当前课程知识点:Introducing Marine Engineering > Final Exam > Final Exam > 5.5 Thrusters and Stabilizers
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老师
我一直在思考两个问题
百思不得其解
第一个问题
舵效取决于它相对水的速度
那么在靠离港期间
船速非常低
采用什么办法能保证船舶的转向性能呢
第二个问题
听说 大海上经常是无风三尺浪
那船舶在海上航行时
是不是摇晃的很厉害啊
每个人都会晕船吧
有没有减轻摇晃的办法呢
海大大同学
你的问题问的非常好 值得表扬
想必这也是很多同学关心的问题
这一讲
我们就重点学习
能协助船舶靠港的侧推装置
和能减轻船舶摇晃程度的减摇装置
解答大家的疑问
首先 看船舶侧推装置
侧推装置 也叫侧推器
是一种能产生船舶横向推力的
特殊推进装置
它的工作原理呢
与螺旋桨推进器基本相同
它一般安装在船首
或船尾水线以下的横向导筒中
产生的推力大小和方向
可以根据需要进行调节
船舶在机动航行时
比如靠离码头
通过狭窄航道和拥挤水域等
一般需要降低航速
同时要经常改变航向
但正如大家的疑问
航速越低 舵效就越差
会给船舶操纵带来很大的困难
这时 船舶往往不得不借助拖轮的帮助
所以呢
凡是低速航行又要保证良好的操纵性
受风面积大
而又不用拖船能方便靠离码头的船舶
一般都需要设置侧推器
以改善船舶低航速时的操纵性
和机动性
有必要设置侧推器的船舶
包括经常进出港口的客船和教学实习船
受风面积大的集装箱船和滚装船
经常进行低速航行作业的救助船
和科考船等等
设置侧推器的船舶 会有很多的好处
比如 能提高船舶的操纵性
和机动航行的安全性
减少主机的起动 换向次数 延长寿命
缩短停靠码头的时间
节省拖船费用等等
关于侧推器的类型
一般有三种分类方式
一是按照布置位置的不同
可以把侧推器分为艏侧推 艉侧推
以及舷内式 舷外式
船舶一般装设艏侧推
就可以满足对操纵性的要求
但在对操纵性要求非常高的
救助船 打捞船上
一般要同时设置艏侧推和艉侧推
舷内式侧推器
一般布置在船舶的艏部或艉部
它安装在一个左 右舷贯穿的导筒内
舷外式侧推器悬挂在船体之外
有些是可以在不用时收放到船内的
一般采用360º回转的推进器
可以大大提高船舶的操纵性能
Z型传动装置
实际上也是一种兼作舷外式艉侧推器的
推进装置
二是按照推进器形式的不同
可以把侧推器分为螺旋桨式和喷水式
螺旋桨应用的较为广泛
三是按照原动机驱动方式的不同
可以把侧推器分为电动式
液动式和柴油机驱动式
目前
电动机驱动调距桨的侧推器
应用的较为普遍
下面
我们简要介绍一下船上常用一种侧推器
它由电动机驱动
采用了调距桨
安装在船首下部的导筒内
主要包括电动机 螺旋桨
液压动力单元三个部分
电动机定速
单向运转
通过立轴 水平轴
向螺旋桨提供旋转的动力
在液压动力单元的作用下
螺旋桨的螺距可以进行正 负值的调节
从而改变侧推器的推力方向和大小
一般情况下
侧推器可以分别在驾驶台的中央
以及两翼进行操作
在此 我们需要记住两点
第一 侧推器的功率比较大
使用前 要确保船舶电站的供电量足够
一般要至少使用3台发电机并网供电
否则侧推器无法启动
第二 航速在5节以下时才能使用侧推器
否则可能导致电动机过载
并会明显影响航速
接下来 我们来学习船舶减摇装置
我们知道
船舶在海上航行
总会随着波浪进行各种形式的摇荡
根据这张图
可以看到船舶的摇荡主要有六种形式
其中 横摇最容易发生
摇荡幅值也最大
严重影响船舶的安全
实际上
在各种摇荡中
横摇的不良影响不但是最大的
横摇的不良影响不但是最大的
减摇效果也是最好的
因此
船舶减摇装置主要是以减轻横摇为目的
它的作用一般有以下几点
一是提高船舶的安全性和适航性
二是改善船上工作条件
提高船员的工作效率
三是避免货物碰撞以及损伤
四是避免由于摇摆而引起的航速下降
提高船舶的经济性和设备的可靠性
五是保证特殊的作业
如起重 打捞 救助等等
总体上
减轻船舶横摇有两个途径
一是增加船体横摇阻尼
为被动式减摇
二是增加复原力矩或减小横摇力矩
为主动式减摇
被动式减摇装置
主要有舭龙骨
被动式减摇水舱等类型
主动式减摇装置
包括主动式减摇水舱
减摇鳍等类型
在这里
我们主要学习船舶常用的舭龙骨
和减摇鳍
舭龙骨是装设在船体舭部外侧
沿着水流方向的一块长条板
它通过覆板与船体外板相连
一旦损坏
可避免船体受损
由于舭龙骨构造简单
不占船内体积
减摇效果较好
几乎所有船舶都装设有舭龙骨
减摇鳍是迄今使用最多
效果最好的一种主动式减摇装置
它是在船中舭部伸出舷外的一对
或数对鳍片 剖面为机翼形 又称侧舵
减摇鳍又分为非收放式和收放式
大型船舶一般采用收放式
下面我们通过一段动画
来了解一下减摇鳍的运动情况
这是一只安装在船舶右舷的
收放式减摇鳍
我们认为船舶在朝向屏幕的右上方航行
工作时 它会首先从叶片箱中伸出
然后在控制系统的作用下
通过十字头机构
沿着横向的轴线在水中上下摆动
不使用的时候
需要将它收回至叶片箱内
以免造成船舶航行阻力的增加
那么 减摇鳍的减摇原理是什么呢
它其实和舵的工作原理是类似的
当叶片在水中有一个速度和倾斜角的时候
就会产生一个升力
利用这个升力产生的力矩
来抵抗海浪的干扰力矩
就可以达到减小船舶横摇的目的
这两个叶片在船上的位置
正是人们仿造鱼的胸鳍而设计的
根据叶片的受力情况
我们可以发现
当叶片前端向上倾斜时
产生正的液压升力
当叶片前端向下倾斜时
产生负的液压升力
当左右两个叶片以一定的角度倾斜
就会在船体上联合产生一个力矩
以抵消海浪导致的摇摆力矩
从而实现船舶的稳定
因此 我们可以得出以下结论
和舵一样
减摇鳍的减摇效果主要取决于航速
叶片的升力与航速的平方成正比
因此 在低速航行时减摇效果比较差
它只适合航速高于12节的船舶
此外
减摇装置的功率
不是直接用来产生减摇力矩的
而是用于控制鳍角
因此所需功率有限 运行经济性好
但由于减摇鳍装置复杂 造价高
目前只在豪华客船
救助船 军舰等船舶上使用
我们再来认识一下
常用的电液式减摇鳍的控制系统
它一般用安装在
机旁控制箱内的陀螺仪感受船舶摇摆信号
发送给控制系统
控制机构通过液压动力单元
操作减摇鳍的叶片
从而产生减摇力矩
当然 这中间还会有反馈环节
减摇鳍一般在驾驶台控制面板进行控制
特殊情况下
也可以通过集控室
或机旁控制面板进行控制
对减摇鳍的操作也有几点注意事项
收放式减摇鳍
要在船舶进入宽敞水域后才能使用
并在进入窄水道
浅水道前收回
以免碰伤鳍片
当船舶的横摇角不大时
例如小于3~5°
应当停止使用减摇鳍
以免增大航行阻力
航速很低时
减摇效果有限
反而会增加船舶的阻力
所以
不建议在航速低于5节的时候使用减摇鳍
实际上 即使配置有减摇装置
船舶在风浪中的摇晃也是不能完全消除的
风浪越大 摇晃程度就越剧烈
由于船员长期处在船舶这个特殊的环境中
一般都能适应普通程度的摇晃
在剧烈的摇晃面前
很多船员虽然也很难适应
但只要有坚强的意志
基本上都能坚持工作
对于乘坐客船的旅客
一般是不会经历大风浪的
所以
就很难有机会体验船舶剧烈摇晃的感觉了
同学们 讲到这里
大家是不是已经找到
开篇那两个问题的答案了呢
好
关于船舶侧推和减摇装置的内容
就是这些
我们下一讲再见
-1.1 Introduction to Ships
-1.2 Marine Power Plant
-1.3 Working Parameters of Marine Power Plant
-1.3 Working Parameters of Marine Power Plant
-1.4 Performance Indexes of Marine Power Plant
-1.4 Performance Indexes of Marine Power Plant
-2.1 Marine Propulsion Plant
-2.2 Main Diesel Engine
-2.3 Propeller
-2.4 Transmission Shafting
-3.1 Introduction to Marine Electrical Power System
-3.1 Introduction to Marine Electrical Power System
-3.2 Marine Generators and Switchboard
-3.2 Marine Generators and Switchboard
-4.1 Marine Piping System
-4.2 Compressed Air System
-4.3 Fuel Oil System
-4.4 Steam System
-4.5 Lubrication oil System
-4.6 Cooling Water System
-Mid-term Exam
-5.1 Hydraulic System
-5.2 Steering Gear
-5.3 Crane
-5.4 Windlass and Mooring Winch
-5.4 Windlass and Mooring Winch
-5.5 Thrusters and Stabilizers
-5.5 Thrusters and Stabilizers
-6.1 Ballast Water System
-6.2 Bilge Water System
-6.3 Fire-Fighting System
-6.4 Refrigeration System
-6.5 Air Conditioning System
-7.1 Treatment for Oily Water, Ballast Water and Sewage
-7.1 Treatment for Oily Water, Ballast Water and Sewage
-7.2 Treatment for Garbage
-7.3 Treatment for Exhaust Gas
-7.3 Treatment for Exhaust Gas
-8.1 International Maritime Conventions
-8.1 International Maritime Conventions
-8.2 Domestic Maritime Regulations
-8.2 Domestic Maritime Regulations
-8.3 Responsibilities of Personnel in the Engine Department
-8.3 Responsibilities of Personnel in the Engine Department
-Final Exam