1、第三章第三章 動力裝置的工況配動力裝置的工況配合特性合特性DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學本章的主要內容本章的主要內容結束結束SEC. 1-船機槳特性和螺旋槳的選配船機槳特性和螺旋槳的選配SEC.2-各種航行工況下推進裝置配合特性各種航行工況下推進裝置配合特性結束結束DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大

2、 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學第三章 推進裝置的工況配合特性SEC. 1-船機槳特性和螺旋槳的選配船機槳特性和螺旋槳的選配一一 船機槳的特性船機槳的特性二二 船機槳的相互作用船機槳的相互作用三三 航速和轉速的關系航速和轉速的關系四四 螺旋槳的選配螺旋槳的選配DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學一一 船機槳的特性船機槳的特性1 1 船舶阻力特性船舶阻力特性2 2 螺旋槳推進特性螺旋槳推進特性3 3 柴油機速度特性和工作范圍

3、柴油機速度特性和工作范圍 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學船體的阻力船體的阻力: :水阻力水阻力+ +風阻力風阻力 阻力特性曲線阻力特性曲線1 1 船舶阻力特性船舶阻力特性 船體的水阻力船體的水阻力: :摩擦阻力摩擦阻力+ +形狀阻力形狀阻力+ +興波阻力興波阻力摩擦阻力摩擦阻力: :水與船體表面行程的阻力水與船體表面行程的阻力( (低速民用船較大）低速民用船較大）形狀阻力形狀阻力: :船首與船尾壓力差船首與船尾壓力差- -壓

4、差阻力壓差阻力( (與船型有關與船型有關) ) 興波阻力興波阻力: :船舶航行引起波浪船舶航行引起波浪- -水的反作用力水的反作用力( (高速船較大高速船較大) ) 船舶所受的阻力船舶所受的阻力R:R: (深水時m=2) mRRAvN船舶克服阻力所需要的功率船舶克服阻力所需要的功率P PE E 3101.94ER vPkW 結論結論: :深水時深水時, ,阻力與船速平方成正比阻力與船速平方成正比, ,淺水時淺水時, ,變化規律不變化規律不規則規則; ; 船推進功率與船速三次方成正比船推進功率與船速三次方成正比船舶阻力阻力 a b興波阻力圖3-2 船舶阻力特性曲線船速摩擦阻力形狀阻力DALIAN

5、 MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學螺旋槳特性：槳推力、轉矩、推力系數、轉矩系數、螺旋槳螺旋槳特性：槳推力、轉矩、推力系數、轉矩系數、螺旋槳效率隨船速（效率隨船速（轉速轉速）和推進系數（進程比）和推進系數（進程比）J J的變化關系。的變化關系。psvJnD結論結論: :特定船舶，在穩態下，推力與轉速的平方成正比；轉特定船舶，在穩態下，推力與轉速的平方成正比；轉矩與轉速的平方成正比；功率與轉速的三次方成正比矩與轉速的平方成正比；功率與轉速的三次

6、方成正比2 2 螺旋槳推進特性螺旋槳推進特性24TsTKn D25QsQKn D22pTpsQT vKJQnK223eTQppTCnQCnPCn船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線 a3輕載輕載 a2重載重載 a1拖曳拖曳RVS關系船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線0VSa1a2a3PRVS關系船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線0VSa1a2a3RPRDALIAN MAR

7、ITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學船舶阻力特性曲線船舶阻力特性曲線 J1J20 e0 減油減油 e0e20則不會出現影響）則不會出現影響）（3）淺水、窄水道航行，船舶阻力增加，會出現超負荷現象，因此必須適）淺水、窄水道航行，船舶阻力增加，會出現超負荷現象，因此必須適當降低轉速，以降低船速，防止柴油機超負荷。當降低轉速，以降低船速，防止柴油機超負荷。二二 不同氣象和不同航區中的工況配合特性不同氣象和不同航區中的工況配合特性0.3vghghvgh3 .

8、 0淺水阻力增加淺水阻力增加深、淺阻力相同深、淺阻力相同vgh淺水阻力小于深淺水阻力小于深水阻力水阻力vgh航速對淺水阻力的影響航速對淺水阻力的影響1 1深水阻力曲線；深水阻力曲線；2 2淺水阻力淺水阻力曲線曲線R1R2Rba120.30.60.9v1ghv/0.5vghDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學1 1 系泊工況系泊工況 2 2 啟航和加速工況啟航和加速工況 三三 各種運動狀態下的工況配合特性各種運動狀態下的工況配合特性

9、3 3 轉向工況轉向工況4 4 拖曳作業工況拖曳作業工況5 5 緊急倒航工況緊急倒航工況DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學1 1 系泊工況系泊工況系泊工況配合特性系泊工況配合特性J=0ab1nbnHnPPHPb0新造船舶或大修后，需要進行系新造船舶或大修后，需要進行系泊試驗，滿意后，要進行試航試泊試驗，滿意后，要進行試航試驗。系泊試驗在碼頭進行。驗。系泊試驗在碼頭進行。目的：檢驗主副機和其它設備的目的：檢驗主副機和其它設備的運轉

10、情況和性能。運轉情況和性能。結論結論: :系泊試驗時，進程比系泊試驗時，進程比J=0,J=0,因此推力系數和扭矩系因此推力系數和扭矩系數最大，螺旋槳特性曲線最陡。一般系泊試驗轉速為額數最大，螺旋槳特性曲線最陡。一般系泊試驗轉速為額定轉速的定轉速的80808585，以防止柴油機超負荷，以防止柴油機超負荷( (螺旋槳受到主螺旋槳受到主機全負荷速度特性曲線和主機最高排氣溫度限制機全負荷速度特性曲線和主機最高排氣溫度限制) )。DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海

11、海 事事事 大大大 學學學2 2 啟航和加速工況啟航和加速工況 啟航工況：航速為零加速到穩定航速過程中機、槳的運行情況啟航工況：航速為零加速到穩定航速過程中機、槳的運行情況n / %100P / %0100n3n1nminb1234444a3a aaa3a2a1b1b2b3a2a3 b2起航工況起航工況主機配置：全制式調速器和并主機配置：全制式調速器和并具有轉速供油量限制環節具有轉速供油量限制環節啟航和加速過程啟航和加速過程：（1）螺旋槳轉速迅速增加）螺旋槳轉速迅速增加（2）螺旋槳轉速緩慢增加）螺旋槳轉速緩慢增加極限調速器主機起航時，為嚴格執行駕駛極限調速器主機起航時，為嚴格執行駕駛臺命令，輪

12、機員應及時減少油門，以保證臺命令，輪機員應及時減少油門，以保證轉速不變。但不應調節過大而停車。轉速不變。但不應調節過大而停車。極限調速器主機加速時，輪機員應逐漸增極限調速器主機加速時，輪機員應逐漸增加油門，避免柴油機超負荷運轉。加油門，避免柴油機超負荷運轉。現在柴油機的調速器并非極限調速都增加了加速限現在柴油機的調速器并非極限調速都增加了加速限制、轉矩限制和增壓空氣壓力限制環節，避免了柴制、轉矩限制和增壓空氣壓力限制環節，避免了柴油機啟航和加速過程超負荷現象的發生油機啟航和加速過程超負荷現象的發生DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERS

13、ITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學2 2 啟航和加速工況啟航和加速工況不正確的加速過程：不正確的加速過程： a1-B 加速第一階段加速第一階段 B-a 加速的第二階段加速的第二階段(a)Ba123456789a1APPHnnHn(b)Ba54bACPnbnHn123A1A2ncnmin加速加速/減速減速 工況配合特性工況配合特性PH加速工況：從某一船速加速到更高的船速加速工況：從某一船速加速到更高的船速正確的加速過程：正確的加速過程： 逐漸加大油門的方法逐漸加大油門的方法a1-1-2-3-4-5-6-7-8-a實船加速：負荷

14、程序實船加速：負荷程序加速過程需要加速過程需要3040min減速過程減速過程: : b-B 可能造成柴油機自動停車可能造成柴油機自動停車B-1-2-3-4-5-C可避免自動停車可避免自動停車DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學3 3 轉向工況轉向工況船舶轉向船舶轉向- -阻力增加阻力增加, ,船速降低船速降低,J,J減小減小, ,柴油機轉速降低柴油機轉速降低極限式調速器主機轉向時不要因轉速下降而加油門極限式調速器主機轉向時不要因轉

15、速下降而加油門全制式調速器會自動加大油門保持轉速不變全制式調速器會自動加大油門保持轉速不變,如果超負如果超負荷荷,可適當減小轉速設定值可適當減小轉速設定值(油門會減少油門會減少)雙機雙槳船轉向時內外機的負載變化雙機雙槳船轉向時內外機的負載變化轉向側的螺旋槳轉向側的螺旋槳-內槳內槳(負荷最大負荷最大,易超負荷易超負荷)轉向外測的螺旋槳轉向外測的螺旋槳-外槳外槳(負荷小負荷小)DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學3 3 轉向工況轉向工

16、況內槳1234560100140180801201604020024002600280030003200340036003800400042002700外槳100%n120110100轉角/內槳轉向時負荷大內槳轉向時負荷大, ,轉速下降轉速下降, ,容易超負荷容易超負荷. .P/0.74kWr/min外槳轉向時負荷小外槳轉向時負荷小, ,然后增大然后增大, ,轉速升高轉速升高, ,然后下降然后下降. .結論結論: :盡量避免在高船速下盡量避免在高船速下, ,大大舵角轉向舵角轉向, ,否則內槳可能超負荷否則內槳可能超負荷DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARIT

17、IME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學4 4 拖曳工況拖曳工況拖曳特點拖曳特點: :拖曳作業的配合特性拖曳作業的配合特性ZRTe結論結論: :拖曳作業時，減油門，防止負荷過高；防止排溫過高拖曳作業時，減油門，防止負荷過高；防止排溫過高自航時適當減油門，防止輕載超速自航時適當減油門，防止輕載超速1abcPZPRPePaPbvavbv(a)BAabTZTRTeTaTbvavbv(b)200無拖曳時無拖曳時: :槳的槳的有效推力有效推力= =船舶阻船舶阻力力有拖曳時有拖曳時: :拖曳力拖曳力隨船速提高而增隨船速提高而增加加DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY大大大 連連連 海海海 事事事 大大大 學學學5 5 船舶倒航工況船舶倒航工況緩慢減速過程緩慢減速過程: :（第一象限）（第一象限）緩慢加速過程緩慢加速過程（第三象限）（第三象限）不同航速下的不同航速下的M M n n的變化羅賓遜圖的變化羅賓遜圖緊急倒車工況緊急倒車工況緊急倒車