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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,武汉理工大学,*,*,武汉理工大学,17 十一月 2024,船舶推进装置的特性与配合,武汉理工大学07 十月 2023船舶推进装置的特性与配合,17 十一月 2024,绪论,本章重点,：,功率传递关系,机桨匹配特性分析,07 十月 2023绪论本章重点：,17 十一月 2024,绪论,船机桨三者的能量关系,主机：能量发生器,桨：能量转换器，阻力变，桨特性变,船体：能量吸收器，装载量变、污底、航道等变化引起船舶阻力变化。,07 十月 2023绪论船机桨三者的能量关系,17 十一月 2024,1.,功率传递过程,07 十月 20231.功率传递过程,17 十一月 2024,1.,功率传递过程,柴油机指示功率,P,i,(IHP),标定功率,P,EB,(BHP)P,EB,=P,i,n,n,主机机械效率,桨收到功率,P,D,(DHP)P,D,=P,s,w,s,w,尾管装置的效率,0.9850.99,s,轴系的效率,推力功率,P,T,P,T,=P,D,O,r,O,桨的敞水效率，,0.550.65;,r,相对旋转效率,0.961.05,船体有效功率,P,R,P,R,=P,T,h,h,船身效率,总推进效率,07 十月 20231.功率传递过程柴油机指示功率Pi(IH,17 十一月 2024,1.,功率传递过程,i,柴油机指示效率 四冲程,:0.420.52;,二冲程,:0.350.45,n,主机机械效率 非增压,:0.750.85;,增压,:0.80.92,C,齿轮箱效率,rt,推力轴承效率,rh,中间轴承效率,w,尾管装置的效率,0.9850.99,O,桨的敞水效率，,0.550.65,r,相对旋转效率,0.951.03,h,船身效率,0.951.1,d,推进效率,d,=,r,0,h,0.650.7,07 十月 20231.功率传递过程i柴油机指示效率,17 十一月 2024,1.,功率传递过程,07 十月 20231.功率传递过程,17 十一月 2024,2.1,船体阻力特性,船体阻力的组成,2,、,船机桨的基本特性,07 十月 20232.1 船体阻力特性 2、船机桨的基本特,17 十一月 2024,2.1,船体的阻力特性,可由其阻力特性反映,分析时，,RV,2,P,n,=RV,S,V,S,3,摩擦阻力,:(,frictional resistance),当船体运动时，由于水的粘性，在船体周围形成,“,边界层,”,，从而使船体运动过程中受到粘性切应力作用，亦即船体表面产生了摩擦力,压差阻力，常称为剩余阻力：,residual resistance,剩余阻力包括粘压阻力（常称为涡流阻力：,eddy-making resistance,）和,兴波阻力（,wave-making resistance,）,2,、,船机桨的基本特性,07 十月 20232.1 船体的阻力特性 摩擦阻力:(fr,17 十一月 2024,2.1,船体的阻力特性,船体的阻力、功率特性,:,对于一般民用商船,A,R,与船体线型与航行情况,(,装载、拖带、污底,),有关,07 十月 20232.1船体的阻力特性船体的阻力、功率特性,17 十一月 2024,2.1,船体的阻力特性,船体的阻力近似估算,应用船模系列试验资料估算阻力,根据船舶系列试验资料，直接给出阻力图表,归纳实船和船模资料分析估算法,根据统计资料分析整理得到,母型船数据估算法,海军系数法,07 十月 20232.1船体的阻力特性船体的阻力近似估算应,17 十一月 2024,2.2,桨的特性,桨的结构和几何参数,桨叶靠近桨縠的部分叫叶根，最外端叫叶梢,从船尾向船首看，看到的叶面叫压力面，,另一面叫吸力面。,按正车旋转，先入水的一边叫导边，,后入水的一边叫随边。,桨旋转时，叶梢顶尖划出的圆叫叶梢圆，,叶梢圆的直径叫桨径,07 十月 20232.2桨的特性 桨的结构和几何参数,17 十一月 2024,2.2,桨的特性,各参数的考虑,桨径越大,桨效率越大,但取决于船的类型和设计及强度,Bulk carrier and tanker:,d/D,approximately 0.65,Container ship:,d/D,approximately 0.74,桨叶数可取,2,3,4,5,或,6.,如直径及展开面积相同，桨叶数越少,桨效率越高,但强度差,大功率船一般取,4,或,5,叶桨,叶片数越多,振动越小。,盘面比越大,空泡产生的可能性越小，但加工面积增，价格增,.,07 十月 20232.2桨的特性 各参数的考虑,17 十一月 2024,2.2,桨的特性,桨的结构和几何参数,螺距：,螺距比（,P/D,）：,盘面比（,A/Ad,）：,A-,所有桨叶展开面积的总和,Ad-,以,D,为直径圆的面积,07 十月 20232.2桨的特性 桨的结构和几何参数,17 十一月 2024,2.2,桨的特性,07 十月 20232.2桨的特性,17 十一月 2024,2.2,桨的特性,07 十月 20232.2桨的特性,17 十一月 2024,2.3,柴油机的特性,柴油机的工况,发电机工况：调速器控制使,n,恒定（如电力传动主机和发电副机）,螺旋桨工况：直接驱动桨的主机稳定工况下，主机发出功率等于桨吸收功率,其它工况：功率与转速没有一定的关系，功率由阻力决定。（如驱动调距桨的主机，驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机，变工况主机）,07 十月 20232.3柴油机的特性柴油机的工况,17 十一月 2024,2.3,柴油机的特性,柴油机的特性,可认为，保持喷油量不变,柴,油机在不同转速时，平均有,效压力为常数。,故有,P,随供油量增加而增,大；供油量一定，,Pn,07 十月 20232.3柴油机的特性柴油机的特性,17 十一月 2024,也称作外特性。,柴油机试验台上测定，将喷油量调节机构固定在某一位置，改变负荷，使转速变换。,全负荷速度特性：标定转速发出标定功率的供油位置，标准试验环境（大气压,p,0,=100kpa,，相对湿度,0,=30%/,无限航区,60%,，环境温度,T,0,=298K/318K,）及持续功率下测定。,超负荷速度特性：超负荷功率为标定功率的,110%,（对应,103%neb,），并且在,12h,运转期内允许超负荷运转,1h,。,部分负荷速度特性：喷油泵油量固定在小于标定功率油量,07 十月 2023 也称作外特性。,17 十一月 2024,07 十月 2023,17 十一月 2024,调速特性,调速器作用下柴油机的功率、转矩与其转速的关系,全制调速器,07 十月 2023调速特性 调速器作用下柴油机的功率、转矩,17 十一月 2024,试验台或实船条件下测取。,发电副机和装有全制式调速器的主机，在设定转速不变下，当负荷变化转速保持不变时，可认为按负荷特性工作。,负荷特性是标志柴油机动力性与经济性的基本指标特性。,作用：比较不同柴油机的性能，评价同一柴油机的结构设计改变或调速后的效果；标定柴油机功率；绘制万有特性曲线。,07 十月 2023试验台或实船条件下测取。,17 十一月 2024,B,燃油消耗量,b,e,燃油消耗率,t,r,排气温度,07 十月 2023B燃油消耗量,17 十一月 2024,推进特性,稳定运转条件下，若不计传动损失,07 十月 2023推进特性 稳定运转条件下，若不计传动损失,17 十一月 2024,万有特性,以转速,n,为横坐标,功率,P,为纵坐标的坐标平面内绘出的一系列等值曲线族,.,如等油耗曲线,:,07 十月 2023万有特性 以转速n为横坐标,功率P为纵坐,17 十一月 2024,2.4,航速与转速的转换,稳定工况，桨有效推力等于阻力。,Te=T(1-t)=R,nv,船体阻力与桨推力可相互转化。,船机桨三者的关系简化为机桨二者的配合问题,.,07 十月 20232.4航速与转速的转换 稳定工况，桨有效,17 十一月 2024,3,、,机桨匹配特性分析,船舶阻力特性：,桨的特性：,工况一定即,J,一定时,，,柴油机的特性,：,Te=T(1-t)=R nv,船机桨三者的关系转化为机桨二者的关系,07 十月 20233、机桨匹配特性分析,17 十一月 2024,4,、典型推进装置的机桨匹配,07 十月 20234、典型推进装置的机桨匹配,17 十一月 2024,4,、,1,单机单桨直接传动,一般原则：既使柴油机的功率得到充分利用，又使柴油机的功率在全部运转范围内都不会超出允许值。,稳定工况（,J,不变）,要求航速大于设计航速,加油门,12,，配合点由,ab,；,V,增则阻力,R,增，又,nv,，,故,n,增使得,Te,增大。,R=Te,重新平衡。,要求航速小于设计航速,减油门,13,，配合点由,ac,；,V,减则阻力,R,减，,又,nv,，故,n,减使得,Te,减小。,R=Te,重新平衡。,07 十月 20234、1 单机单桨直接传动 一般原则：既使,17 十一月 2024,4.1,单机单桨直接传动,变工况（,JC,）,阻力,R,增大（重载、污底、逆风、顶流、浅水、窄航道航行等）,瞬时主机转速,n,不变，船航速,V,减小，由 ，,故,J,，推进特性线变陡，由,。,全制式调速器作用下，转速保持不变，,配合点由,ad,但,d,点超负荷，在最大,油门限制下，配合点沿,1,线由,ab,。,故阻力增时，不能加油门保持,n,不变。,桨重,07 十月 20234.1单机单桨直接传动 变工况（JC）,17 十一月 2024,4.1,单机单桨直接传动,变工况（,JC,）,阻力,R,增大（重载、污底、逆风、顶流、浅水、,窄航道航行等）,推力也相应增大,由,a,增至,b,07 十月 20234.1单机单桨直接传动 变工况（JC）,17 十一月 2024,4.1,单机单桨直接传动,变工况（,JC,）,阻力,R,减小,(,载重量或顶拖量减小,顺风等,),瞬时主机转速,n,不变，船航速,V,增大，由 ，故,J,，,推进特性线变平，由,。,全制式调速器作用下，转速保持,不变，配合点由,ae,但,e,点主机,额定功率发不足；如配置双置式,调速器，则受最高转速限制，,机桨配合点沿,adf,，,然后手动减油门至,c,点。,桨轻,07 十月 20234.1 单机单桨直接传动 变工况（JC,17 十一月 2024,复习思考题,简述船机桨三者之间的关系,。,如何反映船、机、桨的工作特性？,何谓工况？研究工况与配合的目的是什么？,什么叫柴油机特性？研究柴油机特性的目的是什么？,什么叫柴油机工况？根据其用途不同，船舶柴油机有哪几种工况？简述其运转特点？,何谓柴油机的外特性？包括哪几种？有何实用意义？,何谓柴油机的负荷特性？有何实用意义？,何谓柴油机的推进特性？有何实用意义？,07 十月 2023复习思考题简述船机桨三者之间的关系。,
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