船舶推进装置的特性与匹配

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1、第五章船舶推进装置的特性与匹配柴油机电控柴油机§5-1概述一、推进装置功率与效率2.特性船舶阻力特性R=A*Vm螺旋桨特性推力：T=K1*rou*n2*D4=C1*n2转矩：M=K2*rou*n2*D5=C2*n2功率：PB=C3*n3柴油机的特性一概述1、指示功率的表达式Ni=pi·vs·n·i/(0.03τ)KW2、有效功率的表达式Ne=Ni·ηm=pi·vs·n·i·ηm/(0.03τ)KW(pe=pi·ηm)Ne=pe·vs·n·i/(0.03τ)KW3、参数关系1)对一给定的柴油机来讲，vs、i、τ为已知常数。因此，

2、Ne是随pe、n而变的函数：Ne=f（pe、n）2)输出矩扭Me与Ne之间的关系为：Ne=Me·n/9.55或Ne=f（Me、n）或Me=9.55Ne/n式中：Me————柴油机的输出矩扭。3)输出矩扭Me与平均有效压力pe之间的关系为：Me=9.55Ne/n=9.55Vs·pe/(0.03τ)=K·pe式中：Vs————柴油机的气缸工作容积总和。Vs=vs·iK———对一给定的柴油机来讲，K=9.55Vs/(0.03τ)=常数。因此，Me与pe成正比，即与喷油量成正比。记为：Me=f(pe)4)总结：Ne=f（pe、n）Me

3、=f(pe)3、柴油机运行规律与参数之间的关系：1）n变，pe不变。（即每一个工作循环的喷油量不变）2）n变，pe也变。3）n不变，pe变。4、柴油机特性概念：柴油机工作参数（Ni，Ne，ηi，ηe，gi，ge，Me等）和变量pe、n之间的函数关系为称柴油机的特性。5、柴油机特性分类：柴油机工作参数（Ni，Ne，ηi，ηe，gi，ge，Me等）随转速n和随平均有效压力Pe而变化的规律分别叫做柴油机的速度特性和负荷特性。柴油机特性分类如下：柴油机特性二、速度特性(n变)1、外特性n变，pe一定时，由Ne=f（pe、n）知:Ne∝

4、n;Me=f(pe)=常数。Ne=Me·n/9.55=f(n)即Ne与n成直线关系,如下图所示.实际上有如下因素影响：（1）每循环进气量与n有关。2）热态状与n有关。（3）指示效率的变化。（4）每循环喷油量也与n有关。定时，因此，pe是变化的。1）外特性的定义在速度特性线中，把柴油机在喷油量（即pe）不变时，在各种转速n下的最大做功能力称为柴油机的外特性。2）外特性的种类根据柴油机工作时的强化程度不同，其又可分为：（1）极限功率外部特性曲线（简称极限外特性线）（平均有效压力pe1）含义：柴油机热负荷和机械负荷达到极限程度。（2

5、）冒烟外特性线（又称为15分钟功率特性曲线）含义：柴油机热负荷非常高，表示开始冒烟与不冒烟的分界线。（平均有效压力pe2）pe2=(0.85~0.92)pe1（3）超额外特性线（又称为1小时功率特性曲线）含义：柴油机热负荷很高，一般作为船用主机的最大功率或超额功率，持续使用时间不应超过1小时。（4）额定外特性线（又称为12小时功率特性曲线）含义：柴油机热负荷和机械负荷适中，能较长时间持续工作（不小于12小时）。由工厂台架试验定确。做船用主机时，持续工作时间不应超过12小时。船舶规范规定：船用主机的超额功率为额定功率的110%，

6、最大转速nmax为额定转速nH的103%，此时柴油机持续运行1小时不应冒黑烟。（5）持续功率外特性线（又称为持久功率外特性线）含义：柴油机热负荷和机械负荷好，一般作为船用主机的常用功率，可长期持续使用。持续功率为额定功率的90%，转速为额定转速nH的100%。（6）部分功率外特性线含义：柴油机热负荷和机械负荷较底，喷油量更小。（7）等转矩限制外特性线设Me=MeH=常数则Ne=MeH·n/9.55=A·n式中：MeH————柴油机额定功率和额定转速时的转矩,A————常数.含义：柴油机在全部转速范围内，在此线下，柴油机和轴系都

7、可安全工作。（8）最底负荷限制外特性线（9）最高转速限制线（10）最底转速限制线船用柴油机的工作范围：2、推进特性(n变，Pe也变）柴油机作为船用主机带动螺旋桨时，两者关系是：1）两者保持能量守恒；2）运动一致。由船舶原理知低速排水量型船舶，其螺旋桨吸收的功率与转速的三次方成正比，即：Ne=我们把柴油机的工作按照Ne=的规律的变化关系称为柴油机的推进特性三、负荷特性(n不变，Pe变）柴油机带直流发电机时要求电压不变，带交流发电机时要求周波数不变，因此柴油机应恒速运行。当外界负荷变化时通过改变Pe来进行调节。船用柴油机推进特性曲

8、线四、柴油机的万有特性图1-18船用柴油机特性曲线综合图(1)图1-18船用柴油机特性曲线综合图(2)第5章船、机、桨工况配合特性一、研究船、机、桨工况配合的目的二、船、机、桨三者的关系三、研究船、机、桨配合的原则和方法四、研究的范围1、工况配合的分类和研究范围1）稳定（静态