船舶与动力装置复习思考题.doc

1、复习思考题 第 1章 1.如何理解船舶动力装置的含义？它有那些部分组成？ 船舶动力装置的含义：保证船舶正常航行、作业、停泊以及船员、旅客正常工作和生活所 必需的机械设备的综合体。 组成部分： 1)推进装置：包括主机、推进器、传动设备。 2)辅助装置：发电机组、辅助锅炉、压缩空气系统。 3)机舱自动化设备。 4)全船系统。 2.简述柴油机动力装置、燃气动力装置、蒸汽轮机装置、电力推进、喷水推进的优缺点。 柴油机动力装置 ： 优点 ： 1、有较高的经济性，耗油率比蒸汽、燃气动力装置低得多 2、重量轻 (单位重量的指标小 )3、具有良好的机动性，操作简单，启动方便，正倒车迅速 4、功率范围广。 缺点

2、 ： 1、 柴油机尺寸和重量按功率比例增长快 2、柴油机工作中的噪声、振动较大； 3、中、高速柴油机的运动部件磨损较厉害 4、柴油机低速稳定性差；柴油机的过载能力相当差。 燃气动力装置 ： 优点 ： 1、 单位功率的重量尺寸小 2、启动加速性能好 3、重量轻，体积小 4、独立性较强，生命力好 5、振动小，噪声小 6、低 NOx 排放 缺点 ： 1、 主机不能反转 2、必须借助启动机械启动 3、叶片材料昂贵，工作可靠性较差，寿命短（ 5001000h)； 4、进排气管道尺寸大，舱内布置困难。 蒸汽轮机装置 ： 优点 ： 1.单机功率大； 2.转速稳定，无周期性扰动力，机组振动噪声小； 3、工作可

3、靠性高；4、可使用劣质燃料油，滑油消耗率也很低。 缺点 ： 1、总重量大，尺寸 2、燃油消耗率高 3、机动性差 电力推进装置： 优点： 1.操纵灵活、机动性好； 2.易于获得理想的拖动特性，提高船舶的技术经济性； 3.推进装置可由多机组承担，增加了设备选择的灵活性，提高了船舶生命力； 4.可以采用中高速不反转原动机； 5.原动机与螺 旋桨间无硬性机械连接：可以防止振动冲击，有利降噪；使螺旋桨转速可以选择最佳值，而不必受到原动机转速的限制；可以允许柴油机转速也选择最佳值，不必受到螺旋桨转速的限制；可以允许主轴长度大为缩减；可使动力设备布置更加灵活。 缺点： 1.质量较大； 2.存在中间损耗，故在

4、额定工况时效率较低； 3.初投资较大； 4.需要技术水平较高的电气维护人员。 喷水推进装置： 优点： 1.推进泵叶轮运行平稳，水下噪声小； 2.推进泵业伦在高速范围内较螺旋桨有更好的抗空泡性能，从而能有更高的推进效率； 3.推进泵较螺旋桨更适用于重载荷以及限制直 径的场合； 4.喷水推进适应变工况的能力极强，在工况多变的船舶上能充分利用主机功率，延长主机寿命； 5.具有优异的操纵性和动力定位性能； 6.推进泵叶片在管道中不易损坏，可靠性好。 缺点： 1.在航速低于 30kn 或叶轮直径不受限制时，喷水推进的推进效率一般较螺旋桨低；2.由于增加了管道中水的质量，加大了船舶的排水量； 3.在水草或

5、杂物较多的水域，进口容易出现堵塞现象而影响航速。 3.简述不同推进型式的应用场合。 可调螺距螺旋桨装置： 广泛应用于拖船、渔船、海洋工程船、布缆船、挖泥船、调查船、科学考察船、油船、渡船、滚装船 、破冰船等。 吊舱推进装置： 喷水推进装置 ：适用于内河拖轮、浅水自航船（如客船）、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。 表面桨推进装置： 应用于军用快艇、边防高速艇、海关超高速艇。 Z型推进装置： 广泛应用于渡轮、海洋拖轮、平台供应船等工程船上 。 4.为什么有的船需要联合动力装置，它的优点是什么？联合动力装置类型 (COSOG 等的含义 ) 因为对于军用舰艇

6、来说，一种类型的装置只能适应某一功率范围以及某种使用目的舰艇，但是从提高战斗力观点要求应尽可能航速和机动能力。因此要 在增大功率的同时还要减少装置所占排水量，提高续航力，这不是单一型式的装置所能胜任的，所以需要联合动力装置。 优点 ： 1、 重量尺寸小 2、操纵方便，备车迅速；自巡航到全速工况加速迅速 3、具有多机组并车的可靠性 4、管理与检修费较低。 目前有 三种联合方式 :COSOG 或 COSAG(蒸汽轮机 +加速燃气轮机联合）、 CODOG 或CODAG（柴油机装置 +燃气轮机联合）、 COGAG(燃气轮机装置 +加速燃气轮机联合 ) 5.简述船舶动力装置的技术指标（功率、重量与尺寸指

7、标，并用简单的公式说明）。 技术指标 代表整套动力装置技术装备总指 标，包括 功率指标、 重量指标、尺寸指标。 功率指标 ： 它表示船舶作功的能力。为了保证船舶具有一定的航行速度，就要求推进装置提供足够的功率。而动力装置的功率是按船舶的最大航速来确定的。 (公式见书 p3） 重量指标 ：是相对于主机功率或者船舶的排水量而言，在一定的排水量下，为了保证船舶具有足够的排水量，要求动力装置的重量轻些为好。（公式见 p4） 尺寸指标 ： 面积饱和度：每平方米机舱面积所分配的主机有效功率（公式见 p5) 容积饱和度 ：每立方米机舱容积所分配的主机有效功率 6.画简图说明推进装置功率传递 过程，并解释各个

8、 功率 的含义。 指示功率 主机额定功率 最大持续功率 轴功率 收到功率 推力功率 船舶有效功率 指示功率 pi：表示柴油机气缸中气体作功的能力； 最大持续功率 pmc（额定功率） MCR：在规定的环境状况（不同航区有不同的规定，如无限航区环境条件：绝对大气压为 0.1Mpa;环境温度为 45 ；相对湿度为 60%；海水温度 “中冷器进口处 ”为 32 和转速下），柴油机可以安全持续运转的最大有效功率； 轴功率 ps：指在扣除传动设备、推力轴承和中间轴承等传动设备后的输出功率； 螺旋桨 收到功率 pp： 扣除尾轴承及密封填料损失后所输出的功率。 敞水收到功率 po是指考虑相对旋转效率后所输出的

9、功率 推力功率 pT：是螺旋桨产生使船航行的功率。 船舶有效功率 PE： Pe=RVs10-3 7.如何理解经济航速的含义？ 每海里航程的燃料消耗量最低的航速。 8.续航力的概念 船舶一次装足燃料后，不再补充而能连续行驶的最大航程。 9.动力装置设计的原则要求？ 1、营运经济性 2、可靠性 (冗余度 ) 3、操纵性 (操纵简单 ,管理方便 ) 4、可维性 (设备的结构形式 系统与管路的布置应使维修方便 简捷 ) 5、建造经济性 6、重量、尺寸指标 7、振动、噪声指标 10.了解主要的法规公约，如 SOLAS、 MARPOL 等。 SOLAS:International Convention f

10、or Safety of Life At Sea 国际海上人命安全公约 MARPOL: International Convention for the Prevention of Pollution from Ships 国际船舶防污染公约 第 2章 1.主推进装置的组成与作用 主推进装置包括主机、 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，以实现推进船舶的使命，简称推进装置。 2.主推进装置的主要型式有哪些，不同类型船舶的主推进装置型式的适配特点 单机单桨刚性直接传动，定距螺旋桨，主机反转 单机单桨刚性直接传动，调距桨，主机不反转 单机单桨齿轮减速传

11、动，定距螺旋桨，双转向齿轮箱，主机不反转 双机单桨齿轮减速传动，定距螺旋桨，主机反转 三机单桨齿轮减速传动，调距桨，主机不反转 柴油机 燃气轮机单桨齿轮减速联合传动，调距桨，主机不反转 燃气轮机 燃气轮机单桨齿轮减速 联合传动，调距桨，主机不反转 双机单桨电传动，定距螺旋桨，主机不反转 3.详述主推进装置型式的选择主要考虑哪些因素 1、按船舶用途、种类和要求； 2、按主机总功率的大小； 3、按船舶航区的吃水深度； 4、按推进装置的经济性。 4.什么是机桨匹配设计，可分为哪两类？ 机桨匹配设计实际上是通过船、机、桨匹配计算和分析选定螺旋桨参数和主机型号，在满足设计技术要求（如航速、桨径、转速、功

12、率 ）的基础上，同时考虑重量、尺寸、油耗、造价、可靠性、可维度、使用寿命、吊缸高度、振动等前提下，从而选择一套从主机到螺旋桨的最佳的推进装置。 分为两类：初步匹配设计和终结匹配设计 5.什么是机桨初步匹配设计与终结匹配设计，掌握其设计过程。 初步匹配设计 :已知船舶主尺度、船舶要求的航速 Vs、船体的有效功率曲线 Pe(V)、螺旋桨的直径 D 或转速 n 确定螺旋桨的效率、螺旋桨参数盘面比、螺距比 p/D、螺旋桨的最佳直径所需主机的功率。 终结匹配设计： 已知主机的功率与转速、船舶的有效功率曲线、传动设备与轴系的传送效率s、桨的 收到功率 Pd、船身效率 h等计算船舶所能达到的航速、螺旋桨的最

13、佳要素 (螺旋桨直径、螺距比及螺旋桨效率）。 6.详述主机选型要考虑的因素 1、重量与尺寸； 2、功率与转速； 3、燃油与滑油； 4、主机的造价、寿命及维修； 5、振动与噪声； 6、柴油机的热效率和燃油消耗率。 7.什么是减额输出？理解其含义 所谓减额输出，即把最高燃烧压力 Pmax 维持在标定功率时的最高燃烧压力，降低标定功率时的有效压力，使二者比值增大，来实现比标定功率时低的燃油消耗率。 一般将减额输出区中的最大输出称为标定额定输出（ NMCR），将减额输出区内除最大输出点以外的任何输出称为减额输出（ DMCR）。 8.详述主机选型的步骤 9.什么是直接传动与间接传动，它们的优缺点 直接传

14、动： 是主机直接通过轴系把功率传给螺旋桨的传动方式，在主机与轴系中无其它传动设备，在任何工况下，螺旋桨与主机具有相同的转速与转向。 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；传动损失小；推进效率高； 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： 是通过传动设备（机械的、电动的或液动的），使主机与轴系连接在一起的一种传动方式。 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

15、。 缺点 ：结构复杂；传动损失大；效率低。 10.剩余功率的概念及计算方法。 在部分负荷工况下，螺旋桨特性线与发动机外特性线之间存在一差值，即柴油机能发出的功率和扭矩均大于螺旋桨所需的功率或扭矩，对于船舶来说，常称这部分没能发挥的功率为剩余功率。 第 3章 1.简述船机桨三者之间的关系。 主机是能量发生器，桨是能量转换器，船是能量吸收器 2.如何反映船、机、桨的工作特性？ 船的特性 ：船的特性可用航速变化时的阻力特性来表示； 机的特性 ：主机的特性主要用其柴油机的供油量、平均有效压力、轴的输出扭矩及功率等随 转速（航速）的变化关系表示，并受到推进装置的组成和型式的影响； 桨的特性 ：桨的特性受

16、到桨的结构和水动力因素的影响，常用推力和扭矩来表示。 3.何谓工况？研究工况与配合的目的是什么？ 所谓工况，就是指船、 机、桨三者的工作条件。 目的： 1)当了解船机桨的特性与配合关系后，就能合理地确定其设计平衡点的负荷，使其达到能量供求的平衡； 2)根据船舶种类、用途及运行方式，合理对船机桨进行合理组合及选优，以提高其经济效益及满足使用要求； 3)了解船机桨特性参数的变化规律，以便能够合理的设计和管理。 4.影响机桨匹配特性的因素？如何影响？ 5.船舶阻力的组成、海军系数法、方型系数的概念及对船舶阻力的影响 6.什么叫柴油机特性？研究柴油机特性的目的是什么？ 柴油机的特性是指，柴油机的性能指

17、标及主要参数与运转情况之间 变化关系。 7.什么叫柴油机工况？根据其用途不同，船舶柴油机有哪几种工况？简述其运转特点？ 柴油机工况：柴油机的工作条件 1、发电机工况：调速器控制使 n 恒定（如电力传动主机和发电副机） 2、螺旋桨工况：直接驱动桨的主机稳定工况下，主机发出功率等于桨吸收功率 3、其它工况：功率与转速没有一定的关系，功率由阻力决定。（如驱动调距桨的主机，驱 动应急救火泵或应急空压机的柴油机，变工况主机） 8.何谓柴油机的外特性？包括哪几种？有何实用意义？ 柴油机运转中，只改变转速 n，而 pe 保持不变，这 种运转特性称为速度特性或外特性。 包括 1h 功率特性、 12h 功率特性

18、、标定外特性、部分外特性。 实用意义：首先是确定柴油机允许工作的的最高负荷限制线，其次是用于分析机带桨工作时的匹配情况。 9.何谓柴油机的负荷特性？有何实用意义？ 在某一固定不变的转速下，柴油机的性能参数随负荷 pe 变化的规律。 实用意义： 1、确定非增压柴油机的标定工况； 2、负荷特性易测定，常在柴油机调试、改变设计时用作检验调试效果； 3、作为带发电机工作的特性； 4、测出不同转速的负荷特性，用于制取万有特性等，负荷特性可与速度特性综合出其他任何一种 实用工况的特性。 10.何谓柴油机的推进特性？有何实用意义？ 当柴油机作为船舶主机带螺旋桨，按螺旋桨特性 (P=c.n3)工作时，为柴油机

19、的推进特性。 实用意义： 1、根据柴油机的工作能力合理的设计、选用螺旋桨； 2、确定使用中功率与转速的配合点； 3、确定推（拖）船舶在各种工况下的负荷； 4、用以确定船舶的经济航速。 11.柴油机的万有特性有何实际意义？ 1、选配柴油机； 2、确定柴油机的允许工作界限； 3 用于检查柴油机的工作状态。 12.何谓螺旋桨进速？他和船速有何差别？ 桨盘处的水流速度为 u，则螺旋桨与该水流的相对速度即 为进速 VA。 VA=VS(1)，其中 VS为船速， 为伴流系数。 13.画简图说明柴油机的允许使用范围。 最大负荷限制、最低负荷限制、 曲轴最高转速限制、最低稳定转速限制围成的四边形 14.为什么柴

20、油机要设最低稳定转速线？ 1、随着曲轴转速的降低，调速器与柴油机在配合中可能出现较大的波动，导致柴油机不能正常的工作； 2、曲轴转速过低时，会导致柴油机的热力循环不能正常进行； 3、曲轴转速过低，就不能保证建立连续的油膜。 15.简述单机直接带桨的特点，画简图说明其机桨配合特性。 1、单机、单桨直接传动推进装置只有 一个最佳配合工作点，即在设计载荷时的设计工作点； 2、在非设计工作点工作时，推进装置功率不能全部利用，综合效率下降，经济性变坏； 3、因此，这种推进装置对工况和载荷多变的船舶不太适应，而对工况稳定的船舶，则能发挥其优越性。 16.简述调距桨的工作特性及优缺点，画简图说明其机桨配合特

21、性。 (1)船舶在任何工况下均能吸收主机的全功率 (2)保持螺旋桨转速不变，改变螺距比，可获得不同的航速。 (3)用不同的转速 n 和螺距比 p/D 相配合，可得到所需的船舶航速。 (4)改变螺距比，能使推进装置在不同工况下工作时，保持良好的 经济性，实现机桨的最佳匹配。 优点 (1)部分负荷下的经济性好。 (2)适应阻力变化，使主机发出全功率。 (3)主机或齿轮箱可不装换向装置。 (4)提高船舶的机动性和操纵性。 (5)有利于推进装置驱动辅助负载。 缺点 (1)轴系构造复杂，制造工艺要求高，造价高。 (2)桨毂中的转叶机构难于维修，保养、可靠性差。 (3)调距桨毂比定距桨毂大，在相同设计工况下，调距桨的效率比定距桨低 1%3%。 (4)调距桨的叶根较厚，容易产生空泡 17.减速传动有何意义？ 意义：对于中、高速柴油机，采用减速齿轮箱传动，借以获得较低的 转速， 有以下好处： 1） 可提高螺旋桨效率； 2）改善螺旋桨的空泡性能。 18.剩余功率的概念及计算 在部分负荷工况下，螺旋桨特性线与发动机外特性线之间存在一差值，即柴油机能发出的功率和扭矩均大于螺旋桨所需的功率或扭矩，对于船舶来说，常称这部分没能发挥的功率为剩余功率。