船舶推进装置
船舶主推进动力装置课件
交通运输
用于海上货物运输、邮轮旅游等。
科学考察
用于海洋科学考察、研究等。
船舶主推进动力装置的发展趋势与展望
高效能
智能化
随着能源消耗的日益增加，船舶主推进动 力装置正朝着高效能、低能耗的方向发展。
随着智能化技术的不断发展，船舶主推进 动力装置将逐步实现智能化控制和管理。
环保化
多样化
随着环保意识的不断提高，船舶主推进动 力装置正朝着环保化、低排放的方向发Hale Waihona Puke 。船舶主推进动力 装置课件
• 船舶主推进动力装置概述 • 船舶主推进动力装置的工作原理 • 船舶主推进动力装置的维护与保养 • 船舶主推进动力装置的应用与发展趋势 • 船舶主推进动力装置的安全操作与规范
01
CATALOGUE
船舶主推进动力装置概述
船舶主推进动力装置的定义与功能
定义
船舶主推进动力装置是船舶中用于提 供推进动力的核心设备，包括发动机、 传动系统、推进器等部分。
功能
船舶主推进动力装置的主要功能是为 船舶提供动力，使其能够实现航行、 操纵和作业等任务。
船舶主推进动力装置的分类
按能源类型
船舶主推进动力装置可分为柴油机、燃气轮机、蒸汽轮机、电动机等类型。
按推进方式
船舶主推进动力装置可分为直接推进和间接推进方式，其中直接推进方式是指 发动机直接驱动推进器，间接推进方式则通过传动系统实现发动机与推进器之 间的动力传递。
根据故障原因采取相应的措施进行排除，如更换部件、调整参数等。
预防措施
针对已发生的故障制定预防措施，防止类似故障再次发生。
04
CATALOGUE
船舶主推进动力装置的应用与发展趋势
船舶主推进动力装置的应用领域
船舶动力装置
第一章 绪论一、 船舶动力装置的含义及组成船舶动力装置是保证船舶正常航行、作业、停泊及船上人员正常工作和生活所必需的机械设备的综合体。
船舶动力装置的任务是产生各种能量，并实现能量的转化和分配，以利于船舶正常航行和作业。
有船舶“心脏”之称。
船舶动力装置也称“轮机”，主要由推进装置、辅助装置、船舶管路系统、船舶甲板机械、机舱的机械设备遥控及自动化组成。
1. 推进装置推进装置是指发出一定功率、经传动设备和轴系带动螺旋桨，推动船舶并保证一定航速前进的一整套设备。
包括：1) 主机：指推动船舶航行的动力机。
2) 传动设备：包括离合器、减速齿轮箱、联轴器、电力推进专用设备。
3) 船舶轴系：包括传动轴、轴承、密封件。
4) 推进器：能量转化设备。
2. 辅助装置辅助装置：除供给推进船舶的能量之外，用以产生船舶上需要的其他各种能量的设备。
包括：1) 船舶电站：作用---供给辅助机械及全船所需要的电能。
组成---发电机组、配电板、其他电气设备。
发电机组主要由柴油发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组、余热发电机组。
2) 辅助锅炉装置：作用---民用船舶用它产生低压蒸汽，以满足加热、取暖及其他生活需要。
组成---辅助锅炉及为其服务的燃油、给水、鼓风、送气设备及管路、阀件等。
3) 船舶管路系统：作用---用来连接各种机械设备，并传递有关工质。
组成---动力管路、船舶系统。
4) 船舶甲板机械：作用---保证船舶航向、停泊及装卸货物所需要的机械设备。
组成---锚泊机械设备（锚机，绞盘）、操舵机械设备（舵机及操纵机械、执行机构）、起重机械设备（起货机，吊艇机及吊杆）。
5) 机舱的机械设备遥控及自动化：组成---对主、辅机和有关机械设备等的远距离控制、调节、检测和报警系统。
二、船舶动力装置的类型及特点类型：柴油机动力装置、汽轮机动力装置、燃气轮机动力装置、联合动力装置、核动力装置三、船舶动力装置的基本特性指标动力装置的基本特性指标是指技术指标、经济指标和性能指标。
船舶动力装置概述
一、船舶动力装置的组成现在的船舶动力装置主要由推进装置、辅助装置、管路系统、甲板机械、防污染设备和自动化设备等六部分组成。
1．推进装置推进装置是指发出一定功率、经传动设备和轴系带动螺旋桨，推动船舶并保证一定航速航行的设备。
它是船舶动力装置中最重要的组成部分，包括：（1）主机。
主机是指提供推动船舶航行动力的机械。
如柴油机、汽轮机、燃气轮机等。
（2）传动设备。
传动设备的功用是隔开或接通主机传递给传动轴和推进器的功率；同时还可使后者达到减速、反向或减振的目的。
其设备包括离合器、减速齿轮箱和联轴器等。
（3）轴系。
轴系是用来将主机的功率传递给推进器。
它包括传动轴、轴承和密封件等。
（4）推进器。
推进器是能量转换设备，它是将主机发出的能量转换成船舶推力的设备。
它包括螺旋桨、喷水推进器、电磁推进器等。
2．辅助装置辅助装置是指提供除推进船舶运动所需能量以外，用以保证船舶航行和生活需要的其他各种能量的设备。
主要包括：（1）船舶电站。
（2）辅锅炉装置。
（3）压缩空气系统。
3．管路系统管路系统是用来连接各种机械设备，并输送相关流体的管系。
由各种阀件、管路、泵、滤器、热交换器等组成，它包括：（1）动力系统。
为推进装置和辅助装置服务的管路系统。
主要包括燃油系统、滑油系统、海淡水冷却系统、蒸汽系统和压缩空气系统等。
（2）辅助系统。
为船舶平衡、稳性、人员生活和安全服务的管路系统。
主要包括压载系统、舱底水系统、消防系统、日用海/淡水系统、通风系统、空调系统和冷藏系统等。
4．甲板机械为保证船舶航向、停泊、装卸货物所设置的机械设备。
它主要包括：舵机、锚机、绞缆机、起货机、开/管舱盖机械、吊艇机及舷梯升降机等。
5．防污染设备用来处理船上的含油污水、生活污水、油泥及各种垃圾的设备。
它包括油水分离装置（附设有排油监控设备）、生活污水处理装置及焚烧炉等。
6．自动化设备为改善船员工作条件、减轻劳动强度和维护工作量、提高工作效率以及减少人为操作失误所设置的设备。
船舶动力装置
核潜艇
航空母舰
辅助动力装置
• 辅助动力装置是用于提供除推进装置以外的各种能量，供船舶航行、 作业和生活需要的装置，包括为全船提供电力、照明和其他动力的装 置，如发电机组、副锅炉等。 • 发电机组是船上最重要的辅助动力装置。蒸汽机船上的发电机组 由蒸汽机驱动（有时用小型汽轮机驱动），但容量较小，以供照明电 源为主。在汽轮机船上，发电机组由汽轮机驱动，为全船电气设备提 供电源。这种汽轮发电机组大部已系列化，容量从500千瓦到2500千 瓦不等,可以自由选择。在柴油机船上，有2～3台发电机组，由单独 设置的中速或高速柴油机驱动。容量据全船电动机械设备的数量确定， 普遍采用400伏三相交流电,频率有50赫兹和60赫兹两种。副锅炉在 蒸汽机船和汽轮机船上是供停泊时使用，在柴油机船上供平时取暖和 加热用。柴油机船上的副锅炉的燃料可以是燃油，也可以利用柴油机 排出的废气所产生的蒸汽。除发电机组和副锅炉外，由于现代船上液 压机械设备的驱动需要，还设有液压动力装置，其主要部件为液压油 泵，可以用电动机或单独的柴油机驱动。
汽轮机动力装置
• 1896年，英国人C.帕森成功地将他发明的汽轮机作为推进动力机应 用于一艘快艇上，试航速度达每小时34.5海里。此后汽轮机广泛用于 大功率船上。早期用汽轮机直接驱动螺旋桨，不经过减速。为了使螺 旋桨能在理想的转速下工作，后来在汽轮机动力装置上加装了减速齿 轮，使汽轮机和螺旋桨都能以各自的最佳速度运转。到1916年，几 乎所有的船用汽轮机都采用了减速装置，减速比由初期的1:20提高到 1:80以上。采用减速装置以后，汽轮机可以更高的速度运转，效率大 为提高，机体尺寸相应缩小，整个装置更加紧凑，重量也大大减轻, 螺旋桨工作效率也大大提高,使汽轮机成为理想的大功率船用动力装 置。至今某些大型客船、超级油船和高速集装箱船等仍采用汽轮机动 力装置。 • 汽轮机的优点是单机功率大，使用可靠，运转平稳，无振动和噪 声，检修工作量小，锅炉可燃用劣质油。但汽轮机油耗比柴油机高， 即使采用再热循环的汽轮机装置，每马力小时的油耗仍达180～190 克，比低速柴油机高40％左右。柴油机由于单机功率、燃烧劣质油 的能力和可靠性的提高，逐渐取代了汽轮机。
船螺旋桨工作原理
船螺旋桨工作原理
船螺旋桨是船舶的主要推进装置之一，它通过旋转产生推力，驱动船舶前进。
螺旋桨的工作原理如下：
1. 流体静压力原理：当螺旋桨旋转时，螺旋桨叶片产生相对于水流的速度差，形成了静压力。
这种静压力使水流靠近螺旋桨的一侧叶片产生高压，而水流离开螺旋桨的另一侧叶片则产生低压。
这个压力差会产生一个向高压一侧的推力，从而推动船舶向前移动。
2. 牛顿第三定律：根据牛顿第三定律，当螺旋桨叶片向后推动水流时，水流同样会对叶片产生反作用力，即向前推动叶片。
这个反作用力使船舶得到向前的动力。
3. 旋转速度和叶片角度：螺旋桨旋转的速度和叶片角度对推进效果有重要影响。
通常，增加旋转速度会增加产生的推力，但也可能导致水流与螺旋桨之间的压力降低，从而降低推力效率。
叶片角度的调整可以改变螺旋桨的推进力和效率。
4. 水动力效应：螺旋桨的设计也考虑到水动力效应，例如螺旋桨叶片的形状和数量，以及船体形状对水流的影响。
通过优化设计，可以提高螺旋桨的推进效率和降低阻力。
总之，船螺旋桨通过利用水流与叶片之间的压力差和反作用力产生推力，驱动船舶前进。
螺旋桨的旋转速度和叶片角度以及水动力效应等因素都会影响螺旋桨的推进效果。
船舶推进装置的类型
第一章船舶轴系及传动装置设计
第1节船舶推进装置类型及选型分析
➢船舶推进装置类型:
➢直接传动 直接传动方式的主要优点： ✓维护管理方便，与其他传动方式相比，结构最简单； ✓经济性好，除轴系的传动功率损失外，没有其他功率损失， 因此传动效率高，而且主机多为大型低速柴油机，油耗率低， 螺旋桨转速也较低，螺旋桨效率较高； ✓工作可靠，寿命长。
第一章船舶轴系及传动装置设计
第1节船舶推进装置类型及选型分析
➢船舶推进装置类型:
➢直接传动 直接传动方式的缺点： ✓整个动力装置的重量和尺寸大； ✓要求主机有可反转性能； ✓非设计工况下运转时经济性差，微速航行受到限制。
第一章船舶轴系及传动装置设计
第1节船舶推进装置类型及选型分析
➢船舶推进装置类型:
➢船舶推进装置类型:
➢特殊传动 Z型传动(悬挂式螺旋桨装置)
Z形传动方式最显著的特点： 螺旋桨可绕垂直轴作360° 回转。
第一章船舶轴系及传动装置设计
第1节船舶推进装置类型及选型分析
➢船舶推进装置类型:
第二章船舶轴系及传动装置设计
第1节船舶推进装置类型及选型分析
➢船舶推进装置的组成:
第一章船舶轴系及传动装置设计
第1节船舶推进装置类型及选型分析
➢船舶推进装置的组成:
推进装置是动力装置的主体。包括主机、传动设备、轴系和 推进器等。其作用是由主机发出功率，通过传动设备和轴系 传给推进器，以实现推动船舶行进。
第1节船舶推进装置类型及选型分析
➢船舶推进装置类型:
➢特殊传动 可调螺距螺旋桨传动
与定距桨相比有以下优点： ✓在部分负荷下能有较好的经济性 ✓能适应船舶阻力的变化，充分利用主机的功率 ✓主机或减速齿轮箱不必设换向装置，使其结构简化和轻便 ✓可提高船舶的机动性和操纵性；有利于驱动辅助负载 可调螺距螺旋桨传动的缺点： 机构比较复杂，整个装置制造、安装及维修保养困难，造价高，桨毂尺 寸较大，在设计工况下效率比定距桨低。
第五章船舶推进装置
第五章船舶推进装置第五章船舶推进装置第⼀节船舶推进装置的传动⽅式船舶推进装置按传递到螺旋桨功率⽅式不同可分为以下⼏种。
⼀、直接传动直接传动是主机动⼒直接通过轴系传给螺旋桨的传动⽅式。
在这种传动⽅式中，主机和螺旋桨之间除了传动轴系外，没有减速和离合设备，运转中螺旋桨和主机始终具有相同的转向和转速。
它的主要优点是：（1）结构简单，维护管理⽅便。
只要安装时定位正确，平时管理中注意润滑冷却，⼀般不会出现⼤问题。
（2）经济性好，传动损失少，传动效率⾼。
主机多为耗油率低的⼤型低速柴油机。
螺旋桨转速较低，推进效率较⾼。
（3）⼯作可靠，寿命长。
因此普遍应⽤于⼤、中功率的民⽤船上。
其缺点是：整个动⼒装置的重量尺⼨⼤，要求主机有可反转性能，⾮设计⼯况下运转时经济性差，船舶微速航⾏速度受到主机最低稳定转速的限制。
⼆、间接传动间接传动是主机和螺旋桨之间的动⼒传递除经过轴系外，还经过某些特设的中间环节（离合器、减速器等）的⼀种传动⽅式。
根据中间传动设备的不同，⼜可分为只带齿轮减速器；只带滑差离合器和同时具有齿轮减速器和离合器三种。
它的主要优点是：（1）主机转速可以不受螺旋桨要求低转速的限制。
只要适当选择减速⽐，就可使主机的转速适应螺旋桨的转速要求。
（2）轴系布置⽐较⾃由。
主机曲轴和螺旋桨轴可以同⼼布置也可以不同⼼布置，以改善螺旋桨的⼯作条件。
（3）在带有倒顺车离合器的装置中，主机不⽤换向，使主机结构简单，⼯作可靠，管理⽅便，机动性提⾼。
（4）有利于多机并车运⾏及设置轴带发电机。
间接传动的主要缺点是轴系结构复杂，传动效率较低。
这种传动⽅式多⽤于中⼩型船舶以及以⼤功率中速柴油机、汽轮机和燃⽓轮机为主机的⼤型船舶。
近年来由于动⼒装置节能的需要，提⾼螺旋桨的推进效率越来越被⼈们重视，⽽采⽤⼤直径低转速螺旋桨是有效途径。
在70年代初，低速柴油机利⽤直接传动⽅式带动的螺旋桨转速多在100r/min以上，中速机通过减速箱减速⼀般也不低于90r/min。
船舶推进器
• 自20世纪80年代以来，随着电力半导体技 术、交流调速理论和微机控制技术的迅速 发展，船舶电力推进系统在机动性、可靠 性、运行效率和推进功率等方面都有了突 破性的进展
• 舰艇电力推进系统一般由以下几部分组成： – 螺旋桨 – 电动机 – 发电机 – 原动机 – 控制调节设er）
• 喷水推进器由水泵、吸水管道、喷水管道 等部件所组成,利用水泵作动力，将水从船 底孔吸入，经舷部管子，依靠船尾的水泵 喷出高压高速水流的反作用力来推进船舶， 并通过调向阀门的阀轴转动改变出水方向 来实现对船舶的操纵（前进、转向和倒退）
• 乌贼素有”海中火箭”之称．它在逃跑或 追捕食物时, 最快速度可达每秒１５ 米, 连奥林匹克运动会上的百米短跑冠军也望 尘莫及 • 人们根据乌贼喷水推进 方式, 设计制造出了喷水 推进装置
AIP推进
（Air-Independent Propulsion）
• AIP推进，是指可使潜艇在无需浮出水面或 使用呼吸管获取空气中的氧气的条件下使 轮机保持运转以驱动潜艇的技术 • 与核动力潜艇相比，常规动力潜艇机动灵 活、噪音小、造价低，但它有一个致命的 弱点：不能在水下作长时间的航行，必须 经常上浮至海面“呼吸”
• 到19世纪60年代，用螺旋桨作推进器的轮 船已经将装着明轮的蒸汽船淘汰掉。但“ 轮船”这个名字因为称呼上的通俗和习惯 ，用螺旋桨推进的船仍称为“轮船”，并 沿袭至今
现代船舶推进
• 现代运输船舶绝大多数大多采用的是反应 式推进器。按照原理不同，有燃气轮机推 进，螺旋桨推进、喷水推进、电力推进、 吊舱推进、表面桨推进、超导磁流体推进、 AIP 等
喷水推进的应用 • 喷水推进较适用于内河拖轮、浅水自航船 ( 如客船、交通 ) 、高速船舶 ( 包括滑 行艇、侧壁式气垫船、水翼船等 ) ，以及 要求低噪音的专用船舶上
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初步匹配设计 终结匹配设计 主机选型中考虑的问题
1质量与尺寸 2功率与转速 3燃油与滑油 4.主机的造价，寿命与维修 5振动与噪声 6柴油机的热效率与燃油消耗率
轮机概论
[ 13 ]
第3节 轴系的组成
Section 2 shaft
轴系的组成、 一、轴系的组成、作用和工作条件
1、组成 (★★★) )
轮机概论
特殊传动推进装置 特殊传动是与直接与间接传动不同的一种传动方式。它通常是指电力传动、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。下面介绍可调螺距螺旋桨（调距桨）装置 传动与电力传动。 （1）可调螺距螺旋桨（调距桨）装置 ）可调螺距螺旋桨（调距桨）
可调距桨是通过改变螺旋桨的螺距达到改变船舶航速和正倒航向的传动方式。在这种装置中， 螺旋桨的桨叶是可以转动的，只要转动桨叶，便可改变螺距，从而改变桨的推力大小及其方向。 优点:在部分负荷下能有较好的经济性；能适应船舶阻力的变化，充分利用主机的性能；主机或 优点 减速齿轮箱不必设换向装置，使其结构简化；可提高船舶的机动性和操纵性；有利于驱动辅助负载。 缺点：机构比较复杂，整个装置制造、安装及维修保养困难，造价高；桨毂尺寸较大，在设计 缺点 工况下效率比定距桨低。
轴带发电机
直接传动 优点：结构简单；使用寿命长；燃料费用低；维修保 养方便；噪声低；传动小;推进效率高等。 缺点：重量与尺寸大；倒车必须利用可逆发动机，其 机动性差；非设计工况下运转时经济性差;低速 和微速航行受到柴油机最低稳定转速的限制。 间接传动 优点：重量与尺寸小；主机的转速不受螺旋桨要求的 转速限制；轴系布置方便；带倒顺离合器 时可选用不可逆转的主机；有利于多机并车、 单机分车与轴带发电机布置。 缺点：结构复杂；传动损失大；效率低。
[9]
轮机概论
Introduction to Marine Engineering
船舶推进装置
[ 10 ]
吊舱式电力推进器（Pod） 吊舱式电力推进器（Pod）
轮机概论
Introduction to Marine Engineering
船舶推进装置
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主机的选型分析
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轮机概论
Introduction to Marine Engineering
第三章 船舶推进装置
[1]
第一节 船舶推进装置的传动方式 Section 1 Type of Transmission
1、直接传动(Direct Transmission) 直接传动
主机的动力直接经轴系传给螺旋桨，螺旋桨与主机 始终保持相同的转向和转速。 (★★★) )
（2）电力传动推进装置 电力传动是主机驱动主发电机发电，然后并网，再由电 网供电给电动机驱动螺旋桨的一种传动 型式。主机和 螺旋桨间没有机械联系，机、桨可任意距离布置。 优点：机组配置和布置比较灵活、方便，舱室利用率高； 优点 改变直流电动机的电流方向可使螺旋 桨转向改变，便 于遥控，机动性和操纵性好；发电机转速不受螺旋桨转 速的限制；正倒车具有相同功率和运转性能，具有良好 的拖动性能。 缺点：能量经过两次转换，损失大，传动效率低；增加 缺点 了发电机和电动机，装置总的重量和尺 寸较大，造价 和维修费用较贵
Introduction to Marine Engineering
第三章 船舶推进装置
[ 14 ]
二、推力轴和推力轴承(Thrust shaft, thrust bock) (★★★) )
1-连接法兰；2-轴干；3-甩油环；4-轴颈5-推力环系轴向定位。
1-推力环；2、5-调节圈；3、4-推力块；6、7-压板
组合选择
1. 2. 3. 4. 按船舶用途、种类与要求； 按主机功率大小； 按船舶航区的吃水深度； 按推进装置的经济性
轮机概论
Introduction to Marine Engineering
船舶推进装置
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轮机概论
Introduction to Marine Engineering
船舶推进装置
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三、中间轴和中间轴承(Intermediate shaft & bearing) ★
连接法兰 中间轴 L L/3 中间轴承
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。
对轴系的要求
1.工作可靠且有较长的使用寿命。 2.尽量采用表准化结构。 3.传动损失小 。 4.良好的抗震性能对船体变形的敏感性小。 5.良好的密封性质量尺寸要小。
轮机概论
Introduction to Mari15 ]
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；
推力传递过程 (★★★) ： )
螺旋桨→推力环→油膜→推力块→推力轴承座→船体
轮机概论
Introduction to Marine Engineering
第四节轴系的布置与设计
一轴系的数目长度位置及布置 1轴线的数目 2轴线及轴段长度的确定 二轴承的设置 1轴承的数量 2轴承的间距 3中间轴承的最大间距 4尾轴承的间距 三轴承的位置 四轴承负荷 1轴承负荷的大小用轴承比压p表示 轴承负荷的大小用轴承比压p 2轴承符合的调整 3轴承负荷支点位置的确定
螺旋桨 轴系 主机
轮机概论
Introduction to Marine Engineering
第三章 船舶推进装置
[2]
2、间接传动(Indirect transmission) 间接传动
主机和轴系之间设减速器和离合器的传动方式。主 机可以不变速、不换向、可设轴带发电机。
(★★★) )
主机 减速器/离合器 轴系 螺旋桨