IVECO南京意马特船机培训.ppt

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1、航海科学基础 和 柴油机 运行和管理,航海科学基础,- 船舶导航和发动机运转之间的正确管理和相互关系与对主要航海科学基础和发动机热机基本原理的认识有着密切的关系。 - 通过三个主要部分的优化和相互关系来设定船舶的总效率： - 船体 - 推进系统 - 发动机,航海科学基础,船体,航海科学基础 : 船体,船体，亦即快艇的浸没部分，是船舶的最重要部分，根据它的形状和流体动力学，快艇的主要特性包括：性能，装载量，适航性，操纵性等等 对抗船舶运动的总阻力是由下列要素构成的： 船体表面附近不同流体层之间的分子阻力产生的摩擦阻力。 由下列阻力构成的余阻力 : - 波浪形成阻力，亦即产生波浪所耗散的能量。 -

2、 涡流形成阻力，亦即由船体拖曳水产生的涡流。 附加的船体阻力（螺桨轴，托架，方向舵，进海水量，排水塞等等） 由船舶的上半部产生的空气阻力。,航海科学基础 : 船体阻力,Rt = 总阻力 Rw = 波浪形成阻力 Rf = 摩擦阻力 Rs = 涡流形成阻力 Rapp = 附加的船体阻力 Ra = 空气阻力,航海科学基础 : 船体类型,海船领域的发展形成了两种不同的主要船体形状：排水型船体和滑行型船体。 此外，根据不同的中间负载，还有无数从半排水型船体到半滑行型船体的过渡形状。 排水型船体的主要特点是： - 底部圆形 - 低速 - 适航性好 - 与快艇重量相比功率低 - 消耗量低 - 活动距离长 -

3、 装载量大 - 内部容积大 - 吃水通风显著 侧波摇摆小 排水型船体的主要阻力型式是 ：摩擦阻力和波浪形成阻力。 下列方法可减小摩擦阻力：设计浸没少的船体曲面并在使用期间保持船体干净。,航海科学基础 : 船体类型,滑行型船体的主要特性是： - V形深船体 凸平形船尾 高速 - 与快艇重量相比高功率 活动距离短 消耗量高 与排水型船体相比适航性差 在恶劣海况下不易导航 对负载变化敏感 结构复杂轻巧 吃水通风小。 在保持纵倾平衡的情况下（在滑行之前），滑行型快艇符合支配排水型船体运动的定律（摩擦力，经济航速等） 滑行速度（ Sp）是支持在水面上保持平衡滑行的大多数船体的与流体动力举力一致的最低速度

4、。 滑行型船体的主要阻力类型是： - 起飞前： 摩擦阻力，波浪形成阻力。 - 起飞后： 摩擦阻力，流体动力举力水平分量，附加的船体阻力，空气阻力,航海科学基础 : 船体类型,排水型 船体,滑行型 船体,航海科学基础 : 船体类型,在众多船舶数据中：船体类型，最大排水，水线长度（ W.L.L. ）和最大航速是正确分类船舶是选择发动机的最重要参数。 由于船体形状千差万别，因此，难以用一个清楚的界线分类不同的船体类型，只能通过观察或检查船体来进行分类。 泰勒试验公式 （速长比） : 按照波的形成和船舶运动阻力分类船体类型。 通过下列TQ值鉴别4种主要的船体类型： 经济排水型 3，5 不同船体类型之间

5、界线的TQ值仅是指示性的。,航海科学基础 : 排水型船体,根据水线长度（W.L.L.）之间的连接、船舶航速和波的形成 ，有两个TQ值对于排水型船舶的经济设计和工作是非常重要的： - TQ = 1，34 - 船速改进高于该值 需要过多和浪费地增加功率。 - TQ = 1，56 符合下列公式的动态纵倾度 重心过度下移，使得大多分发动机功率被用来克服自行产生的波浪而不能提高船舶性能。 为了避免船舶不经济的工作，下列方法是可取的： - 使用与值= S-econ 相当的恒定功率 - 减小船舶工作的最大航速 S-econSS-crit,航海科学基础 : 排水型船体,S-econ = 经济航速,S-crit

6、 = 临界航速,NAUTICAL SCIENCE BASICS : DISPLACEMENT HULL,SEMIDISPACEMENT VESSEL : W.L.L. = 13 M - W.L.B. = 3.3 M - DRAFT = 0.82 M - F.L.W. = 14.7 TONS POWER = 160 HP / 2500 RPM - S.max = 20 KM/H 11 KTS SPEED(Km/h) - POWER (HP) - RPM - FUEL (L/H) - SPEED DIF.(Km/h) POWER DIF.(HP) - FUEL DIF.(L/H) - FUEL D

7、IF(L/H). X 1000 H Sec = 16 - 70 - 2000 - 15,2 - Scr = 18.5- 110 - 2250 - 22,2 - + 2.5 - + 40 - + 7 - + 7000 Smax=20 - 160 - 2500 - 33,3 - + 4 - + 90 - + 18.1 - + 18100,航海科学基础 : 滑行型船体,滑行型快艇是平衡性良好的动力船舶，在下列情况下动态船体 纵倾是正确的： - 作用在快艇上的水平和垂直力被平衡（图C） - 滑行后 （ TQ 3，5 ），正确的船体- 纵倾最大值是 3- 4。 - 滑行阶段期间使用副翼，在快艇处于该平面

8、的情况下零调整（在标准条件下）。 - 在发动机RPM不超过额定转速的70%-75% 时，船舶保持处于该平面。,航海科学基础 : 滑行型船体,航海科学基础 : 滑行型船体 - 波浪形成阻力,TQ （Kts/Ft）,波浪形成 阻力,1，34,1，56,TQ （Km/h/M）,航海科学基础,推进系统,航海科学基础 : 推进系统,除了特定的应用之外（喷水式推进器，OVERCRAFT等），推进器是最常用的推进系统。 螺旋桨推进器的类型 : 舷外挂机驱动系统（Z-驱动） - 有用于较小快艇的舷外式和用于较大快艇的舷内式两种，考虑到安装经济，船体纵倾度易于改变和控制这些不容置疑的优点，用于汽艇的Z-驱动系统

9、（或用于舨船的S-驱动系统）是最适用于长度为8到9米的快艇的解决方案。通常具有固定节距的推进系统可以是单同轴或双同轴和相对旋转系统。 螺旋桨轴系统 采用水平式，包括A/O V-驱动式，该解决方案适用于长度大于10米、航速不超过35 40 KTS的船舶。 推进器可被制造成具有固定节距、可变节距或可控制节距，并采用函道式。 水面推进系统 高速航行（40 KTS以上 ）和高轴转速的船舶经常被迫使进入难以避免空蚀的工况。一种解决方法是使用专门为在空泡期间工作而设计的超空泡螺旋桨或全空泡螺旋桨。 这种传动装置的最大优点是几乎可完全消除进入流体的附加和相关阻力。,航海科学基础 : 推进系统,螺旋桨轴,V

10、驱动,Z 驱动或 舷外挂机驱动,喷水式推进器,螺旋桨轴,Z 驱动或 舷外挂机驱动,水面 推进器,水面推进器,船舶科学基础:螺旋桨,除了船体的流体功率学外，船船的总效率也取决于螺旋桨的效率（推力旋转功率与输出功率之间的比率），另外船速应受螺旋桨效率制约。 螺旋桨的主要技术和规格特征有: 桨叶的数量,一般是二至六桨;螺旋桨的效率随着桨叶数量的减少而提高，但受大振动所限，数量不会再下降。近来，三桨叶比较常见，而对于四桨叶，由于运行更平滑，振动更小，所以逐渐开始普及。 螺旋桨叶片最尖端划过的圆的直径，或者是两个最尖端之间的距离。直径用毫米（mm）或英寸（inch）表示。 完整旋转一圈过程中螺旋桨的间距

11、或轴向距离。间距用毫米（mm）或英寸（inch）用为单位。,船舶科学基础 : 螺旋桨,滑失或由于流动性条件理论与实际螺旋桨进距之间的差值。 滑失必须保持在规定的范围内：如果太小，发动机达不到额定的每分钟转数（RRM）；如果太大， 螺旋桨可能吸入空气，产生气穴。上述两种情况，船只的效率与性能变得非常差，发动机过早产生磨损。,14” 直径,15” 实际间距,19” 理论间距,21% 滑失,船船科学基础 : 螺旋桨,常见滑失值 : 航行船只螺旋桨的滑失计算： 圆 面积比 ( DAR ) 或总桨叶展开面积与圆面积（最大螺旋桨直径划出的圆）之比。 相同DHP、每分钟转数（RPM）和直径条件下，DAR的增

12、加意味着桨叶表面积的减少，因此存在气穴的可能。,船舶科学基础 : 螺旋桨的振动,船只航行过程中，螺旋桨振动是无法预料的，可能存在着不同的原因： 异物缠绕（海草、绳索等）；有时可能会使螺旋桨转速减慢，转轴低速反方向旋转。 由于螺旋桨碰撞产生变形、不平衡或叶片断裂。在这种情况下，必须慢速驶向最近的港口维修或更换螺旋桨，以免轴承严重损坏。 如果由于碰撞损坏，那么桨叶尖端也可能产生振动和气穴。 除了振动外，螺旋桨表面污垢也会产生阻力，使每分钟转数（RPM）降低、发动机过载。 所以，船上作业人员的职责是不要在上述条件下使用螺旋桨。,船舶科学基础 : 螺旋桨气穴,气穴是: 由于螺旋桨背面较大的减压产生的机

13、械现象 或更清楚解释为 超速和过载形成部分真空，引起气泡。 气穴的影响 : 真空气泡内向爆炸和吸入金属，螺旋桨产生振动和凹坑。 气穴的诱因 : 产生气穴的主要原因是螺旋桨的滑行欠妥：直径小、转速高、比推力过大、螺旋桨轴过度倾斜等，但在航行过程中，例如碰撞之类的其它原因也会造成桨叶或桨叶尖端变形，引起振动或气穴。 所以，船上作业人员的职责是不要在上述条件下使用螺旋桨。,船舶科学基础 : 船体 螺旋桨 发动机功率,针对具体船舶、具体负荷和船体良好性而言，理想的螺旋桨是在达到最大效率情况下产生的RPM值比额定值略高一些（大约2%）。 相对基本条件而言，负荷、载重平衡或船体良好性每次变化（例如从空载到

14、满载），都会使发动机的RPM产生明显的变化，因此，必须依据最大负荷选择固定间距的螺旋桨和/或使用手段防止发动机受到持和有害的过载。 吸收和输出的螺旋桨功率应与螺旋桨的RPM立方值成正比（最终与船速成正比）。 螺旋桨的立方值定律与船体吃水吸收保持一致，但并不能反映船体的滑行阻力曲线。除了由于发动机与螺旋桨转矩不平衡造成的突然阻力上升（峰值阻力）外，这些情况基本可套用一个二次方程定律。当发动机转矩小于峰值阻力时，船只不能达到滑行的载重平衡，其原因是船体或螺旋桨过大的阻力，而非发动机故障或失灵。 峰值阻力曲线反映了发动机运转和船体效率最临界的条件，因此，必须换算为排水到滑行载重平衡之间最短瞬态。,船

15、 体 阻 力,TQ,吃水船体,圆形滑行船体,三角 滑行船体,水翼艇船体,峰值,船舶科学基础 : 船体 功率吸收,船体 螺旋桨 发动机功率 匹配正确,额定功率,额 定 转 速,.,.,.,发动机功 率曲线,船体螺旋桨吸收,吃水船体 螺旋桨 发动机功率 匹配正确,1: 发动机曲线 (转矩/平均有效压力/燃油输出) 2: 螺旋桨功率输出曲线: 重型螺旋桨 3: 螺旋桨功率输出曲线：螺旋桨规格与船只匹配（曲线接近立方体） 4: 螺旋桨功率输出曲线：轻型螺旋桨 5: 转速下降曲线,滑行船体 螺旋桨 发动机功率 匹配正确,1: 发动机曲线 (转矩/平均有效压力/燃油输出) 2: 螺旋桨功率输出曲线：重型螺

16、旋桨 3: 螺旋桨功率输出曲线：螺旋桨规格与船只匹配（除船只开始滑行时间外，曲线介于立方和平方值之间） 4: 螺旋桨功率输出曲线：轻型螺旋桨 5: 转速下降曲线,船体 螺旋桨 发动机 - 匹配正确,试航过程中如满足下列条件，则船体 推进力 发动机之间达到正确匹配： 全新、干净满载船体条件下，发动机转速达到/或超过额定RPM（每分钟转数的）的102 103%。 发动机的排气温度和反压力未超过建议的限值。 船只/发动机标准航行或运转时，船上作业人员的任务和职责是遵守上述条件： 船只的正确用途（例如：用途、商用等）和船只的使用或操纵（例如：不长期存在峰值阻力曲线之类的临界工况）。 船只的推荐排水量（

17、例如船上最大重量）和维护条件等（例如：船体、轴、螺旋桨杂物、附着物和污物等的清除）。 发动机的维护符合建议要求（符合每台发动机随供的使用与维护手册内容要求）和运行工况。,柴油发动机,发动机管理和监控,发动机功率曲线分类,曲线 A1: 游艇负载 适用于游艇，仅用于娱乐，休闲。每年总运行时间不超过300小时。每12小时运行期间最多可全负荷工作1小时。在两次全负荷运行期间，发动机转速比全负荷时最少应降低10%。 曲线 B: 商用轻负载 适用于对速度和加速度有较高要求的周期性工作的滑行和半滑行商船和快艇，每12小时运行期间可全负荷工1小时，在两次全负荷运行期间，发动机转速比全负荷时最少应降低10%，每

18、年总运行时间不超过1500小时。 曲线 C：商用中负载 适用于周期性工作的商用排水型或半滑行型船舶，每12小时运行期间可全负荷工作3小时，在两次全负荷运行期间，发动机转速比全负荷时最少应降低10%。每年总运行时间不超过3000小时。 曲线 D: 商用重负载 使用于重负荷的商用排水型船舶。全年运行时间不受限制，可不间断的使用全功率。,依维柯动力发动机 : 使用与维护手册,使用发动机前，请仔细阅读每台发动机随供的使用与维护手册，严格遵照手册中的内容执行。 手册内容包括 : 1) 安全操作与发动机使用须知 2) 发动机加油 流体数量和下列内容的国际标准: - 冷却系统（符合SAE J 1034的液体

19、） - 润滑管路（符合ACEA E3 E5 - MIL L 2104 E/F 的油品) - 燃油管路（符合EN 590 的燃油) 3) 下列警告 : 冷却液 润滑管路 排气和进气系统 燃油管路 电气系统 4) 发动机的使用 ( 初步检查 发动机启动程序 报警工作逻辑 发动机停机程序 ) 5) 运行阶段 6) 发动机的检查和频率 : - 每日检查 ( 油位 冷却液位 燃油预过滤器是否有水) - 例行维护保养（检查：空气过滤器、锌阳极、海水泵、阀门清洁 更换：油、滤油器、燃油过滤器和预过滤器等） - 特殊维护保养（清洁 涡轮压缩机 水/空气交换器 水/水交换器 更换皮带等）,依维柯动力电子管理发动

20、机：,工艺精湛的柴油发动机: 1) 多阀门系统 2) 电子管理 3) 高压燃油喷射系统 ( 共用导轨 - 喷射泵 ) - EDC 系统包括 : A) 监控传感器 B) ECU 处理输入和输出信号 C) 执行机构 - EDC 主要功能: 各种工况下喷油的最佳管理 发动机跑超速、过热和过烟保护 电子元件和机械部件的诊断 故障记录 发生故障时“到家”的安全程序,依维柯动力电子管理发动机 : 诊断,- 高级诊断设备，更加容易地对发动机进行检修： - PT-01 发动机测试仪的主要功能： 发动机与 ECU 一致性读出 故障存储器读出 故障存储器复位 运行参数读出 ON/OFF 参数读出,依维柯动力发动机

21、 : 监控系统,船只航行期间，必须持续对监控发动机的主要功能进行监控。 依维柯动力有两种不同的监控系统： - 模拟仪器 (用于机械和电子管理发动机） - 数字仪器 ( 用于电子管理发动机）,主要仪器功能 : 转速计数器 / 小时计,转速计数器是一种最重要的发动机控制仪器，它的主要用途和功能是： 发动机最大和中间RPM的监控和检查 如何正确选择螺旋桨的信息 发动机/船只的匹配性 巡航速度和经济速度的信息 转速计数器指达到发动机额定转速时的功能检查；如果转速低： - 第一次出航时，表示螺旋桨过大； - 标准使用时，表示：船上载重超重、船体脏或发动机故障。 全开风门时双发动机，经常可能出左右舷发动机

22、转速差别较大；这是由于船体不对称、船上重量分配不一致或螺旋桨特性引起的。 第一次启动时，转速计数器需要进行调整。 小时计有三个主要功能 : 航行时间确定 发动机维护保养和大修到期 燃油消耗计算（稳定转速情况下已知每小时消耗量）,主要仪器功能 : 油压油温表,油压表 - 容积油计量泵压力与发动机的转速成正比，因此，共用油压值从约2 BAR（空载）至4-6 BAR（额定转速）不等；每台发动机手册均有具体的范围。 - 发动机高速时突然的油压下降（从油压表和低油压报警判断），表示油路有故障。因此，必须立即停止发动机，查明原因。发动机如在不良润滑工况下运行将会造成严重的故障。 油温表 ( 如果配备的话

23、) - 由于用油润滑和部分冷却各主要发动机元件，因此用油温表作为发动机热负荷的实际指示器。 一般情况下建议避免 : - 油温不满40时高速使用发动机 - 油温大于120 时，即冷却或燃油系统出现异常时长时间使用发动机。,主要仪器功能 : 水温表 / 电压表,水冷温度表 - 发动机运行过程中，通过恒温阀和水/水换热器的自动调节实现最佳的水温。 - 保障发动机最佳热力效率的最佳温度值，是随着温度和发动机负荷工况，在65至90范围内变化。 冷却水温度值： - 低于 50造成热力效率不良和发动机过早磨损。 - 高于102（也由高水温报警判断）表示发动机内产生异常工况，必须立即排除。 电压表 - 电压表

24、指示蓄电池的充电电平。 对于12 V ( 或 24 V ) 电气系统 , 蓄电池的交流充电电压是大约14 V（或大约28 V）；电压值过高表示调压器有故障，损坏蓄电池的供电能力。,船只航行 / 发动机运行和管理,使用发动机前，须严格遵守使用与维护手册中有关的具体规定。 发动机的启动和暖机 发动机启动过程中，建议： - 勿使发动机长时间空转（最长1 2分钟） - 高速启动发动机航行前使发动低速（600 800 RPM）暖机，建议等冷却水温超过 50 航行 对于所有类型的船体，建议以低于经济值的速度长期以吃水载重平衡管理航行（例如巡逻、低速等）： 为避免发动机出力浪费。 排水量 半排水量船体 避免

25、船只以非经济状态航行 : - 使用与经济速度对应的转速 - 对于拖捞船或拖船，最大拖网速度应在约5-7海里，船只最大航行速度S-经济SS-临界减速,船只航行 / 发动机运行和管理,滑行半滑行船体 避免船只长期在峰值阻力点附近航行，吃水到滑行载重平衡必须非常瞬间完成。 如果船只达到较好平衡状态，滑行阶段必须使用副翼，与船体保持平行。但如果属于特殊吃水条件（载重）或环境影响（侧波或侧风），那么滑行阶段后（TQ3.5)可使用副翼纠正载重平衡。正确的最大船体载重平衡值3 - 4 。 航行阶段，建议定期检查发电机的主参数（转速、油压、水温等）是否满足使用与维护手册中规定值范围的要求。 发动机停机 长时间航行后，停止发动机前，建议短时间保持空转（约1-2分钟）以便降低过高的涡轮油温度和过高的转速。,菲亚特依维柯船机中国地区总代理,【南京意马特动力设备有限公司025-87783231 / 025-87783399】 【邮箱：eminent_】 公司官网：http:/