船舶动力装置4

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1、Chapter3推进装置的工况配合特性CharacteristicsofShipPropulsionInstallationatDifferentWorkingCondition推进装置的工况配合特性第一节船、机、桨的相互作用和螺旋桨的选配第二节各种航行条件下推进装置工况配合特性推进装置的工况配合特性第一节船、机、桨的相互作用和螺旋桨的选配第二节各种航行条件下推进装置工况配合特性Theinteractionsamongtheship’shull,mainengine,propellerandtheselectionofthepropeller船机桨的相互作

2、用和螺旋桨的选配船、机、桨的特性船、机、桨的相互作用航速与转速的转换关系螺旋桨的选配船机桨的相互作用和螺旋桨的选配船、机、桨的特性船、机、桨的相互作用航速与转速的转换关系螺旋桨的选配船舶阻力特性基本阻力R（静水、满载、直航、稳定航行）a.摩擦阻力R1(粘滞阻力）R1∝V1.83(商船占80%R，高速船占40%R)b.形状阻力R2（压力阻力，涡流阻力）R2∝V2(商船占10%R)c.兴波阻力R3R3∝V4~6（商船占10%R,高速船占50%R以上）通常，对于商船：R∝V2螺旋桨的推进特性螺旋桨的推力：螺旋桨的阻力矩：螺旋桨的效率：进程比：螺旋桨的推进特性稳定

3、航行时，n一定，v一定，J一定，ρ一定，K1、K2一定则T=CT·n2--kn（CT为常数）M=CM·n2--kn·m（CM为常数）PP=M·2π·n/60=CP·n3--kW(CP为常数）推进特性曲线见图1图1螺旋桨特性曲线实线——PP=f(n)的特性曲线虚线——Te(Q)=f(n)的特性曲线柴油机速度特性推进特性工作范围速度特性（也称外特性）Pe=C·pe·n·i式中:C—与柴油机结构形式有关的系数pe—平均有效压力n—转速i—气缸数当喷油量一定时，pe一定，i、C一定，则Pe与n为直线关系，且过原点和（Pb,nb）即，轴上扭矩为常数工作指标和性能参数

4、随转速而变化的规律速度特性（也称外特性）全负荷速度特性（也称额定外特性）油泵油量调节机构固定在标定功率的供油量下，工作指标和性能参数随转速而变化的规律。超负荷速度特性使n=nb，发出110%Pb的功率，固定油量调节机构，测取的工作指标和性能参数随转速而变化的规律。规范要求：每12小时允许运行1小时，且不冒黑烟部分负荷速度特性（也称部分外特性）柴油机推进特性柴油机按螺旋桨特性工作的特性规律。即，Pe=C·n3柴油机的工作范围增压柴油机正常工作范为例见图2持续工作范围：最大发动机转速最大发动机扭矩增压器喘振线最低稳定转速最小发动机扭矩短期运行工作范围：超负荷工

5、作范围超转速工作范围加速时短期使用工作范围机动操纵低速运转使用工作范围图2增压柴油机正常典型工作范围图柴油机安全经济可靠的工作范围机桨的相互作用和螺旋桨的选配船、机、桨的特性船、机、桨的相互作用航速与转速的转换关系螺旋桨的选配船机桨系统的特点a.存在机械连接b.存在液力相互作用c.能量转换关系：d.相互制约主机螺旋桨船体平衡方程式船体的力平衡方程式螺旋桨力矩平衡方程式平衡方程式m—船舶质量vs—船舶的航行速度∑Te—螺旋桨的总有效推力R—船舶运动阻力np—螺旋桨的转速∑J—主机、减速器和轴系的回转质量折合到尾轴中心线的转动惯量以及螺旋桨的转动惯量Me—主机

6、的扭矩Mp—作用于螺旋桨的水动力矩Mm—轴系、减速器和联轴器的摩擦力矩平衡方程式稳定工况下船机桨的相互作用和螺旋桨的选配船、机、桨的特性船、机、桨的相互作用航速与转速的转换关系螺旋桨的选配稳定工况下航行时，R=TeJ变化不大由J=vp/(Dn)可得出结论：vp∝n航速与转速的转换关系船机桨的相互作用和螺旋桨的选配船、机、桨的特性船、机、桨的相互作用航速与转速的转换关系螺旋桨的选配满足船舶所要求的航速和较高的螺旋桨效率使柴油机的功率得到充分利用使柴油机在全部运转范围内不超过允许的功率范围配桨原则标定功率与配桨功率的差发动机功率储备船体状态储备航行条件储备功率

7、储备约定最大持续运转功率（约定MCR、CMCR）船东和船厂商定的在船上实际应用的最大持续运转功率实例SulzerRTA型柴油机的配桨图见图3Pielstick中速机与螺旋桨的选配见图4图3RTA柴油机的配桨特性图4PC2-5中速机的配桨特性典型推进装置的机桨配合特性双机单桨配合特性见图5四机单桨配合特性见图6双机双桨配合特性见图7主机+轴带发电机联合工作机桨配合特性见图8图5双机并车的机桨配合特性PP-推进特性曲线1-1台主机的外特性曲线2-2台主机的外特性曲线图6多机单桨配合特性I-螺旋桨推进特性曲线1、2、3、4-与主机所运行的台数相应的组合外特性曲线

8、图7双机双桨推进装置机桨配合特性图8增压柴油机驱动螺旋桨和轴带发电