船舶動(dòng)力裝置原理第1章.ppt

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船舶動(dòng)力裝置原理 2012年03月 2020年3月30日星期一 2 主要內(nèi)容 船船動(dòng)力裝置總論船舶主推進(jìn)裝置與主機(jī)選型主推進(jìn)裝置的配合特性船舶軸系與后傳動(dòng)設(shè)備船舶管路系統(tǒng)與輔助裝置船舶動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)綜述 2020年3月30日星期一 3 講授方法及考試 課堂講授與自學(xué)相結(jié)合理論講授與實(shí)際操作相結(jié)合講與練相結(jié)合大作業(yè)與考試相結(jié)合平時(shí)20 考試80 有創(chuàng)新者可加分 2020年3月30日星期一 4 第1章船舶動(dòng)力裝置總論 船舶動(dòng)力裝置的含義及組成船舶動(dòng)力裝置的類型及特點(diǎn)船舶動(dòng)力裝置技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)船舶動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)原則要求及主要內(nèi)容 2020年3月30日星期一 5 1 1船舶動(dòng)力裝置的含義及組成 含義 組成 推進(jìn)裝置輔助裝置機(jī)艙自動(dòng)化船舶系統(tǒng)甲板機(jī)械 主發(fā)動(dòng)機(jī) 主鍋爐 推進(jìn)器傳動(dòng)設(shè)備 船舶電站輔助鍋爐裝置 保證船舶正常航行 作業(yè) 停泊以及船員 旅客正常工作和生活所必需的機(jī)械設(shè)備的綜合體 Tips 船舶動(dòng)力裝置是一個(gè)很復(fù)雜能量綜合體 動(dòng)力管系船舶管系 錨泊機(jī)械操舵機(jī)械起重機(jī)械 2020年3月30日星期一 6 典型的柴油機(jī)動(dòng)力裝置能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 重油 柴油 機(jī)械能 熱能 電能 余熱 燃油加熱滑油加熱制淡裝置艙室取暖廚房加熱 駁動(dòng)輔機(jī)船舶照明船舶通訊機(jī)艙自動(dòng)化 2020年3月30日星期一 7 1 2船舶動(dòng)力裝置的基本類型及特點(diǎn) 2020年3月30日星期一 8 基本類型 柴油機(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置汽輪機(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置核動(dòng)力推進(jìn)動(dòng)力裝置聯(lián)合動(dòng)力推進(jìn)動(dòng)力裝置 052級(jí)驅(qū)逐艦首艦 青島 號(hào) 053H3級(jí)導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦 型攻擊核動(dòng)力潛艇 2020年3月30日星期一 9 柴油機(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置的特點(diǎn) A 有較高的經(jīng)濟(jì)性 耗油率比蒸汽 燃?xì)鈩?dòng)力裝置低得多 B 重量輕 單位重量的指標(biāo)小 C 具有良好的機(jī)動(dòng)性 操作簡(jiǎn)單 啟動(dòng)方便 正倒車迅速 D 功率范圍廣 A 柴油機(jī)尺寸和重量按功率比例增長(zhǎng)快 B 柴油機(jī)工作中的噪聲 振動(dòng)較大 C 中 高速柴油機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件磨損較厲害 D 柴油機(jī)低速穩(wěn)定性差 E 柴油機(jī)的過(guò)載能力相當(dāng)差 2020年3月30日星期一 10 汽輪機(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置 1 鍋爐2 過(guò)熱器3 主蒸汽管路4 高壓汽輪機(jī)5 低壓汽輪機(jī)6 減速齒輪7 螺旋槳8 冷凝器9 冷卻水循環(huán)泵10 凝水泵11 給水泵12 給水預(yù)熱器 2020年3月30日星期一 11 汽輪機(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置的特點(diǎn) 單機(jī)功率大 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 無(wú)周期性擾動(dòng)力 機(jī)組振動(dòng)噪聲小 工作可靠性高 可使用劣質(zhì)燃料油 滑油消耗率也很低 總重量大 尺寸大 燃油消耗率高 機(jī)動(dòng)性差 Tips 汽輪機(jī)推進(jìn)裝置主要采用的是汽輪機(jī) 減速齒輪箱 定距槳的形式 少數(shù)采用汽輪機(jī)電力傳動(dòng)形式 2020年3月30日星期一 12 燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置 1 螺旋槳2 減速齒輪3 壓氣機(jī)4 燃燒室5 燃?xì)廨啓C(jī)6 聯(lián)軸器7 起動(dòng)電動(dòng)機(jī) 1 壓氣機(jī) 2 燃燒室 3 燃?xì)廨啓C(jī) 2020年3月30日星期一 13 輕型燃?xì)廨啓C(jī)GeneralElectricLM2500GasTurbine 2020年3月30日星期一 14 關(guān)于燃機(jī) 燃?xì)廨啓C(jī)裝置是一種以空氣及燃?xì)鉃楣べ|(zhì)的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動(dòng)機(jī) 它的結(jié)構(gòu)與飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)一致 也類似蒸汽輪機(jī) 主要結(jié)構(gòu)有三部分 1 燃?xì)廨啓C(jī) 透平或動(dòng)力渦輪 2 壓氣機(jī) 空氣壓縮機(jī) 3 燃燒室 其工作原理為 葉輪式壓縮機(jī)從外部吸收空氣 壓縮后送入燃燒室 同時(shí)燃料 氣體或液體燃料 也噴入燃燒室與高溫壓縮空氣混合 在定壓下進(jìn)行燃燒 生成的高溫高壓煙氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)膨脹作工 推動(dòng)動(dòng)力葉片高速旋轉(zhuǎn) 乏氣排入大氣中或再加利用 2020年3月30日星期一 15 關(guān)于燃機(jī) 燃?xì)廨啓C(jī)具有效率高功率大體積小投資省主要用于發(fā)電 交通和工業(yè)動(dòng)力 燃?xì)廨啓C(jī)分為輕型燃?xì)廨啓C(jī)和重型燃?xì)廨啓C(jī) 輕型燃?xì)廨啓C(jī)為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)型 如LM6000PC和FT8燃?xì)廨啓C(jī) 其優(yōu)勢(shì)在于裝機(jī)快 體積小 啟動(dòng)快 簡(jiǎn)單循環(huán)效率高 主要用于電力調(diào)峰 船舶動(dòng)力 重型燃?xì)廨啓C(jī)為工業(yè)型燃機(jī) 如GT26和PG6561B等燃?xì)廨啓C(jī) 其優(yōu)勢(shì)為運(yùn)行可靠 排煙溫度高 聯(lián)合循環(huán)組合效率高 主要用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電 熱電聯(lián)產(chǎn) 2020年3月30日星期一 16 深圳號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦 全長(zhǎng)153米 寬16 5米 標(biāo)準(zhǔn)排水量5000噸 滿載排水量6600噸 雙軸驅(qū)動(dòng) 最大航速超過(guò)30節(jié)主機(jī) CODOG 48600馬力 2020年3月30日星期一 17 燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置的特點(diǎn) a 單位功率的重量尺寸小 b 啟動(dòng)加速性能好 c 重量輕 體積小 d 獨(dú)立性較強(qiáng) 生命力好 e 振動(dòng)小 噪聲小 a 主機(jī)不能反轉(zhuǎn) b 必須借助啟動(dòng)機(jī)械啟動(dòng) c 葉片材料昂貴 工作可靠性較差 壽命短 d 進(jìn)排氣管道尺寸大 艙內(nèi)布置困難 LM2500 2020年3月30日星期一 18 核動(dòng)力裝置 nuclearpowerplant 核動(dòng)力的裝置定義利用原子核反應(yīng)堆內(nèi)核燃料的裂變反應(yīng)產(chǎn)生熱能并轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力的裝置 核動(dòng)力裝置結(jié)構(gòu)核反應(yīng)堆 產(chǎn)生動(dòng)力的系統(tǒng)和設(shè)備 如核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)和核電站汽輪機(jī) 以及為保證設(shè)備正常運(yùn)行 人員健康和安全所需要的系統(tǒng)和設(shè)備 核動(dòng)力裝置的主要推進(jìn)方式核反應(yīng)堆 蒸汽輪機(jī)核反應(yīng)堆 電機(jī) 2020年3月30日星期一 19 核電站的工作原理 中子打入鈾 235的原于核以后 原子核就變得不穩(wěn)定 會(huì)分裂成兩個(gè)較小質(zhì)量的新原子核 這是核的裂變反應(yīng) 放出的能量叫裂變能 產(chǎn)生巨大能量的同時(shí) 還會(huì)放出2 3個(gè)中子和其它射線 這些中子再打入別的鈾 235核 引起新的核裂變 新的裂變又產(chǎn)生新的中子和裂變能 如此不斷持續(xù)下去 就形成了鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 壓水堆核電站的一回路系統(tǒng)與二回路系統(tǒng)完全隔開(kāi) 它是一個(gè)密閉的循環(huán)系統(tǒng) 該核電站的原理流程為 主泵將高壓冷卻劑送入反應(yīng)堆 冷卻劑把核燃料放出的熱能帶出反應(yīng)堆 并進(jìn)入蒸汽發(fā)生器 通過(guò)數(shù)以千計(jì)的傳熱管 把熱量傳給管外的二回路水 使水沸騰產(chǎn)生蒸汽 冷卻劑流經(jīng)蒸汽發(fā)生器后 再由主泵送入反應(yīng)堆 這樣來(lái)回循環(huán) 不斷地把反應(yīng)堆中的熱量帶出并轉(zhuǎn)換產(chǎn)生蒸汽 從蒸汽發(fā)生器出來(lái)的高溫高壓蒸汽 推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電 做過(guò)功的廢汽在冷凝器中凝結(jié)成水 再由凝結(jié)給水泵送入加熱器 重新加熱后送回蒸汽發(fā)生器 這就是二回路循環(huán)系統(tǒng) 2020年3月30日星期一 20 核能推進(jìn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單原理 乏 2020年3月30日星期一 21 核能推進(jìn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單原理 2020年3月30日星期一 22 船舶核動(dòng)力裝置的優(yōu)點(diǎn) 1 核動(dòng)力裝置使核潛艇能在水下長(zhǎng)期連續(xù)航行 核動(dòng)力裝置以核能為能源 核裂變時(shí)不需要空氣 因此核潛艇能在水下長(zhǎng)期連續(xù)航行 其隱蔽性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)動(dòng)力潛艇 2 續(xù)航力不受限制 核反應(yīng)堆一次裝料 可運(yùn)行幾年甚至幾十年 如美國(guó)建造的 弗吉尼亞 級(jí)潛艇上使用的S9G反應(yīng)堆 其壽命可達(dá)33年 從而使核潛艇具有 無(wú)限 的續(xù)航力 3 功率大 現(xiàn)在已運(yùn)行的艦艇動(dòng)力反應(yīng)堆 單堆功率在30 300兆瓦 MW 之間 有的核動(dòng)力艦艇 如航空母艦 裝有多個(gè)反應(yīng)堆 強(qiáng)大的動(dòng)力使得這些龐然大物能以20 50節(jié)的高航速航行 2020年3月30日星期一 23 核動(dòng)力推進(jìn)動(dòng)力裝置的缺點(diǎn) a 裝置大 b 操縱管理檢查系統(tǒng)比較復(fù)雜 c 裝置造價(jià)昂貴 俄羅斯阿庫(kù)拉Akula 鯊魚(yú) 級(jí)戰(zhàn)略核潛艇 4型攻擊核動(dòng)力潛艇 2020年3月30日星期一 24 核動(dòng)力裝置的應(yīng)用概況 美國(guó)艦艇核動(dòng)力生產(chǎn)公司主要是西屋公司和通用電氣公司 西屋公司設(shè)計(jì)和建造的是SW系列 包括一座陸上模式堆S1W 及S2W S3W S4W S5W S5Wa S5W S6W等裝艇堆 通用電氣公司設(shè)計(jì)和建造的是SG系列 包括S1G S3G 雙堆 S5G S7G S8G六座陸上模式堆和S2G S4G S5G S6G S8G S9G等裝艇堆 美國(guó)艦艇核反應(yīng)堆 無(wú)論是SW系列還是SG系列都采用板狀燃料元件 2020年3月30日星期一 25 核動(dòng)力裝置的應(yīng)用概況 俄羅斯 前蘇聯(lián)艦艇核反應(yīng)堆的發(fā)展按時(shí)間大致可分為四代 第一代為20世紀(jì)50年代至60年代中期 研制船用壓水堆核動(dòng)力裝置 建造了BM A型陸上模式堆 反應(yīng)堆為雙流程 熱功率為75MW 軸功率1 75萬(wàn)馬力 采用盤(pán)管式管外直流蒸汽發(fā)生器第二代為20世紀(jì)60年代至70年代末研制 為緊湊式分散布置 熱功率為177MW 軸功率4萬(wàn)馬力 反應(yīng)堆改為單流程第三代核動(dòng)力裝置為20世紀(jì)80年代初至90年代末期研制 是第二代的改進(jìn)完善 初步實(shí)現(xiàn)了通用化 模塊化設(shè)計(jì) 增加了可 性和可維修性 反應(yīng)堆仍為緊湊布置 熱功率為177 190MW 軸功率為4 4 5萬(wàn)馬力 采用了列管式直流蒸汽發(fā)生器 20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初研制 建造的 北德文斯克 級(jí)攻擊型核潛艇上使用的反應(yīng)堆仍為緊湊布置壓水堆 采用了直管式高效直流蒸汽發(fā)生器 2020年3月30日星期一 26 核動(dòng)力裝置的應(yīng)用概況 英國(guó)艦艇核動(dòng)力裝置的發(fā)展 英國(guó)于1958年在購(gòu)買(mǎi)的美國(guó)S5W潛艇壓水堆的基礎(chǔ)上 設(shè)計(jì)建造了陸上模式堆PWR 1 通過(guò)PWR 1模式堆 成功地研制了A B Z三種型號(hào)的堆芯 分別裝備于 勇士 級(jí) 快速 級(jí)和 特拉法爾加 級(jí)攻擊型核潛艇和 決心 級(jí)彈道導(dǎo)彈核潛艇 法國(guó)艦艇核動(dòng)力的發(fā)展 法國(guó)1960年開(kāi)始建造PAT陸上模式堆 PAT型分散布置壓水堆通過(guò)蒸汽透平 減速齒輪帶動(dòng)螺旋槳 軸功率為1 6萬(wàn)馬力 新研制的K 15型自然循環(huán)一體化壓水堆 單堆功率為150MW 軸功率為4 1萬(wàn)馬力 該堆已裝備 凱旋 級(jí)彈道導(dǎo)彈核潛艇和 戴高樂(lè) 號(hào)核動(dòng)力航母 1971年開(kāi)始建造攻擊型核潛艇上使用的CAP型陸上模式堆 燃料元件采用棒狀 1983年開(kāi)始服役的 紅寶石 級(jí)攻擊型核潛艇裝備了CAS 48一體化壓水堆 熱功率為48MW 軸功率為9500馬力 燃料元件采用板狀 2020年3月30日星期一 27 核動(dòng)力裝置技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1 提高核安全可靠性 核動(dòng)力裝置的安全性有待提高 各國(guó)核潛艇已發(fā)生過(guò)136起嚴(yán)重事故 其中13起沉沒(méi)事故 反應(yīng)堆的自然循環(huán)能力尚不夠理想等提高核反應(yīng)堆的安全性是各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn) 技術(shù)困難主要有以下幾個(gè)方面 1 提高反應(yīng)堆的固有安全性 2 提高反應(yīng)堆的自然循環(huán)能力 目標(biāo)是在額定功率下 可在全船斷電 冷卻劑斷流等情況下 保證堆芯的安全 并可在停堆后依然循環(huán)導(dǎo)出堆芯余熱 3 應(yīng)用非能動(dòng)安全系統(tǒng) 徹底解決安全系統(tǒng)只能依靠艇上電力才能投入使用的問(wèn)題 使核動(dòng)力裝置在各種事故條件下 不需人為操作 能自動(dòng)保證反應(yīng)堆的安全 4 提高反應(yīng)堆的自動(dòng)控制水平 減少誤操作 2 增長(zhǎng)堆芯壽命增長(zhǎng)壽命堆芯的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)長(zhǎng)壽命燃料元件 研制耐腐蝕 耐輻照材料 國(guó)外潛艇普遍采用高濃鈾 鋯包殼 片狀和板狀元件 燃料元件采用稠密柵布置 精心設(shè)計(jì)元件結(jié)構(gòu)等措施 美國(guó)研制的S9G反應(yīng)堆的壽命已達(dá)33年 2020年3月30日星期一 28 核動(dòng)力裝置技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 3 減振降噪核潛艇輻射噪聲主要有機(jī)械噪聲 螺旋槳噪聲水動(dòng)力噪聲 從核動(dòng)力裝置本身降低噪聲 主要是降低機(jī)械噪聲 主要措施有 1 采用自然循環(huán)壓水堆 2 采用活筏式整體減振裝置 3 采用合理的隔聲減振和吸聲結(jié)構(gòu) 4 降低管路產(chǎn)生的噪聲 5 降低齒輪噪聲 4 二回路采用雙機(jī)單缸 雙機(jī)單缸是指二回路系統(tǒng)推進(jìn)主汽輪機(jī)由兩臺(tái)獨(dú)立的單缸汽輪機(jī)并聯(lián)所組成 配有兩臺(tái)主冷凝器等輔助設(shè)備 兩臺(tái)汽輪機(jī)可并聯(lián)運(yùn)行 也可單獨(dú)運(yùn)行 簡(jiǎn)稱為雙機(jī)方案 二回路采用雙機(jī)方案的優(yōu)點(diǎn)是 1 提高二回路系統(tǒng)的生命力 兩臺(tái)汽輪機(jī)并聯(lián)或獨(dú)立運(yùn)行 一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí) 系統(tǒng)仍能運(yùn)轉(zhuǎn) 2 提高二回路的機(jī)動(dòng)性 兩臺(tái)汽輪機(jī)可并聯(lián)運(yùn)行 也可單獨(dú)運(yùn)行 對(duì)于調(diào)節(jié)艇的航速非常有利 2020年3月30日星期一 29 聯(lián)合動(dòng)力推進(jìn)動(dòng)力裝置 汽輪機(jī) 加速燃?xì)廨啓C(jī) COSOG或COSAG 柴油機(jī) 加速燃?xì)廨啓C(jī) CODOG或CODAG 燃?xì)廨啓C(jī) 加速燃?xì)廨啓C(jī) COGAG或COGOG 美 尼米茲級(jí)航空母艦 美 林肯 號(hào) 2020年3月30日星期一 30 聯(lián)合動(dòng)力推進(jìn)動(dòng)力裝置的特點(diǎn) a 重量尺寸小 b 操縱方便 備車迅速 c 自巡航到全速工況加速迅速 d 具有多機(jī)組并車的可靠性 e 管理與檢修費(fèi)較低 a 必須配備不同燃料及相應(yīng)的管路及貯存設(shè)備 b 主減速器的小齒輪數(shù)目多 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 c 在減速器周圍布置有難度 英 無(wú)敵 號(hào) 意 加里博迪號(hào) 2020年3月30日星期一 31 尼米茲級(jí)航空母艦?zāi)壳笆澜缟蠂嵨蛔畲?在役數(shù)量最多的一級(jí)核動(dòng)力航空母艦 其首制艦于 年服役 目前該級(jí)艦10艘全部加入美國(guó)海軍服役 該級(jí)航空母艦滿載排水量在 噸以上 從第 艘起由于加裝了幾千噸重的裝甲防護(hù)板 使其滿載排水量增至 噸 成為世界有史以來(lái)最大的軍艦 艦長(zhǎng) 米艦寬 米艦高76米 飛行甲板最寬 米吃水 米 為 米 自 以后為 米 動(dòng)力裝置 核動(dòng)力 座壓水堆 臺(tái)蒸汽輪機(jī) 臺(tái)應(yīng)急柴油機(jī) 軸推進(jìn)功率 兆瓦 萬(wàn)馬力 航速 節(jié)以上續(xù)航力 萬(wàn) 萬(wàn)海里 該級(jí)艦現(xiàn)有10艘在役 是美國(guó)海軍現(xiàn)役航空母艦的中堅(jiān) 10艘艦分別是 尼米茲 號(hào) CVN68 德懷特 D 艾森豪威爾 號(hào) CVN69 卡爾 文森 號(hào) CVN70 西奧多 羅斯福 號(hào) CVN71 亞伯拉罕 林肯 號(hào) CVN72 喬治 華盛頓 號(hào) CVN73 約翰 C 斯坦尼斯 號(hào) CVN74 哈里斯 S 杜魯門(mén) 號(hào) CVN75 羅納德 里根 號(hào) CVN76 布什 號(hào) CVN77 2020年3月30日星期一 32 意大利加里博迪號(hào)航空母艦該艦于1987年服役滿載排水量 13850噸艦長(zhǎng) 180米 艦寬 33 4米 吃水 6 7米 動(dòng)力裝置 常規(guī)動(dòng)力 4臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī) 2軸推進(jìn)功率 60兆瓦 8 1萬(wàn)馬力 航速 30節(jié) 續(xù)航力 7000海里 20節(jié)英國(guó)無(wú)敵號(hào)航空母艦標(biāo)準(zhǔn)排水量16 970噸滿載排水量20 710噸全長(zhǎng)209米 吃水8米動(dòng)力系統(tǒng)COGOG動(dòng)力四套Olympus總功率112000馬力 雙軸雙槳最高速度28節(jié) 巡航速度為18節(jié) 續(xù)航距離7 000海里 2020年3月30日星期一 33 新型船舶動(dòng)力裝置 噴水推進(jìn)吊艙推進(jìn)全電力推進(jìn)超導(dǎo)磁流體推進(jìn)表面驅(qū)動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳高效一體舵槳 2020年3月30日星期一 34 新型船舶動(dòng)力裝置 2020年3月30日星期一 35 EfficiencyRudder 2020年3月30日星期一 36 全新的導(dǎo)彈艇 中國(guó)2208艇 2208艇采用了新的雙體型船型 其推進(jìn)系統(tǒng)采用了噪聲很低的噴水推進(jìn)系統(tǒng) 從而使2208艇具備了全面的隱身性能 2020年3月30日星期一 37 全新的導(dǎo)彈艇 中國(guó)2208艇 1 3船舶動(dòng)力裝置的技術(shù) 經(jīng)濟(jì)及性能指標(biāo) 2020年3月30日星期一 39 船舶動(dòng)力裝置的技術(shù) 經(jīng)濟(jì)及性能指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)標(biāo)志動(dòng)力裝置的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu)特征的參數(shù) 包括功率指標(biāo) 質(zhì)量指標(biāo)和尺寸指標(biāo) 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)代表燃料在該動(dòng)力裝置中的熱能轉(zhuǎn)換率 有燃料消耗率 裝置總效率 推進(jìn)裝置熱效率 每海里航程燃料耗量及動(dòng)力裝置的運(yùn)轉(zhuǎn) 維修經(jīng)濟(jì)性 性能指標(biāo)代表動(dòng)力裝置在接受命令 執(zhí)行任務(wù)中的服從性 堅(jiān)固性和對(duì)外界條件 工作人員的依賴性 因此它包括機(jī)動(dòng)性 可靠性 自動(dòng)遠(yuǎn)操作性能 牽曳性能以及噪聲振動(dòng)的控制等指標(biāo) 2020年3月30日星期一 40 技術(shù)指標(biāo) 功率指標(biāo)它表示船舶作功的能力 為了保證船舶具有一定的航行速度 就要求推進(jìn)裝置提供足夠的功率 而動(dòng)力裝置的功率是按船舶的最大航速來(lái)確定的 2020年3月30日星期一 41 1 船舶有效功率已知船舶的航行速度為Vs m s 運(yùn)動(dòng)阻力 則推進(jìn)船舶的有效功率2 主機(jī)的輸出功率又稱為主機(jī)的制動(dòng)功率或有效功率 推進(jìn)效率 螺旋槳相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率 敞水效率 船身效率 軸系傳動(dòng)效率 功率指標(biāo) 2020年3月30日星期一 42 海軍系數(shù)法估算主機(jī)所需功率的方法 式中 排水量 t 排水體積 航速 kn C 海軍系數(shù) 與船型有關(guān) 若已知母型船的航速 排水量和功率 則有 功率指標(biāo) 2020年3月30日星期一 43 推進(jìn)裝置功率傳遞過(guò)程 推力功率 收到功率 軸功率 最大持續(xù)功率Pmc 指示功率Pi 主機(jī)最大輸出功率 船舶有效功率 主機(jī)摩擦損失及帶動(dòng)輔機(jī)所消耗的功率 考慮持久系數(shù)及溫濕度修正后的功率 傳動(dòng)設(shè)備及各種軸承所消耗的功率 尾軸承及其密封裝置所消耗的功率 螺旋槳與水的摩擦及尾流動(dòng)能所損失的功率 由推力減額及伴流等船體影響所損失的功率 2020年3月30日星期一 44 推進(jìn)裝置功率 1 指示功率表示柴油機(jī)氣缸中氣體作功的能力 主機(jī)燃油消耗量 柴油的發(fā)熱值 取 柴油機(jī)的指示效率 主要考慮燃燒 排氣及冷卻等損失 四沖程機(jī) 二沖程機(jī) 2 主機(jī)最大輸出功率 柴油機(jī)的機(jī)械效率 2020年3月30日星期一 45 推進(jìn)裝置功率 3 最大持續(xù)功率 額定功率 MCR在規(guī)定的環(huán)境狀況 不同航區(qū)有不同的規(guī)定 如無(wú)限航區(qū)環(huán)境條件 絕對(duì)大氣壓為0 1Mpa 環(huán)境溫度為45 相對(duì)濕度為60 海水溫度 中冷器進(jìn)口處 為32 和轉(zhuǎn)速下 柴油機(jī)可以安全持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率 持久系數(shù) 取0 9左右 溫度 濕度修正系數(shù)4 軸功率指在扣除傳動(dòng)設(shè)備 推力軸承和中間軸承等傳動(dòng)設(shè)備后的輸出功率 2020年3月30日星期一 46 推進(jìn)裝置功率 5 螺旋槳收到功率是指扣除尾軸承及密封填料損失后所輸出的功率 槳前 6 推力功率是螺旋槳產(chǎn)生使船航行的功率 相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率 敞水螺旋槳效率7 船體的有效功率 船體影響系數(shù) 船身效率 推力減額系數(shù) 伴流系數(shù) 2020年3月30日星期一 47 3 相對(duì)功率 即每噸排水量所需的主機(jī)有效功率kW t令可知 相對(duì)功率與航速的三次方成正比 與排水量的立方根成反比 因此 高速船每噸排水量所需功率大 kW t 功率指標(biāo) 2020年3月30日星期一 48 重量指標(biāo) 主機(jī)單位重量 裝置單位重量 主機(jī)相對(duì)重量 裝置相對(duì)重量 重量指標(biāo) 是相對(duì)于主機(jī)功率或者船舶的排水量而言 動(dòng)力裝置重量有三個(gè)不同的內(nèi)涵 即動(dòng)力裝置干重 代表所有的機(jī)器 設(shè)備和管系的重量 不包括內(nèi)部的工質(zhì)和消耗物品及其存儲(chǔ)量 濕重 包括其內(nèi)部所裝工質(zhì)和消耗物品重量 但不包括消耗品存儲(chǔ)量 和總重 包括上述全部重量 計(jì)算時(shí)常用濕重 2020年3月30日星期一 49 絕對(duì)指標(biāo)機(jī)艙總長(zhǎng)度 占用面積 占用空間 相對(duì)指標(biāo)1 面積飽和度 每平方米機(jī)艙面積所分配的主機(jī)有效功率2 容積飽和度 每立方米機(jī)艙容積所分配的主機(jī)有效功率 尺寸指標(biāo) 對(duì)于不同的船舶 對(duì)機(jī)艙尺寸要求也不統(tǒng)一 為了表征機(jī)艙的面積和容積利用率的情況 2020年3月30日星期一 50 主機(jī)燃料消耗率 動(dòng)力裝置燃料消耗率 推進(jìn)裝置的有效熱效率 每海里航程的燃料消耗量 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 指在單位時(shí)間內(nèi)主機(jī)單位有效功率所消耗的燃料量 主機(jī) 輔機(jī) 鍋爐每小時(shí)燃料總耗量 推進(jìn)裝置有效功和所消耗的熱之比 節(jié)能投資的經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn) 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 2020年3月30日星期一 51 4 每海里航程的燃料消耗量指船舶航行1海里 nauticalmile 裝置所消耗的燃料量 每海里航程的燃料消耗量 2020年3月30日星期一 52 圖1 3 1和隨Vs變化的特性曲線稱為節(jié)能航速 它不等于最大盈利航速 Tips 此項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與船舶營(yíng)運(yùn)管理水平和輪機(jī)管理水平密切相關(guān) 每海里航程的燃料消耗量 2020年3月30日星期一 53 性能指標(biāo) 性能指標(biāo) 動(dòng)力裝置的性能指標(biāo)由多方面因素綜合而成 主機(jī)形式燃料種類發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)動(dòng)力裝置熱線圖形式推進(jìn)傳動(dòng)形式主要輔助設(shè)備形式等 2020年3月30日星期一 54 對(duì)船舶動(dòng)力裝置的要求 機(jī)電設(shè)備安全可靠經(jīng)濟(jì)性好具有一定的續(xù)航力是指船舶不需要到基地或港口去補(bǔ)充任何物資所能航行的最大距離或最長(zhǎng)時(shí)間與動(dòng)力裝置的經(jīng)濟(jì)性 每海里航程燃料消耗及其它物質(zhì)的貯備等有關(guān)與用途 航區(qū)有關(guān) 良好的操縱性主輔機(jī)選型合理其他 機(jī)槳匹配 自動(dòng)化 建造成本 重量與結(jié)構(gòu)尺寸 檢測(cè)與維修 各種規(guī)范要求等 2020年3月30日星期一 55 設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 須符合船舶的特殊使用條件 船用條件 包括環(huán)境條件 空間條件 須設(shè)計(jì)成具有必要的目標(biāo)任務(wù)條件和合適的保障條件 包括營(yíng)運(yùn)條件 作業(yè)條件 研究條件及工作條件 生活條件和生存條件 須全面地綜合地進(jìn)行設(shè)計(jì) 進(jìn)行通盤(pán)考慮 包括動(dòng)力裝置與總體性能 動(dòng)力裝置與其他專業(yè) 動(dòng)力裝置內(nèi)部各子系統(tǒng)之間的綜合平衡和匹配 以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 須全面掌握動(dòng)力裝置所覆蓋的各技術(shù)領(lǐng)域 如船舶推進(jìn)技術(shù) 熱能轉(zhuǎn)換技術(shù) 電氣技術(shù) 安全技術(shù) 消防技術(shù) 防污染技術(shù) 冷藏技術(shù) 通風(fēng)和空調(diào)技術(shù) 仿真技術(shù)以及人員生活 生存技術(shù)等 受控于國(guó)際公約 規(guī)則 船級(jí)社規(guī)范 船旗國(guó)法規(guī)等要求和約束 須根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn) 對(duì)設(shè)備的選用和配套應(yīng)在目標(biāo)成本的控制下進(jìn)行 1 4船舶動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 主要要求 主要內(nèi)容 2020年3月30日星期一 56 原則要求 營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)性可靠性 冗余度 操縱性 操縱簡(jiǎn)單 管理方便 可維性 設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式 系統(tǒng)與管路的布置應(yīng)使維修方便簡(jiǎn)捷 建造經(jīng)濟(jì)性重量 尺寸指標(biāo)振動(dòng) 噪聲指標(biāo) 1 4船舶動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 主要要求 主要內(nèi)容 2020年3月30日星期一 57 具體要求 符合任務(wù)書(shū)或規(guī)格書(shū)或合同文本對(duì)動(dòng)力裝置的要求 符合船舶總體性能對(duì)動(dòng)力裝置的要求 符合該船所入船級(jí)的船級(jí)社規(guī)范的要求 符合該船登記國(guó) 船旗國(guó) 的有關(guān)法規(guī) 如掛中國(guó)旗 應(yīng)符合 船舶和海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)范 符合該船受控的國(guó)際公約 規(guī)則的要求 Solas公約 MARPOL公約 符合該船營(yíng)運(yùn)中所涉水域或港口的有關(guān)規(guī)定 如進(jìn)入美國(guó)水域或?qū)俳?jīng)濟(jì)區(qū)則應(yīng)符合美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)USCG的規(guī)則 巴拿馬運(yùn)河規(guī)則等 符合設(shè)備廠規(guī)定或推薦的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 或與其協(xié)調(diào) 以最終滿足具體船舶的要求 1 4船舶動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 主要要求 主要內(nèi)容 2020年3月30日星期一 58 主要內(nèi)容 1 主推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括主機(jī)選型 主機(jī)及齒輪箱配套 主機(jī)及齒輪箱和調(diào)距槳配套等 2 軸系設(shè)計(jì) 3 電站設(shè)計(jì) 主電站及應(yīng)急電站 4 熱源系統(tǒng)設(shè)計(jì) 蒸汽 熱媒油等 5 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 燃油 滑油 冷卻水 壓縮空氣 進(jìn)排氣 加熱蒸汽或熱媒油等系統(tǒng) 和輔助設(shè)備選擇 6 船舶系統(tǒng)設(shè)計(jì) 疏排水系統(tǒng) 注入 測(cè)量 空氣系統(tǒng) 供水系統(tǒng) 艙底水系統(tǒng) 壓載水系統(tǒng) 消防系統(tǒng)等 以及油船 液化氣船和化學(xué)品船的專用系統(tǒng) 7 自動(dòng)控制 監(jiān)測(cè) 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 防污染系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)艙防油污系統(tǒng) 油船防油污系統(tǒng) 生活污水防污染系統(tǒng)及防止有毒液體物質(zhì)污染系統(tǒng)等 9 機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 4船舶動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 主要要求 主要內(nèi)容 2020年3月30日星期一 59 船舶動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的階段劃分 1 4船舶動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 主要要求 主要內(nèi)容 2020年3月30日星期一 60 報(bào)價(jià)設(shè)計(jì)與合同設(shè)計(jì) 合同設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 報(bào)價(jià)設(shè)計(jì)合同設(shè)計(jì) 1 4船舶動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 主要要求 主要內(nèi)容 2020年3月30日星期一 61 復(fù)習(xí)思考題 基本思考題及作業(yè)題 標(biāo) 的不交 3月14日星期三交 如何理解船舶動(dòng)力裝置的含義 它有那些部分組成 列出柴油機(jī)動(dòng)力裝置相對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 簡(jiǎn)述船舶動(dòng)力裝置的技術(shù)指標(biāo) 畫(huà)簡(jiǎn)圖說(shuō)明推進(jìn)裝置功率傳遞過(guò)程 并解釋各個(gè)效率的含義 請(qǐng)查閱 船舶原理 書(shū) 給出螺旋槳的敞水效率 相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率 船身效率的定義及含義 如何理解節(jié)能 經(jīng)濟(jì) 航速的含義 上網(wǎng)收集資料 了解目前世界上與國(guó)內(nèi)已建造的最大的船用柴油機(jī) 柴油機(jī) 燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)的燃油消耗率范圍 簡(jiǎn)述船舶動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 畫(huà)簡(jiǎn)圖說(shuō)明動(dòng)力裝置能量轉(zhuǎn)換過(guò)程 簡(jiǎn)述船舶動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 創(chuàng)新作業(yè) 課堂討論 專業(yè)論文 查閱相關(guān)圖書(shū)或網(wǎng)站 了解新型船舶動(dòng)力裝置基本情況和發(fā)展趨勢(shì) 燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn) 噴水推進(jìn) 電力推進(jìn) 吊艙推進(jìn) 表面槳 超導(dǎo)磁流體 AIP等 并就某一動(dòng)力裝置形式論述其基本原理 特點(diǎn) 應(yīng)用范圍及世界上著名的供應(yīng)商 注 要求PPT頁(yè)數(shù)不少于20頁(yè) 第6周四交 查閱相關(guān)資料 針對(duì)船舶動(dòng)力裝置所涉及的內(nèi)容 寫(xiě)出中英文專業(yè)詞匯100個(gè) 課程的最后一周交 2020年3月30日星期一 62 希望同學(xué)提問(wèn)題