第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.2傳動軸系4.3螺旋漿及螺旋槳特性

4.4可調螺距螺旋槳

4.1推進裝置類型及特點第四章船舶推進裝置4.5船舶推進裝置管理

第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.1推進裝置類型及特點4.1.1直接傳動(DirectTransmission)主機的動力直接經軸系傳給螺旋槳，螺旋槳與主機始終保持相同的轉向和轉速。(★★★)

4.1.2間接傳動(Indirecttransmission)主機和軸系之間設減速器和離合器的傳動方式。主機可以不變速、不換向、可設軸帶發電機。(★★★)

軸系主機螺旋槳減速器/離合器第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering直接傳動間接傳動優點缺點整個動力裝置的重量尺寸大，要求主機有可反轉性能，非設計工況下運轉時經濟性差，船舶微速航行速度受到主機最低穩定轉速的限制。（1）結構簡單，維護管理方便。（2）經濟性好，傳動損失少，效率高。（3）工作可靠，使用壽命長。軸系結構復雜，傳動效率低。（1）主機轉速不受螺旋槳要求低轉速的限制。（2）軸系布置比較靈活。（3）主機不用換向，結構簡單，機動性高（4）利于多機并車運行及設置軸帶發電機第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.1.4、電力傳動（Electricaltransmission）原動機帶動發電機發電，將發出的電送到配電板，再由配電板直接或經過變流器或變頻器供給推進電動機，從而驅動螺旋槳運轉的一種傳動方式。(★★★)

優點：機艙布置靈活；可選用中、高速不可逆轉原動機；可均勻、大范圍地調節推進電動機轉速；船舶操縱性好，倒車功率大，反轉迅速；推進電動機對外界負荷的變化適應性好，可以短時間堵轉；可消除螺旋槳對原動機的振動沖擊，船舶振動大大減輕；在柴油機—電力推進裝置中，可采用分機組修理的方法，以縮短因船舶修理而造成的停航時間。

(★★)缺點：兩次能量轉換，傳動效率低；控制系統復雜，管理維護難度大。第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering吊艙式（pod）電力推進器（也稱“動力舵”）的諸多優點更加速了電力推進的發展，增大了電力推進在船舶，尤其在滾裝船、拖船、破冰船等上的市場占有率

第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.1.4Z型傳動(Z-Typedrive)主機經萬向軸和軸系帶動螺旋槳、螺旋槳軸可360

回轉，船舶不設舵。(★★★)

1-主機2-聯軸器3-離合器4-萬向軸5-滑動軸承6-彈性聯軸節7-滾動軸承8-上水平軸9-上部螺旋錐齒輪10-渦輪蝸桿裝置11-齒式聯軸器12-垂直軸13-螺旋槳14-下部螺旋錐齒輪15-下水平軸16-旋轉套筒17-支架優點：(1)省舵、尾軸管，船尾形狀簡單，阻力小；(2)操縱性能好，可原地回轉；(4)主機不用換向，壽命延長;(3)與中高速機連用，且不設單獨的減速裝置；(5)檢修不需進塢缺點：結構復雜，功率受限，適用于小型船舶，特別適用港口作業和狹窄航道航行的船舶第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering除以上四種傳動方式外，尚有調距槳裝置、噴水推進器傳動裝置等。由于發動機、傳動設備、傳動方式及推進器的類型很多，因此它們可以組成多種推進裝置。第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.2傳動軸系4.3螺旋漿及螺旋槳特性

4.4可調螺距螺旋槳

4.1推進裝置類型及特點第四章船舶推進裝置4.5船舶推進裝置管理

第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.2傳動軸系1-螺旋槳；2-尾尖艙壁；3-尾軸管；4-尾軸管前密封；5-尾軸管首軸承；6-尾軸管尾軸承；7-連軸法蘭；8-螺旋槳軸；9-中間軸軸頸；10-隔艙壁填料函；11-隔艙壁；12-連接法蘭；13-推力軸；14-推力環；15-飛輪或減速齒輪

軸系位于主機（或傳動裝置）的輸出法蘭和螺旋槳之間，它由傳動軸（包括推力軸、中間軸和尾軸）、支撐傳動軸用的軸承（包括推力軸承、中間軸承和尾軸承）、傳遞設備（聯軸器、減速器、離合器等）和軸系附件（包括密封、潤滑及冷卻等設備）組成。

4.2.1、軸系的組成、作用和工作條件1）組成

(★★★)

第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering2）作用

(★★)

把柴油機曲軸的動力矩傳給螺旋槳，以克服螺旋槳在水中轉動的阻力矩，同時又把螺旋槳產生的推力傳給推力軸承，以克服船舶航行中的阻力。N·m扭矩推力kN軸系承受著很大的扭矩、推力和由此而產生的扭應力和壓應力。另外，軸系和螺旋槳的重量以及其它附件的作用，使軸系產生彎曲應力；安裝誤差、船體變形、軸系的扭轉振動、橫向振動、縱向振動以及螺旋槳的不均勻水動力作用等還會在軸系中產生附加應力。

3）工作條件第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.2.2、推力軸和推力軸承(Thrustshaft,thrustbock)(★★★)

1-連接法蘭；2-軸干；3-甩油環；4-軸頸;5-推力環系軸向定位。1-推力環；2、5-調節圈；3、4-推力塊；6、7-壓板推力傳遞過程

(★★★)螺旋槳→推力環→油膜→推力塊→推力軸承座→船體第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.2.3、中間軸和中間軸承(Intermediateshaft&bearing)★L/3L連接法蘭中間軸承中間軸作用：連接推力軸和尾軸，傳遞扭矩及推力，承受中間軸重量，軸線定位。靠近尾軸的中間軸承設有上、下軸瓦外，其它中間軸承只有下瓦。另外，為了減少相應軸段產生過大的撓度，造成法蘭對中安裝困難，中間軸承應安置在使軸承中心到連接法蘭端面的距離等于0.2L處（一段中間軸的長度）第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.2.4、尾軸及尾軸管裝置(Propellershaft,sterntube)尾軸承根據使用材料的不同，有鐵梨木式、層壓板式、橡膠式及白合金式等不同形式。除白合金尾軸承采用潤滑油潤滑外，其它形式的尾軸承均直接用海水潤滑。

第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering尾尖艙水作為尾軸冷卻，其管理注意事項第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.2傳動軸系4.3螺旋漿及螺旋槳特性

4.4可調螺距螺旋槳

4.1推進裝置類型及特點第四章船舶推進裝置4.5船舶推進裝置管理

第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.3螺旋漿及螺旋槳特性

4.3.1、結構第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering主機驅動螺旋槳轉動，克服螺旋槳轉動的阻力矩，產生對水向后或向前的推力，并受到水的反作用力而產生對船向前或向后的推力，使船舶前進或后退。4.3.2、工作原理(★★★)

H-螺距(Pitch)定距槳

為常數，變距槳

變化。漿葉扭曲的原因：為得到不同半徑處的葉素具有大致相同的螺距，隨R的增加，螺距角θ應逐漸減少通常以0.7倍或2/3倍螺旋槳半徑處的螺距代表螺旋槳的螺距，此值約等于螺旋槳的平均螺距。一般將槳葉上各點處螺距完全相等的螺旋槳稱為均螺距螺旋槳。第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering(2)螺旋槳進程比(★★★)

進程hp：螺旋槳轉一周，軸向實際前進距離。因水被推動后移，hp<H。滑失h：螺距與進程的差值。hp=H-h進程比J:進程與螺旋槳直徑的比值。J=hp/D=Vp/nD(Vp=hp·n)Vp:實際航速。轉速不變時，

p與船速成正比。滑失比S：滑失h與螺距H的比值。S=(H-hp)/H第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering螺旋漿特性曲線結論：槳的推力、扭矩與轉速的二次方成正比，吸收的功率與轉速三次方成正比。4.3.3、螺旋槳工作特性★漿的推力：T=K1ρn2D4=C1n2漿的扭力矩：M=K2ρn2D5=C2n2漿的效率：槳的功率：P=2nM=Cn3第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering阻力增加，進程hp減小，J減少，K1、K2、C1、C2、C增加，特性曲線變陡，反之變平坦。變矩漿的螺距角越大，即螺距H越大(進程hp越小)，特性曲線越陡。螺旋漿的無因次特性第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.3.4、影響螺旋槳特性的因素

結構參數推力T和扭矩M與直徑D分別為四次方和五次方關系，所需要的功率也是五次方關系，直徑D對螺旋槳特性影響很大。對于同一直徑的螺旋槳，其螺距比越大即H/D越大，它所需要的功率也越多。

航行工況

螺旋槳特性曲線結論：船舶阻力增加，航行工況變化時，則進程hp和進程比J減小，K1、K2及C1、C2、C增加，螺旋槳特性曲線變陡。反之，當船舶因輕載、順風、減速等原因使船舶阻力減小，螺旋槳特性曲線則變平旦。

螺旋槳的無因次特性

第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering(1)船、機、槳的配合力、力矩和功率的平衡：螺旋槳的推力克服船舶阻力，主機提供螺旋槳推力所需扭矩和功率。

船舶阻力：水力阻力(摩擦阻力、形狀阻力、興波阻力)、風力阻力、慣性阻力。

與螺旋槳配合工作時的主機工況點主機發出功率等于螺旋槳吸收功率，柴油機速度特性曲線與螺旋槳特性曲線的交點。第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering(2)航行條件變化時主機的工況

航行阻力變化主機工況點在各種航行條件下的變化標定轉矩線I1：工況點a(Pe,ne)阻力增加：III，工況點ab。雖然Pb<Pe,nb<ne，但超轉矩。措施：減小油門(特性線2)阻力減小：IIII，工況點ad。雖然未超轉矩，但Pd>Pe,nd>ne。措施：減小油門(特性線2)第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering

主機換向和船舶倒航螺旋槳換向及倒轉工況全速前進:(a)

倒車第一階段：停油，轉速下降(a-b)(b:正轉，扭矩=0)第二階段：水流帶動槳轉(b-c-d)(c:正轉，負扭矩=max)(d:停轉，負扭矩)第三階段：倒車起動運轉(d-e)(e:倒轉，40-60%ne，100%扭矩M)A-全速，B-半速，C-系泊，D-實際第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.2傳動軸系4.3螺旋漿及螺旋槳特性

4.4可調螺距螺旋槳

4.1推進裝置類型及特點第四章船舶推進裝置4.5船舶推進裝置管理

第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.4可調螺距螺旋槳

調距槳：槳葉螺旋面與槳轂可作相對轉動，通過轉動槳葉來改變螺距。1-伺服油缸；2-動力活塞；3-配油軸套；4-控制滑閥；5-反饋機構；6-操縱桿；桿ABC-追隨機構

調距槳裝置動作原理4.4.1、工作原理和組成(★★★)

螺旋槳螺距

主機轉速

手柄1

手柄2

雙手柄控制

雙手柄控制

單手柄控制

螺旋槳螺距

主機轉速

手柄第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.4.2、工作特性調距槳工作特性曲線

可視為一系列同直徑具有不同螺距比的定距漿的組合船舶阻力對螺旋槳特性的影響第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering1）優點

適應性強：調節H/D，即可調節轉矩，從而可是轉速保持不變。調距槳始終給予主機發出全部功率的能力，以獲得較大推力。動力裝置經濟性好：在非設計工況下，調距槳效率比定距槳效率高。這是調距槳動力裝置經濟性好的原因之一。船舶機動性提高：可通過調節主機和槳的螺距來操縱主機。有利于主機向輔機設備提供動力：主機可定速運轉發電。延長了發動機的壽命：減少主機起停次數。便于實現遙控

4.4.3、調距漿的優缺點(★★)

2）缺點：構造復雜，制造工藝高，造價高；機構零件多，可靠性不強，需進烏維修，帶來營運損失；效率低；槳葉根部易產生空泡第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering調距槳效率可沿著圖中實線2所示的最高效率包絡線變化。

部分負荷下最低油耗率曲線選用n-H/D組合應既要使螺旋槳的效率最高，又要使主機的燃油消耗率最低。兼顧兩者進行優化，使所選的一組配合經濟性最好。

第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering4.2傳動軸系4.3螺旋漿及螺旋槳特性

4.4可調螺距螺旋槳

4.1推進裝置類型及特點第四章船舶推進裝置4.5船舶推進裝置管理

第四章船舶推進裝置輪機概論IntroductiontoMarineEngineering