船舶推进系统propulsion_systems
SHIP HYDRODYNAMICS
LECTURE NOTES OF
PROPULSION PART
Course Outline
Contents Time Date Week
1. Propulsion Systems
a) History and Development of Screw Propeller
b) Modern Propulsion Systems
i- Fixed pitch propellers
ii- Ducted propellers
iii- Contra-rotating propellers
iv- Overlapping propellers
v- Controllable pitch propellers
vi- Waterjet propulsion system
vii- Cyclodial propellers
viii- Paddle wheels
ix- Superconducting electric propulsion
system
x- Azimuth podded propulsion system
1 hour 19.11.2004 8th
2. Propeller Geometry
a) Frames of Reference
b) Propeller Reference Lines
c) Pitch
d) Rake and Skew
e) Propeller Outlines and Areas
f) Blade Sections (NACA Definition of Thickness and
Camber)
1 hour 19.11.2004 8th
g) Propeller Drawing
Example (Wageningen series offset)
2 hours 23.11.2004 9th
3. Hydrodynamic Characteristics of Propellers
a) Open Water Characteristics
b) Propeller-Hull Interaction-Wake
i- Wake field characteristics
ii- Wake field definition (nominal wake field,
effective wake field)
iii- Thrust deduction
iv- Relative-rotative efficiency
v- Propulsive efficiency and propulsion
factors
vi- Summary of efficiencies in powering 2 hours 26.11.2004 9th
c) Standard Series Propeller Data
4. Basic Outlines of Propeller Design
Example (Propeller Design - Stage 1) 2 hours 30.11.2004 10th
5. Propeller Theories
a) Momentum Theory
b) Blade Element Theory
Example (KT, KQ, η0 and Bp-δ) 2 hours 03.12.2004 10th
Contents Time Date Week
Mid-Term Exam 2 hours 7.12.2004 11th
c) Profile Characteristics
d) Profile Series
e) Lifting Line Theory
f) Lifting Surface Theory
g) Boundary Element Methods 2 hours 10.12.2004 11th
6. Cavitation
a) The basics of cavitation
i- Physics of cavitation
ii- Historical development
iii- Cavitation number (inception)
iv- Effect of angle of attack on cavitation
b) Types of cavitation experienced by propellers
i- Location on a blade
ii- Physical appearance of cavitation
c) Effects of Cavitation on Propellers
i- Performance breakdown
ii- Noise
iii- Vibration
iv- Erosion
d) Cavitation Considerations in Design
i- Cavitation criteria
ii- Cavitation bucket diagrams
d) Preventing Cavitation
2 hours 14.12.2004 12th
Example (NACA pressure distribution, KT-KQ- RÖ) 1 hour? 17.12.2004 12th
7. Propeller Design
a) Propeller Design Basis
1. Resistance and power estimation
b) The use of Standard Series Data in Design
2. Determination of optimum RPM and propeller size
(diameter) (general case)
3. Engine Selection
4. Prediction of performance in service
5. Determination of blade surface area (BAR) and cavitation
control
2 hours 21.12.2004 13th
Example (Propeller Design - Stage 2+3, Cavitation Criteria) 2 hours 24.12.2004 13th
8. Propeller Tests
a) Open Water Tests
b) Self Propulsion Tests
c) Cavitation Tests
d) Other Tests
2 hours 28.12.2004 14th
Example (Self propulsion tests)
Lab visit 2 hours 31.12.2004 14th
11. PROPULSION SYSTEMS
Propulsion is the act or an instance of driving or pushing forward of a body, i.e. ship,
by a propeller (in our case a screw propeller).
a) History and Development of Screw Propeller
Time period Inventor
287-212 BC Archimedes invented his “Archimedean Screw Pumps” to irrigate the
field of Syracuse in Sicily.
1452-1519 Leonardo da Vinci had sketches of screw principle to use as a
helicopter rotor.
1661 Toogood and Hayes of Britain claimed patent for using helical
surfaces (Archimedean screws) as a propeller
1680 Hooke the English physicist suggested to use Archimedean screw for ship propulsion
21802/04 C. Steves the American used a kind of screw propeller similar to
today’s screws to propel a 7.5 m twin screw steamer.
1828 R. Wilson the Scottish farmer successfully demonstrated the first
principles
1836 P. Smith, the English farmer achieved the first practical application.
He used single bladed screw of two turns made by wood.
1836 J. Ericsson, the Swedish engineer developed fore runner of contra-
rotating propeller(i.e. two wheels of three helicoidal blades rotating in opposite direction)
1839 Smith equipped 237 ton of ship Archimedes with screw props having
a great success and this led to Paddle propulsion systems to screw
propulsion system
1840-1850 Development of steam engines contributed to effective use of screw
propellers
1845 Great Britain was the first screw propeller acrossed the Atlantic
1880 Thornycroft designed propellers similar today’s propellers
1880-1970 Basic shape of props remained unchanged
1970-1990’s Fuel crisis and environmental effects (low noise and vibrations) had
an impact on propeller shape and stern configurations as well as the
developments of unconventional propellers
船舶航速控制方案的设计 (2)
船舶航速控制方案的设计
摘 要
船舶航速控制装置是一个复杂的工程系统，它包含着数量众多的机械和系统，而它们之间又有着密切的联系和相互影响。主机为整个舰船提供动力，是航速控制装置系统中最重要的部分。根据用途的不同，可以采用柴油机、汽轮机、燃气轮机、核航速控制装置作为舰船的主机。在大型民用船舶和机动性、加速性要求高的军舰中，联合动力的使用非常普遍。传动方式大致有直接传动和间接传动两种，传动设备可以包含轴系、离合器、齿轮箱、联轴器等等，这些功能部件形式多样、功能多样，可以根据实际情况作具体选择。推进器主要是螺旋桨，在使用调距桨的舰船中，改变螺距也是一种比较实用的控制方式。本文着力从柴油机方面入手研究船舶航速控制装置
关键词： 船舶航速控制装置；发动机；轴系；螺旋桨；仿真 Abstract
Arine power plant is a complicated engineering system, it contains numerous
machinery and systems, and they have close contact between and influence each other.
Host for the whole ship to provide power instailations, is the most important part of the
system. According to different purposes of, can use diesel engine, turbine, gas turbine,
nuclear power plant as ships mainframe. In large civilian ships and mobility, acceleration
of the high demand of the combined power warship, use a very common. Transmission
船舶舾装流程
船舶舾装流程
(中英文版)
Task Title: Ship Outfitting Process
Task Title: 船舶舾装流程
The ship outfitting process is a critical phase in the construction of a
ship, where various systems and components are installed to prepare the
vessel for its intended purpose.
船舶舾装流程是船舶建造过程中的一个关键阶段，在这一阶段，会安装各种系统和组件，以使船舶适应其预定的用途。
One of the key aspects of the ship outfitting process is the installation
of the ship"s machinery and equipment, including the propulsion system,
electrical systems, and other mechanical systems.
船舶舾装流程的一个关键方面是安装船舶的机械和设备，包括推进系统、电气系统和其他机械系统。
Another important step in the ship outfitting process is the
installation of the ship"s interior fittings, including the cabins, corridors,
and other living spaces.
船舶舾装流程中的另一个重要步骤是安装船舶的内部装置，包括船舱、走廊和其他生活空间。
In addition to the installation of machinery and interior fittings, the
船舶常用英语词汇RU
船舶常用英语词汇 R U
船舶常用英语词汇(R-U)
000 radar n. 雷达 radio beacon station 导航台
radio communication equipment 无线电通讯设备 radio directional finder 无线电测向仪
radio message 无线电报 radio receive 无线电接收机
radio room 报房 radio station 电台
radio transmitter 无线电发信机 radio wave 无线电波
range n. 航程 range v. 测距
range display 航程显示器 range unit 航程装置
rated power 额定功率
rated value 额定值
reaction n. 反作用力 reading n. 读数
receiver n. 接收器 reciprocating movement 往复运动
rectification n. 矫正，整顿 rectify v. 整流，滤波
reduction gear 减速齿轮 reduction gearbox 减速齿轮箱
reduction unit 减速装置 reduction with an astern clutch 带到车离合器的减速
reefer n. （俗）冷藏船，冰箱 reflect v. 反射
refrigerating plant 制冷装置 register n. (机)验船师
register vt. 登记，注册 regulation n. 登记
regulator n. 调整器
relative humidity 相对湿度
relative motion 相对运动 relay contactor 继电器
remains n. 残余 remote control 遥控
remote control station 遥控站 rescue v. n. 救援
海运船舶的船舶动力与推进系统
海运船舶的船舶动力与推进系统
船舶动力和推进系统是海运船舶的核心组成部分，它们直接决定了船舶的运行效率和能源利用率。本文将探讨海运船舶的船舶动力与推进系统，介绍其基本原理、常见类型及其发展趋势。
一、船舶动力系统的基本原理与组成
船舶动力系统主要由发动机、传动装置和船舶的推进装置组成。发动机是船舶动力系统的核心，其作用是将能源（如燃油、天然气等）转化为机械能，进而驱动船舶前进。传动装置负责将发动机输出的动力传输至推进装置，常用的传动装置包括液力传动和机械传动。推进装置是船舶的“动力发射器”，它将能源转化为推进力，驱动船舶在水中运行。
二、海运船舶常见的动力与推进系统
1. 内燃机与传统推进系统
内燃机是目前海运船舶中最常见的动力设备之一，其主要包括柴油机和涡轮机两种类型。柴油机具有功率大、效率高的特点，常用于大型远洋船舶；而涡轮机则适用于小型船舶和高速船舶。传统推进系统主要包括螺旋桨和水喷推进器两种形式，螺旋桨是目前最常用的推进装置，通过调整桨叶的转速和角度来实现推进力的调控。
2. 涡轮电力推进系统 涡轮电力推进系统是一种较新的船舶动力与推进系统，它将柴油发电机和电动机相结合，通过电力传输实现船舶的推进。涡轮电力推进系统具有能源利用率高、噪音低、污染少等优点，在环保节能方面具有较大的潜力。
3. 涡轮帆船推进系统
涡轮帆船推进系统是将风能与动力系统相结合的一种创新推进方式。它采用了先进的涡轮技术，将风能转化为动力，并通过转子驱动船舶前进。涡轮帆船推进系统减少了对化石燃料的依赖，具有环保节能的特点，是未来船舶发展的一种趋势。
三、船舶动力与推进系统的发展趋势
随着科技的不断进步和环保意识的不断提升，船舶动力与推进系统也在不断创新和发展。
首先，船舶动力系统将更加注重能源的利用效率，提高动力装置的效率，减少能源的浪费和环境污染。
其次，船舶推进系统将继续向着高效、低噪音和低振动的方向发展，以提升船舶的航行性能和舒适性。
科学考察船电力推进系统的低噪声设计
145
2017海洋科学考察船技术高峰论坛 论文集
科学考察船电力推进系统的低噪声设计
王硕丰 倪凤燕 石 磊
（中国船舶重工集团公司第704研究所 上海200031）
［摘 要］科学考察船电力推进系统的系统设计和设备性能与船舶的水下噪声有着密切联系，而船体的水下噪声等级将会显
著影响科考作业的精度。通过对电力推进系统和重要噪声源设备进行低噪声设计，可有效降低科学考察船的水下噪声。国
内已有实船验证低噪声设计的有效性，为后续科学考察船的设计提供参考价值。
［关键词］电力推进；低噪声；减振降噪；正弦波滤波器
［中图分类号］ U674.81；U661.44 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-9855（2017）增刊-0145-05
Low noise design of electrical propulsion system on research vessel
WANG Shuo-feng NI Feng-yan SHI Lei
(No. 704 Institute of CSIC, Shanghai 200031, China)
Abstract: The electric propulsion system configuration of research vessel is highly related to the underwater
noise, which significantly affects the precision and repeatability of research equipments. It’s effective to consider
low-noise requirement during electric propulsion system design and equipments manufacture for underwater
noise reduction. And it’s confirmed to be practicalwith one research vessel in China, and it’s may be valuable for
电力推进船舶
船舶电力推进electric propulsion几种典型方式的比较
(2010-09-09) 来源：航海技术 阅读次数：81次
内容提要：此文介绍目前市场上五种类型电力推进系统，并分析比较它们的工作原理和特点。
0 前言
船舶电力推进，有直流推进和交流推进两大类。
1970年代以前，主要采用直流电力推进系统，因为直流电机转速调整范围宽广和平滑，过载起动和制动转矩大，逆转运行特性好；而交流电动机尽管具有输出功率大、极限转速高、结构简单、成本低、体积小、运行可靠等优点，但限于当时的技术限制，调速困难，应用较少。
随现代控制理论和数字控制、直接转矩控制、矢量控制等电力电子技术的发展，交流调速系统的性能已经可以与直流调速系统相媲美[1]。交流电力推进系统的应用，已经成为船舶电力推进发展的主流，呈现出蓬勃发展的态势。水面船只，交流电力推进占主导地位，所选用的交流电动机，交流异步电机、交流同步电机、永磁同步电机等并存。只有潜艇，仍是直流推进占主导地位。
世界著名的电气集团，如SIEMENS，ABB，以及ALSTOM等，都研制出船舶交流电力推进的成套装置，功率从几百千瓦到几十兆瓦，其中以吊舱式推进器最具代表性。例如ABB公司的AZIPOD推进系统，功率已达40MW，性能可靠，传动效率高，节省空间，已成功地应用在油轮、破冰船、邮轮、化学品船、半潜船等多种船型，并在近期新造船舶市场获得良好评价。
目前，船舶采用的电力推进系统，型式多种多样，但归纳起来基本可分为以下五类[2~4]：
•可控硅整流器+直流电动机
•变距桨+交流异步电动机
•电流型变频器+交流同步电动机
•交一交变频器+交流同步电动机
•电压型变频器+交流异步电动机
选择电力推进装置时，主要关注价格、功率范围、推进效率、起动电流、起动转矩、动态响应、转矩波动、功率因数、功率损耗、谐波等指标。本文从以上五类电力推进装置的工作原理出发，分析其工作特性，并比较关键指标。
综合电力推进系统总体设计分析
综合电力推进系统总体设计分析
陶佳欣;王西田
【摘 要】This paper introduces the advantages of the integrated electric
propulsion system, and presents the adaptability of electric propulsion,
analysis and comparison of propulsion pattern, and application range. It
also carries
outtheanalysis,comparisonandintegratedevaluationofsomemajorquestionsofcompositionofthepropulsionsystem, which can provide references for the
application of the integrated electric propulsion system to the overall
design.%通过对综合电力推进系统的优点介绍，阐述了船舶电力推进的适用性、推进形式的分析比较及应用范围，对推进系统的构成中所涉及的一些主要问题进行分析比较与综合评估，为船舶综合电力推进系统在总体设计中的实际应用选型提供了参考。
【期刊名称】《船舶》
【年(卷),期】2014(000)003
【总页数】7页(P66-72)
【关键词】船舶综合电力推进;变频器;推进器;电压等级
【作 者】陶佳欣;王西田
【作者单位】上海交通大学 电气工程系 上海 200240;上海交通大学 电气工程系
上海 200240 【正文语种】中 文
【中图分类】U665.13
船舶电力推进与传统的机械式推进相比，具有控制灵活、易于实现自动化、振动小、噪声低、污染排放少、舱室布置方便、全寿期费用较低等特点。随着电力电子器件和各种调速变换器技术的进步及取得的重大突破，10 MW级以上的各种交流电机调速变换器已获得成功应用。电力推进不仅在商船上成功应用，发达国家海军也陆续使用［1-2］。可以断言，随着时间的推移和新技术的继续进步，电力推进技术的应用领域将不断扩大，所以船舶电力推进的前景十分广阔。电力推进系统一般包括发电机组、配电板、推进变压器、推进变频器、推进电机、PMS能量管理等设备，对于船舶总体设计来说，关键是要通过选用合适的设备构建一个满足使用要求的稳定、可靠、优化的系统。而目前国内对于电力推进的研究还处于起步阶段，缺乏应用和设计经验，绝大多数电力推进系统是由国外大公司推出方案并集成供货。令人担心的是这种状态不尽快改变，将会对国内船舶电力推进技术的发展带来不利的影响。目前国内众多科研院所对电力推进技术进行研究并开始进入实际使用［3］，但相对国外的成熟的运用，国内还是处于起步阶段，本文是针对电力推进系统的船舶总体设计进行一些相关技术分析。
船舶五大系统组成相关专用名词中英对照
船舶五大系统组成相关专用名词中英对照
(marine propulsion & system electric system)
柴油机 diesel engine operating speed 运行速度 piston speed 活塞速度
Maximum explosion pressure 最大爆炸压力
侧推进器thruster
01 方位推进器 azimuth thruster
01Contra-rotating Type Azimuth Thruster 对转桨侧向推进器
02Azimuth Thruster with Nozzle nozzle 喷嘴
02 隧道推进器 tunnel thruster
CPP( con trollable pitch propeller)可变螺距 螺旋桨
FPP( fixed pitch propeller )固定螺距螺旋桨
03 可收缩推进器 retractable thruster Dia of propeller 桨径
主推进器(螺旋桨)propeller
舵 rudder
Accessories for rudder
Rudder carrier 舵承，舵托
Rudder pin tle 托栓、舵销
Rudder stock 舵杆
Rudder blade 舵叶
Rudder
Flap rudder 襟翼舵
Schilling rudder 西林舵
Becker rudder 贝克舵
Flanking rudder 倒车舵
导流管舵 rudder no zzle 齿轮箱 gear box
Dredger gearbox
Fire-fighti ng pump gearbox
Con trollable pitch propeller gearbox
Fixed pitch propeller gearbox 轴系 shaft ing
Shaft sleeve & shaft sleeve seat
电力拖动系统在轮船工程中的应用案例
电力拖动系统在轮船工程中的应用案例
电力拖动系统（Electric Propulsion System，EPS）是一种在船舶工程中广泛应用的先进技术。它采用电能作为动力源，通过电机驱动推进器产生推力，从而实现船舶的推动。电力拖动系统具有高效、环保、灵活等优点，被广泛应用于各类船舶，特别是大型远洋船舶。接下来，本文将以一些典型案例来探讨电力拖动系统在轮船工程中的应用。
案例一：某远洋货船电力拖动系统
某公司定制建造了一艘远洋货船，采用了电力拖动系统。该系统主要由柴油发电机组、电动机、涡桨推进器等组成。通过控制电动机驱动涡桨推进器的转速，实现船舶的前进和停止。相比传统的汽轮机推进系统，该电力拖动系统具有以下优势：
首先，电力拖动系统的效率更高。涡桨推进器的转速可以精确控制，根据实际需求灵活调整。这使得船舶在航行时可以根据不同负载状况实时调整转速，从而达到最佳工作状态，提高能效。
其次，电力拖动系统更环保。柴油发电机组可以使用低硫燃油，减少废气排放。此外，电动机没有机械传动装置，工作过程中无需润滑油，减少了排放污染。
最后，电力拖动系统具有更好的船舶控制性能。通过精确控制电动机转速和方向，船舶的操作更加灵活敏捷。特别是在紧急情况下，可以迅速启动或停止电动机，提高船舶的安全性。
案例二：某豪华客轮电力拖动系统 某豪华客轮采用了电力拖动系统，实现了出色的航行性能和舒适的乘坐体验。该系统包括燃气轮机、发电机、电动机、船螺旋桨等设备。与传统的轴线推进系统相比，电力拖动系统在豪华客轮中具有显著优势：
首先，电力拖动系统使得豪华客轮的舒适度更高。电动机的启停没有明显的冲击感，减少了船舶颠簸和噪音，给乘客提供更加舒适的乘坐体验。此外，电力拖动系统的可靠性高，减少了航行中的故障和时间延误。
其次，电力拖动系统在船舶操纵性能方面表现出色。电动机精准的转速控制，使得船舶在曲线行驶和靠港时更加稳定。此外，电力拖动系统还具备良好的低速性能，适应了豪华客轮对于低速航行的需求，进一步提高了船舶的操纵性。
万箱级集装箱船推进系统、电站及配电设计方案
圜跚 豳 Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
万箱级集装箱船推进系统、电站及配电设计方案
汪锦东 （广州中船龙穴造船有限公司，广州５１１４６２）
摘要：集装箱船市场已于今年明显回暖，但集中在超大型集装箱船领域，集装箱船的大型化以其规模 效应的优势也成为了势不可挡的趋势。本文主要从推进方案的初步设计以及电站和配电方面的设计等方面 描述万箱级集装箱船的设计思路。 关键词：万箱级集装箱船；推进；电站；配电；网络
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｔｅｎ
Ｔｈｏｕｓａｎｄ Ｌｅｖｅｌ ＶＬＣＳ
ＷＡＮＧ Ｊｉｎｄｏｎｇ （ＣＳＳＣ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｌｏｎｇｘｕｅ Ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ １４６２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔ ｏｆ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ ｃａｒｒｉｅｒ ｈａｓ ａｌｒｅａｄｙ ｂｅｃｏｍｅ ｗａｒｍ ｔｈｉｓ ｙｅａｒ ａｎｄ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅｍ ａｒｅ ＶＬＣＳ． ＶＬＣＳ ｗｉｌｌ ｂｅ ｐｏｐｕｌａｒ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｓｃａｌｅ ｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｒｕｓｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ＶＬＣＳ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｔｅｎ ｔｈｏｕｓａｎｄ ｌｅｖｅｌ ＶＬＣＳ；Ｔｈｒｕｓｔｅｒ；Ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；Ｎｅｔｗｏｒｋ
１前言
今年，集装箱船市场已明显回暖，但主要呈现在超
大集装箱船市场，万箱级以上的集装箱船已经完全赢
得市场的信耐，其单箱能耗明显低于小型集装箱船，因
此，能耗的最小化也是万箱集装箱船的特点之一，但