船、机、桨工况配合特性.ppt

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1、一、船、机、架三者的能量关系§6—1船、机、桨的基本概念船舶主机、螺旋桨和船体三者是一个能量的平衡系统。主机是能量的发生器，螺旋桨为能量的转换器，后者将主机发出的旋转能（扭矩）转换为推进能（推力）使船体运动。船体为能量的需求者，螺旋桨的推进能用于克服船体的运动阻力。机舱环境影响柴油主机船、桨对柴油机的影响供油量轴系及传动设备螺旋桨桨对船影响船对桨影响螺旋桨海况、载况对船舶航行的影响船速二、特性、配合与工况1、特性1）船体的特性可用阻力——航速或有效功率——航速特性曲线来描述；2）主机的特性可用转矩——转速或有效功率——转速特性曲线来描述；3）螺旋桨的特性可用螺旋桨转矩——螺距比和进速系数的

2、关系；螺旋桨推力——螺距比和进速系数的关系特性曲线来描述。所谓特性曲线，就是把船、机、桨三者随转速变化的一些技术、经济参数，分别或集中地用图表示出来，以了解它们的变化特点、配合关系和工作范围等。2、配合点船、机、桨三者的合理配合，可使能量得到最佳的转换。转换的理论基础就是能量守恒与转换定律，即船、机、桨系统的相互平衡，这种平衡表现在两个方面；运动的平衡关系和动力的平衡关系。这些关系由它们三者各自的特性所决定。在某一工况下，船、机、桨三者的能量均相等的点称为“配合点”，也叫“平衡点”。在设计状态下的配合点叫“设计配合点”，“设计配合点”通常是最佳配合点。所谓最佳配合点就是船、机、桨三者的能力

3、都合理、协调、充分发挥的工作配合点。3、工况1）设计工况船、机、桨三者的能量在设计状态点达到平衡。2）变工况由于船、机、桨的工作条件总是在不断变化，因此，船舶在实际运行中常常偏离设计工况点，称为变工况。影响工况的因素主要有以下几个：（1）阻力的变化如遇风浪、潮水、装载量变化等；（2）操纵的变化如加速、减速、转弯、倒车等；（3）船、机、桨自身性能的变化如主机变旧、船舶污底、螺旋桨表面损坏等。上述变化将影响船、机、桨的配合，因此在设计、管理时必须充分考虑。一、船舶航行阻力特性§6—2船、机、桨的基本特性船体阻力是航速的函数，即：式中：R——船体的阻力；AR——系数；PE——船体有效马力；VS—

4、—航速；m——指数。一般排水量船舶M＝2，这个近似关系可以通过模型或实船试验求得。系数AR与船体线型，与航行情况（装载、拖带、污底）等有关。各种工况下的阻力曲线二柴油机的基本特性概述柴油机由于用途和使用条件不同，它在实际运转中的工作状况的变化可分成以下三类：（1）带动发电机的柴油机转速恒定，沿兰线工作；（2）带动螺旋桨的柴油机转速和扭矩之间有规律关系，沿绿线工作；（3）车用柴油机，转速和扭矩之间没有一定的关系，转速取决于车速，扭矩取决于装载量和路面阻力。在阴影面内工作。Nenmaxnminn对一给定的柴油机来讲，Vs、i、τ为已知常数。因此，Ne是随pe、n而变的函数：Ne=f（pe、n）

5、式中:n——曲轴每分钟转数r/min；Pe——平均有效压力Pa；τ——冲程系数，四中程τ=1/2，二冲程τ=1；i——气缸数；Vs——气缸工作容积m3。1、柴油机的输出功率（w）2、柴油机输出矩扭Me与PD之间的关系为：式中：Me——柴油机的输出矩扭。（N-m）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）

6、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、负荷特性、调速特性、推进特性、万有特性、减额功率输出特性、限制特性等。1）速度特性（外特性）n变，pe不变，由Ne=f（pe、n）知:Ne∝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。因此pe是变化的。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。1）最大功率特性——柴油机热负荷很高，一般作

7、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（也不小于）1小时。线pe1。4）最底负荷特性——最小喷油量,以维持柴油机怠速。线pe6。5）最高转速限制线——nmax=1.03nH6）最底转速限制线——柴油机最低稳定转速。nmin。7）额定转速——nH。柴油机的工作范围：在a—b—c—d—a所围面积中。nmaxnHnminabcdMCR2）额定功率特性——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