动力装置课件(3~4).ppt

第5章 船、机、桨工况配合特性 2、可调螺矩螺旋桨的水动力特性： 可调螺矩螺旋桨可视为一系列同一直径的具有不同螺 矩比的定螺矩螺旋桨的组合，因此，它的工作曲线为一簇 。这样，在相同的进速系数J下，有无数个推力系数KT和扭矩系数KQ与之对应。其工作曲线如下二图所示： ?p= 故可调螺矩螺旋桨的推力和扭矩不仅随转速而变，同时也随着螺矩比的改变而变化。其函数关系如下： 即当J一定（ J=常数）时，根据螺旋桨水动力特性方程式和水动力特性曲线图，可知： ∵P = f (n , KT) ， 又∵ KT= f `(H/D) ， ∵M = f (n , KQ) ， 又∵ KQ= f ``(H/D) ， ∴ P = f (n , H/D) ， 同理： M = f (n , H/D)。 可调螺矩螺旋桨所有的工作特性都是基于其螺矩比(H/D)可变的原因。 3、可调桨的工作特性 1） KQ= 常数时，表明在任何航速（工况）下均可充分利用主机的全部功率。 KQ= 常数即表示在KQ——J曲线图上为一条直线，如下工作曲线图所示。 由于： 所以，当n及D已给定，KQ=常数时，即代表Ne一定。又因为J=Vp/n·D，所以 J即能代表Vp,因此这一曲线（直线）表明了在任何航速（工况）下均可充分利用主机的全部功率。并可概括如下： n=常数，Ne =常数，可得一常数KQ，而Vs(或J)变化，H/D变化。 2）船舶在任何工况下均可保持机桨转速（或航速）恒定。 根据螺旋桨水动力特性方程式可知： 对可调桨来讲有P=f(n,H/D) 又根据“螺旋桨法则”： （1）螺旋桨转速与船航速成正比关系；（np∝Vs） (2) 螺旋桨推力和扭矩与船航速的平方成正比关系； (3) 螺旋桨吸收功率和轴功率与船航速的立方成正比关系。 由上曲线图可以得出可调桨下列特性。 （1）在给定转速（n=C）下，在此曲线上可得到任一航速。 使用意义： a. 恒速运转轴带负荷（如发电机）； b.主机不反转，船可实现由正航最大航速到倒航最大航速的航行。（见下推导） 注：可调桨同一个J时代表的工况（载荷）不是唯一的，这是与定螺矩螺旋桨不同的。 （2）在给定的航速（Vs=C）下，在此曲线上可找到螺旋桨效率最高的螺矩比和相应的转速。 使用意义： a. 在同样的航速（Vs=C）下，可减少轴功率。并可得到?p=f(n)的曲线。 b. 在同样的航速（Vs=C）下，有各种不同的n和H/D的配合，来满足所需的功率，因此，可找到发动机与之对应的功率和转速。并可得到?e=f(n)的曲线。 c.推进装置的效率取决于?e和?p的乘积，因此，就可找出一个极值点，即为机、桨最佳配合点。（对应的功率、转速和螺矩比都可求出） （3）在给定的航速（Vs=C）下，可通过不同的转速来达到。 使用意义： a. 可避免发生共振（临界转速）； b. 船可实现微速航行或原地不动而主机仍可连续运转 。（如用于拖网鱼船、消防船等） 三、重载或拖曳工况的配合特性 （可调桨特性在变工况的应用例一） 如下列工作曲线图所示。 四、轻载或自由工况的配合特性 （可调桨特性在变工况的应用例二） 如下列工作曲线图所示。 5-6 案例分析 1、某设计单位（称简甲方）为一用户设计一条1000t级货船，选用的主柴油机额定功率为185kw,额定转速为850r/min，选用的船用齿轮箱减速比i=7.06，传递能力为0.185kw/r/min,并进行了良好的机桨配合。某船厂（称简乙方）施工时，因设备技术参数、价格等原因，改用减速比i=5.05，传递能力为0.22kw/r/min的船用齿轮箱,其余设备技术参数未变更。实船试航结果分析表明：主机功率及转速均未达到设计工况要求，航速也受到影响。试用图、文分析全程责任点和责任方，理由是什么？ *