船舶与动力置复习思考题.docx

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船舶与动力置复习思考题

复习思考题

第1章

1.如何理解船舶动力装置的含义？

它有那些部分组成？

船舶动力装置的含义：

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。

组成部分：

1）推进装置：

包括主机、推进器、传动设备。

2）辅助装置：

发电机组、辅助锅炉、压缩空气系统。

3）机舱自动化设备。

4）全船系统。

2.简述柴油机动力装置、燃气动力装置、蒸汽轮机装置、电力推进、喷水推进的优缺点。

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

电力推进装置：

优点：

1.操纵灵活、机动性好；2.易于获得理想的拖动特性，提高船舶的技术经济性；3.推进装置可由多机组承担，增加了设备选择的灵活性，提高了船舶生命力；4.可以采用中高速不反转原动机；5.原动机与螺旋桨间无硬性机械连接：

可以防止振动冲击，有利降噪；使螺旋桨转速可以选择最佳值，而不必受到原动机转速的限制；可以允许柴油机转速也选择最佳值，不必受到螺旋桨转速的限制；可以允许主轴长度大为缩减；可使动力设备布置更加灵活。

缺点：

1.质量较大；2.存在中间损耗，故在额定工况时效率较低；3.初投资较大；4.需要技术水平较高的电气维护人员。

喷水推进装置：

优点：

1.推进泵叶轮运行平稳，水下噪声小；2.推进泵业伦在高速范围内较螺旋桨有更好的抗空泡性能，从而能有更高的推进效率；3.推进泵较螺旋桨更适用于重载荷以及限制直径的场合；4.喷水推进适应变工况的能力极强，在工况多变的船舶上能充分利用主机功率，延长主机寿命；5.具有优异的操纵性和动力定位性能；6.推进泵叶片在管道中不易损坏，可靠性好。

缺点：

1.在航速低于30kn或叶轮直径不受限制时，喷水推进的推进效率一般较螺旋桨低；2.由于增加了管道中水的质量，加大了船舶的排水量；3.在水草或杂物较多的水域，进口容易出现堵塞现象而影响航速。

3.简述不同推进型式的应用场合。

可调螺距螺旋桨装置：

广泛应用于拖船、渔船、海洋工程船、布缆船、挖泥船、调查船、科学考察船、油船、渡船、滚装船、破冰船等。

吊舱推进装置：

喷水推进装置：

适用于内河拖轮、浅水自航船（如客船）、高速船舶（包括滑行艇、侧壁式气垫船、水翼船等），以及要求低噪音的专用船舶上。

表面桨推进装置：

应用于军用快艇、边防高速艇、海关超高速艇。

Z型推进装置：

广泛应用于渡轮、海洋拖轮、平台供应船等工程船上。

4.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）

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）

5.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）。

技术指标代表整套动力装置技术装备总指标，包括功率指标、重量指标、尺寸指标。

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

6.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。

指示功率→主机额定功率→最大持续功率→轴功率→收到功率→推力功率→船舶有效功率

Ø指示功率pi：

表示柴油机气缸中气体作功的能力；

Ø最大持续功率pmc（额定功率）MCR：

在规定的环境状况（不同航区有不同的规定，如无限航区环境条件：

绝对大气压为0.1Mpa;环境温度为45℃；相对湿度为60%；海水温度“中冷器进口处”为32℃和转速下），柴油机可以安全持续运转的最大有效功率；

Ø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；

Ø螺旋桨收到功率pp：

扣除尾轴承及密封填料损失后所输出的功率。

敞水收到功率po是指考虑相对旋转效率后所输出的功率

Ø推力功率pT：

是螺旋桨产生使船航行的功率。

Ø船舶有效功率PE：

Pe=R×Vs×10-3

7.如何理解经济航速的含义？

每海里航程的燃料消耗量最低的航速。

8.续航力的概念

船舶一次装足燃料后，不再补充而能连续行驶的最大航程。

9.动力装置设计的原则要求？

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

10.了解主要的法规公约，如SOLAS、MARPOL等。

SOLAS:

InternationalConventionforSafetyofLifeAtSea国际海上人命安全公约

MARPOL:

 InternationalConventionforthePreventionofPollutionfromShips国际船舶防污染公约

第2章

1.主推进装置的组成与作用

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。

2.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

Ø单机单桨刚性直接传动，定距螺旋桨，主机反转

Ø单机单桨刚性直接传动，调距桨，主机不反转

Ø单机单桨齿轮减速传动，定距螺旋桨，双转向齿轮箱，主机不反转

Ø双机单桨齿轮减速传动，定距螺旋桨，主机反转

Ø三机单桨齿轮减速传动，调距桨，主机不反转

Ø柴油机—燃气轮机单桨齿轮减速联合传动，调距桨，主机不反转

Ø燃气轮机—燃气轮机单桨齿轮减速联合传动，调距桨，主机不反转

Ø双机单桨电传动，定距螺旋桨，主机不反转

3.详述主推进装置型式的选择主要考虑哪些因素

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。

4.什么是机桨匹配设计，可分为哪两类？

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：

初步匹配设计和终结匹配设计

5.什么是机桨初步匹配设计与终结匹配设计，掌握其设计过程。

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）。

6.详述主机选型要考虑的因素

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。

7.什么是减额输出？

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）。

8.详述主机选型的步骤

9.什么是直接传动与间接传动，它们的优缺点

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。

10.剩余功率的概念及计算方法。

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

1.简述船机桨三者之间的关系。

主机是能量发生器，桨是能量转换器，船是能量吸收器

2.如何反映船、机、桨的工作特性？

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。

3.何谓工况？

研究工况与配合的目的是什么？

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。

4.影响机桨匹配特性的因素？

如何影响？

5.船舶阻力的组成、海军系数法、方型系数的概念及对船舶阻力的影响

6.什么叫柴油机特性？

研究柴油机特性的目的是什么？

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。

7.什么叫柴油机工况？

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？

柴油机工况：

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，