1、船舶动力装置安装绪论下一页返回项目一 船舶动力装置认知 任务 船舶动力装置认知上一页 下一页返回项目二船舶主机安装 任务 船舶主机安装上一页 下一页返回项目三船舶轴系安装 任务1船舶轴系认知 任务2确定轴系理论中心线 任务3削轴系孔 任务4尾轴管、轴承及尾轴的安装 任务5轴系校中及固定上一页 下一页返回项目四船舶螺旋桨安装 任务1船舶螺旋桨预装 任务2船舶螺旋桨安装上一页 下一页返回项目五 船舶舵系安装 任务 船舶舵系安装上一页 下一页返回项目六 船舶辅机和锅炉安装 任务1船舶辅机安装 任务2船用锅炉安装上一页返回绪论返回绪论 一、船舶动力装置含义 船舶动力装置是为保证船舶正常营运而设置的动力
2、设备，是各种能量的产生、传递、消耗的全部机械、设备的总称，它是船舶的一个重要组成部分。船舶动力装置主要包括三个部分:主动力装置、辅助动力装置、其他辅机和设备。船舶动力装置的主要任务是为船舶提供各种能量，保证船舶正常航行、作业和人员生活、安全等。船舶动力装置安装是指包括主机、辅机、轴系、设备和管路系统等整个动力装置的部件及有关舾装件在内的全部安装工程，采用先进的科学技术方法进行安装和调试，以达到提高生产率、降低建造成本、改进产品质量、缩短造船周期为目的一门综合性的应用科学。下一页返回绪论 船舶舾装是指船体结构之外的船舶所有设备、装置和设施的安装工作，是对船体进行系统化处理和安装的生产活动。舾装还
3、可以细分为“船体舾装”、“轮机舾装”、“电气舾装”、“木作绝缘舾装”和“涂装”等。而“轮机舾装”工程则是指船舶机、炉舱及特种舱室中的机电设备，各种管路及有关舾装件的设计、制造和安装这一工程范畴。因此，船舶动力装置安装与“轮机舾装”工程的主要内容是一致的，但前者涉及的范围更广泛些。船舶或舰艇建成商品提供给订货方，必须经过船体建造与舾装、轮机舾装、电气舾装、木作绝缘舾装和涂装等生产过程及工艺过程。上一页 下一页返回绪论 二、船舶动力装置安装方法 随着船舶向多用途、大型化、高速化、标准化、自动化和节能化的方向发展，船舶吨位和相对功率之比均有较大的增长。由于提高能源的利用率，使用廉价燃料，改善船员、旅
4、客的居住条件以及操纵管理的自动化等方面的要求日益提高，使得动力装置的各系统更加复杂化，而且安装较多的附加设备会增加设备所在舱室的装置密度，也使安装作业更加困难。这一切均导致安装工作量和周期的急剧增加。船舶动力装置的安装在船舶建造中占有很大的比重。船舶动力装置安装方法主要有以下几种。1.分段(或总段)造船法上一页 下一页返回绪论 所谓分段建造法，就是把预先在车间装配、焊接好的各个分段吊运到船台上装配成船体。而总段建造法是将装配、焊接好的中部总段吊运到船台安装定位，然后将与其首、尾方向相邻的总段吊上船台进行安装，并完成大接缝的焊接工作，依此类推，直至最后装配成整艘船体。由于船体的分段(或总段)建造
5、法的采用，促进了造船能力和速度进一步增长，因而促进了其他船舶建造工艺的改进:船舶舾装、机械安装、管子的制造与管路安装、电气设备安装等工作都趋向于与船体建造工作平行进行，即增加了在车间的制造、装配与安装的工作，减少了船台上安装时间以及船舶水上安装的工作量，甚至船在下水以前完成全部安装工作。这就大大缩短了船舶建造周期。其工艺改进主要为:上一页 下一页返回绪论 船舶管系放样，管子的预制;管子一次上船安装，单管安装，船舶管系的分段预装和单元组装;电子计算机与数控技术在管系施工设计和管子制造中的应用;辅机的成组与功能性单元在船上安装;用激光或光学仪器法定位主机，大型主机整机吊装，主机安装采用环氧树脂垫片
6、;用光学仪器或激光准直仪确定轴系理论中线，在船台上用轴承负荷法安装轴系;锅炉的整体安装;上一页 下一页返回绪论 安装工作的机械化，如用小型液压千斤顶代替顶压螺栓调整主机位置、用液压技术安装螺旋桨等。管系单元组装和分段预装及数控技术的应用为安装工艺的进一步改进开辟了道路。所谓单元组装，即是在车间里将机器或机械设备、阀件、仪表与管路组装成单元体，然后吊船安装。而所谓分段预装，是在船体分段内管系组成单元体，然后整段吊装。单元组装的种类，按其目的和用途的不同，主要可分为下列两种:功能性单元(组装式辅机组)辅机及其管路附件等组合成的整体单元的成套设备，如燃油、滑油分离单元、空气压缩机单元等。这种单元可直
7、接安装，也可以组装在功能性单元里吊船安装。上一页 下一页返回绪论 功能性单元组合的基础是它的功能性特征，它在系统中起独立作用。区域性单元是由位于机炉舱或船上其他舱室一定区域内，并装在公共支承结构上的通用化或标准化的设备、机组、管路(包括总管)所组成的单元。区域性单元不考虑设备的功能属性，只是把该区域内所有的管路及设备组合起来。这样，它就比按功能选择的组合方式的组装范围大得多。这种单元甚至可以扩大到整个机舱。单元组装一般用于管路系统比较密集的舱室，可以把很多的安装工作量从船上移到车间或专业厂来进行。单元的机械设备越多，则从船上移到车间或专业厂的安装工作就越多。上一页 下一页返回绪论 把安装工作移
8、到车间里来完成，不仅可使车间或专业厂的安装工作与船体建造平行或者提前进行，而且完全改变了安装及其质量检验的条件，这样做的经济技术效果是显而易见的。因为:船舶建造时，船上特别是机炉舱里的设备繁多，管路纵横，通道狭窄，同时作业的下种很多，如铜工、钳工、焊工，电工等。这样的工作场所不仅很拥挤，而且有害气体多，声音很嘈杂，安装工作的机械化很难实现(至多只能用一些小型简单的手动或机动工具)。在实行组装以后，可以在标准化、系列化、通用化的基础上进行标准单元(主要是功能性单元)的设计和制造，进而实现专业化生产，以供同类型的船舶选用。上一页 下一页返回绪论 管系的电子计算机放样及管子数控自动加工流水线已在生产
9、中日益发挥巨大的作用，电子计算机及数控技术已应用于设计检验、绘图和管子自动加工流水线的研制等工作上。2.区域造船法 根据现代造船模式壳舾涂一体化的指导思想，舾装必须与船体建造并行或交替进行，从而出现了“预舾装”或“先行舾装”工艺的概念。预舾装分为单元舾装、分段舾装和总段舾装。单元舾装应该与船体建造并行，分段舾装、总段舾装应在分段和总段制作的适当时段进行。舾装单元高度组织化的生产方式，在船厂已得到应用。铁舾件、管子零件和局部装配的组件都直接形成舾装单元。上一页 下一页返回绪论 区域舾装法的首要目标是简化舾装工作，其要领是尽可能将舾装作业提前，以便在建造的初始阶段，在工作安全、出入容易和较好的施工
10、环境下完成舾装作业。所谓区域造船法，就是运用运筹学和成组技术原理，将整条船按空间而不是按系统划分区域，然后在不同的工艺阶段按不同的施工区域去组织高效的生产。区域造船的特征是两个“一体化”，即壳舾涂“一体化”和设计、工艺、管理“一体化”。壳舾涂一体化有两层意思:上一页 下一页返回绪论 从生产角度，打破了系统造船模式中船体、舾装、油漆分先后阶段施工作业的格局，完全按“中间产品”的类型将壳舾涂的工作内容在一个固定的区域和时间段里完成，实行作业区域定产品、定人员、定场地、定设备、定指标(质量、成本、安全和分配等)的定量管理，采用一专多能、复合工种或混合工种组成的区域劳动组织体制。要求设计人员改变旧的设
11、计体制，打破壳舾涂各专业间的界限，严格按区域组织设计体制，强化各设计区域的综合布置和总体协调功能，做到严格按施工区域、作业单位、“中间产品”的工作内容出施工图，做到设计图纸与各个施工区域的“中间产品”一一对应。上一页 下一页返回绪论 3.模块化造船 区域造船法发展到高级阶段时，就成为模块化造船。所谓模块化造船，就是船舶的建造主要采用各种大大小小的模块。这种模块可以是功能性或综合性的舾装小模块，而更多的是综合性的壳舾涂一体化的大模块。当全船的模块达到一定的数量时，特别是机舱内形成标准化模块时，才能称得上是模块化造船。模块化造船的中心思想是最大限度地提高中间产品的成品化程度。这里的中间产品是指综合
12、性的壳舾涂一体化的大模块，包括分段、分段组合体、预舾装件(或舾装小模块)和涂装工程。上一页 下一页返回绪论 发展模块化造船应该具备两个基础条件，即软件和硬件，其一是设计、生产、管理方式都要向现代造船模式转变;其二是要有一定规模的现代造船设施做保证，两者缺一不可。模块化造船有利于组织更加高效的生产。为了与区域造船模式相适应，实现各种材料、零部件和安装件能按时间(工艺阶段)和空间(施工区域)进行有序的管理，建立系统的编码是一项很重要的现代化管理技术。船厂进行编码，一般船舶建造编码系统包括:船舶建造编码体系总体结构;船体工作图的分类、构成及编码方法;舾装工作图的分类、构成及编码方法。编码系统内容丰富
13、、全面，此处简要介绍其中的两点:上一页 下一页返回绪论 船体工作图的编码构成可概括为:船体工作图以分段为基本作业单元进行编码，采用五段编码法的原则。其典型结构如下。编码示例:船号分段号部件号组件号零件号，如图0-1所示。舾装工作图的编码构成可概括为:舾装工作图以按区域划分的托盘为基本作业单元进行编码。舾装工作图编码的典型结构类似于船体的五段编码:区域号分段号单元号托盘号部件号 舾装工作图的编码是以上五段编码的其中几个的组合，主要与作业阶段、作业场所、作业方法有关，不同的作业阶段、作业场所、作业方法具有不同的组合，为了规范化和便于记忆，其码位是等长的。上一页 下一页返回绪论 建立编码系统在区域造
14、船中的一个重要作用就是有利于组织托盘管理。托盘管理实际上就是区域舾装工程管理，每一个区域、每一阶段、每一个有舾装工作内容的中间产品都应该叫作一个托盘。托盘的内容包括生产这个中间产品所需的生产设计图纸，全部配套舾装件，以及生产的进度、质量、成本等管理信息。托盘的划分应按“不跨作业阶段，不跨作业场地，不跨作业单位”的原则进行，托盘的大小应考虑管理、配套和施工的方便性与可行性，托盘的代号是整个编码系统的一个重要组成部分，托盘管理的信息主要来源于生产设计。三、船舶动力装置在船上安装的特点及工艺流程和规程的制订 1.安装工作的特点上一页 下一页返回绪论 将名目繁多的机械、设备、管路和仪表等舾装件按设计的
15、要求，安装到一艘船上并进行调试和运行，这是一项难度较大的庞大工程。建造一艘舰船，需要很多工人、技术人员和管理干部在船上同时作业。由于人多，机械、设备众多，全船都有，布置分散、次序参差交错，所以安装时使用机械、工具比较困难，主要还是采用手工作业，而这显然与现代化企业的要求差距较大。解决这一问题可以从以下两方面入手:设计并采用新的工艺流程和方法。上一页 下一页返回绪论 通过改进产品设计的结构，采用电子计算机及数控技术实现施工设计的现代化，推行预舾装工艺，将机械安装的主要工作量从机舱、炉舱及其他舱室转移到车间内完成，或进一步由专业化工厂提供集装箱化的成套设备和功能单元，减少机械安装的工作量。设计并采
16、用新的机械化工具，应用新型材料，简化安装作业。2.轮机安装工艺流程的制订 轮机安装工艺流程取决于生产规模，安装过程的劳动量和安装件的结构、重量等因素。一般属于自由移动式安装，即安装件从一个存放地点，吊运到机舱布置图要求的位置上，给予校中、连接、配垫、钻铰孔、紧固和验收。上一页 下一页返回绪论 在每一安装区域，均配备有专用工装设备和量卡具等。根据被安装件的安装顺序，不断地将所需要的安装件运送到相应的安装位置上，使其定位，直至安装完毕。这种安装方式常常用船舶动力装置安装工艺流程图或安装工艺网络图来表示。流程图能把所有的力量都组织起来，对工程的进展定量地、形象地进行指挥，起着组织、协调、控制的作用。
17、流程图能比较直观地看出各工序的主要或次要地位，它既能抢出速度，又能相互配合，是目前指挥生产行之有效的措施之一。3.编写轮机安装工艺规程的步骤 分析研究安装件的总装图、验收技术条件和零部件明细表;确定安装的组织形式，即是首制产品还是批量船，由此派生出相适应的组织形式;上一页 下一页返回绪论 确定各安装件的科学排列顺序，力求符合安装过程节拍的要求;选择和制作安装工艺过程中所用到的工装设备和工、量、卡具;确定安装质量检验的方法和标准;确定工人等级及工时定额;确定安装件的吊运方法;确定安装操作指导卡;拟订试验大纲。本课程是轮机工程技术(船舶动力方向)专业课程之一，船舶动力装置安装是对生产实践经验的概括
18、和积累。学生在学习时，必须紧密联系生产实际，密切关注国内外动力装置安装工艺的发展动向，通过综合分析与比较的方法来理解和掌握本课程的内容。上一页返回图0-1编码示例返回项目一 船舶动力装置认知 任务 船舶动力装置认知返回任务 船舶动力装置认知 一、船舶动力装置的组成 根据船舶动力装置中各种机械、设备、系统的作用不同，船舶动力装置可分为以下几个部分:1.推进装置 推进装置是提供船舶正常航行所需推动力的一整套设备。其中包括:主机:主机是指推进船舶航行的动力机，是动力装置的最主要部分，如柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机等。船舶轴系:它是用来将主机的功率传递给推进器，包括传动轴、轴承和密封件等。下一页返回任务
19、 船舶动力装置认知 传动设备:传动设备是将主机动力传递给推进器接合或断开的中间部件，主要包括起接合或断开作用的离合器、减速器和联轴器等。推进器:它是能量转换的设备，将主机发出的能量转换成船舶推力，如螺旋桨和喷水推进器等。大部分船舶使用螺旋桨。2.辅助装置 辅助装置是指除提供船舶除推进装置以外，产生其他使用能量的设备，以保证船舶航行和生活需要，其中包括:船舶电站:其作用是供应全船所需的电能，主要是由发电机组、配电板及其他电气设备组成。辅助锅炉装置:其作用是产生蒸汽以满足加热、取暖以及其他生活需要，包括辅助锅炉、给水、鼓风、冷凝、换热等设备及管路。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 3.船舶
20、管路系统 船舶管路系统是指用来连接各种机械设备，并输送有关工质的成套设备，由各种阀件、管路、泵、滤器、热交换器、仪表等组成。按用途不同，管路系统分为:动力管路系统:主要用来为主机和辅机服务的管路系统，包括燃油、润滑、冷却、压缩空气、排气及废气利用等系统。船舶管路系统:主要用来为船舶的平衡性、稳定性、人员生活及安全服务的管路系统，包括舱底水、压载水、生活水、消防水、通风、空调、冷藏等系统。4.船舶甲板机械上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 船舶甲板机械是指为了保证船舶航向、停泊及装卸货物所需要的机械设备。包括:锚泊机械设备包括锚机、锚链、止链器、锚链筒、锚等。操舵机械设备包括舵、舵机、转舵
21、机构、操纵机构等。起重机械设备包括起货机、吊艇机及吊杆等设备。5.机舱自动化设备 机舱自动化设备包括对动力装置的远程、集中和自动控制的各种系统，主要由遥控、自动调节、监视、安全和报警等设备组成。船舶动力装置的组成中，推进装置是一个重要组成部分，它影响整个船舶动力装置的性能。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 其工作的好坏，直接关系到船舶的正常航行和安全，所以，在设计及建造工作中都要特别注意，这样才能保证船舶动力装置正常工作。二、船舶动力装置的类型及特点 船舶动力装置的类型一般是以主机的结构形式来命名的。现代船舶典型的船舶动力装置有以下几种:1.柴油机动力装置 柴油机动力装置具有比较优良的
22、性能，广泛应用于货船、客船、渔船、油轮、工程船舶以及军工舰船上。目前我国柴油机船的船舶总数、吨位和主机总功率约占90%以上。(1)柴油机动力装置具有的优点上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 有较高的经济性。重量轻。具有良好的机动性。(2)柴油机动力装置具有的缺点 单机功率低。柴油机工作中振动噪声大。大修期限较短。柴油机在低转速区工作时稳定性差。滑油耗率较高。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 2.汽轮机动力装置 主要用于航空母舰、核潜艇主推进装置。(1)汽轮机动力装置的主要优点 汽轮机的转子在高温、高压、高速流动的蒸汽作用下连续工作，转速较高(船舶推进主机一般为3 x 1037 x
23、 103 r/min，汽轮发电机大多3 x 103 r/min)，而且可采用高压、低压几级汽轮机，因此，单机功率很大。现代单机汽轮机单机功率可达1.2 x 103 MW，因此，主机本身的单位重量尺寸指标优越。汽轮机叶轮转速稳定，没有周期性作用力，因此，汽轮机组振动噪声小。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 汽轮机工作时只有转子轴承处有摩擦阻力，故磨损部件少，工作可靠性高，使用期限可高达105 h以上。可使用劣质燃油，滑油消耗率低，仅为0.10.5 g/(kWh)，柴油机滑油消耗率为310g/(kWh)。汽轮机主机结构简单、紧凑，使用管理方便，保养维修工作量小。(2)汽轮机动力装置的缺点
24、汽轮机动力装置由于具有装备锅炉、冷凝器以及辅机和设备，故整个动力装置比较复杂，装置重量尺寸大。装置单位重量为2426 k粼kW，占去了船舶许多营运排水量。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 燃油消耗量大，装置效率低。机动性差。3.燃气轮机动力装置 燃气轮机动力推进装置多用于军用舰艇上，它能满足舰艇对动力装置提出的高速、高机动性和极低的单位重量指标的战术技术要求。(1)燃气轮机动力装置的优点 单位功率的重量尺寸较小。良好的机动性。燃料消耗率不及柴油机。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 (2)燃气轮机动力装置的缺点 主机本身不能自行反转，可反转的机组结构复杂，一般为专用倒车设备配置。
25、燃气轮机进出口附近噪声大，须采取消声措施。由于燃气的高温，叶片使用的合金钢价格高，工作可靠性差，寿命短。燃气初温在1 200以上的燃气轮机，寿命为8 000 h。燃气轮机的耗油率高。燃气轮机工作时空气流量大。4.核动力装置 核动力装置主要用在航母、军舰、潜艇或破冰船上。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 核动力装置是以原子核的裂变反应所产生的巨大热能，通过工质(蒸汽或燃气)推动汽轮机或燃气轮机工作的一种装置。现有的核动力舰艇几乎全部采用压力水型反应堆。(1)核动力装置的优点 核动力以极少量的核燃料释放出巨大的能量，可以保证船舶以较高的航速航行很远的距离。核动力装置在限定舱室空间内所供给的
26、能量比其他形式的动力装置要大得多，也就是说，核动力装置能提供极大的功率。核动力装置的另一个最大特点是不消耗空气而获得能量，这可使潜艇长期在水下航行，大大提高隐蔽性能。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 对于水面舰艇，由于不需要进排气装置和管路，船体上无烟囱，进排气口小，因而减小了甲板开口，提高了全船的封闭性。有力地防止了放射性及有毒物质进入舱内，也减少了对方红外侦察器的发现概率及红外自导武器的攻击危险性。(2)核动力装置的缺点 核动力装置的重量比较大。操纵管理检查系统比较复杂。核动力装置造价高昂。三、船舶动力装置的基本特性指标 动力装置技术特征通常有三方面指标:技术指标、经济指标、性能指
27、标。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 1.技术指标 (1)功率指标 功率指标表示船舶做功的能力。动力装置的功率是按船舶的最大航速来确定，为了保持船舶的航速动力，装置的功率往往取大一些(一般大10%)。1)船舶有效功率 已知船舶航行速度为Vs(m/s)时，其运动阻力为R(N)，则推进船舶所需的有效功率:2)主机的输出功率上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 主机的输出功率即主机的制动功率或有效功率。考虑推进效率(h、r、o)和轴系传动效率s，则主机的输出功率 新船设计时，要确定推进器装置的功率，只要知道母型船的排水量、功率及航速等技术参数，一般采用“海军系数法”进行估算。3)相对功率
28、上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 排水量相同的船舶由于其性质、任务不同，动力装置要求的功率相差很大。为便于比较，通常用相对功率表示。所谓相对功率，就是对应于推进船舶每吨排水量所需的主机有效功率。因为 ,d为推进效率,所以上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 由此可见，相对功率与船速Vs的三次方成正比，与排水量的立方根成反比，故高速船舶每吨排水量所需要的功率较大。船的用途不同，其值也有一定差别，内河船舶比海船大些，军用船舶最大。(2)重量指标 重量指标通常是相对于主机功率或船舶排水量而言的。在一定的排水量下，为了保证船舶具有足够的载货量，要求动力装置的重量越轻越好。但对于排水量相同的
29、船舶，由于彼此的航速不同，所需要的总功率也不同，所以动力装置的重量相差也很大。动力装置的重量指标，常采用以下几项比值系数表示。1)主机的单位重量gz上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 即主机单位有效功率的重量，表示式为 内河船舶和军用舰艇要求有较小的gz值，一般高速机gz比低速机的小。2)装置的单位重量g 即主机单位有效功率所需动力装置的重量，表达式为上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 动力装置重量有三个不同的内涵，即动力装置干重(所有的机器、设备和管系的重量，不包括内部的工质和消耗品及其存储量)、湿重(包括其内部所装工质和消耗品重量，但不包括消耗品存储量)和总重(包括上述全部重量
30、)。计算时常用湿重，一般g为gz的2 3倍，内河船舶的g比海洋船舶的小。3)主机的相对重量gzr 即主机重量Gz与船舶满载排水量之比，即 4)装置的相对重量gr上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 即动力装置重量G与船舶满载排水量之比，即 对于装置而言，其单位重量越小，表示该装置越轻，所消耗的金属材料也越少。(3)尺寸指标 机舱的绝对尺寸有:机舱总长度L,m;机舱总占有面积S ，m2；机舱总占有容积V ，m。机舱的相对尺寸有:机舱的相对长度 (Lw1为船长)，机舱面积饱和度KS，机舱容积饱和度KV。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 1)面积饱和度KS 面积饱和度指每平方米机舱面积所
31、分配的主机有效功率，用公式表示为 2)容积饱和度KV 容积饱和度指每立方米机舱容积所分配的主机有效功率，用公式表示为 2.经济指标 动力装置的经济指标，常用以下三个指标来表示:上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知(1)主机燃油消耗率b2 主机燃油消耗率是指在单位时间内主机单位有效功率所消耗的燃油量。(2)动力装置燃油消耗率b(3)推进装置的有效热效率e 推进装置的有效热效率是指有效功的热与所消耗的热之比，表达式为上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 以上三个经济指标都是代表动力装置在有效功率下，燃料和热能利用的经济性。但是有些船舶全功率、全航速时间不多，经常使用部分负荷运行，或者工况变
32、化非常频繁，这时有一个全面性的燃料经济指标装置每海里燃油消耗量。(4)每海里航程的燃油消耗量bn 每海里航程的燃油消耗量是指船舶航行1 n mile，装置所消耗的燃油量，即 或上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 一般，Bf和Bg与航速无关。主机每海里消耗的燃油量为 又因为 ,所以 图1-1-1为燃料消耗率和每海里航程燃油消耗率随航速变化的关系曲线。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 当船舶处于慢速航行时，虽然bz会有所增加，但bz因航速的降低仍将下降。图中bn的最小值所对应的航速常称为经济航速。应该指出，这里的经济航速，并非船舶盈利的最大航速，尚需考虑船舶的折旧费、客货的周转量、运
33、输成本及利润等因素。不同的航区和航种有其相应的最大盈利航速，需要通过调研、统计分析加以确定。3.性能指标 性能指标是进行动力装置选型的重要依据，也是反映装置好坏及特点的重要指标，它主要包括:装置的可靠性、机动性、使用寿命、振动噪声以及机舱自动化等。(1)可靠性上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 可靠性是指船舶动力装置在使用阶段的故障发生率和因此而发生的停航时间，常以主、辅机修理间隔时间作为衡量依据，故要求其主要零部件及易损件的使用寿命较长。(2)机动性 机动性是指装置中的各种机器设备，改变工况时的工作性能。在发动机准备启动阶段，有关辅机及其系统应处于工作状态，给发动机注油、盘车和暖机等，
34、所需时间为210 min，此时间越短越好。对于柴油主机工作的机动性能，灵敏性尤为重要，要求其曲轴在任何位置环境温度在810时，能迅速可靠地启动;从冷态启动到全负荷状态下运行，应不超过10 min;应急情况下应不超过34 min。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 选型时，考虑数据为:直接传动所需时间为810s;间接传动所需时间为38s;调距桨传动所需时间为25 s。为了保证船舶低速航行，要求发动机在最低转速下能较长时间可靠而经济地运行。一般发动机的最低稳定转速是全速的30%40%，要求柴油机的停车时间为25 min，在紧急情况下应缩短时间。(3)振动和噪声的控制 轴系的扭振应力不应超过许
35、用的范围，否则将导致断轴，使柴油机的正常工作遭到破坏，故必须进行控制。一般可从结构设计或加弹性联轴器入手，使其扭振的附加应力不超过规范所规定的范围。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 动力装置的强烈噪声，严重影响轮机人员的健康。为此，船舶噪声标准中，对机舱区的噪声做出如下规定:无控制室机舱主机操纵为90 dB;无人机舱或有控制室机舱为110 dB;机舱控制室为75 dB;轮机人员工作间为85 dB(4)主机遥控和机舱自动化 根据船舶自动化程度，机舱可分为值班机舱和无人机舱两类，而主辅机的操纵管理分为驾驶台远距离遥控、微机自动化管理和机旁控制三类，机旁控制只作为故障时紧急情况的操纵管理。上
36、一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知(5)动力性和配合性能 动力性和配合性能指柴油机动力的发挥和利用情况及螺旋桨的配合性能。一般应使柴油机的功率得到充分发挥，并与所驱动的螺旋桨匹配得当，既不能供大于求，也不能供不应求。四、后传动设备 船舶主推进装置中，从发动机到螺旋桨之间除了传动轴系之外，完成各种传动功能的设备综合体，称为后传动设备。后传动设备主要有船用齿轮箱、摩擦离合器、液力偶合器、弹性联轴器、挠性联轴器及可调螺距螺旋桨装置。后传动设备的基本任务:上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 减速及变速传动。用以并车和分车组合或分配推进功率。离合与倒顺。利用离合器可使主机无载启动、多机并车时可
37、实现部分主机工作、提高低航速时装置的经济性;各台主机之间实现相互之间切换工作;在没有微速装置的场合，可利用离合器滑摩或时离时合操作以满足船舶微速航行的功率要求;采用非反转的主机时，要求配置担负倒顺任务的传动设备，以便在主机不变向的情况下，使螺旋桨轴反转，以实现船舶倒航。抗震与抗冲击。布置中的调节作用，可满足左右机转向不同的要求，可实现双轴线、多轴线的轴线布置的距离和轴线高低的调整。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 1.船用齿轮箱(1)船用齿轮箱作用 减速。反向:在固定螺距螺旋桨与不可反转的主机组成的推进系统中，螺旋桨的反转也要靠齿轮箱来完成。这种能起倒顺车作用的减速齿轮箱称为倒顺减速齿
38、轮箱。离合:为了使发动机与齿轮箱能随意结合或脱离，在倒顺减速齿轮箱中还装有离合器。这种能起离合作用的倒顺减速齿轮箱称为离合倒顺减速齿轮箱。在我国内河和沿海的小型船舶上，多半采用高速柴油机作主机，一般都配有离合倒顺减速齿轮箱。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知(2)齿轮箱的主要技术指标 额定功率Pn和额定转速nn。齿轮箱的额定功率和额定转速是指在额定工况下的输入扭矩和输入转速。因此，在选配齿轮箱时，它的额定功率和额定转速一般应等于主机的额定功率和额定转速。额定扭矩M。这是指在额定工况下齿轮箱输入轴的扭矩。它与额定功率和额定转速的关系是:上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 额定传扭能力
39、。它是指齿轮箱额定功率与额定转速的比值。它是齿轮箱工作能力大小的技术指标，也是选配齿轮箱的重要依据之一。选择齿轮箱时，应同时满足上述技术指标的要求。2.摩擦离合器 船用离合器主要有机械式(摩擦离合器是机械式)、液动式、电磁式。(1)摩擦离合器的作用 当离合器接合时，使主机功率传给螺旋桨;当离合器脱开时，使主机不带动螺旋桨，以便于主机空载启动、空转或检修，以及当多桨船舶拖桨航行时减少航行阻力。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 当采用不可反转主机时，利用离合器与倒车齿轮系配合，使螺旋桨反转。有利于多机并车传动和单机分车传动。使船舶实现超低速航行。便于主机带动其他设备，如发电机、油泵、水泵等
40、。气胎式摩擦离合器有一定的减震作用。对主机、轴系、齿轮箱及弹性联轴器等起保护作用。(2)摩擦离合器结构及工作原理 气胎摩擦离合器结构如图1-1-2所示，它主要由内、外鼓轮组成。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 内鼓轮与主动轴(也可与从动轴)相连接，或直接与发动机或主电动机连接。外鼓轮的侧面装有转轴用的齿圈10，齿圈上有两个开口，以便观察和测量摩擦面之间的间隙。齿圈的外侧有观察孔盖8,内侧有防护罩9，以防水和滑油及杂物掉到离合器内。外鼓轮由外壳7、气胎12,摩擦块14及圆盘16等组成。外鼓轮与空气分配器轴连接，此轴可作从动轴(也可作主动轴)。圆盘内有通向气胎的空气道。气胎用螺栓固定在外壳
41、上，螺栓拧在连接钢板11上，它与气胎硫化在一起。气胎表面用销钉13固定摩擦块14，它是胶合在金属骨架上的石棉橡胶混合物。当压缩空气通过气道向气胎12充气时，气胎胀大，内径缩小，摩擦块压紧内鼓轮，离合器接合;当气胎12中的压缩空气放出时，由于气胎的弹性及气胎的离心力使其恢复到原来形状，离合器脱离。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 3.船用液力耦合器(1)耦合器作用 在船上主要用作弹性联轴器和离合器。(2)液力耦合器的结构及工作原理 其结构如图1-1-3 (a)所示，离心泵2在原动机1驱动下回转，循环柜6中的液体被离心泵吸入并获得能量后，经过连接管3冲到涡轮机4的叶片上，把能量传给涡轮机，
42、然后流回循环柜，涡轮机便带动螺旋桨5回转。但这样的液力传递装置有很大的能量损失，所以后来发展成图1-1-3(b)所表示的简单结构，即它的主要部件是三个工作轮:泵轮、涡轮、转动外壳。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 泵轮为主动部分，涡轮是从动部分，两轮对称布置，尺寸完全相同，轮内都设有相当数量的叶片，形成很多工作腔。两轮在轴向存在一定的间隙，彼此无机械联系，泵轮的进、出口正好和涡轮的出、进口相对。工作腔中一般充有油，靠油在工作腔中流动而传递能量。转动外壳一般和泵轮相连，随泵轮一起转动，阻止油外漏。五、船舶动力装置设计 1.船舶动力装置设计的特点和主要要求(1)船舶动力装置设计的特点 必须
43、符合船舶的特殊使用条件船用条件。包括环境条件、空间条件。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 必须设计成具有必要的目标任务条件和合适的保障条件。包括营运条件、作业条件、研究条件及工作条件、生活条件和生存条件。必须全面地、综合地进行设计，进行通盘考虑。包括动力装置与总体性能、动力装置、动力装置内部各子系统之间的综合平衡和匹配，以实现预定的技术经济指标。必须全面掌握动力装置所覆盖的各技术领域，如船舶推进技术、热能转换技术、电气技术、安全技术、消防技术，防污染技术、冷藏技术、通风和空调技术、仿真技术及人员生活、生存技术等。受控于国防公约、规则、船级社规范、船旗国法规等要求和约束。必须根据市场经济
44、的特点，对设备的选用和配套应在目标成本的控制下进行。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 (2)船舶动力装置设计的主要要求 船舶动力装置设计时，除满足设计任务书的要求和相应的规范外，还必须有以下几方面要求:经济性。主要包括两方面:一是船舶自身的经济性能;二是船舶营运经济性。船舶本身的经济性能取决于两个方面:一是船体工作方面性能;二是动力装置方面的经济性能。提高动力装置的经济性能应从提高推进装置的有效热效率方面加以考虑，主要从提高装置的推进效率，提高装置的热效率，改变船舶操纵，实现经济航速等方面进行研究。船舶营运经济性，应进行周密的计划，合理的调度，有效提高船舶货物周转量。另外，对设备精心维
45、护，合理使用，有效地降低营运费用。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 可靠性。主要有两方面含义:一方面是动力装置的生命力，指动力装置受外界因素的影响后，仍能继续工作的能力;另一方面是动力装置能正常运行的时间。机动性。指主推进装置从一种工况过渡到另一种工况的过渡能力。可维性。衡量可维性的尺度是维修度，其定义为:在规定条件下，在规定时间内，对可修复的产品进行维修能完成的概率。而衡量维修度的尺度是有效度，即为可修系统、设备或零部件在给定时间内保持功能处于正常状态的概率。重量、尺寸指标。应尽可能地做到重量轻，机舱所占的长度、容积小，面积饱和度和容积饱和度高。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认
46、知 振动、噪声指标。应使振动、噪声最小，符合有关规定并创造满意的工作和生活条件。2.船舶动力装置设计的主要内容 船舶主推进系统设计，包括主机选型设计、主机及齿轮箱的配套设计、船舶轴系设计等;船舶电站(主电站及应急电站)设计;热源系统(蒸汽系统、热煤油系统等)设计;动力系统(燃油、滑油、冷却水、压缩空气、进排气、加热蒸汽等系统)设计和辅助设备选择;上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 船舶系统(船底水系统、压载水系统、消防系统、疏排水系统、空调系统、油船、液化气船、化学品船的专用系统)设计;自动控制、监测、报警系统设计;防污染系统(机舱防油污系统、油船防油污系统、生活污水防污系统及防止有毒液
47、体、物质污染系统等)设计;机舱通风系统设计。3.机舱布置原则与规划 (1)机舱布置原则 机舱布置必须保证整个动力装置能够可靠而持续工作，保证船舶在各种海况和工况下安全航行。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 机舱布置应根据各设备的自身功能，考虑各设备间合理的相对位置，既满足各设备相互之间的功能联系要求，又发挥出自身的功能。应充分考虑各种安全措施，满足人级规范及有关法规、规则的各项要求，尤其要考虑轮机人员的安全。尽可能缩短机舱所占的地位和空间，以增加船舶的装载容积和减少造船成本。机舱布置应使船员对各设备的操作管理、检查修理方便，合理考虑人员通道和各设备的维修空间。布置在机舱左右两侧的机械设
48、备的质量，应尽量保持平衡，以免影响船舶的倾斜。同时，为增加船舶稳性，布置时应使重心尽可能降低。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 (2)机舱布置规划 1)船舶倾斜角的规定 主、辅机以及与船舶安全有关的设备，应符合船舶倾斜角的规定，保证其能正常运转。船舶倾斜角的规定是:横倾15 、横摇22.5 、纵倾5 以及纵摇7.5。2)出入口 机、炉舱至少应各有一个通向干舷甲板或舱壁甲板的出入口，两个出入口的布置应尽可能互相远离，并出入方便。出入口应有通向机、炉舱花钢板的金属梯道，梯子与花钢板的倾角应不大于60。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 机舱轴隧及机舱间的水密舱壁上如有出入口，则该出入
49、口应设水密门。此水密门的设置应符合SOLAS(国际海上人命安全公约)及人级规范的有关要求。3)脱险通道 货船(包括油船)机器处所:每一A类机器处所应有两个脱险通道，特别应符合下列规定:两部尽可能远离的钢梯，通至该处所上部同样远离的门，从该门至开敞甲板应设有通路。一般，其中一部钢梯自该处所的下部至该处所的安全地点应提供连续的防火遮蔽，该遮蔽应是钢质的，同时，在下端应设有一个自闭式的钢门。上一页 下一页返回任务 船舶动力装置认知 4)其他门、窗 供排气通风用的天窗、门、通风筒、烟囱开口及机器处所其他开口的数量应尽量减少;天窗应为钢质，不应该有玻璃板。应采用适当的措施，以便在发生火灾时使烟气能从被保
50、护处所释放。上一页返回图1-1-1 bz和bn随Vs变化的特性曲线返回图1-1-2气胎摩擦离合器结构返回图1-1-3液力耦合器原理返回项目二船舶主机安装 任务 船舶主机安装返回任务 船舶主机安装【背景知识】一、主机基座准备 1.主机基座的类型 主机是通过垫片或减震器安装在船体基座上，基座是与船体直接相连的支承座。根据不同的机型，基座一般有两种形式。(1)大型低速柴油机 机舱双层底是由加厚的钢板焊接而成，主机的机座就落位在此加厚的钢板上，如图2一1一1所示。(2)中小型柴油机 由于机座是凸的，在双层底上，焊接一个由型钢和钢板焊接的凹形的金属构件，如图2一1一2所示。下一页返回任务 船舶主机安装
