动装思考题

第1章如何理解船舶动力装置的含义？它有那些部分组成？答: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。由推进装置（主发动机，主锅炉，传动设备，推进器）、辅助装置（船舶电站、辅助锅炉装置）、机舱自动化设备、船舶管路系统（动力管系，船舶管系）、甲板机械（锚泊机械，操舵机械，起重机械）简述柴油机动力装置、燃气动力装置、蒸汽轮机装置的优缺点。答：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：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（500~1000h)；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)答：因为对于军用舰艇来说，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)简述船舶动力装置的技术指标（功率、重量与尺寸指标，并用简单的公式说明）。答：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画简图说明推进装置功率传递过程，并解释各个功率的含义。答：图略。1、指示功率pi表示柴油机气缸中气体作功的能力2、主机最大输出功率pn3、最大持续功率pmc（额定功率）MCR在规定的环境状况和转速下，柴油机可以安全持续运转的最大有效功率。4、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。5、螺旋桨收到功率pp是指扣除尾轴承及密封填料损失后所输出的功率。（桨前）6、敞水收到功率po是指考虑相对旋转效率后所输出的功率7、推力功率pT：是螺旋桨产生使船航行的功率8、船体的有效功率pR是指克服船舶航行阻力所需要的功率如何理解经济航速的含义？答:在bz（主机燃油消耗率）和bn（每海里航程的燃料消耗量）随Vs变化的特性曲线中，bn的最小值对应的航速常称为经济航速动力装置设计的原则要求？答：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、噪声指标第2章主推进装置的组成与作用答：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。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答：见书p17、18、19详述主推进装置型式的选择主要考虑哪些因素答：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。什么是机桨匹配设计，可分为哪两类？答：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: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ηs、桨的收到功率Pd、船身效率ηh等计算船舶所能达到的航速、螺旋桨的最佳要素(螺旋桨直径、螺距比及螺旋桨效率）。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。答：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ηs、桨的收到功率Pd、船身效率ηh等计算船舶所能达到的航速、螺旋桨的最佳要素(螺旋桨直径、螺距比及螺旋桨效率）。详述主机选型要考虑的因素答：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。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）。详述主机选型的步骤答：见书p33图2.7-1.（质量、尺寸、可靠性分析→船东意向→可供选用的类型主机的具体规格→航速计算、燃油消耗计算→排气污染控制分析,振动、噪声分析→主机价格（包括减振器）→交货期→预定主机型号→船东确认→确定主机型号)什么是直接传动与间接传动，它们的优缺点答：直接传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。缺点：结构复杂；传动损失大；效率低。剩余功率的概念及计算方法。答：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章简述船机桨三者之间的关系。答：主机是能量发生器，桨是能量转换器，船是能量吸收器如何反映船、机、桨的工作特性？答：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：桨的特性受到桨的结构和水动力因素的影响，常用推力和扭矩来表示。何谓工况？研究工况与配合的目的是什么？答：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。什么叫柴油机特性？研究柴油机特性的目的是什么？答：柴油机的特性是指，柴油机的性能指标及主要参数与运转情况之间变化关系。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？答：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）何谓柴油机的外特性？包括哪几种？有何实用意义？答：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、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。何谓柴油机的负荷特性？有何实用意义？答：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。何谓柴油机的推进特性？有何实用意义？答：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。柴油机的万有特性有何实际意义？答：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。何谓螺旋桨进速？他和船速有何差别？答：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−ω)，其中VS为船速，ω为伴流系数。画简图说明柴油机的允许使用范围。答：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为什么柴油机要设最低稳定转速线？答：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。简述单机直接带桨的特点，画简图说明其机桨配合特性。答：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。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性。答：(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，容易产生空泡减速传动有何意义？答：意义：对于中、高速柴油机，采用减速齿轮箱传