船舶動力裝置綜述(上)
船舶動力裝置(marine power plant)
推進(jìn)船舶和為船舶提供其他所需的動力和能源(電妻诚、蒸汽尉姨、熱水翩活、壓縮空氣逐哈、壓力液體等)的全部動力設(shè)備芬迄。
組成 船舶動力裝置主要由推進(jìn)動力裝置和輔助動力裝置組成。
推進(jìn)動力裝置 也稱主動力裝置蒙玩,是提供推進(jìn)動力的成套動力設(shè)備瘤贷,由主機、主鍋爐绅刨、傳動裝置和軸系招惜、推進(jìn)器以及為這些推進(jìn)設(shè)備服務(wù)的輔助設(shè)備、管系和儀表所組成抗钻。
∨锓骸①主機:用于船舶推進(jìn)的熱力發(fā)動機,有蒸汽機、汽輪機褒述、柴油機牢米、汽油機和燃?xì)廨啓C等。對于無推進(jìn)器的工程船舶,用于驅(qū)動主發(fā)電機蒙便、液壓油泵或工程機械(如泥漿泵)等的發(fā)動機也稱為主機狮屏。
②主鍋爐:在蒸汽動力裝置中利用燃料燃燒的熱量產(chǎn)生蒸汽仓陆,主要供給主機做功的蒸汽發(fā)生器。現(xiàn)代汽輪機動力裝置均采用水管式鍋爐蝎毡。船舶上除主機和主鍋爐以外的其他輔助機械和動力設(shè)備統(tǒng)稱為輔機厚柳。
③傳動裝置:將主機功率傳遞給軸系和推進(jìn)器沐兵,并根據(jù)需要起減速别垮、倒順車、調(diào)速扎谎、并車或分車碳想、離合等作用的裝置。
』侔小④軸系:從主機(或傳動裝置)輸出法蘭到螺旋槳之間的傳動軸設(shè)備胧奔。它的作用是將主機的能量傳給螺旋槳逊移,螺旋槳產(chǎn)生的推力又傳給船體,從而推動船舶運動龙填。軸系由推力軸和推力軸承(或附設(shè)于主機)胳泉、艉軸(或螺旋槳軸)、連接艉軸與推力軸的中間軸岩遗、軸承扇商、聯(lián)軸節(jié)、艉軸管裝置等組成棠吨。軸系的長短視主機位置而定桑趴,主機布置在艉部時軸系可顯著縮短。單軸系船舶的軸系布置在船的舯縱剖面上逻盅,盡可能與船體基線平行遵非;雙軸系和多軸系則兩舷對稱布置。用油潤滑的艉軸軸承應(yīng)有可靠的艉軸密封裝置哺挺,以防外流損失和污染環(huán)境华媳。
⑤推進(jìn)器:它將主機的能量(或風(fēng)力暴姓、人力)轉(zhuǎn)換成使船舶運動的能量娇紊。推進(jìn)器有反作用式和主作用式兩種。明輪湿儡、噴水推進(jìn)器和螺旋槳等均為反作用式触茎,即利用水給推進(jìn)器的反作用力推動船舶運動,而風(fēng)帆則屬主作用式处榔。螺旋槳是使用最廣泛的一種推進(jìn)器希俩,可分為普通螺旋槳(即定螺距螺旋槳)和特種螺旋槳(如調(diào)距螺旋槳、導(dǎo)管螺旋槳纲辽、立槳)颜武。螺旋槳的轉(zhuǎn)速越低、直徑越大,效率就越高拖吼。螺旋槳的數(shù)目一般為1~4只,由船舶的類型鳞上、用途、排水吊档、主機功率及型式等因素決定篙议。運輸船舶一般采用單槳,大怠硼、中型客船和軍艦則采用雙槳或多槳鬼贱。
⑥輔助設(shè)備和管系:用以保證主機香璃、主鍋爐这难、傳動裝置和軸系等主要部件正常工作舟误。包括輸送油、水慎瓮、氣體菜臣、蒸汽等工質(zhì)的油泵、水泵捧法、風(fēng)機和管道萄天;傳遞熱量的各種換熱器;儲存工作介質(zhì)的容器裹五、壓縮空氣瓶和箱柜等;油卦须、水的處理和凈化設(shè)備,如分油機、過濾器捅县、水處理設(shè)備等摊壳;海水淡化裝置;冷凝蒸汽的設(shè)備等猪晰。
×K獭⑦操縱調(diào)節(jié)設(shè)備和儀表:包括推進(jìn)動力裝置各組成部件的操縱設(shè)備、自動控制設(shè)備状寨、監(jiān)控儀表仑萧、操縱臺和儀表屏等。
輔助動力裝置 為船舶的正常運行枷遂、作業(yè)樱衷、生活雜用和其他需要提供各種能量的成套動力設(shè)備。一般包括船舶電站酒唉、輔助鍋爐和廢氣鍋爐裝置矩桂、供應(yīng)其他能源的輔助裝置和系統(tǒng)等。
』韭住①船舶電站:它是提供船上電能的動力裝置侄榴,由發(fā)電機組及其輔助機械設(shè)備和管系、電纜流妻、操縱控制設(shè)備和儀表等組成牲蜀。電站除提供照明和生活用電外,主要是提供電動輔機绅这、通信、雷達(dá)在辆、航海儀器证薇、報警、檢測和控制設(shè)備所需的電能匆篓。電站對船舶的運行和安全至關(guān)重要猬肖。發(fā)電機組的臺數(shù)和容量選擇應(yīng)考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性余窖,通常是設(shè)置2~3臺以上的發(fā)電機組,其中包括備用機組函以。發(fā)電機的原動機有蒸汽機森片、汽輪機、柴油機和燃?xì)廨啓C轨畏。在汽輪機動力裝置中一般采用汽輪機毯炊,而在柴油機動力裝置中則采用柴油機。為了節(jié)約能源瞄隶,柴油機船舶可采用主機軸帶動發(fā)電機态素,或利用以主機排氣作為能源的小型汽輪機帶動發(fā)電機,但這時須有備用電源第讯,以便在主機停車或倒車時保證船舶的正常安全航行躲含。此外,客船和較大的貨船上還須設(shè)有獨立的應(yīng)急電源褒碌,如應(yīng)急發(fā)電機組或應(yīng)急蓄電池組别肄。
②輔助鍋爐和廢氣鍋爐裝置:利用燃料燃燒的熱量或主機廢氣的能量產(chǎn)生蒸汽交惯,以滿足汽輪發(fā)電機或其他輔機的原動力次泽、燃油和潤滑油的加熱、空氣調(diào)節(jié)和取暖商玫、生活雜用等需要的蒸汽發(fā)生裝置箕憾。由輔鍋爐或廢氣鍋爐及其輔助設(shè)備和管系、調(diào)節(jié)設(shè)備和儀表等組成拳昌。
∠臁③供應(yīng)其他能源的輔助裝置和系統(tǒng):一般包括供應(yīng)各種液壓作業(yè)高壓液體的液壓系統(tǒng)、供應(yīng)作業(yè)壓縮空氣的壓縮空氣系統(tǒng)和熱水器裝置等炬藤。在有些船上(如挖泥船御铃、消防船等)還應(yīng)包括提供作業(yè)動力的裝置。
習(xí)慣上沈矿,船舶動力裝置還包括如下設(shè)備:疏水上真、壓載、艙底水等管系羹膳,消防設(shè)備睡互,檢修設(shè)備等保證航行安全的設(shè)備;通風(fēng)缰寻、空調(diào)甩澳、制冷、照明、生活用水等保證正常生活所需的設(shè)備岗师;操舵贵舀、收放錨、裝卸貨瘩邀、污油水分離等甲板機械和環(huán)境保護(hù)設(shè)備等欲灾。
類型 船舶動力裝置一般可按主機類型分為蒸汽機動力裝置、汽輪機動力裝置依矿、汽油機動力裝置勉徘、柴油機動力裝置、燃?xì)廨啓C動力裝置纤票、核動力裝置和各種聯(lián)合動力裝置嗓钦。還可按主機能量傳遞給推進(jìn)器的形式分為直接傳動和間接傳動兩種。
直接傳動時猪攀,主機通過軸系與推進(jìn)器直接相連溯饵,主機與推進(jìn)器轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向相同。這種傳動方式可減少中間環(huán)節(jié)的損失锨用,傳動效率高丰刊,設(shè)備簡單。低速柴油機增拥、蒸汽機等常采用這種傳動方式啄巧。
間接傳動時,主機能量通過傳動裝置傳給軸系和推進(jìn)器掌栅,主機和推進(jìn)器轉(zhuǎn)速不相同秩仆。傳動裝置有齒輪傳動、液力傳動猾封、電力傳動幾種澄耍,其中以齒輪傳動裝置應(yīng)用較廣。齒輪傳動裝置可將高轉(zhuǎn)速主機的輸出轉(zhuǎn)速降低到螺旋槳所要求的轉(zhuǎn)速晌缘,而且可將幾臺發(fā)動機的能量合并到一根槳軸上,實現(xiàn)多機并車,或?qū)⒁慌_發(fā)動機的能量分配到兩根槳軸上,實現(xiàn)一機分車齐莲。對于不可反轉(zhuǎn)的主機,可利用倒順車齒輪箱和離合器進(jìn)行換向。液力傳動裝置是利用液體耦合器來傳遞能量的磷箕,它在船舶上還可起離合鳖直、換向、調(diào)速侍肯、緩沖和減振作用姥咖,適用于工程船舶(如救助拖輪、挖泥船和破冰船)身犯。電力傳動是由主機帶動發(fā)電機供應(yīng)電力绊蚯,使電動機驅(qū)動螺旋槳。電力傳動要經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換综姜,故效率低箭堆、質(zhì)量大、造價高挽钧;但轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)方便,且主機和推進(jìn)電動機能分開布置,有利于布置機艙和縮短軸系猿异。電力傳動裝置常用于破冰船、潛艇熊朵、調(diào)查船和渡船等要求有較好操縱性和機動性的船舶兢涡。
船舶航行時須使螺旋槳反轉(zhuǎn)以獲得反向推力。有些主機可直接反轉(zhuǎn)殖熟,但有些主機不能反轉(zhuǎn)局待,這時除可以用不同的傳動方式解決反轉(zhuǎn)問題外,還可采用調(diào)距螺旋槳菱属,將螺旋槳從正螺距轉(zhuǎn)到負(fù)螺距钳榨,即可在主機轉(zhuǎn)向不變的情況下實現(xiàn)倒航。
各種主機纽门、傳動方式與推進(jìn)器的不同組合可構(gòu)成各種特性不同的推進(jìn)動力裝置薛耻。
蒸汽機動力裝置 以蒸汽機為主機的動力裝置,是最早在船舶上使用的動力裝置赏陵。蒸汽機因其熱效率低饼齿、質(zhì)量大、功率小蝙搔,已漸被淘汰缕溉。
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