船用螺旋桨匹配优秀课件.ppt

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1、船用螺旋桨匹配船用螺旋桨匹配第1页，本讲稿共26页船用主推进动力船舶的主推进动力装置主要有：柴油机推进动力装置燃气轮机推进动力装置、电力推进动力装置蒸汽推进动力装置核动力推进装置第2页，本讲稿共26页蒸汽推进动力装置蒸汽推进动力装置的主机是以蒸汽为工质，这种发动机的特点是采用间接加热方式，也就是燃料燃烧在发动机外的锅炉中进行，故称为外燃式发动机。根据其运动方式的不同，它分为往复式和回转式汽轮机两种。由于它具有结构简单、运行可靠、管理方便等优点，曾在很长的一段时间内在船舶上占据着统治地位。但由于其经济性差、尺寸重量大，不能适应机组功率增长的需要，因此已经被其它类型发动机所替代。第3页，本讲稿共2

2、6页电力推进动力装置船舶电力推进，通常是指由原动机带动发电机发电，然后直接或经过变流器给推进电动机供电，由推进电动机带动推进器(螺旋桨)旋转，使船舶运动。按照热力发动机的种类可把电力推进装置分为柴油机电力推进装置、蒸汽轮机电力推进装置和燃气轮机电力推进装置。推进电机可以是直流或交流电机。近年来船舶电力推进系统发展迅速。第4页，本讲稿共26页燃气轮机推进动力装置本世纪30年代燃气轮机制造业开始兴盛，50年代初商船开始使用，它具有重量轻、尺寸小、单机组功率大、机动性好、操纵管理方便以及容易实现自动化等突出优点，因此在中型水面舰船中大量被采用。但因其经济性较差，巨大的排气管道使民用运输船舶机舱难于布

3、置，目前商船上很少采用这种推进动力装置。第5页，本讲稿共26页核动力推进装置核动力装置虽有很多优点，但由于造价高，操纵管理及检查系统复杂，核分裂反应释放出大量放射性物质要严格防护，因此目前商船上应用较少第6页，本讲稿共26页柴油机推进动力装置德国发明家Rudolf Diesel(1858-1913)发明了柴油机，并于1892年申请了发明专利。柴油机的发明，从根本上解决了当时内燃机的敲击和爆燃问题。柴油机经过了一个多世纪的不断改进和发展，已经成为船舶推进的主要动力装置。柴油机不仅是热效率最高的一种热机，而且还具有起动迅速、安全可靠、重量较轻、功率范围大等一系列优点。因此，国内外民用船舶广泛采用柴

4、油机推进动力装置。在中、大型民用船舶上所使用的柴油机有大型低速和大功率中速两大类。第7页，本讲稿共26页船用螺旋桨特性船用螺旋桨特性螺旋桨匹配与调速第8页，本讲稿共26页螺旋桨特性第9页，本讲稿共26页螺旋桨与柴油机的配合特性第10页，本讲稿共26页第11页，本讲稿共26页调距桨特性调距桨特性计算主要是指调距桨推力计算和转矩计算。第12页，本讲稿共26页调距桨的推力调距桨产生的总推力为：Tp=Ts(1-t)Ts=KTn2D4其中，Ts是敞水时调距桨的推力，t为推力减额系数，Tp为调距桨的有效推力，KT为推力系数。n为柴油机的转速，D为调距桨的直径，为水的密度。第13页，本讲稿共26页影响推力减

5、额系数t的因素当调距桨的推力系数增加时，t也增加，特别是对于那些方形系数较大的船舶，这种影响更明显。船速V对t也有影响，这种影响非常复杂，很难用解析式表示。正车或倒车时，推力减额系数会发生一定的变化(一般倒车的推力减额系数较大)。第14页，本讲稿共26页推力减额系数根据各船舶的方形系数CB值，可以按照表近似选取推力减额系数t值：方形系数t方形系数t0.520.110.680.190.560.130.720.210.60.150.760.230.640.170.80.25第15页，本讲稿共26页调距桨的推力系数调距桨的推力系数计算比定距桨要复杂的多，图中给出了4叶调距桨推力系数的敞水特性曲线第1

6、6页，本讲稿共26页螺旋桨进程比调距桨进程比J可表示为：其中，Va为调距桨的进速，n为柴油机的转速，D为调距桨的直径。第17页，本讲稿共26页螺旋桨进速调距桨的进速Va可表示为：其中，Vs为船速，w为伴流系数。第18页，本讲稿共26页影响伴流系数w的因素影响伴流系数w的因素主要有：与船型有关，特别是船舶的方形系数影响最大与螺旋桨的直径有关；与船体表面的粗糙度有关；当傅汝德系数小于1时，随着船速的变化而变化。第19页，本讲稿共26页CB与w之间的关系方形系数w方形系数w0.520.150.680.270.560.180.720.30.60.210.760.330.640.240.80.36第20

7、页，本讲稿共26页调距桨的转矩计算调距桨的负荷转矩Mp可以表示为Mp=KQn2D5其中，KQ为转矩系数，n为柴油机的转速，D为调距桨的直径，为水的密度。第21页，本讲稿共26页转矩系数K转矩系数K与推力系数一样，也是进程比J，和螺距角的函数第22页，本讲稿共26页船-机-桨动态特性结构第23页，本讲稿共26页船舶运动的方程应当是三维运动方程，为了简化模型，仅考虑船舶的直线运动，并且设船舶舵角为零，则船舶运动方程为：其中，m为船舶质量与船体附连水质量之和，Vs为船速，t为时间，Tc为螺旋桨有效推力，Rs为船体阻力。船舶运动方程第24页，本讲稿共26页柴油机与螺旋桨采用刚性连接时，则有其中，I为柴油机、轴系和螺旋桨当量转动惯量的总和，n为螺旋桨转速，Ms为柴油机输出转矩，Mp为螺旋桨回转时产生的水阻力矩，Mf为在柴油机和轴系中因机械损失所消耗的转矩。船-机-桨动态特性方程第25页，本讲稿共26页谢谢各位谢谢各位2012第26页，本讲稿共26页