船舶与螺旋桨

来源:离退休 时间:2018-05-30 作者:程含斌 责任编辑:程含斌

摘 要; 螺旋桨是造船行业必备的推进部件,它的设计精度将直接影响船的推进速度,它为船的前进提供的推力。 螺旋桨设计是整个船舶设计的一个重要组成部分,它是保证船舶快速性的一个重要方面。一般螺旋桨设计是在初步完成了船舶线型设计,并通过估算或用船模试验的方法确定了船体有效功率之后进行的。影响螺旋桨推进性能的因素很多,本文主要对螺旋桨的 使用、安装、维护等,也是本人从事轮机行业多年的-点经验。

关键词;船舶、螺旋桨、主机、齿轮箱。

目 录

摘 要

关 键 词

引 言

一、螺旋桨的结构

二、螺旋桨的制造材料

三、螺旋桨的安装使用

四、螺旋桨与主机的匹配

五、将错就错

六、齿轮箱的结构原理

七、螺旋桨示意图

八、参考文献

引 言:初步完成了船舶线型设计,并通过估算或用船模试的方法确定了船体有效功率之后进行的。影响螺旋桨推进性能的因素很多,在本设计过程中主要对螺旋桨的直径、螺距比、盘面比、桨叶轮廓形状等因素进行研究,并通过在工作中积累的经验,设计一艘内河A级拖船的螺旋桨。

1836年,英国的“阿基米德号”使用了螺旋推进器,那是一个木制的长长的像螺丝钉的螺杆。开始试验时,它以每小时4海里的航速航行。突然,水中的障碍物碰断了螺杆,只剩了一小截。正当造船工程师史密斯急得不知所措时,这船却意外地加快了速度,达到每小时13海里。这事启发了造船工程师们,他们把长螺杆变成短螺杆,又把短螺杆变成叶片状,螺旋桨就这样诞生了。

螺旋桨是运行设备上的推进部件,它是以空气或水作为介质,在动力能的驱动下旋转产生对介质的作用力,从而达到运行设备前进或后退。前提是螺旋桨一定是固定而又能自由旋转的运行设备上才能带动运行设备运行。因此螺旋桨(车叶)又称推进器。

螺旋桨用途广泛,用在飞机上的叫飞机螺旋桨,用在船舶上的叫船舶螺旋桨。

船舶螺旋桨在船舶上的设计安装可为单螺旋桨和双螺旋桨以及多螺旋桨。其旋转方向,单车船舶如果主机和齿轮箱没有严格要求,左右旋转即可。双车船舶的螺旋桨旋转方向可设为左旋或者右旋(一边倒),可设为内旋形式,两桨向相反的方向旋转,要么内旋(向里棚),要么外旋 (往外分)。     

双车螺旋桨的旋转方向设置为一边倒,可能是主机和齿轮箱转向不可变,才会采取这种旋转方式。因为这种方式可能造成航行偏舵,(桨叶旋转效应),倒车舵效不好,一般不可取。其他两种旋转方式各有优势,内旋排水集中,推力大具有航速优势。外旋航向稳定性好,倒车舵效佳。制定螺旋桨的左右旋转向,指的是顺车的方向!

一、螺旋桨的结构:     

螺旋桨的结构分为:桨叶、桨殼、键槽、导边、随边(叶片先入水的叫导边,后入水的叫随边)。叶片数量分为两叶、三叶、四叶等。桨叶少进水性能好而平衡性能差,四叶以上者进水性能差而平衡性能好。

二、螺旋桨的制造材料:     

螺旋桨根据用途、使用环境、载荷能力以及船舶航速可选用合适的材料如:铸铁、铸铜、合金铝以及其它尼龙、炭钢等。

三、螺旋桨的安装使用:     

螺旋桨在出厂时已经做好了静动平衡,在装船前还应该做进一步的检查,查看在运输过程中有否损坏,如裂缝和叶片变形。然后在艉轴上反复磨配,直到轴与孔的贴合面达到85%以上。然后将键平稳的放在键槽内,同时把螺旋桨装放在带锥形的轴上,用木制榔头或者铜棒轻松的往里敲,(不能用铁锤重击,防止桨叶及轴孔变形)。最后用专用工具将锁紧螺母拧紧(俗称将军帽),千万别忘了把保险片锁紧。

安装螺旋桨时,不能按照老式传统的办法,在轴及轴孔表面上胶。上胶从某种意义上说,可能粘得牢一些。但是胶有一定的稠度,如果安装稍慢一点时就会装不到位。这样有可能造成不同心,螺旋桨运行时会产生艉部振动。

注:为什么说安装螺旋桨时不用上胶:

1,螺旋桨的材料是铜、铝、合金制造的,它们具有一定的韧性。而轴是钢制材料,具有很强硬度。只要两者之间的配合面达到要求值是完全没有问题的。

2,即使是轴、桨都是钢性材料也不会松脱。因为桨轴及桨孔是锥形设计,但是两者之间的配合面一定要在85%以上,不能有明显的间隙或松动。特别要注意的是:当螺旋桨装到位时,轴头与螺旋桨后孔平面一定是空量的(轴不能串出桨孔)!否螺旋桨锁紧螺母是压紧的。值得注意的是:为了保险起见,锁紧螺母可以用少量的胶,然后拧紧至螺旋桨完全到位为止。最后把保险片或者保险螺钉拧紧。

四、螺旋桨与主机的匹配:

旋桨的初步设计 对于新设计的船舶,根据设计任务书对船速的要求设计出最合适的螺旋桨,然后由螺旋桨的转速及效率决定主机的转速及马力,并据此订购主机。具体地讲就是: ① 已知船速V,有效马力PE,根据选定的螺旋桨直径D,确定螺旋桨的最佳转速n、效率η0、螺距比P/D和主机马力Ps; ② 已知船速V,有效马力PE,根据给定的转速n,确定螺旋桨的最佳直径D、效率η0、螺距比P/D和主机马力Ps。

俗称车桨匹配,两者之间匹配是一个很复杂的,系统的工程,首先要经过设计部门根据船型、用途、是货船还是客船、是快艇还是普通船舶。一旦确定船型之后,工程设计师会按照专业计算出该螺旋桨的基本型状、直经、螺距、盘面比等。

螺旋桨装船后要作一系列的试验,观察其工作功况。最佳的匹配从表面上可以看出,在满载运行情况下主机不吃力(转速能达到85%以上)而排气烟色正常,水温、油温正常。主机无异常响声,无异常振动。航速也能满足设计要求。

螺旋桨的螺距过大过小都不叫最佳匹配,过大会导致发动机转速无法达到额定功率转速。排气呈浓黑色,机器温度过高,机器部件磨损过快。螺距过小时会导致机器功率浪费,不经济,而且达不到设计航速,机器做无用功。

五、将错就错:     

在安装螺旋桨的过程中,如果不小心拿错或者颠倒左右螺旋桨将其装好(双车船舶)。注意!螺旋桨安装完毕数小时后一定要做系泊试验,确认无误时才能解开缆绳作航行试验。如果在系缆试验中发现左右桨叶安装颠倒,这时的结果是由原来的顺车变为倒车,相反原来的倒车变为顺车。

这样的结果你也不要慌张,也无需重新吊艉拆装。最简单的方法是要驾驶员将错就错,反向操控。让船舶靠稳码头时,轮机人员再将齿轮箱的换向开关反向安装(钢丝绳传动)。如果是电磁阀控制的更好解决,只要将左右插头互换一下即可。因为齿轮箱的倒、顺车速比是一样的!

六、齿轮箱的结构原理:     

齿轮箱壳体内分别装有输入输出轴,倒顺车齿轮及离合油缸组,中间由一媒介齿轮啮合。当其中一个油缸进油时将离合片(定、动片被油缸活塞压死,从而使输入轴来至发动机的旋转动能通过媒介齿轮传递到输出轴上,使连接在艉轴上的螺旋桨产生推动力。(船舶传动轴一般分推力轴、中间轴、艉轴,简称三轴),另一个油缸不进油,动、定片保持自由状态。

七、螺旋桨示意图:

本文参考文献:百度文库,《船舶螺旋桨的初步设计》