高速艇推进轴系设计研讨

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1、高速艇推进轴系设计研讨　　摘要：本文以孟加拉巡逻艇轴系设计为例，对高速艇推进轴系的设计要点进行研讨，并简要介绍了高速艇轴系设计的某些方法。　　关键词：高速艇；推进轴系；设计；要点　　1.引言　　推进轴系是确保船舶安全运行、总体性能指标达到设计要求以及提高船舶使用寿命的重要因素。　　高速快艇与常规船舶相比具有不同的特点，主要表现为：船体型宽小，型深低，尾部空间狭窄，而主机功率大，轴长与轴径的比值较大等等。轴系设计过程中，需根据以上特点并结合艇体结构进行综合分析，采取相应的设计程序和设计方法，方可得到一个合理可行的轴系方案。现以某孟加拉巡逻艇轴系设计为例，简要介绍有关陕

2、艇轴系的一些设计步骤和要点。　　2.高速艇的相关参数　　主尺度：总长-43m，型宽-6.4m，型深-3.6m；　　最大航速：不小于25kn；　　主机功率约：2台x2000kW；　　轴系全长：-11m；　　中间轴径：φ130mm。　　3.涉及规范　　CCS各种规范对轴系的要求大同小异。高速艇由CCS检验，轴系满足规则规范：　　（1）ccs《水面舰艇人级规范2011》（以下简称“规范”）及其修改通报；　　（2）CCS《材料与焊接规范2012》（以下简称“材料规范”）及其修改通报。　　4.推进轴系设计方法和要点　　4.1主机的选型　　本类型艇航速高，推进功率大，而机舱布置

3、空间狭小，故对重量控制要求严格。为此，须选配功率大、重量轻的高性能高速柴油机作为主推进动力。可供选用的知名品牌有MTU、CAT、CUMMINS、VOLVO、MWM等，主要是进口品牌或引进技术的柴油机。　　确定柴油机型号时，除其功率须满足要求外，其外型尺寸、重量、排放标准、售后服务等应作为重要因素考虑，其次应兼顾制造成本、船东意向等因素。　　此外，选用高性能柴油机还须注意主机满负荷使用率和年平均运行时间两个参数。　　本高速艇选用河南柴油机有限公司生产的引进MWM技术的TBD620V16型柴油机作为推进主机。　　4.2齿轮箱选配　　齿轮箱选配与主机参数有关，为此，在确定

4、主机型号以后，方可进行齿轮箱选型。选型时除考虑其重量、外型尺寸、成本外，还须考虑以下主要因素：　　（1）输入转速：齿轮箱的额定输入转速不得小于主机的额定转速；　　（2）传递能力：其能力应不小于主机额定功率与主机额定转速的比值，通常以kW/r/min表示；　　（3）使用负荷：选用国外技术品牌的齿轮箱，要注意船舶年平均使用时间，对于同一型号的齿轮箱，如年平均使用时间增加，用于设计输入的传递能力取值会降低。国产齿轮箱，仅有持续载荷参数；　　（4）传动比：根据螺旋桨转速及主机转速，可确定齿轮箱的传动比；　　（5）反转、离合功能：对于采用可变螺距螺旋桨的推进系统，需选用无正反

5、转功能的齿轮箱；对于采用固定螺距螺旋桨的推进系统，选用具有离合及正反转功能的齿轮箱；　　（6）PTO功能：对需要轴带大功率装置的轴系，往往选用带PTO功能的齿轮箱。　　（7）船东意向和售后服务情况：设备厂家维修服务和配件供应渠道应让用户满意。　　（8）其他：采用螺旋桨推进时，应该考虑齿轮箱是否需要带推力轴承。　　4.3轴系布置　　轴系布置设计应采用的步骤和方法。　　4.3.1轴系中心线的确定　　（1）水平位置：根据轴系数量、主机宽度、机舱宽度等因素，确定轴系水平面布置位置；　　（2）螺旋桨定位：由总体专业根据尾部线型、桨直径和舵装置位置及桨可拆空间等情况确定螺旋桨中

6、心前后位置；　　（3）垂向位置：根据主机与齿轮箱组合的高度和机舱底部结构及主甲板高度，确定主机和齿轮箱距基线的高度。其确定方法为：轴系中心线高度=基座高+垫片厚度+齿轮箱安装面至输出轴中心线的高度　　（4）主机纵向位置：根据艇体尾部结构和齿轮箱外型尺寸及机舱长度等参数，确定主机齿轮箱在机舱内的前后位置；　　（5）初定轴系中心线：经过上述步骤后，螺旋桨中心点和齿轮箱输出法兰中心点的连线可初步确定为轴系的中心线；　　（6）轴系中心线调整应注意点：螺旋桨轴中心线应与齿轮箱和主机中心线平行，并且齿轮箱输出轴中心线应尽量与螺旋桨轴中心线同轴心；轴系中心线应尽量与艇体基线平行；

7、　　（7）布置检查：在初步确定轴系布置后，应根据主机、齿轮箱外型尺寸和机舱结构进行放样核查，对有夹角的轴系，需由总体专业进行推力分析核算，评估轴系布置对总体I生能的影响。　　4.3.2轴承设置　　轴承设置可采用以下步骤和方法：　　（1）尾轴管轴承：通常，螺旋桨轴设有后轴承和前轴承，如果两者之间的跨距过大，其中间可增加1～2道轴承。后轴承应尽量靠近螺旋桨；　　（2）中间轴承：根??螺旋桨前轴承与齿轮箱后轴承的跨距大小设置中间轴承；　　（3）轴承跨距：通常由规范或设计手册推荐的经验公式计算，并结合艇体结构的布置情况来确定。主要方法是，轴承应尽量布置在艇体强结构处，并