单向间歇驱动传动装置设计在海盗船上的应用
海盗船控制课程设计
海盗船控制课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握海盗船的基本控制原理和相关知识；技能目标要求学生能够运用所学知识进行海盗船的控制操作；情感态度价值观目标要求学生培养对海盗船控制技术的兴趣和热情，增强团队合作意识和创新精神。
通过本课程的学习，学生将能够理解并描述海盗船的基本控制原理；能够运用控制理论知识进行海盗船的控制操作；能够与团队成员合作完成海盗船控制任务；能够积极参与讨论和思考，提出改进和创新的意见和建议。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括海盗船的基本控制原理、控制系统的组成和功能、控制操作的技巧和方法。
首先，将介绍海盗船的基本控制原理，包括控制系统的构成、工作原理和控制信号的传递过程。
其次，将讲解控制系统的组成和功能，包括传感器、执行器和控制器等关键部件的作用和相互作用。
然后，将介绍控制操作的技巧和方法，包括操作步骤、注意事项和优化策略。
教学内容将结合教材和实际案例进行讲解，通过具体的实例和练习题，帮助学生理解和掌握所学知识。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法进行教学。
包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
首先，将采用讲授法向学生传授海盗船控制的基本知识和原理。
通过清晰的讲解和生动的演示，帮助学生理解和记忆相关内容。
其次，将学生进行讨论和思考，鼓励他们提出问题和观点，培养团队合作意识和创新精神。
然后，将通过案例分析法引导学生分析和解决实际问题，提高他们的应用能力和解决问题的能力。
最后，将安排实验课，让学生亲自动手进行海盗船控制操作，增强他们的实践能力和操作技能。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备适当的教学资源。
包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
教材将是主要的教学资源，将选择权威性和实用性的教材，确保学生能够获得准确和全面的知识。
参考书将为学生提供更多的学习资料和扩展知识，帮助他们深入理解和掌握相关内容。
船舶推进装置要点
半径R处叶素
L=2πR H=L tg θ =2 π Rtg θ
叶 素 θ 圆 周 螺距角 轨 迹 展 开 线 L
叶素空间轨迹
螺距-H
2、螺旋桨的进程比
进程hp: 螺旋桨转一周，轴向实际前进
距离，hp小于H，因水被推动后移 滑失h：螺距与进程的差值 h=H- hp 进程比λp:进程与螺旋桨直径的比值 λp=hp/D=Vp/nD (Vp=hp·n)
pdr psr H z h g
(Pdr-psr)/ ρ g —吸排
液面间的压力头（吸 排液面间的压差）
Z—排吸液面间的
高度差
Σh —吸排管中的
管路阻力（水力损失）
3. 转速
指每分钟的回转数.n r/min
4. 功率和效率
1）输出功率：即有效功率Pe，单位时间内泵实际传给 液体的能量。.Pe=gQH=(pd-ps)Q 2）输入功率：即轴功率P，泵轴接收的功率 3）效率：输出功率和输入功率之比 =Pe/P
第二节 轴系组成
包括推力轴、中间轴、尾轴及相应的 轴承
一、推力轴和推力轴承
作用：（1）将主机的扭矩传给中间轴 （2）把中间轴上螺旋桨的推力传给船体 （3）对轴系轴向定位 推力传递过程：螺旋桨→推力环→油膜→ 推 力块 → 推力轴承座→船体
二、中间轴及轴承
作用：连接推力轴和尾轴，传递扭矩及推力， 承受中间轴重量，轴线定位
按工作原理分类：
1、容积式泵 通过运动部件的位移使泵工作空间容积 发生变化来吸排液体，把机械能传给液 体达到输送液体的目的。包括往复泵、 齿轮泵, 螺杆泵, 叶片泵和水环泵 2、叶轮式泵 包括离心泵, 轴流泵,混流泵和旋涡泵. 3、喷射泵，包括水射水泵、水射真空泵、 蒸汽（空气）喷射泵 4、电磁泵，用电磁力输送液态金属，如原 子锅炉循环泵
游艇结构与设备
游艇结构与设备一艘游艇一般由船壳、主机、传动系统、航行与操纵设备、救生设备与器材、消防设备与器材、无线电通讯设备等组成。
其组成与功能如下：1、船壳：为玻璃钢、铝或钢铁材料。
2、主机：一般采用内燃机，并可分为汽油机和柴油机。
内置式汽油机和柴油机的基本结构相同，柴油机利用喷油系统将燃油注入气缸内，再由热空气点燃燃油。
汽油机则用火花点燃气缸内的汽化混合气。
3、传动系统①传动系统：由多个部分组成，包括变速箱(波箱)、推力转承、螺旋桨轴(尾轴)、尾轴筒轴承及螺旋桨。
②螺旋桨：选择适合的螺旋桨种类时，必须同时顾及机器及船型。
一片螺旋桨一般惯用螺距及外直径为准则，螺距就是螺旋桨转动一周时，叶片上任何一点向前移动的距离。
四叶片螺旋桨的外直径就是一叶片尖至相对叶片尖的距离，三叶片螺旋桨的外直径则是螺旋桨转动时画出的圆圈的直径。
故此，选择螺旋桨时，应选择适当的螺距及正直径。
螺旋桨的直径通常由螺旋桨所安装的位置决定。
选试适当螺距的螺旋桨时，需要使用数个螺距值不同的螺旋桨，一个量度螺旋桨动次数的转速计和一个量度船速的速度计。
在正常转速下产生最快船速的螺旋桨，便是最适合的螺旋桨。
游艇应在正常载重情况下试验螺旋桨。
大量生产的船艇已提供适当的螺旋桨，任务不同的船艇欲需要不同的螺旋桨，例如机动中式帆船需用细螺距螺旋桨，快速小艇则需要大螺距的螺旋桨。
应保持螺旋桨不生蚝壳，否则会令螺旋桨负荷过重，严重削减动力。
③保护螺旋桨(只适合船尾机：)如螺旋桨因与海底浮木块接触而突然停止转动，那么螺旋桨、驱动装置或螺旋桨轴上的花键便可能损坏。
花键就是螺旋桨轴上的凸起的部分，这个凸起的部分，刚好配合螺旋桨包套所预留的内陷空位，花键的作用是令螺旋桨随着螺旋桨轴转动。
为减少这种意外对螺旋桨的破坏，可以使用安全插片式花键或滑溜离合器。
④安全插片花键：安全插片是一块金属片，会在螺旋桨受撞击时折断。
安全插片折断后，螺旋桨会被制停不动，但螺旋桨轴欲可继续自由转动。
船舶推进装置设计
⒈初步匹配设计
已知船体主尺度、船体的有效功率曲线、船舶要求 的航速，螺旋桨的直径D或转速n、确定螺旋桨的效 率、螺距比p/D、螺旋桨的最佳直径及所需主机的 功率，便于主机与传动设备的选型。
初步匹配设计有两种方案，一种是已知螺旋桨直径
D求转速n；一种是已知螺旋桨转速n求直径D。
由图2－3和图2－4可以得出螺旋桨的效率、螺距比p/D、螺 旋桨的最佳直径（或转速）及所需主机的功率和转速等参数， 我们可以根据这些数据来选定主机。在选择主机时还要考虑 其它一些因素，如：功率储备问题；传动型式是直接还是间 接传动或特殊传动；是否需要减速，速比为多少等。
主机
减速器/离合器 螺旋桨 轴系
轴带发电机(Shaft generator)
⒊特殊传动推进装置
特殊传动通常是指电力传动、可调螺距螺旋桨传动、 液压马达传动、Z型推进和同轴对转螺旋桨传动等。
⑴可调螺距螺旋桨推进装置
通过改变螺旋桨螺距来改变船舶航速和正倒航向。 在这种装置中，螺旋桨的桨叶是可以转动的，只要 转动桨叶，便可改变螺旋桨的螺距，从而改变桨的 推力大小及方向。
㈣主机的选型分析
主机选型是根据设计任务书中的技术要求以及船体 设计所提供的资料来进行的，与螺旋桨的设计密切 相关。推进装置的选型是通过船、机、桨匹配计算
和分析选定螺旋桨参数和主机功率、转速等参数，
在满足设计的技术要求基础上，同时考虑重量和尺 寸、油耗、造价、可靠性、可维度、使用寿命、等 因素，选择一套从主机到螺旋桨的最佳方案。 图谱法。 机桨匹配计算可分为初步匹配和终结匹配两阶段。
以上是针对某一盘面比的 桨进行计算的，在实际匹 配设计中还要选择若干盘 面比的梁来进行比较，得 出不同盘面比所能达到的 航速和螺旋桨要素，然后 进行螺旋桨的空泡计算校 核，得出其不发生空泡的 最小盘面比的螺旋桨及所 对应的最大航速和螺旋桨 参数。
船用齿轮箱工作原理
船用齿轮箱工作原理1. 引言船用齿轮箱是船舶动力系统中的关键组件之一，它负责将发动机的动力传递到推进系统，驱动船只前进。
本文将深入探讨船用齿轮箱的工作原理，揭示其在航海中的重要作用。
2. 齿轮箱的组成2.1 主传动齿轮主传动齿轮是齿轮箱中最重要的部件之一，它负责将发动机输出的转速和扭矩转化为适合推进器工作所需的转速和扭矩。
主传动齿轮通常由高强度合金钢制成，具有良好的强度和耐磨性。
2.2 链条或同步带为了实现不同速度之间的传递和变速功能，一些高级船用齿轮箱采用链条或同步带来连接不同大小和类型的主传动齿轮。
链条或同步带具有良好的耐磨性和强度，并能够在高负荷条件下稳定运行。
2.3 润滑系统为了确保齿轮在高速运转时能够正常工作并减少磨损，船用齿轮箱通常配备了润滑系统。
润滑系统通过将润滑油引入齿轮箱内部，形成油膜来减少齿轮之间的摩擦和磨损。
同时，润滑油还能够冷却齿轮箱内部的高温部件，保持其工作温度在合适的范围内。
3. 船用齿轮箱的工作原理3.1 动力传递船用齿轮箱的主要功能是将发动机输出的动力传递到推进器系统。
当发动机运转时，其输出轴会转动主传动齿轮。
主传动齿轮通过与其他相连的齿轮进行啮合，将转速和扭矩传递给推进器。
3.2 变速功能航海中需要根据不同情况调整船只的速度和扭矩输出。
为了实现这一功能，航海中常使用多速度变速器来调整主传动齿轮之间的啮合比例。
通过改变不同大小和类型的主传动齿轮之间的啮合比例，可以实现不同转速和扭矩输出。
3.3 平稳传动船舶在航海中经常会遇到海浪、风浪等外界扰动，这些扰动会对齿轮箱的传动稳定性造成影响。
为了保证齿轮箱的正常工作，船用齿轮箱通常采用一些技术手段来减少外界扰动对传动的影响。
例如，采用减震装置来吸收和减少外界震动对齿轮箱的影响。
4. 船用齿轮箱的维护和保养4.1 定期检查和维护为了确保船用齿轮箱的正常工作，定期检查和维护是必不可少的。
定期检查可以发现潜在故障和问题，并及时采取措施进行修复。
船舶动力系统教学课件 5-1 船舶推进轴系和传动设备
从消防和安全性方面考虑，可把发电机分成 几组(如全船共有6台发电机的情况下， 可以3台一组)布置在不同的舱室中
2. 可选用中高速主机，并工作于最佳工 况
主机转速不受螺旋桨转速限制，可选用 体积小重量轻的中、高速柴油机，运 行在恒定转速下
组成：主机+齿轮传动机组+轴系+ 螺旋桨 主机转速≠螺旋桨转速 使用场合：中、高速主机带螺旋桨
（中高速柴油机、蒸汽轮机、燃汽轮机） or配用低速大直径螺旋桨
单机单桨、多机单桨、联合动力
多机单桨的布置
三机 单轴
四机 单轴
多机多桨的布置
四机双轴
四机四 轴
单 机 单 轴 双机 单轴
三机三轴
特点：
质量尺寸小 主机转速不受螺旋桨转速的限制 轴系布置方便 带倒顺车离合器时，可选用不可反转的主
3. 提高了船舶的操纵性
改变电动机电流方向推进电动机转向变 螺旋桨转向变
改变电动机电流大小推进电机转速变
电力推进传动装置，螺旋桨转速的改变 迅速，船舶航速与船舶航向都得到了 更好的控制，启车停车快速，机动性 好，便于遥控，操作性能好
4. 振动小，噪音低 5. 省去了传动轴系，使振动噪声减小
5. 低速性好 6. 电动机可以获得很低转速（4-
喷水推进，水流基本上是轴向流流场，较稳 定,减少了空泡剥蚀的机会, 且航速越高喷 水推进泵所利用的冲压就越大
操纵性、动力定位性能优异 喷水推进，改变推进泵喷射出的高速水流方
向，实现舰船转向和倒航主机转速不变， 可实现无级变速、驻航、倒航
舵始终处于高速流中,可保持足够的舵效 如采用双机双桨,可实现船舶横移和原地回
海盗船的工作原理
海盗船的工作原理
在我们生活当中，就对于海盗船来说并不陌生，我们经常能玩到。
所以我们应该多加了解她，这样才能更好更安全的去玩，那么
运动结束后由气缸推动电机刹住设备使船体稳定。
2、电气系统
(1)、电气系统由电气控制箱、整流器、驱动电机、彩灯装饰电路等部分组成。
(2)、电气系统工作原理
220V电源通过总电源开关进入电气控制箱，先接通控制箱内的漏电断路器，按下“预备按钮”，电路发出约6秒的预备铃声;然后再按下“启动按钮”电路即使进入定时运行状态;电机得电，带动游艺机运行。
3、气压系统由气缸和空气压缩机组成。
儿童海盗船的安装与调试
1、用户在购买本游艺机时，应向郑州强力游乐设备有限公司提供当地的风力、地震和地质资料，供本公司校验。
2、用户须根据郑州强力游乐设备有限公司提供的图纸进行土建基础施工和铺设接地装置，并向本游艺机提供220V，50Hz电源，功率容量不小于5kw，电源总开关由用户自行配置。
上述准备工作验收合格后，由本公司安装和调试游艺机。
这就是我们为大家所了解到的，大家一定要仔细去阅读，要想了解景区安全知识，我们可以关注下期为大家介绍的内容。
船舶动力装置原理与设计
船舶动力装置是指船舶上通过动力设备产生动力，驱动船舶前进、制动、转弯和进行其他动作所使用的系统。
本文将详细介绍船舶动力装置的基本原理和设计要点。
一、船舶动力装置的基本原理船舶动力装置基本包括船舶的动力系统和传动系统。
1.动力系统：船舶动力系统一般由主机、辅机和相应控制系统组成。
主机是船舶动力装置的核心部分，一般由柴油机、蒸汽机或涡轮机组成。
辅机包括发电机、水泵等。
控制系统用于控制和监测主机和辅机的运行，包括控制柜、传感器、显示器等设备。
2.传动系统：船舶传动系统将主机的动力传递给螺旋桨，使船舶能够前进、转向等。
传动系统通常包括轴线、联轴器、变速器、减速器和螺旋桨。
二、船舶动力装置的设计要点船舶动力装置的设计要点涉及到船舶的动力匹配、传动系统的设计和安全性等方面。
1.动力匹配：船舶的动力匹配要求船舶能够满足航行速度的需求，并考虑到船舶的尺寸、船型、载重量、航行条件等因素。
在动力匹配时，需要考虑选取适当的主机和辅机，以及相应的控制系统。
2.传动系统设计：传动系统设计要考虑到传动效率、稳定性和可靠性。
在传动系统设计中，需要确定传动轴线的布置和传动比，选取合适的联轴器和减速器，以及设计螺旋桨的参数。
3.安全性设计：船舶动力装置的安全性设计非常重要，主要涉及到消防、污水处理、废热回收等方面。
安全性设计还应考虑船舶动力装置的可靠性和防故障能力。
4.节能环保设计：在船舶动力装置的设计中，应考虑节能和环保因素。
通过采用先进的动力装置和传动系统，优化设计，可以降低燃油消耗和排放污染物。
5.维护和检修：船舶动力装置的设计还应考虑到维护和检修的便利性。
合理的布置和设计可以提高维修效率和降低维修成本。
三、船舶动力装置的发展趋势随着技术的不断进步，船舶动力装置也在不断发展和创新。
以下是船舶动力装置的发展趋势：1.高效节能：船舶动力装置的发展趋势是朝着高效节能的方向发展。
通过采用先进的燃烧技术、废热回收技术和涡轮增压技术，提高动力装置的热效率和燃油利用率。
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单向间歇驱动传动装置设计在海盗船上的应用
摘要在传统双向驱动传动装置的基础上，对驱动传动装置进行了改进，介绍了海盗船驱动的原理、单项间歇驱动传动装置的设计原理以及针对设计的计算验证，为海盗船驱动传动装置设计提供了参考。
关键词海盗船；单向间歇驱动传动装置；设计；应用
中图分类号TN914 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)071-0146-02
作为一种大型的游艺设备，海盗船自进入我国那一天起就得到了游艺爱好者的青睐，其大幅度的摆脚模拟大海的风浪，置身其中的游艺爱好者随着船体缓慢交替的摆动，犹如置身于惊涛骇浪之中，惊险、刺激身临其境的感觉让每一个游艺爱好者心慕不已。
目前，在全国各地的游乐场中海盗船已经成为必备的游艺设施。
1 海盗船驱动的原理
图1 海盗船实物图
如图1所示，海盗船的横梁被姥姥固定在四角的四根斜向立柱上，船体悬挂在中间的横梁上。
其悬挂部位和横梁之间通过滚动轴承连接，这样可以保证船体在一定角度下往复摆动。
为了给船体摆动提供动力，在船体的底部分别安装着传动系统，带动着驱动轮向着两个相反的方向进行转动，从而保证船体分别向两个方向往复摆动。
由于船体的运动主要依靠驱动轮与导轨间的摩擦力进行驱动，因此驱动轮与导轨间必须紧密接触并且保证存在适当的正压力。
在船体向右运动过程中，左面的驱动轮驱动，右面的驱动轮和船体导轨互相脱离；在船体向左运动时，右面的驱动轮驱动，左面的驱动轮和船体导轨互相脱离，这样可以避免船体在运动过程中因对侧驱动轮和船体导轨间的摩擦力过大而影响船体运动或者导致船体停止摆动。
从而影响游艺者的心情。
为了有效推动船体运动，整个运动系统必须在巧妙设计液压系统的基础上完成，并且要求其传动系统能够保持高度的协调一致，避免因传动系统障碍造成船体停摆事件发生。
2 单向间歇驱动传动装置
2.1 单向间歇驱动传动装置综述
和传统的双向驱动传动装置采用的两套传动装置不同，单项间歇驱动传动装置只采用一套驱动传动装置，并且其驱动装置安装在导轨的中间。
和传统双向驱动传动启动方式不同，这种驱动方法需要驱动轮反复单项驱动几次后海盗船才能按照预设的摆角正常摆动。
在驱动过程中，驱动轮只进行单方向的驱动，当船体达到最高点，驱动停止，船体依靠的重力作用实现回摆，当船体回摆到底部时，因惯性继续摆动，摆到最高点回摆，摆到底部时驱动轮再次进行驱动，再次使船体达到最高点，然后再次停止驱动，从而实现海盗船的往复摆动。
2.2 单向间歇驱动传动装置的机械传动设计
2.2.1 单向间歇驱动传动装置的机械传动原理
单向间歇驱动传动装置的机械传动结构主要包括电机、液压缸、驱动轮、三角传动带固定支座、活动支座等。
驱动轮和大带轮安装在相同的驱动轴上，电机启动后，其转速、转矩经三角传动带传动到驱动轮，引发驱动轮转动。
整个传动系统被固定在活动支座上，活动支座通过铰链和固定支座的一段相联接，这样就使得活动支座能够围绕固定支座摆动；活动支座的另一端通过铰链和液压缸的柱
塞联接。
在驱动过程中，电机启动后通过转动带带动驱动轮，此时液压缸柱塞缓慢将活动支座向上推动，船底导轨接触到驱动轮，推动船体运动，并不断升高，达到限值后，传送系统因重力下降，液压缸柱塞回缩，船底导轨脱离驱动轮，船体失去动力开始做反方向移动，并进行往复摆动。
2.2.2 单向间歇驱动传动装置的机械传动参数设计
选择24座海盗船作为设计对象，其船体重量3?000 kg，每位乘客体重65 kg，那么满载时乘客的总重量为：
M乘客=65 kg×24=1?560 kg
此时整个船体满载时的总重量为：
M满载总重=M船体+M乘客
=3?000 kg+1?560 kg
=4?560 kg
G满载总重=M满载总重×9.8 N
=4?560 kg×9.8 N
=44?688 N
若船体的回转半径为R=8 m，船体的重心和回转中心间距为L=7.0 m，驱动轮直径D=400 mm，三角带传动比I=3，大带轮直径d大=375 mm，小带轮直径则为d小=125 mm，传动效率η=0.7，电机选择上海南阳电机有限公司生产的起重三相异步电动机，型号YZR180L-6，额定功率P=15 kw；额定转速n=960 r/min，最大输出转矩=3.2×额定输出转矩（负荷率为40%）。
由此可计算出驱动轮的输出功率为：
N=pη
=15 kw×0.7
=10.5 kw
驱动轮输出转速为：
n1=n/I
=960r/min/3
=320r/min
驱动轮输出转矩为：
T=9?550×N/n1
=9?550×10.5 kw/320 r/min
=313.36 Nm
驱动轮最大驱动力为：
F=2T/D·3.2
=2×313.36 Nm/0.4 m×3.2
=1?566.8 N×3.2
=5?013.76 N
驱动轮第一次驱动船体时的驱动转矩随着船体偏离铅直位置的偏角的增大而增大。
假设第一次驱动船体时的驱动转矩随着船体偏离铅直位置的偏角为5°，那么船体重力瞬时回转阻力矩为：
T瞬时=GLsin5°
=44?688 N×7.0 m×sin5°
≈27?215 Nm
然后在通过静力平衡方程，计算出驱动轮的最大输出驱动力为：
F最大=T瞬时/R
=27?215 Nm/8 m
=3?401.87 N
通过计算可以看出，驱动轮的最大输出驱动力的值3?401.87 N小于驱动轮最大驱动力5?013.76 N，这样能够满足机械传动的要求，实现海盗船往复摆动。
2.2 单向间歇驱动传动装置的液压传动设计
为了避免驱动轮和船底导轨之间相对滑动，能够保持滚动运动，经测定其摩擦系数f=0.6，此时当船体运动时，船体对船体导轨的最大正压力为：N船体=F最大/f
=3?401.87 N/0.6
=5?669.78 N
驱动轮支撑点和铰链点之间的距离为1?000 mm，液压缸柱塞和活动支座通过铰链连接的部位和另一端铰链点之间的距离为1?250 mm，那么液压柱栓塞向上推动驱动轮，并且使船底导轨相接触并且产生正压力时需要的最大推力为：F推=N船体·1?000 mm/1?250 mm
=5?669.78 N·1?000 mm/1?250 mm
≈4?535.82 N
将F推当作液压缸柱塞推动的最大负载，柱塞液压缸的直径d=60 mm，行程S=140 mm，工作压力P=3 MPa。
则液压缸柱塞能够产生的最大推力为：F柱塞=PA
=3лd2/4
=3×3.14×602/4
=8?478 N
由于液压缸柱塞能够产生的最大推力8?478N大于液压柱栓塞向上推动驱动轮，并且使船底导轨相接触并且产生正压力时需要的最大推力4?535.82N，能够满足单向间歇驱动传动装置的液压传动设计的要求，能够进行使用。
3 小结
经过精密的数学计算，单向间歇驱动传动装置设计在海盗船上性能良好，动力充足，完全能够满足设计的要求，可以进行推广使用。
参考文献
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[2]史向东.”太空船”游艺机回转臂的强度校核计算分析[J].机械设计与制造,2010,07.
[3]郭荣安.几种游艺机的结构介绍(续1)[J].中国锅炉压力容器安全,2004,05.。