《【5A版】船舶辅助机械与船舶设备》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【5A版】船舶辅助机械与船舶设备（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第11讲 船舶辅助机械与船舶设备,一、船舶辅助装置,船上除了主机和主推进系统外，还有各种类型的辅助装置和辅助机械，以满足全船对电能、热能和机械能的需要，保证主机、辅机和管路系统的正常工作，满足船员和旅客的生活、工作需要。,船舶辅助装置主要是指辅助动力装置，包括船舶电站和辅助锅炉。,船舶辅助机械，简称辅机，是指消耗电能、热能和机械能的各种机械设备。包括各种泵、空气压缩机，通风机，制冷机，制淡机，净油机和空调机等。甲板机械也属船舶辅机。,1、 船舶电站,现代船舶电站一般以柴油机作为电站的原动机，构成发电机组，称为柴油发电机组，且一般采用中高速柴油机。,大中型船舶的应急电站，也用柴油发电机组，或是与
2、蓄电池的组合。小型船舶的应急电站则只用蓄电池组。,船舶在营运的整个过程中，对电量的需求是不断变化的。航行中，用电的设备有舵机、某些泵、通风机和照明设备，用电量小；停泊装卸货时，要开动锚机、绞缆机、起货机，夜间还需要大功率的照明设备，用电量很大。,所以民用船舶多采用两台以上的发电机组。平时只开一台机组，用电高峰时双机并车发电。,对于小型船舶，采用一台发电机组，另加一台主机带的小型发电机组，称为轴带发电机组，航行期间只用轴带机组,2、船舶辅助锅炉,在以柴油机为主机的船上，蒸汽用来驱动某些辅机，给部分设备加热和满足船员生活需要，产生这种蒸汽的锅炉称为辅助锅炉。,小型柴油机船上，蒸汽用来加热生活用水、
3、舱室取暖和厨房用汽。,蒸汽还可用于驱动汽轮发电机组和汽动甲板机械；还可用于消防系统、冲洗海底阀和清扫货油舱等。,辅助锅炉主要有燃油辅助锅炉和废气锅炉两类，也有兼具两种功能的混合式辅助锅炉。,大中型船上还用于柴油机的暖缸和燃油、机油的加热。,废气锅炉是利用主机产生的废气来加热水产生蒸汽，所以一般设置在主机排烟道出口附近，内部无需炉膛和燃烧室，结构简单。,随着废热利用率的提高，多余的蒸汽还可以驱动汽轮发电机组和其他汽轮机。,废气锅炉主要在航行过程中使用，主机停机时，使用燃油锅炉。有些船，在发电机组的柴油机排烟管中也设废气锅炉。,燃油废气混合式锅炉，是将燃油锅炉和废气锅炉整合在一起，即可用燃油加热，
4、也可用废气加热。这种辅助锅炉应用日渐广泛。,二、 船舶辅助机械,泵是船上广泛应用的一种设备，由电机驱动。泵将旋转的机械能转变为液体的压能，一方面克服管道流动阻力将液体输送到目的地；另外，液体的压能也可作为动力驱动液动设备，如液压舵机等。,船上应用的泵种类 繁多，按原理分为三类：,1、液体输送机械（泵）,1）叶轮式泵：离心泵，轴流泵，旋涡泵,2）容积式泵：分为往复式和回转式两种，往复式有活塞泵，柱塞泵；回转式有齿轮泵，叶片泵，螺杆泵。,3）喷射泵,（1）活塞泵,活塞泵是往复泵，利用活塞的往复运动，造成容积的变化，来吸入和排出液体，并提高液体的压力。船用活塞泵有蒸汽驱动和电动驱动。,柱塞泵与活塞泵
5、的工作原理相同，只是往复运动的部件是柱塞。,（2）回转泵,利用回转部件的旋转，引起工作空间容积的变化，以达到吸、排液体的目的。最常用的是齿轮泵。,叶片泵,螺杆泵,（3）离心泵,由泵壳和带叶片的叶轮组成。叶轮带动液体高速旋转，液体在离心力 作用下，沿叶片径向向四周甩出，叶轮中心形成负压，吸入液体。,离心泵有流量大而均匀、结构简单和工作可靠等优点。但工作排压较低，启动时必须先灌满液体才能开始工作（不具备“自吸”能力）。,要提高压力，可加大叶片直径，或采用多级叶轮串联的方式。在船上用作冷却、消防、压载和卫生水泵，排压低而排量大。,（4）离心旋涡泵,是一种特殊的离心泵。叶片多次作用于液体，形成纵向旋涡
6、，以产生吸排作用。,旋涡泵具有结构简单、体积小的优点，可制成自吸和抽送 气液混合物的形式。适合于小流量、小功率、高压的场合。,（5）喷射泵,利用高速射流降低压力，以形成一定的真空度来吸排液体。,喷射泵结构简单、体积小、重量轻、无运动部件，使用、维护方便。,各类泵特点不同，流量和压头范围各异，适用于不同的场合。,排量是单位时间内输送的液体体积或质量。压头又称扬程，是单位重量液体获得的能量，以位能表示，用米计量，高压头的泵可用压力计量。 应用场合：,2、气体输送机械,船上的气体输送机械主要是指空气压缩机和通风机。,（1）空压机,空压机用来将空气压缩，提高压力。压缩空气是船上广泛应用的一种动力源，可
7、以用于主、辅机的启动，倒顺车及离合器的操纵，汽笛的鸣响，海底阀、油渣柜和过滤器内杂物的吹除，压力水柜的充气，潜艇及深潜器压载水舱的排水等。,空压机可分为活塞式和离心式两种，船上多用活塞式空压机。活塞式空压机由单缸、双缸、单作用、双作用和多级压缩等型式。,单作用、两级空压机,空压机还可按终点压力分为低压、中压、高压、超高压等类型；按排气量大小分为小排气量、中排气量和大排气量等类型。还可按气缸数、气缸排列形式、压缩级数和活塞作用次数分类。,（2）通风机,船上的大部分舱室都处于封闭或半封闭状态，需要人为的进行强制通风，送入新鲜空气，排出污浊气体，并维持各舱室的温度和湿度，以保证乘员健康和营运安全。,
8、某些特殊舱室，如滚装船的车辆舱，容易积聚可燃性气体，必须按要求换气，确保安全。,通风机有离心式和轴流式两种。,轴流式通风机具有风量大、压头低、转速高、结构轻便、体积小等优点。,3、其他辅机,（1）离心式净油机,燃油和滑油中常含有少量的水分和杂质，较粗的杂质可以通过过滤和沉淀去除，而较细的杂质和水分则需要用离心式净油机来去除。,离心式净油机利用油、水和固体杂质的比重不同，使其高速旋转依靠离心力的不同进行分离。,（2）制淡装置,也称造水装置。船上除了船员的日常生活，主副机的冷却和锅炉的补给都需要淡水。对于远洋船舶，除了用淡水储备舱储备淡水外，还应该有制淡装置，这样可以减少淡水的储备，又可应对意外情
9、况。,船上常见的制淡装置是沸腾式或称蒸发式制淡装置。,船上食品的储存、渔品加工运输船对渔品的长时间保存、某些特殊货品的运输，都需要在低温条件下进行。所以船上要设制冷装置。,（3）制冷装置,制冷装置通常分为直接冷却式和间接冷却式。,三、 甲板机械,甲板机械一般是指舵机、锚机、起货机、绞缆机和吊艇机。按驱动方式分为蒸汽驱动、电动、气动、液动等多种。现代船舶大多采用液压驱动甲板机械。,1、舵机,电动舵机多用于内燃机船，一般采用直流电动机驱动。结构简单，占据空间小，运转平稳。但在大型交流电源船上，需要配备大功率的变流机组，故逐渐被电液动舵机取代。,（1）电动舵机,这是一种广泛应用的操舵设备。首先由电动
10、机驱动液压泵，产生一定流量和压力的液压油，液压油驱动液压缸再带动舵转动。,（2）电动液压舵机,为了控制转舵的速度和转舵的方向，需要液压油的流量和流速可变，这可用变量泵或换向阀来实现。,图示为双柱塞电动液压舵机原理图。该舵机采用变向变量泵，正常航行时，泵排量为零，舵角为零。转舵时，控制机构接受指令，控制泵的排量增加，液压油由泵进入液压缸，驱动柱塞并带动舵转动，舵的转角会反馈给控制机构，当舵角达到指令值时，控制机构使泵排量回零，于是停止转舵，并维持设定舵角。,2、锚机和绞缆机,锚机和绞缆机是进行锚泊和系泊的动力机械，要求满足以下要求：,1）便于起锚、抛锚，解缆和系缆，工作可靠，可倒转，有足够功率
11、2）起动平稳，收放方便，制动可靠 3）能进行多种作业，可单锚，又可双锚和绞缆 4）重量轻，占甲板面积小,一般将锚机和绞缆机做成联动机组，成为既能起抛锚又能绞缆的锚缆联合机。按原动力分为蒸汽驱动、电动和电液动三种。按转轴位置分为卧式和立式两种。,（1）卧式电动锚机,电机驱动蜗轮蜗杆机构，经减速齿轮驱动传动轴，锚链轮和卷筒通过离合器与传动轴接合。,离合器接合锚链轮则卷筒不工作；离合器接合卷筒则锚链轮不工作。离合器还可控制左右锚单独收放。无动力时，可手动抛锚，但不能起锚。,（2）立式电动锚机,又称为绞盘。传动轴垂直设置，卷筒可卷绕来自任何方向的缆绳。电机、电磁刹车、减速机构均悬空放置在主甲板下面，常
12、用于军舰，提高生命力。,四、 船舶设备,为了满足船舶营运中的各项要求，如控制船舶的运动、可靠停泊、物资装卸、保证航行安全、人员生活需要等，船上还必须配备不同用途的设备、系统和航海仪器。,船舶设备分为通用设备和专用设备两大类，通用设备是指各种用途的船舶都必须装备的设备，如舵设备、锚设备、系泊设备、装卸设备、救生设备、桅樯设备以及关闭设备等。,专用设备只为某些特殊船舶专门配备，如钻井平台的钻探设备，科考船的各种取样及探测设备，渔船的渔捞设备，拖船的拖曳设备，补给船的补给设备等。,1、舵设备,舵设备是应用最为广泛的船舶操纵设备。舵设备包括操纵装置、传动机构、舵机、转舵机构、舵，以及自停装置、舵角限制
13、器、太平舵装置。,操纵装置置于驾驶室，包括舵轮和舵角指示器。,新埔洋号油轮的驾驶室,育鲲轮的驾驶室,传动机构将操作信号传递给舵机，控制舵机的运转；舵机提供转舵的原动力；转舵机构将舵机的原动力转化为作用在舵柄上的转舵力矩；舵转动后受到横向的水压力 作用，使船回转。,自停装置控制舵转到给定的角度就自动停止；舵角限制器 用来防止转舵超过最大允许舵角；太平舵装置是备用设备，由人力操作。,从驾驶室到舵机的传动机构，有机械式、液压式和电力式，机械式已基本淘汰，液压式和电力式使用普遍，尤其电力式，操纵轻便，动作灵敏，大多数船舶采用。,远洋船舶普遍采用自动操舵装置，它将操舵机构与陀螺罗经联系起来，能自动纠正航
14、向，实现港到港的全程自动导航和自动操舵，实现无人驾驶。,舵的形式很多，按不同的标准有不同的分类方法。,1）按舵杆轴线分,非平衡舵：舵叶面积全部在舵杆轴线的后面，水压力中心远离舵杆轴线，所需转舵力矩大。但舵有多个支点，舵杆强度易保证。,（1）舵的结构形式,平衡舵：部分舵叶面积位于舵杆轴线前方，水压力中心离轴线近，所需转舵力矩较小，可以节省舵机功率。,半平衡舵：舵杆轴线前方的舵叶面积并非占全部舵叶高度。,支撑舵：尾柱上有舵的下支撑点。,平板舵：舵的主体是一块平板，简单，只用于小船。,2）按舵的支撑形式,悬柱舵：舵只有位于船内的上支撑点，没有下支撑点，类似悬臂梁。,半悬柱舵：船体提供舵的中间支撑点。
15、现代大型船舶均采用这种形式，它既方便于船尾的设计，不必提供下支撑点，又一定程度减小了舵杆的弯矩。,3）按舵叶剖面形状,流线型舵：舵的水平剖面呈流线型，结构较复杂，但水动力性能好，航行阻力小，舵效高。舵可以看成小展弦比、对称型机翼。,从上面的分类可以看出，舵杆轴线的位置主要影响所需的转舵力矩，这影响了舵机功率的大小；舵的支撑形式影响水动力对舵杆形成的弯矩，这涉及到舵杆的强度问题；剖面形状影响舵面上的水压力和结构强度。,1）襟翼舵,这种舵的舵叶包括主舵和襟翼两部分，类似飞机机翼的襟翼。,为了改善船舶的操纵性，特别是小舵角的舵效，出现了一些新型舵。另外，舵和螺旋桨是一个整体，一些改进型的舵不但可以提
16、高舵效，还可以提高螺旋桨的推进效率。,（2）特殊形式的舵,主舵转动一个角度时，襟翼相对于主舵再转动一个角度，形成一个不对称的拱形舵剖面，使舵上的水动力提高1.52.5倍，大大提高舵效，特别是小舵角时，效果明显。,这种襟翼舵已广泛应用于大型海洋船，襟翼舵可使船的定常回转直径减小，襟翼相对主舵的转动有齿轮传动和摇臂传动等方式。,2）反应舵,又称迎流舵，舵叶以螺旋桨轴线为界，上下分别向左右不同方向作一定程度的扭曲，迎着螺旋桨向后推出的水流，可以减小阻力，提高螺旋桨的推力。,3）整流帽舵,正对螺旋桨的部位，加一个流线型圆锥体，即整流帽。它可以改善桨后的水流状态，提高桨的效率，减小桨的激振力。,4）主动舵,舵后加装一个小型导管螺旋桨，可以大大提高转船力矩，特别是微速航行时。,潜艇不仅需要舵控制器其水平面内的航向改变，还需要舵控制其垂直面内上浮和下潜。而且这两种运动会同时进行。,潜艇在垂直面内运动用升降舵控制，一般有两对：首升降舵和尾升降舵。首升降舵可用围壳舵代替。,潜艇的水平操纵装置是方向舵和垂直稳定翼。方向舵用来改变航向，稳定翼用来保持航向。,（5）潜艇的舵设备,2、锚泊和系
