第五章 船舶推进装置 下载本文

就是船舶可进行无级调速,完全不受主机最低稳定转速的限制。此外,调距桨螺距由正值变为负值极为迅速,且能给出比定距桨更大的反向推力,故停船时间和滑行距离均比定距桨船舶短,一般仅为定距桨船舶的30%~50%。所以采用调距桨的船舶在靠离码头、窄水道航行、紧急避让等情况下,机动性大为提高。

(4)有利于推进装置驱动辅助负载。在发动机转速不变的情况下,能使船舶得到全航速范围内的任何航速,因此在不同船速下发动机可以恒速运转。这对要求恒速运转的轴带交流发电机特别有利。

这一优点也适用于某些轴带辅机的工程船舶,如挖泥船、消防船等。当挖泥船满载航行或消防船全速赶赴火区时,主机的全部功率都供给螺旋桨;而当低速挖泥或火区救火时,主机的大部分功率可用于驱动辅机。

(5)延长了发动机的寿命。采用调距浆的动力装置,调节螺距数值可改变船舶航速,改变螺距的正负可改变螺旋桨推力方向,这就使主机转速可以固定在最适当的位置,减少了主机起、停次数,因此减少了运动部件的磨损和受热部件的热疲劳损坏。主机无需逆转,不用设换向装置,使结构简化,减少了维护管理工作。

(6)便于实现遥控。调距桨螺距的调节,一般是在驾驶台由驾驶员直接操作,整个遥控系统较简单,容易实现。

采用调距桨的主要缺点是:

(1)调距桨和轴系的构造复杂,制造工艺要求高,所用材料也较好,还要设置一套调距机构和系统,因此造价较高。

(2)桨毅中的转叶机构零件较多,而空间又小,可靠性不如定距桨。这些部件难以维护保养,一旦损坏,船舶必须停航进坞,给营运带来损失。

(3)调距桨的毂径比d/D比定距桨大,因此在相同的设计工况下,调距桨的效率比定距桨的低1%~3%。 (4)调距桨桨叶根部由于受叶根法兰尺寸限制和固定螺栓布置的影响,使叶根剖面宽度较小,为保证根部强度,叶根厚度相应增加,使桨叶根部容易产生空泡。

调距桨的上述特性和优点,使之在运行工况较多、机动性要求较高的船舶上得到了广泛的应用。随着中速大功率柴油机的不断完善和机舱自动化的进一步发展,采用调距桨将是船舶推进装置的一个发展方向。

三、调距桨装置的动作原理和组成

调距桨装置的动作原理可用图5-13说明。驾驶人员发出的指令信号通过信号传递系统传到操纵杆6,杆ABC则以C为支点动作,将控制阀4移动使其离开中央位置。此时具有一定压力的油经控制阀4进入配油轴套3,由桨轴中的油道进入伺服油缸1的相应工作空间(另一空间回油),推动动力活塞2。动力活塞移动带动调距杆(动力活塞杆),继而通过转叶机构使桨叶转动,使螺距发生变化。 动力活塞的移动同时还带动反馈装置5与移动杆ABC的C点,此时A点不动,于是反馈信号传到控制阀4。反馈信号和驾驶台指令信号进行比较,若这两个信号相等,则说明螺距已调到驾驶人员所要求的值,控制

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阀就回到原来的平衡位置,切断压力油和回油。若反馈信号和指令信号不相等,则继续上面的调距动作,直至符合要求为止。 调距的时间是短暂的,而使螺距固定在某一要求的位置却是长期的。如果动力活塞由于某种原因如液压油漏泄而偏离所要求的位置,这意味着螺距偏离了所要求的螺距值,图示的调距机构可通过反馈机构使动力活塞的偏移信号传到控制阀,于是重新开始一个调节过程,使动力活塞也即螺距回复到原来要求的位置上。这种稳距方式是通过调节过程的动作自动完成的,称动态稳距方式。还有的调距桨装置的稳距作用是利用液体的不可压缩性,靠止回阀密封伺服油缸油腔的方法来实现的,称为静态稳距方式。

由以上调距桨的动作原理可以看出,一般调距桨装置包括五个基本组成部分。

(1)调距桨 它包括可转动的桨叶、桨毂和桨毂内部装设的转动桨叶的转叶机构等。 (2)传动轴 一般由螺旋桨轴和配油轴组成,两者用套筒联轴器相连。这种传动轴和定距桨的传动轴不同,它是中空的,其中装调距杆(见图 5-13),或者当伺服油缸位于桨毂内时作为进排油通道。

(3)调距机构 它包括产生转动桨叶动力的伺服油缸、伺服活塞,分配压力油给伺服油缸的配油器,桨叶定位和桨叶位置反馈的装置及其附属设备等。它的主要任务是调距、稳距以及对螺距进行反馈的指示。

(4)液压系统 主要由油泵、控制阀(换向阀)、油箱管件等组成。它的作用是为伺服油缸提供符合要求的液压油。

(5) 操纵系统 主要由操纵台、控制和指示系统组成。它的作用是按预先确定的控制程序同时调节发动机的转速和调距桨的螺距,以获得所要求的工况。

调距桨装置在船上的布置情况如图5-14所示。

调距桨的转叶机构是将往复运动转变为回转运动的机构。老式转叶机构如图5-15所示,为曲柄连杆式的。由于这种机构的零件多,结构不紧凑,现已把它简化为曲柄滑块机构和曲柄销槽机构。图5-16中(a)为曲柄滑块机构,(b)为曲柄销槽机构,它们均用一滑块代替了连杆.使结构简单紧凑。

在调距桨装置中一般还设有应急锁紧桨叶装置,利用此装置,在应急情况下(如液压系统失灵),可把桨叶固定在

一定的正螺距值,把调距桨变为定距桨使用。

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