船舶动力系统2-5.pptVIP

船舶动力系统 第二章 柴油机（5） 机-桨-船配合特性 船舶推进装置中各部件的工作实质 主机：加入燃料，输出扭矩 传动设备：输入扭矩，输出扭矩 推进器：输入扭矩，输出推力 ?消耗燃料，产生推力，克服船体阻力，推进船舶前进/后退 船舶做等速直线运动时，船、机、桨的关系 机-桨关系 转速 扭矩 功率 桨-船关系（螺旋桨所需功率由船体阻力决定） 螺旋桨和船体，速度 螺旋桨和船体，力 螺旋桨和船体，功率 运动方程 机、桨、船三者中任意发生变化，都会引起配合工作状况的变化 船舶航行时的阻力、航速，不仅取决与船体尺度、型线、还取决于航行中的海况、风浪、潮流、装载量等 航行中的工况除了额定工况，还有 部分工况 快速起航工况 系泊工况 稳定倒车工况 转弯 …… ?不同的负载、不同运转工况、装置部件性能的变化，船机桨配合特性均不同 研究推进系统动力配合特性的目的 为了确定能满足设计航速条件下的最经济最合适的推进型式；选择最恰当的发动机功率、转速；选择获得最大推力的螺旋桨参数等。即，确定船机桨最佳匹配点 为了鉴别所确定的推进装置，在非设计工况下的工作能力和适应性，谋求较合理的配合特性，得到相应的管理方案，以提高整个推进装置的技术性能 不同船舶的情况不同 如，推、拖船、渔船长出现往返负荷不平衡的情况 工程船、渔船要求某些轴带设备，要求微速航行 港口作业船要求操纵灵活 航行于复杂航道的船，要求紧急制动装置 破冰船要求制动保护装置 推进装置工作特性分两类 稳态工作特性：螺旋桨推力和船舶阻力相等时的配合特性（设计工况、部分工况） 动态工作特性：不相等是过渡工况下船、机、桨配合特性 设计工况（即额定工况），指船舶为设计线型、尺度；载重量，气象条件、海况为设计任务书规定；桨径、螺距为设计值；主机输出功率、转速为设计要求 船舶，以设计航速航行 船体阻力、螺旋桨推力、主机发出的动力三者平衡 推进装置处于最佳状态，推进效率（往往）最高 船、机、桨能量配合点称为设计平衡点 推进系统各部件主要工作特性 螺旋桨桨叶向后拨水产生推力。本身转速np，相对于水轴向前进进速vp 水流合成速度w沿冲角αk对叶元体冲来，产生升力dy（垂直于w）阻力dx（沿w） 对于几何参数一定的螺旋桨，推力系数KT、扭矩系数KM、敞水效率ηP是进速系数λP的函数 民用船舶，尤其是货船和油轮，稳定工况下正常航行时， 基本不变 船体阻力特性 船舶航行阻力=摩擦阻力+漩涡阻力+兴波阻力，航速增加?船舶阻力增加 一般较低速的排水量船舶，船舶阻力以摩擦阻力为主， 推进系统的特性：反映机、桨、船的主要技术经济指标（功率、扭矩、耗油率等），随转速or航速变化的特点和关系 船的特性：阻力特性-航速or有效功率-航速特性曲线描述 机的特性：柴油机功率-转速、扭矩-转速曲线描述 桨的特性：推力-转速、扭矩-转速曲线描述 配合，即船、机、桨共同的工作点（各特性曲线的交点）?分析不同工况下匹配点放在何处好 为了分析船-桨-机三者的相互影响，最方便的方法是将三者特性放在统一的坐标系里 主机特性：Me=f1(ne), Pe=f2(ne) 螺旋桨推进特性： T=g1(np), Mp=g2(np), Pp=g3(np) 船体阻力特性：R=φ1(vs), PR=φ2(vs) ∵ ne=inp； 当线型、尺寸确定，航行状况稳定时vs=cnp ∴三者特性曲线可以采用不同的比例，放在同一坐标系中 ∵船舶在稳定工况下运行时，推力T=阻力R，阻功率=推功率*效率 ∴船舶阻力、阻功率和螺旋桨推力、推功率可相互转换 ? 船-机-桨配合可简化成机-桨配合 主机和螺旋桨配合时的工作点 1：柴油机速度特性线 2：螺旋桨推进特性线 两条特性线的交点A：机-桨配合工作时的工作点 1：全负荷速度特性 2：部分负荷速度特性 3：超负荷速度特性 a：标定工况点 I：正常螺旋桨特性 II：阻力增加时螺旋桨特性 III：阻力减小时螺旋桨特性 1：全负荷速度特性 2、3：部分负荷速度特性 a：标定工况点 稳定点附近的工况配合 A：运行稳定点 船舶阻力增加，桨变重，λP? λP1 ，油门开度不变，转速降低△n2 增加的阻力消失， λP1? λP，发动机扭矩Me桨阻力矩MP，在△M2作用下，加速，恢复到原来的n 船舶阻力减少，桨变轻，λP? λP2 ，油门开度不变，转速增加△n1 外界阻力恢复， λP2? λP，发动机扭矩Me桨阻力矩MP，在△M1作用下，减速，恢复到原来的n 主机-螺旋桨是稳定系统 负荷偏离稳定点时，转速相应变化； 负荷恢复成原值时，转速恢复到原稳定点工作 重载时的机-桨配合特性 重载时，船舶吃水增加，船体阻力增加，进程比减小，螺旋桨特性变陡，从I-II if油门不变，工况点到b ?位于等转