转 阀 ; 18-喷 油 泵 ； 19-高 压 柴 油 管 ；20-喷 油 器 ； 21-增 压 器 。 3 常 用 名 词 述 语 柴 油 机 根 据 其 活 塞 在 气 缸 中 所 处 的 位 置 不 同 ， 通 常 采 用 下 列 名词 述 语 ： （ 如 图 4-3所 示 ） 1） 上 止 点 活 塞 在 气 缸 中 运 动 的 最 上 端 位 置 ， 也 就 是 活 塞 离 曲 轴 中 心 线 最 远的 位 置 ， 俗 称 上 死 点 。 2） 下 止 点 活 塞 在 气 缸 中 运 动 的 最 下 端 位 置 ， 也 就 是 活 塞 离 曲 轴 中 心 线 最近 的 位 置 ， 俗 称 下 死 点 。 3） 冲 程 （ 行 程 ） 指 活 塞 从 上 止 点 到 下 止 点 间 的 直 线 距 离 ， 常 用 S表 示 。 它 等 于 曲柄 半 径 R的 两 倍 （ S=2R） 。 活 塞 移 动 一 个 冲 程 相 当 柄 曲 转 动 180 。 4） 缸 径 气 缸 内 径 ， 常 用 D表 示 。 5） 压 缩 容 积 活 塞 在 气 缸 内 位 于 上 止 点 时 ， 在 活 塞 顶 上 的 全 部 空 间 （ 活 塞 顶与 气 缸 盖 底 面 之 间 所 包 含 的 空 间 ） ， 称 为 压 缩 容 积 ， 以 Vc表 示 。 6） 气 缸 工 作 容 积 活 塞 在 气 缸 中 从 上 止 点 移 到 下 止 点 时 所 经 过 的 空 间 。 又 称 为 活 塞排 量 ， 以 Vs表 示 （ 图 1-13） 。 7） 气 缸 总 容 积 活 塞 在 下 止 点 时 ， 活 塞 顶 以 上 的 气 缸 全 部 容 积 叫 做 气 缸 总 容 积 ，以 Va 表 示 。 SDVs 24 CSa VVV 图 4-3 气 缸 容 积 1、 四 冲 程 柴 油 机 工 作 原 理 1) 工 作 循 环 过 程 柴 油 机 的 循 环 是 通 过 进 气 、 压 缩 、 工 作 （ 燃 烧 及 膨 胀 ） 、 排 气四 个 过 程 来 实 现 的 。 这 样 四 个 连 续 的 过 程 就 称 为 柴 油 机 的 一 个 工 作循 环 。 四 冲 程 柴 油 机 的 一 个 工 作 循 环 是 在 活 塞 的 四 个 冲 程 （ 即 曲 轴旋 转 两 周 ） 内 完 成 的 。 图 4-4 所 示 的 四 个 简 图 ， 分 别 表 示 四 冲 程 柴 油 机 四 个 冲 程 进 行的 情 况 和 活 塞 等 部 件 的 有 关 动 作 位 置 及 PV图 上 的 表 示 线 段 。 第 一 冲 程 进 气 冲 程 ， 曲 柄 转 角 表 示 进 气 过 程 。 第 二 冲 程 压 缩 冲 程 ， 压 缩 过 程 用 曲 柄 转 角 表 示 。 第 三 冲 程 工 作 （ 燃 烧 及 膨 胀 ） 冲 程 ， 工 作 （ 燃 烧 与 膨 胀 ）过 程 用 曲 柄 转 角 表 示 。 第 四 冲 程 排 气 冲 程 ， 排 气 过 程 用 曲 柄 转 角 表 示 。 feedc cbba 二 柴 油 机 的 工 作 原 理 图 4- 4 四 冲 程 柴 油 机 工 作 原 理 1-进 气 阀 ； 2-排 气 阀 ； 3-喷 油 器 ； 4-连 杆 ； 5-曲 轴 ； 6-活 塞 第 一 冲 程 进 气 冲 程 ， 曲 柄 转 角 a-b 表 示 进 气 过 程 。 第 二 冲 程 压 缩 冲 程 ， 压 缩 过 程 用 曲 柄 转 角 b=c 表 示 。 第 三 冲 程 工 作 冲 程 ， 工 作 过 程 用 曲 柄 转 角 c-d-e 表 示 。 第 四 冲 程 排 气 冲 程 ， 排 气 过 程 用 曲 柄 转 角 e-f 表 示 。 2） 工 作 循 环 特 点 a) 四 冲 程 柴 油 机 完 成 一 个 工 作 循 环 ， 曲 轴 回 转 两 周 ， 活 塞移 动 四 个 冲 程 完 成 。 b) 每 个 工 作 循 环 中 只 有 工 作 冲 程 （ 燃 烧 及 膨 胀 冲 程 ） 是 做功 的 ， 在 这 个 冲 程 里 完 成 了 燃 料 化 学 能 转 变 为 热 能 和 热 能 转 变 为机 械 功 的 两 次 能 量 转 换 。 c) 其 它 三 个 冲 程 都 是 为 工 作 冲 程 作 准 备 ， 都 需 要 外 界 供 给能 量 ， 因 此 柴 油 机 常 做 成 多 缸 的 ， 这 样 ， 进 气 、 压 缩 、 排 气 冲 程所 需 的 能 量 可 由 其 它 正 在 工 作 冲 程 的 气 缸 供 给 。 如 果 是 单 缸 柴 油机 ， 则 可 由 较 大 的 飞 轮 供 给 ， 即 在 工 作 冲 程 时 ， 柴 油 机 带 动 飞 轮旋 转 加 速 ， 依 靠 飞 轮 的 旋 转 惯 性 ， 带 动 柴 油 机 完 成 其 它 三 个 冲 程 。 2. 二 冲 程 柴 油 机 工 作 原 理 二 冲 程 柴 油 机 把 进 气 、 压 缩 、 燃 烧 及 膨 胀 、 排 气 过 程 紧 缩 在 活塞 的 两 个 冲 程 内 完 成 ， 使 曲 轴 每 旋 转 一 周 就 完 成 一 个 循 环 。 1) 基 本 原 理 二 冲 程 柴 油 机 的 特 点 是 没 有 专 门 的 排 气 冲 程 和 进 气 冲 程 ， 它 的排 气 与 进 气 是 在 膨 胀 冲 程 末 及 压 缩 冲 程 之 初 进 行 的 ， 其 废 气 的 排 出除 了 一 部 分 自 由 泄 放 外 ， 剩 余 部 分 则 是 靠 压 入 气 缸 的 新 鲜 空 气 来 把废 气 扫 出 去 的 。 为 此 ， 必 须 采 用 专 设 的 扫 气 泵 ， 以 便 增 加 进 入 的 新鲜 空 气 压 力 ， 以 将 剩 余 废 气 扫 出 气 缸 ， 这 个 过 程 就 称 为 “ 换 气 过 程 ”又 叫 “ 扫 气 过 程 ” 。 扫 气 泵 可 采 用 罗 茨 泵 、 活 塞 泵 等 。 由 于 采 取 扫气 代 替 柴 油 机 活 塞 来 完 成 进 、 排 气 过 程 ， 因 此 每 一 个 工 作 循 环 减 少了 两 个 辅 助 冲 程 ， 能 在 每 两 个 冲 程 内 得 到 一 个 做 功 冲 程 ， 这 就 大 大提 高 了 柴 油 机 做 功 能 力 。 2) 扫 气 方 式 按 照 扫 气 方 式 的 不 同 ， 二 冲 程 柴 油 机 又 在 几 种 形 式 ， 常 见 的 有直 流 扫 气 和 横 流 扫 气 （ 如 图 4- 5所 示 ， a直 流 扫 气 b横 流 扫 气 ） 。 图 4-5 a)直 流 扫 气 b)横 流 扫 气 3) 工 作 循 环 过 程 （ 直 流 扫 气 二 冲 程 柴 油 机 ） 第 一 冲 程 扫 气 及 压 缩 。 活 塞 自 下 死 点 向 上 移 动 时 活 塞 在 遮住 扫 气 口 之 前 ， 扫 气 空 气 通 过 扫 气 口 进 入 气 缸 ， 扫 气 空 气 是 由 柴 油机 带 的 扫 气 泵 供 给 的 。 气 缸 中 残 存 废 气 被 扫 气 空 气 从 排 气 阀 中 排 出 。活 塞 继 续 上 行 ， 先 遮 住 扫 气 口 （ 曲 柄 在 点 的 位 置 ） ， 空 气 停 止 充 入 ，接 着 排 气 阀 关 闭 （ 曲 柄 在 点 a的 位 置 ） ， 气 缸 中 的 空 气 就 开 始 被 压缩 ， 压 缩 至 上 死 点 （ 点 b） 前 一 些 （ 点 ） 喷 入 燃 油 ， 燃 油 在 高 温 高压 下 自 行 发 火 燃 烧 。 第 二 冲 程 燃 烧 膨 胀 及 排 气 。 活 塞 在 燃 气 的 高 压 作 用 下 向 下 运 动 ， 由 于 气 缸 容 积 增 大 ， 压 力 开 始 下 降 ， 在 上 死 点 后 某 一 时 刻（ 点 c位 置 ） 燃 烧 结 束 ， 直 到 排 气 阀 打 开 （ 点 d位 置 ） ， 排 气 阀 打 开时 间 比 扫 气 口 打 开 更 早 ， 扫 气 口 开 启 前 ， 压 力 较 高 的 大 量 废 气 便 从排 气 阀 排 出 。 气 缸 内 的 压 力 迅 速 下 降 到 稍 高 于 扫 气 空 气 的 压 力 ， 当扫 气 口 开 启 （ 曲 柄 在 点 e位 置 ） 后 ， 扫 气 空 气 进 入 气 缸 ， 同 时 把 气缸 内 的 废 气 从 排 气 阀 挤 出 去 ， 扫 气 过 程 一 直 持 续 到 下 死 点 （ 点 位 置 ） 后 活 塞 将 扫 气 口 全 部 遮 住 （ 点 位 置 ） ， 排 气 阀 关 闭 （ 点 a位 置 ） 为止 。 活 塞 继 续 运 动 ， 又 开 始 了 下 一 个 循 环 。 图 4-6 (1) 二 冲 程 柴 油 机 工 作 原 理 图 4-6 (2) 二 冲 程 柴 油 机 工 作 原 理 4) 工 作 循 环 特 点 a） 二 冲 程 柴 油 机 能 在 每 两 个 冲 程 内 （ 每 曲 轴 转 一 转 ） 得 到 一个 作 功 冲 程 。 这 就 提 高 了 柴 油 机 的 作 功 能 力 ， 对 于 二 台 气 缸 尺 寸 及转 速 相 同 的 柴 油 机 ， 二 冲 程 的 功 率 似 乎 应 比 四 冲 程 的 大 一 倍 ， 但 实际 上 由 于 二 冲 程 柴 油 机 热 负 荷 比 四 冲 程 发 动 机 严 重 ， 加 上 气 口 损 失以 及 扫 气 所 耗 的 功 率 影 响 等 ， 所 以 功 率 只 为 四 冲 程 的 1.61.8倍 。 显然 ， 如 果 发 动 机 功 率 相 同 则 二 冲 程 柴 油 机 的 重 量 较 轻 。 b） 在 构 造 方 面 ， 二 冲 程 柴 油 机 较 四 冲 程 的 简 单 一 些 ， 特 别 是 横流 扫 气 式 二 冲 程 柴 油 机 ， 它 完 全 省 去 了 气 阀 及 其 传 动 装 置 ， 所 以 二冲 程 柴 油 机 的 维 护 ， 保 养 就 简 单 得 多 。 c） 由 于 二 冲 程 柴 油 机 在 活 塞 的 二 个 过 程 内 就 完 成 一 个 循 环 ， 做一 次 功 ， 因 而 它 的 回 转 要 比 四 冲 程 柴 油 机 均 匀 。 二 冲 程 柴 油 机 虽 然 有 以 上 优 点 ， 但 也 存 在 一 些 缺 点 ， 其 换 气 过程 远 没 有 四 冲 程 进 行 得 那 样 完 善 ， 气 缸 内 废 气 的 清 除 和 新 气 的 充 入都 较 四 冲 程 困 难 得 多 。 此 外 ， 二 冲 程 柴 油 机 进 入 气 缸 的 新 气 在 排 气 口 开 启 着 的 时 候 ， 要 随 同 废 气 一 起 泄 出 一 部 分 ， 这 就 增 加 了 新 气 的消 耗 量 ， 从 而 损 失 了 柴 油 机 的 一 部 分 功 率 。 1.增 压 的 概 念 所 谓 “ 增 压 ” 就 是 将 进 入 气 缸 前 的 新 鲜 空 气 的 压 力 提 高 ， 因 此在 同 样 的 气 缸 容 积 下 ， 可 以 吸 入 更 多 的 空 气 量 。 这 样 就 可 以 保 证 燃烧 更 多 的 燃 油 从 而 提 高 了 柴 油 机 的 功 率 。 三 柴 油 机 的 增 压kp MPapk 15.0 MPapMPa k 2.015.0 MPapk 2.0 2.增 压 的 分 级 按 照 增 压 压 力 的 高 低 ， 增 压 可 分 为 低 、 中 、 高 三 级 ： 低 增 压 ： 中 增 压 ： 高 增 压 ： 3. 增 压 的 方 法 目 前 柴 油 机 所 采 用 的 增 压 方 法 ， 主 要 有 机 械 增 压 和 废 气 涡 轮 增压 二 种 。 a) 机 械 增 压 图 4-7a） 所 示 为 一 齿 轮 传 动 的 离 心 式 机 械 增 压 器 的 示 意 图 ， 增压 器 是 直 接 由 柴 油 机 本 身 通 过 齿 轮 或 链 条 来 带 动 的 。 图 4-7 柴 油 机 的 增 压 a)机 械 增 压 b) 废 气 涡 轮 增 压 图 4-7 b) 表 示 了 废 气 涡 轮 增 压 器 的 简 单 线 图 。图 4-7 柴 油 机 的 增 压 b)废 气 涡 轮 增 压 c) 两 种 增 压 方 法 的 比 较 机 械 增 压 的 柴 油 机 中 ， 增 压 压 力 一 般 不 能 太 高 （ 以 不 超 过0.160.17MPa为 宜 ） ， 因 为 增 压 压 力 过 高 将 引 起 增 压 器 消 耗功 率 过 大 而 降 低 柴 油 机 的 经 济 性 。 废 气 涡 轮 增 压 柴 油 机 中 ， 带 动 增 压 器 的 功 率 完 全 由 废 气 涡 轮 供 给 ， 并 不 消 耗 内 燃 机 的 有 效 功 率 ， 因 此 可 采 用 较 高 的 增 压 度 ， 增 压 比 可 达 3.5 4。 从 而 使 柴 油 机 平 均 有 效 压 力 大 大 提 高 ， 燃 料 消 耗 率 下 降 ， 所 以 在 增 压 柴 油 机 上 被 广 泛 应 用 。 4-2 柴 油 机 的 工 作 参 数 为 了 分 析 比 较 柴 油 机 的 工 作 性 能 和 质 量 的 好 坏 ,常 用 一些 工 作 参 数 把 它 的 全 貌 综 合 地 反 映 出 来 。 柴 油 机 的 工 作 参数 主 要 有 动 力 参 数 和 经 济 性 参 数 。 一 指 示 指 标 示 功 图 概 念 如 图 1-18a） 所 示 ， 用 PV图 表 示 柴 油 机 一 个 工 作 循 环 内 气 缸 中燃 气 压 力 随 活 塞 位 移 而 变 化 的 情 形 。 纵 坐 标 表 示 气 缸 内 的 气 体 压 力P， 横 坐 标 相 当 于 活 塞 行 程 的 气 缸 容 积 V。 气 缸 内 气 体 的 压 力 和 容 积是 同 时 变 化 的 ， 我 们 可 以 用 示 功 仪 器 测 量 出 来 。 因 此 ， PV图 可 用 来研 究 柴 油 机 工 作 过 程 进 行 的 情 况 ， 并 可 用 来 算 出 柴 油 机 完 成 一 个 工作 循 环 所 作 的 功 ， 所 以 把 PV图 称 为 示 功 图 。 燃 烧 膨 胀 所 作 的 功 ， 减 去 其 他 过 程 所 消 耗 的 功 ， 就 是 柴 油 机 一 个循 环 向 外 输 出 的 功 （ 图 中 阴 影 线 所 包 围 的 面 积 ） 。 a) b) 图 1-18 柴 油 机 示 功 图 1 平 均 指 示 压 力 Pi 假 定 有 一 个 在 整 个 活 塞 行 程 内 不 变 的 压 力 作 用 在 活 塞 上 ， 使 活塞 在 一 个 行 程 内 所 作 的 功 与 闭 合 循 环 （ 即 阴 影 线 所 包 围 的 面 积 ） 所作 的 功 相 等 ， 如 图 1-18b)所 示 ， 则 ， 这 个 假 定 不 变 的压 力 称 为 平 均 指 示 压 力 Pi（ MPa） 。 它 代 表 了 在 实 际 循 环 中 每 单 位气 缸 容 积 所 做 的 功 。 表 示 气 缸 内 气 体 工 作 循 环 所 做 功 的 大 小 ， 即 Vs 气 缸 工 作 容 积 , m3。 一 般 计 算 时 ， 平 均 指 示 压 力 的 单 位 用 MPa， 以 Pi 表 示 。 平 均 指 示 压 力 P i 是 指 发 动 机 工 作 循 环 中 每 单 位 气 缸 工 作 容 积 所做 的 指 示 功 ， 平 均 指 示 压 力 愈 高 ， 标 志 着 发 动 机 气 缸 工 作 容 积 利 用程 度 愈 佳 。 )( mNsViPiL sii VLP MPaV LP s ii 610 2. 指 示 功 率 Ni 1） 指 示 功 率 的 表 达 式 从 示 功 图 知 道 柴 油 机 每 个 气 缸 ， 每 个 循 环 所 作 的 功 为 Li， 则每 秒 钟 作 功 为 ：式 中 : n曲 轴 每 分 钟 转 数 ； 冲 程 系 数 ， 四 中 程 =4， 二 冲 程 =2； P i 平 均 指 示 压 力 ， MPa(应 该 是 Pa吧 ？ )； V s气 缸 工 作 容 积 ， m3 。 对 于 i 个 气 缸 的 整 台 柴 油 机 来 说 ， 指 示 功 率 为 ：kwinVPN sii 03.0 kwinVPN sii 03.0 2） 提 高 功 率 Ni的 方 法 a) 增 大 缸 径 D体 积 和 重 量 增 加 ， 造 价 增 加 ， 维 护 和 修 理 较复 杂 。 b) 增 大 冲 程 S体 积 和 重 量 增 加 ， 造 价 增 加 ， 维 护 和 修 理 较复 杂 。 c) 增 大 转 速 n受 到 活 塞 的 平 均 速 度 所 限 制 ， 因 为 速 度 越 高将 增 加 零 件 的 磨 损 ， 运 动 部 件 的 惯 性 力 以 及 气 缸 的 热 应 力 等 ， 这 些将 影 响 柴 油 机 的 寿 命 ， 对 于 二 冲 程 柴 油 机 将 影 响 到 换 气 。 d) 增 加 气 缸 数 i 缸 数 增 多 使 结 构 复 杂 ， 制 造 和 维 修 困 难 。 因 此 最 有 效 的 方 法 是 提 高 Pi值 也 即 是 提 高 增 压 度 的 方 法 。 3 指 示 效 率 和 指 示 耗 油 率 1) 指 示 效 率 i 在 柴 油 机 里 ， 每 循 环 喷 入 气 缸 中 的 燃 油 ， 并 不 都 能 作 功 。 因 为在 完 成 一 个 循 环 时 有 许 多 损 失 ， 如 由 于 燃 烧 不 好 而 引 起 的 不 完 全 燃烧 的 损 失 ； 传 给 气 缸 壁 气 缸 盖 等 受 热 零 件 而 由 冷 却 水 带 走 的 热 量 损失 ； 由 排 气 所 带 走 的 热 量 损 失 ， 以 及 由 于 气 缸 漏 气 所 造 成 的 热 量 损失 等 ， 这 些 都 是 热 量 的 损 失 。 通 常 是 用 指 示 效 率 i来 表 示 损 失 的 大小 。 式 中 : Li气 缸 中 每 循 环 所 作 的 指 示 功 ， J； Qi每 循 环 喷 入 气 缸 的 燃 油 所 能 发 出 的 热 量 ， J。 iii QL hkwkgNGg iTi /式 中 : GT每 小 时 所 消 耗 的 燃 油 量 ， kg。kwkgHg uii /3600 式 中 :Hu 每 千 克 燃 油 的 低 发 热 值 ， KJ/kg。 2) 指 示 耗 油 率 gi 它 代 表 每 一 指 示 千 瓦 小 时 所 消 耗 的 燃 油 量 。 很 明 显 ， 指 示 耗 油 率 gi愈 大 ， 即 表 示 为 了 在 气 缸 里 作 出 一 千 瓦小 时 的 功 所 消 耗 的 燃 油 愈 多 。 这 就 说 明 工 作 循 环 进 行 得 不 好 ， 热 损失 大 ， 当 然 这 时 的 指 示 效 率 i也 就 愈 低 。 所 以 i、 gi是 表 示 工 作 循 环进 行 得 好 坏 的 指 标 。 （ 二 ） 有 效 指 标 柴 油 机 的 指 示 指 标 是 以 工 质 对 活 塞 作 功 为 基 础 上 的 。 但 在 实 际上 ， 柴 油 机 是 通 过 曲 轴 对 外 作 功 的 ， 曲 轴 上 的 功 才 是 实 际 的 有 效 功。 以 曲 轴 上 所 得 功 为 基 础 的 指 标 即 为 有 效 指 标 ， 有 效 指 标 有 下 列 几种 ： 1 械 损 失 功 率 Nm和 有 效 功 率 N e 1） 机 械 损 失 功 率 Nm ： （ 由 以 下 四 部 分 组 成 ） a） 摩 擦 损 失 功 率 Nm1： 柴 油 机 各 相 对 运 动 部 件 表 面 因 摩 擦 而 消耗 的 功 率 （ 与 摩 擦 面 上 的 正 压 力 、 运 动 速 度 ， 加 工 质 量 等 有 关 ） 。 b） 带 动 辅 助 机 械 所 消 耗 的 功 率 Nm2： 如 带 有 喷 油 泵 、 燃 油 泵 、冷 却 水 泵 、 滑 油 泵 、 分 配 机 构 等 。 c） 泵 气 功 率 损 失 N m3： 这 种 损 失 只 产 生 在 非 增 压 四 冲 程 柴 油 机中 ， 即 进 排 气 过 程 中 所 引 起 的 功 率 损 失 。 d） 机 械 增 压 器 或 扫 气 泵 功 率 损 失 Nm4： 机 械 增 压 器 或 扫 气 泵 （罗 茨 泵 ） ， 由 于 通 过 曲 轴 驱 动 ， 均 需 消 耗 一 部 分 功 率 。 显 然 废 气 涡轮 增 压 或 不 带 机 械 增 压 器 的 柴 油 机 ， 无 这 种 功 率 损 失 。 整 个 机 械 损 失 功 率 为 ： m4m32m1m NNNNN m 2) 有 效 功 率 N e 将 气 缸 内 ， 发 出 的 指 示 功 率 Ni扣 除 了 机 械 损 失 功 率 Nm以 后 就 是柴 油 机 输 出 轴 向 外 输 出 的 有 效 功 率 Ne， 又 称 轴 功 率 或 制 动 功 率 。 柴 油 机 有 效 功 率 是 在 试 验 台 上 用 水 力 测 功 器 或 电 力 测 功 器 直 接测 出 ， 在 船 上 可 用 扭 力 测 功 器 等 仪 器 测 出 。me NN iN 2 机 械 效 率 m 柴 油 机 的 机 械 效 率 就 是 有 效 功 率 与 指 示 功 率 的 比 值 ， 即 现 代 船 用 柴 油 机 在 额 定 工 况 下 m值 ： 四 冲 程 非 增 压 柴 油 机 m约为 0.750.85； 四 冲 程 增 压 柴 油 机 m约 为 0.800.92； 二 冲 程 非 增 压 柴油 机 m约 为 0.730.862； 二 冲 程 增 压 柴 油 机 m约 为 0.800.95。imiem NNNN 1 3 平 均 有 效 压 力 Pe 知 道 了 平 均 指 示 压 力 Pe和 机 械 效 率 m之 后 ， 就 可 以 求 出 柴油 机 的 平 均 有 效 压 力 。 Pe的 数 值 取 决 于 工 作 循 环 进 行 的 完 善 程 度 和 机 械 损 失 的 大小 。 pe值 高 ， 则 说 明 柴 油 机 的 强 化 程 度 高 ， 气 缸 内 的 潜 力 发 挥 得 充分 ， 所 以 它 是 柴 油 机 中 一 个 极 为 重 要 的 指 标 。 MPapp mie 4 柴 油 机 的 有 效 效 率 e和 有 效 耗 油 率 ge 在 考 虑 了 柴 油 机 的 热 损 失 和 机 械 损 失 之 后 ， 所 剩 下 的 就 是 柴 油机 的 输 出 功 了 。 我 们 用 有 效 效 率 e来 表 示 柴 油 机 的 总 效 率 ： 和 有 效 效 率 e相 对 应 的 是 有 效 耗 油 率 ge， 它 表 示 柴 油 机 每 发 出一 千 瓦 小 时 的 功 率 所 消 耗 的 燃 油 量 。 式 中 : GT每 小 时 燃 油 消 耗 量 。mie hkwkgNGHg eTuee /3600 4-4 柴 油 机 的 特 性 一 概 述 1、 指 示 功 率 的 表 达 式 Ni =pi vs n i / (0.03 ) KW 2、 有 效 功 率 的 表 达 式 Ne= Ni m =pi vs n i m / (0.03 ) KW (pe= pi m ) Ne = pe vs n i / (0.03 ) KW 3、 参 数 关 系 1) 对 一 给 定 的 柴 油 机 来 讲 ， vs、 i、 为 已 知 常 数 。 因 此 ， Ne是 随 p e 、 n而 变 的 函 数 ： Ne = f（ pe 、 n ） 2) 输 出 矩 扭 Me与 Ne之 间 的 关 系 为 ： Ne = Me n/9 . 55 或 Ne = f（ Me 、 n ） 或 Me = 9 . 55 Ne /n 式 中 ： Me柴 油 机 的 输 出 矩 扭 。 3) 输 出 矩 扭 Me与 平 均 有 效 压 力 pe 之 间 的 关 系 为 ： Me = 9 . 55 Ne /n = 9 . 55 Vs pe / (0.03 ) =K pe式 中 ： Vs柴 油 机 的 气 缸 工 作 容 积 总 和 。 Vs=vs i K对 一 给 定 的 柴 油 机 来 讲 ， K= 9 . 55 Vs / (0.03 ) =常 数 。 因 此 ， Me 与 pe 成 正 比 ， 即 与 喷 油 量 成 正 比 。 记 为 ： Me = f ( pe ) 4) 总 结 ： N e = f（ pe 、 n ） Me = f ( pe ) 3、 柴 油 机 运 行 规 律 与 参 数 之 间 的 关 系 ： 1） n变 ， pe 不 变 。 （ 即 每 一 个 工 作 循 环 的 喷 油 量 不 变 ） 2） n变 ， pe 也 变 。 3） n不 变 ， pe 变 。 4、 柴 油 机 特 性 概 念 ： 柴 油 机 工 作 参 数 （ Ni， Ne， i， e， gi， ge， Me等 ） 和 变 量 pe 、n之 间 的 函 数 关 系 为 称 柴 油 机 的 特 性 。 5、 柴 油 机 特 性 分 类 ： 柴 油 机 工 作 参 数 （ N i， Ne， i， e， gi， ge， Me等 ） 随 转 速 n和 随 平 均 有 效 压 力 Pe而 变 化 的 规 律 分 别 叫 做 柴 油 机 的 速 度 特 性 和 负荷 特 性 。 柴 油 机 特 性 分 类 如 下 ： 柴 油 机 特 性 减 额 功 率 输 出 特 性 。 多 参 数 特 性 ） 。万 用 特 性 （ 泛 用 特 性 ， 。变 ） （ 带 发 电 机 工 况 ）不 变 ，负 荷 特 性 （ 也 变 。变 ，推 进 特 性 ， 不 变 。变 ，外 特 性 和 部 分 特 性 ，变 ）速 度 特 性 （ Pen Pen Penn 二 、 速 度 特 性 (n变 ) 1、 外 特 性 n 变 ， pe一 定 时 ， 由 Ne = f（ pe 、 n ） 知 : Ne n ; Me = f ( pe ) = 常 数 。 N e = Me n/9 . 55 = f ( n ) 即 Ne 与 n成 直 线 关 系 ,如 下 图 所 示 . 实 际 上 有 如 下 因 素 影 响 ： （ 1） 每 循 环 进 气 量 与 n 有 关 。 2） 热 态 状 与 n 有 关 。 （ 3） 指 示 效 率 的 变 化 。 （ 4） 每 循 环 喷 油 量 也 与 n 有 关 。 定 时 ， 因 此 ， pe 是 变 化 的 。 1） 外 特 性 的 定 义 在 速 度 特 性 线 中 ， 把 柴 油 机 在 喷 油 量 （ 即 pe） 不 变 时 ， 在 各 种转 速 n下 的 最 大 做 功 能 力 称 为 柴 油 机 的 外 特 性 。 2） 外 特 性 的 种 类 根 据 柴 油 机 工 作 时 的 强 化 程 度 不 同 ， 其 又 可 分 为 ： （ 1） 极 限 功 率 外 部 特 性 曲 线 （ 简 称 极 限 外 特 性 线 ） （ 平 均 有 效压 力 pe1 ） 含 义 ： 柴 油 机 热 负 荷 和 机 械 负 荷 达 到 极 限 程 度 。 （ 2） 冒 烟 外 特 性 线 （ 又 称 为 15分 钟 功 率 特 性 曲 线 ） 含 义 ： 柴 油 机 热 负 荷 非 常 高 ， 表 示 开 始 冒 烟 与 不 冒 烟 的 分 界 线 。（ 平 均 有 效 压 力 p e2 ） pe2=(0.850.92) pe1 （ 3） 超 额 外 特 性 线 （ 又 称 为 1小 时 功 率 特 性 曲 线 ） 含 义 ： 柴 油 机 热 负 荷 很 高 ， 一 般 作 为 船 用 主 机 的 最 大 功 率 或 超额 功 率 ， 持 续 使 用 时 间 不 应 超 过 1小 时 。 （ 4） 额 定 外 特 性 线 （ 又 称 为 12小 时 功 率 特 性 曲 线 ） 含 义 ： 柴 油 机 热 负 荷 和 机 械 负 荷 适 中 ， 能 较 长 时 间 持 续 工 作（ 不 小 于 12小 时 ） 。 由 工 厂 台 架 试 验 定 确 。 做 船 用 主 机 时 ， 持 续 工作 时 间 不 应 超 过 12小 时 。 船 舶 规 范 规 定 ： 船 用 主 机 的 超 额 功 率 为 额 定 功 率 的 110%， 最大 转 速 n max为 额 定 转 速 nH的 103%， 此 时 柴 油 机 持 续 运 行 1小 时 不 应冒 黑 烟 。 （ 5） 持 续 功 率 外 特 性 线 （ 又 称 为 持 久 功 率 外 特 性 线 ） 含 义 ： 柴 油 机 热 负 荷 和 机 械 负 荷 好 ， 一 般 作 为 船 用 主 机 的 常 用功 率 ， 可 长 期 持 续 使 用 。 持 续 功 率 为 额 定 功 率 的 90%， 转 速 为 额 定 转 速 nH的 100%。 （ 6） 部 分 功 率 外 特 性 线 含 义 ： 柴 油 机 热 负 荷 和 机 械 负 荷 较 底 ， 喷 油 量 更 小 。 （ 7） 等 转 矩 限 制 外 特 性 线 设 Me = MeH = 常 数 则 Ne = MeH n / 9.55 = A n 式 中 ： MeH柴 油 机 额 定 功 率 和 额 定 转 速 时 的 转 矩 , A 常 数 . 含 义 ： 柴 油 机 在 全 部 转 速 范 围 内 ， 在 此 线 下 ， 柴 油 机 和 轴 系都 可 安 全 工 作 。 （ 8） 最 底 负 荷 限 制 外 特 性 线 （ 9） 最 高 转 速 限 制 线 （ 10） 最 底 转 速 限 制 线 船 用 柴 油 机 的 工 作 范 围 ： 2、 推 进 特 性 (n变 ， Pe也 变 ） 柴 油 机 作 为 船 用 主 机 带 动 螺 旋 桨 时 ， 两 者 关 系 是 ： 1） 两 者 保 持 能 量 守 恒 ； 2） 运 动 一 致 。 由 船 舶 原 理 知 低 速 排 水 量 型 船 舶 ， 其 螺 旋 桨 吸 收 的 功 率 与转 速 的 三 次 方 成 正 比 ， 即 ： Ne= 我 们 把 柴 油 机 的 工 作 按 照 Ne= 的 规 律 的 变 化 关 系 称 为柴 油 机 的 推 进 特 性 三 、 负 荷 特 性 (n不 变 ， P e变 ） 柴 油 机 带 直 流 发 电 机 时 要 求 电 压 不 变 ， 带 交 流 发 电 机 时 要求 周 波 数 不 变 ， 因 此 柴 油 机 应 恒 速 运 行 。 当 外 界 负 荷 变 化 时 通过 改 变 Pe来 进 行 调 节 。3Kn 3Kn 船 用 柴 油 机 推 进 特 性 曲 线 四 、 柴 油 机 的 万 有 特 性 图 1-18 船 用 柴 油 机 特 性 曲 线 综 合 图 (1) 图 1-18 船 用 柴 油 机 特 性 曲 线 综 合 图 (2) 第 5章 船 、 机 、 桨 工 况 配 合 特 性 一 、 研 究 船 、 机 、 桨 工 况 配 合 的 目 的 二 、 船 、 机 、 桨 三 者 的 关 系 三 、 研 究 船 、 机 、 桨 配 合 的 原 则 和 方 法 四 、 研 究 的 范 围 1、 工 况 配 合 的 分 类 和 研 究 范 围 1） 稳 定 （ 静 态 ） 工 况 时 的 配 合 特 性 （ 1） 设 计 工 况 时 的 配 合 特 性 （ 2） 非 设 计 工 况 时 的 配 合 特 性 2） 过 渡 （ 动 态 ） 工 况 时 的 配 合 特 性 （ 1） 起 航 、 加 速 工 况 时 的 配 合 特 性 （ 2） 转 向 工 况 时 的 配 合 特 性 （ 3） 倒 车 工 况 时 的 配 合 特 性 2、 稳 定 （ 静 态 ） 工 况 的 含 义 5-1 船 、 机 、 桨 工 况 配 合 概 述 船 、 机 、 桨 稳 定 （ 静 态 ） 工 况 配 合 曲 线 一 、 设 计 工 况 时 的 配 合 特 性 功 率 转 速 （ 航 速 ） 坐 标 系 1、 工 况 配 合 特 性 曲 线 图 的 构 成 5-2 单 机 、 单 桨 推 进 装 置 工 况 配 合 特 性 （ 稳 态 ） （ 以 直 接 传 动 为 例 ） 设 计 工 况 配 合 特 性 曲 线 图 （ 1） 设 计 工 况 配 合 特 性 曲 线 图 （ 2） 设 计 工 况 配 合 特 性 曲 线 图 （ 3） 2、 设 计 工 况 配 合 特 性 分 析 与 讨 论 1) A点 为 船 、 机 、 桨 的 设 计 工 作 点 ， 在 A点 航 行 时 的航 速 为 设 计 航 速 。 （ 1） 桨 在 设 计 状 态 下 工 作 ， 具 有 最 佳 效 率 。 （ 2） 柴 油 机 在 额 定 负 荷 （ MH)和 额 定 转 速 （ nH） 下 运 行 ，发 出 额 定 功 率 （ NeH) ， 桨 收 到 主 机 的 全 部 功 率 ， 主 机 的 功 率 被 充 分利 用 ， 耗 油 率 （ ge） 低 。 （ 3） 船 以 设 计 航 速 航 行 ， 船 、 机 、 桨 实 现 最 佳 配 合 ， 推 进 装 置获 得 最 高 效 率 。 2） C为 高 于 设 计 航 速 （ V sH） 的 工 作 点 ， 即 VsC VsH 。 （ 1） 船 、 机 处 于 设 计 载 荷 时 的 特 性 线 1BA上 ， 阻 力 特 性 不 变 （ J不 变 ） ,螺 旋 桨 效 率 等 于 设 计 效 率 。 （ 2） 柴 油 机 为 适 应 螺 旋 桨 的 需 要 ， 增 加 负 荷 （ 加 大 喷 油 量 ） 和提 高 转 速 ， 超 负 荷 运 行 ， 工 作 状 态 变 化 ， 性 能 下 降 （ 影 响 寿 命 ） ，故 只 能 在 特 殊 情 况 下 短 期 运 行 。 3） B为 低 于 设 计 航 速 （ VsH） 的 工 作 点 ， 即 VsH VsB 。 (1) 船 、 桨 特 性 不 变 （ J不 变 ） ， 螺 旋 桨 效 率 等 于 设 计 时 的 效率 。 （ 2） 主 机 处 于 部 分 负 荷 下 工 作 （ 如 4B特 性 线 ） ， 主 机 的 功 率不 能 充 分 利 用 ， 耗 油 率 （ ge） 上 升 ， 效 率 也 降 低 。 4） 在 设 计 工 况 下 （ 即 设 计 载 荷 下 ） ， 船 舶 增 速 受 主机 超 额 转 速 和 超 额 功 率 的 限 制 ； 船 舶 低 速 航 行 ， 则 受 主 机最 低 稳 定 转 速 和 最 低 负 荷 的 限 制 。 二 、 非 设 计 工 况 时 的 配 合 特 性 功 率 转 速 （ 航 速 ） 坐 标 系 1、 工 况 配 合 特 性 曲 线 图 的 构 成 非 设 计 工 况 配 合 特 性 曲 线 图 2、 非 设 计 工 况 配 合 特 性 分 析 与 讨 论 1） 螺 旋 桨 沿 着 重 载 工 况 推 进 特 性 线 3B1曲 线 工 作 时 ，受 主 机 额 定 转 矩 的 限 制 ， 只 能 沿 着 额 定 负 荷 特 性 线 2BA曲线 工 作 ， 机 、 桨 配 合 工 作 点 为 B。 （ 1） 螺 旋 桨 离 开 设 计 条 件 ， 效 率 降 低 。 （ 2） 主 机 转 速 被 迫 下 降 ， 虽 然 发 出 额 定 转 矩 ， 但 功 率 未 达 到 额定 值 ， 效 率 降 低 （ ge上 升 ） 。 (3) 船 速 降 低 。 （ 4） 结 果 是 推 进 装 置 的 功 率 不 能 全 部 利 用 ， 经 济 性 降 低 ， 航 速减 慢 。 2） 螺 旋 桨 沿 着 轻 载 工 况 推 进 特 性 线 4C曲 线 工 作 时 ，受 主 机 额 定 转 速 的 限 制 ， 机 、 桨 配 合 工 作 点 只 能 平 衡 于 C点 。 （ 1） 螺 旋 桨 离 开 设 计 条 件 ， 效 率 降 低 。 （ 2） 主 机 受 额 定 转 速 的 限 制 ， 只 能 按 部 分 负 荷 特 性 线 5C曲 线 工作 ， 虽 然 转 速 达 到 额 定 值 ， 但 发 不 出 额 定 功 率 。 （ 3） 航 速 稍 有 升 高 ， 因 为 J2 J0 ,并 且 nc nH。 （ 4） 结 果 是 机 、 桨 性 能 下 降 ， 主 机 的 功 率 未 能 全 部 被 利 用 ， 推进 装 置 的 经 济 性 降 低 ， 航 速 稍 有 升 高 。 4） 在 非 设 计 工 况 下 （ 即 非 设 计 载 荷 下 ） ， 主 机 额 定功 率 未 能 全 部 被 利 用 的 原 因 是 ： 当 轻 载 工 况 时 ， 受 主 机 额定 转 速 的 限 制 ， 转 矩 未 达 到 额 定 值 ； 当 重 载 工 况 时 ， 受 主机 额 定 转 矩 的 限 制 ， 主 机 转 速 未 达 到 额 定 值 。 三 、 结 论 1、 单 机 、 单 桨 直 接 传 动 推 进 装 置 只 有 一 个 最 佳 配 合工 作 点 ， 即 在 设 计 载 荷 时 的 设 计 工 作 点 （ A)。 2、 在 非 设 计 工 作 点 工 作 时 ， 推 进 装 置 功 率 不 能 全 部利 用 ， 综 合 效 率 下 降 ， 经 济 性 变 坏 。 3、 因 此 ， 这 种 推 进 装 置 对 工 况 和 载 荷 多 变 的 船 舶 不太 适 应 ， 而 对 工 况 稳 定 的 （ 如 海 洋 和 沿 海 运 输 ） 船 舶 ， 则能 发 挥 其 优 越 性 。 四 、 主 机 轴 带 负 荷 式 1、 目 的 : a)节 能 ; b)减 少 机 电 设 备 的 规 模 和 数 量 ; c)降 低 初 投 资 。 2、 工 况 配 合 特 性 分 析 与 讨 论 3、 剩 余 功 率 的 概 念 柴 油 机 在 以 某 一 转 速 带 螺 旋 桨 工 作 时 ， 除 发 出 带 螺 旋 桨 所 需 要的 功 率 之 外 ， 潜 在 的 尚 能 发 出 的 功 率 称 为 剩 余 功 率 。 （ 简 称 余 功 ） 4、 剩 余 功 率 的 表 达 式 1) 转 速 为 n时 的 余 功 N=N e-Np=NeH(n/nH)- NeH 2) 最 大 余 功 的 表 达 式 及 此 时 的 转 速 令 N = NeH(n/nH)- NeH =0 （ 对 转 速 n求 导 ） 3/ Hnn 3/ Hnn 得 到 ： NeH - 3NeH = 0 3 =1 n/nH= n=0.577nH （ 最 大 余 功 时 的 转 速 ） Nmax=NeH(0.577nH/nH)-NeH =N eH (0.577-0.192) =0.385NeH （ 最 大 余 功 ） 2/ Hnn 2/ Hnn 31 3/577.0 HH nn 剩 余 功 率 的 概 念 及 其 范 围 一 、 条 件 与 假 设 1、 不 考 虑 传 动 损 失 ， 即 c = 0 ； 推 进 效 率 t = 1。 2、 运 动 一 至 ， 能 量 守 恒 。 对 船 、 桨 有 ： 2Pe=R, 2Np=NR; 对 机 、 桨 有 ： np=ne, Mp=Me, Np=Ne。 二 、 工 况 配 合 特 性 曲 线 图 的 构 成 功 率 转 速 （ 航 速 ） 坐 标 系 5-3 双 机 、 双 桨 推 进 装 置 工 况 配 合 特 性 （ 稳 态 ） （ 以 直 接 传 动 为 例 ） 双 机 、 双 桨 工 况 配 合 特 性 曲 线 图 三 、 设 计 载 荷 下 的 工 况 配 合 特 性 分 析 1、 在 A0点 航 行 ； 船 以 设 计 航 速 航 行 ， 船 、 机