船舶动力装置概论第十八次课.ppt

1 12上次课主要内容6.1 概述6.2 联合动力装置推进系统的组成和性能（COSAG或COSOG）（CODAG或CODOG）（COGAG或COGOG）（CODAD）（COGAS）36.1.2 联合动力装置的分类和应用3、燃燃联合动力装置（COGAG或COGOG）燃燃联合动力有两种运行方式：COGAG—燃燃共同使用联合推 进装置（如采用四台相同型号的燃气轮机组成的推进装置方案， 巡航是使用一台或两台燃机，全速时使用四台燃机共同工作）； COG1OG2—燃燃交替使用联合推进装置（如采用小型燃气轮机或复 杂循环燃气轮机作为巡航动力装置，采用大型简单循环燃机作为 加速动力装置）COGAG与COGOG系统相比，其好处是：COGAG模式下驱动齿轮箱 具有并车和分车的功能，能满足任意一台动力装置投入或退出工 作具有更多的工作工况可供选择在高航速时还可以将巡航燃 机的功率并入，驱动螺旋桨以提高航速，并没有将巡航燃机“闲置 ”并且COGAG系统通常采用的都是同型燃机，供油单一，备件通 用，便于维护 46.1.2 联合动力装置的分类和应用采用COGAG推进的舰艇： 上世纪60年代，COGAG最早用在前苏联“卡辛”级驱逐舰上。

70年代美国DD963级驱逐舰也采用双轴推进 日本16DDH直升飞机母舰，4台LM2500燃气轮机驱动两调距浆 意大利NUM—新型航母，4台LM2500燃气轮机驱动两固定螺距螺 旋桨 美海军高速支援舰，4台LM2500燃气轮机，双轴，驱动两定距 浆采用COGOG推进的舰艇： 英国的42型导弹驱逐舰、女将型（21型）和大刀型（22型）护 卫舰等，都是采用双轴调距浆，加速主机用奥林普斯燃气轮机 ，巡航机组是太因燃气轮机56.1.2 联合动力装置的分类和应用4、柴柴联合动力装置（CODAD）在巡航时使用两台柴油机带动两个螺旋桨，全速时四台 柴油机共同工作特点:动力装置经济性好，最大功率适宜维护和后勤 方面具有优越性66.1.2 联合动力装置的分类和应用4、柴柴联合动力装置（CODAD）76.1.2 联合动力装置的分类和应用采用CODAD的舰船：（1）法国海军的“卡萨尔级”驱逐舰、“A69级”护卫舰（2）日本的“峰云级”、“山云级”驱逐舰（3）意大利的“贝尔加米尼级”、“智慧女神”护卫舰86.1.2 联合动力装置的分类和应用5、燃蒸联合动力装置（COGAS）在燃气轮机排烟道中加装余热锅炉，利用高温烟气余 热产生过热蒸汽，推进一台蒸汽轮机，就构成“兰肯循环” 能量回收系统，可节省燃料25%。

96.1.2 联合动力装置的分类和应用5、燃蒸联合动力装置（COGAS）美国“伯克”级驱逐舰从第五艘开始和日本“金刚”级， 荷兰海军的M级都采用能量回收系统106.1.2 联合动力装置的分类和应用5、燃蒸联合动力装置（COGAS）这种燃蒸联合动力装置在地面发电厂中获得广泛的应 用，发电总效率可达60%以上116.1.3联合动力装置的控制满足舰船对于全速航行时功率的要求的同时,单一种动力装置的功率不能超过限制,也就是保证功率平衡的技术对于交替使用的联合动力装置在主机切换过程的控制问题要保证在主机切换过程中,接入主机能平稳可靠地接替离线主机提供推进功率；还需保证主机能平稳地脱离同并车齿轮箱的联接,逐渐降低到惰转转速后停车126.1.4 XX舰的联合动力装置136.2 联合动力装置推进系统的组成和性能6.2.1 CODAG动力装置的组成和性能特点142000吨级护卫舰的主推进装置——柴燃并车联合动 力装置一台燃机LM2500 30型，功率20000kW，两台MTU 的20VI163TB82柴油机，单机持续功率4045kW两台柴油 机加一台燃机最大功率30000kW三种工作方式：Ø 两台柴油机工作，最大航速21.8knØ 一台燃机工作，最大航速28kn，最小航速可达5knØ 两台柴油机和一台燃机共同工作，最大航速30.3kn6.2.1 CODAG动力装置的组成和性能特点156.2 联合动力装置推进系统的组成和性能6.2.2 CODAD装置的组成和性能特点166.2 联合动力装置推进系统的组成和性能2000吨级护卫舰主推力动力装置——柴柴并车联合动力 装置。

4台同种型号的柴油机，每两台带动一轴一桨巡 航时每轴一台发动机工作，高速时每轴两台发动机工作CODAG和CODAD比较：Ø 从占据机舱空间尺寸方面：两种要求差不多，但后者要求 机舱上面甲板面积要大一些Ø 最低航速：前者5kn，后者11.5knØ 机械重量：前者比后者少Ø 加速性：由于燃机从冷态启动到全功率需要约2min，而柴 油机所需时间更长，所以前者加速性优于后者176.3 船舶电力推进和电磁推进动力装置1、电力推进装置的组成Y-原动机 G-发电机 M-电动机 J-螺旋桨 K-控制设备水下潜艇通常包括蓄电池组，因为水下无空气工作条件 6.3.1电力推进装置的组成性能特点18德国海军近期将装备世界上第一艘复合使用常规蓄电池及燃料电 池的212A型柴电潜艇U31号长56米，宽7米，高6米，潜航排水量 1830吨，水上排水量1524吨，满载时最大潜航速度20节，水面速度12 节，最大下潜深度400米6.3 船舶电力推进和电磁推进动力装置192、电力推进装置的特点Ø 操作灵活，机动性好Ø 易于获得理想的拖动特性，提高船舶的战术技术性能a、低速特性好b、机动性好c、良好的恒功率特性，利于原动机的恒功率工作，发 挥原动机的潜力d、电流特性好e、良好的“堵转特性”6.3 船舶电力推进和电磁推进动力装置20Ø 推进装置总功率可以由好几个机组承担，增加了设备选 择的灵活性，提高了船舶的生命力Ø 原动机与螺旋桨无硬性联接，有利于减低振动，降低噪 声；可使原动机与螺旋桨分别在各自最佳转速下工作Ø 电力推进装置重量大，中间损耗大，初投资大，需要维 护和运行人员的技术水平高6.3 船舶电力推进和电磁推进动力装置216.3.2 超导电磁推进船舶磁流体推进原理磁流体推进可以算作电力推进的范畴。

同常规机械推进 是根本不同的利用海水含盐量较高（海水平均含盐量是3.5％ ），海水可以导电的特性，当导电海水通过船体管道内相互垂 直的电场与磁场时，海水就会受到电磁力的作用而在管道内运 动，船体管道就将受到海水运动方向相反的反作用力此反作 用力就可推动船舶前进22电磁推进船舶是一种无螺旋桨的水下推进船舶，具有 振动噪声小，航行速度快，控制灵活等特点和传统的螺 旋桨推进受到空泡腐蚀的限制不同，电磁推进船舶推进装 置之内部没有转动机械，不会受到类似“空泡”问题的限制 因而可以大大提高主机的功率理论分析认为电磁推进 船舶的航行速度可以达到100节以上 6.3.2 超导电磁推进船舶236.4船舶齿轮箱246.4.1船舶齿轮箱的功能（1）减速和变速（2）采用并车和分车以组合或分配推进功率（3）离合与倒顺车，船舶齿轮箱中离合器是主要设备（4）自动同步切换工作主机（5）抵抗冲击和振动（6）满足主机布置要求6.4船舶齿轮箱256.4.2对船舶齿轮箱的特殊要求齿轮箱是船舶动力装置重要组成部分，其破坏的主要形 式为齿轮损坏主要表现在以下三方面：点蚀、轮齿断裂、 胶合由于船体运行过程中会发生变形，动力装置各部件安装 会有误差，运行中推进轴系高度会发生变化等等，这些都会 影响到齿轮的啮合面上，引起载荷不均匀。

这些可以成为“环 境”对齿轮箱的影响，主要体现在以下三个方面：（1）轴系对船舶齿轮箱的影响（2）发动机对船舶齿轮箱的影响（3）机座对船舶齿轮箱的影响 四点支撑对称分布266.4.3船舶齿轮箱的组成部分齿轮箱具有传递功率、减速、润滑冷却、倒顺车、 并车以及功率输出端等装置1）传递功率 通常为各种形式的联轴器，多数是柔性联轴器，把主机的功率 传递到齿轮箱当速比>8时，使用2级减速2）减速、润滑和冷却大小齿轮啮合达到减速的目的啮合齿轮副所传递的功率很大，必须保证啮合面间结合时要有 足够的润滑；齿轮箱的能量损失变成热量，需要冷却276.4.3船舶齿轮箱的组成部分（3）倒顺车 常见的倒车方式有单离合器惰轮倒车和单离合器平行轴倒车（a）（b） （a）单离合器惰轮；（b）单离合器平行轴 1-输入轴 2-输出轴 3-离合器（4）并车 一级减速布置中可以使用三齿轮并车，即螺旋桨轴由大齿 轮带动，并车的二主机各驱动一个小齿轮28（5）功率输出轴 轴带发电机、轴带应急滑油泵、轴带应急海水泵、手动盘车6.4.3船舶齿轮箱的组成部分轴带发电机组29船用双锥面摩擦离合器6.5船舶离合器及液力耦合器306.5船舶离合器及液力耦合器6.5.1船舶离合器的功能和要求（1）离合器的主要功能① 便于主机在任何时候都能和螺旋桨脱开② 带有弹性联轴器的离合器调整临界转速，从而避开临 界转速③ 可以使用非反转主机，用离合器实现倒车及双速传动④ 微速航行⑤ 保护设备，安全离合器31常用的离合器有：摩擦式离合器三S（自动同步超越离合器）离合器液力耦合器6.5船舶离合器及液力耦合器32（1）摩擦离合器多片式摩擦离合器 锥形摩擦离合器6.5船舶离合器及液力耦合器336.5船舶离合器及液力耦合器三S（自动同步超越离合器）离合器34A-棘爪 B-啮合齿轮 C-中间滑移件 D-螺旋花键轴 E-输入轴 F-输出法兰 G-棘齿6.5船舶离合器及液力耦合器356.5.2液力耦合器的原理和应用（1）液力耦合器的原理由泵轮、涡轮和转动外壳组 成。

油的流动是耦合器工作、传 递功率的关键，泵轮可以看作是 离心泵，而把涡轮看作是涡轮机 主动轴带动离心泵工作，使一 定压头的油经过管道而冲动涡轮 机的叶片使涡轮转动，从而带动 从动轴工作油推动涡轮后回到 泵轮进油口循环使用6.5船舶离合器及液力耦合器361-飞轮 2-涡轮 3-泵轮 4-导轮 5-变矩器输出轴 6-曲轴 7-导轮固定套 6.5船舶离合器及液力耦合器376.5.2液力耦合器的原理和应用（2）液力耦合器的特性① 扭矩特性主动轴通过泵轮将机械能（扭矩）转换成为油的动能和 压力能根据动量矩定理，油能量的增加就是动量矩的增加 （油在出口动量矩和油在进口动量矩之差），于是主动轴给 泵轮油的力矩可表示为油的质量油的质量、油的流速油的流速和出口进口的平出口进口的平 均半径均半径三者的乘积之差对于流进涡轮的油来说是释放能量，油的压力能和动能 的减少转化成了从动轴输出的功率同样根据动量矩定理， 油给涡轮释放的扭矩可表示为油的质量、油的流速和出口进 口的平均半径三者的乘积之差38② 效率特性耦合器工作过程中主要有三种损失：油在循 环圆内流动时进口的冲击损失；流道的局部阻力和 摩擦阻力损失；其次还有轴承、密封和空气阻力损 失。

输出功率总是小于输入功率，效率小于1.03）液力耦合器的应用耦合器以液体介质传递扭矩，具有良好的隔振 特性船用柴油机的输出轴接有液力耦合器已经成 为柴油机动力装置的通用布置液力耦合器使柴油 机输出扭矩固有的波动振幅减小，从而提高传动齿 轮箱轮齿工作的可靠性6.5.2液力耦合器的原理和应用396.6船用大功率高速联轴器在船舶轴系中常用的刚性联轴器有法兰联轴器、夹壳联轴器 和液压联轴器三种将两段轴互相联接成整体的设备称为联轴器按联轴器的不同结构特点，可分为刚性联轴器，弹性联轴器和 万向联轴器6.6.1 刚性联轴器40液压联轴器6.6船用大功率高速联轴器416.6.2 弹性联轴器（1） 弹性联轴器的主要功能Ø 回避和消除轴系的共振Ø 降低波动扭矩值，使齿轮箱运行平稳，改善齿轮 箱的工作条件Ø 补偿船体变形及安装误差对齿轮箱和轴系的影响 ，保证推进系统正常工作426.6.2 弹性联轴器（2） 橡胶弹性联轴器436.7船舶轴系与螺旋桨船舶轴系的基本任务是将发动机的功率传给螺旋桨,同时又把螺 旋桨的推力通过轴系传给船体,推动船舶运动轴系是推进装置。