淺析船舶推進器裝置的使用與管理

　　為了提高船舶的操縱性,滿足船舶狹水道低速航行及靠離碼頭等各種機動工況的需要,船舶側向推進器(side thruster)裝置在各種類型的船舶上得到了廣泛的應用,如現(xiàn)代大型海洋運輸船舶、港內作業(yè)船舶、海洋工程船舶等等，小編整理的這一篇文章就是關于船舶推進器裝置的使用與管理的論文，有這一方面興趣的同學們不妨看一看哦!

　　摘要：為了提高船舶的操縱性，滿足船舶狹水道低速航行及靠離碼頭等各種機動工況的需要，船舶側向推進器 (sidethruster)裝置在各種類型的船舶上得到了廣泛的應用，如現(xiàn)代大型海洋運輸船舶、港內作業(yè)船舶、海洋工程船舶、海洋石油服務船(三用船)的靠離平臺作業(yè)，采用單手柄操縱方式(ioystiek)，即用一個手柄就能綜合操縱電動舵、槳和側推器，能方便地操作;動力定位系統(tǒng)(dynamiC p0Sitioningsystem，Dp)，使船舶定位在預先設定的位置。相對而言，由于平時船舶側推裝置使用時間較短，管理上易產(chǎn)生疏忽大意，導致各種故障的發(fā)生。因此根據(jù)本人長期從事對船舶側推裝置使用與管理的實踐經(jīng)驗，提出如下探討。

　　關鍵詞：船舶;側推器;使用與管理

　　1 、船舶推進器

　　船舶推進器是船舶上提供推力的工具，它的作用是將船舶動力裝置提供的動力轉換成推力，推進船舶。推動船舶前進的機構。它是把自然力、人力或機械能轉換成船舶推力的能量轉換器。推進器按作用方式可分為主動式和反應式兩類�？咳肆�或風力驅船前進的纖、帆(見帆船)等為主動式，槳、櫓、明輪、噴水推進器、螺旋槳等為反應式�，F(xiàn)代運輸船舶大多采用反應式推進器，應用最廣的是螺旋槳。

　　在19世紀30年代，瑞典的前任軍官約翰•愛立信和英國工程師弗蘭西斯•佩蒂特•史密斯兩人都設計過用螺旋槳推進的船。他們從古希臘人那兒得到啟發(fā)。古希臘人使用阿基米德螺旋，即一種"瓶塞鉆"狀裝置來提水。佩蒂特•史密斯的試驗是成功的，他建造了一艘有木制螺旋槳的船，螺旋槳的一部分突然折斷了。奇怪的是，這個木制螺旋槳變短了，船反而走得更快了。這說明變短的木制螺旋槳推進效率高度。

　　布魯內爾工程師受到啟發(fā)，在他設計、建造的"大不列顛號"上使用了螺旋槳推進器。這艘螺旋槳推進的輪船在1845年第一次橫渡了大西洋。螺旋槳推進器在船舶上廣泛采用。

　　船舶螺旋槳是一種水螺旋槳，其原理是螺旋槳旋轉時，槳葉不斷把大量水向后推去，在槳葉上產(chǎn)生一向前的力，即推進力。螺旋槳槳葉像一小段機翼，槳葉上的水動力在前進方向的分力構成拉力，即船舶推進力。

　　在普通螺旋槳的基礎上，為了改善性能，更好地適應各種航行條件和充分利用主機功率，發(fā)展了以下幾種特種螺旋槳。①可調螺距螺旋槳：簡稱調距槳，可按需要調節(jié)螺距，充分發(fā)揮主機功率;提高推進效率,船倒退時可不改變主機旋轉方向。螺距是通過機械或液力操縱槳轂中的機構轉動各槳葉來調節(jié)的。調距槳對于槳葉負荷變化的適應性較好，在拖船和漁船上應用較多。對于一般運輸船舶，可使船-機-槳處于良好的匹配狀態(tài)。但調距槳的轂徑比普通螺旋槳的大得多，葉根的截面厚而窄，在正常操作條件下，其效率要比普通螺旋槳低，而且價格昂貴，維修保養(yǎng)復雜。②導管螺旋槳：在普通螺旋槳外緣加裝一機翼形截面的圓形導管而成。此導管又稱柯氏導管。導管與船體固接的稱固定導管，導管被連接在轉動的舵桿上兼起舵葉作用的稱可轉導管。導管可提高螺旋槳的推進效率，這是因為導管內部流速高、壓力低,導管內外的壓力差在管壁上形成了附加推力;導管和螺旋槳葉間的間隙很小,限制了槳葉尖的繞流損失;導管可以減少螺旋槳后的尾流收縮，使能量損失減少。但導管螺旋槳的倒車性能較差。固定導管螺旋槳使船舶回轉直徑增大，可轉導管能改善船的回轉性能。導管螺旋槳多用于推船。③串列螺旋槳：將兩個或三個普通螺旋槳裝于同一軸上，以相同速度同向轉動。當螺旋槳直徑受限制時，它可加大槳葉面積，吸收較大功率，對減振或避免空泡有利。串列螺旋槳重量較大，槳軸伸出較長，增加了布置及安裝上的困難，應用較少。④對轉螺旋槳：將兩個普通螺旋槳一前一后分別裝于同心的內外兩軸上，以等速反方向旋轉。因可減小尾流旋轉損失，效率比單槳略高，但其軸系構造復雜，大船上還未應用。⑤直葉推進器：由4～8片垂直的槳葉組成。直葉推進器上部呈圓盤形，槳葉沿圓盤周緣均勻安裝，圓盤底與船殼板齊平相接，圓盤轉動時，葉片除繞主軸轉動外，還繞本身的垂直軸系擺動，從而產(chǎn)生不同方向的推力，所以可使船在原地回轉，不必用舵轉向，船倒退時也不必改變主機轉向。但因機構復雜，價格昂貴，槳葉易損壞，僅用于少數(shù)港務船或對操縱性能有特殊要求的船上。

　　2 、船舶側推器裝置的分類

　　按側推器安裝在船舶上的位置分:側推器安裝在船脂，稱為舶側推(bowthruster)。側推器安裝在船娓，稱為艦側推(sternthruster)。按側推器數(shù)目分:一個側推器，大多數(shù)在船舷;兩個側推器，一脆一娓或船循兩個;三個側推器，船舷兩個，船娓一個;四個側推器，兩脆兩娓。按側推器驅動方式分:電驅動式側推器 (eleetriemotor)。柴油機驅動式側推器(dieslengine) 按螺旋槳螺距是否可變分:螺距固定的，稱為定距槳側推器螺距可變的，稱為變距槳側推器現(xiàn)代船舶的側推器多數(shù)是可調螺旋槳，操作靈活，左右方向的改變及橫移力大小的調整只需改變槳葉的螺距角即可。本文以螺距槳是否可變和驅動方式這兩個分類特點來討論側推器。主要討論電驅動定距側推器和電驅動變距側推器。而柴油機驅動式側推器在此不作討論分析。

　　3 、工作特點及故障分析

　　3.1電驅動定距槳側推器

　　該側推器是由電動機通過齒輪箱傳遞螺旋槳動作。其特點是定螺距，正倒車有級變速。結構上較為簡單，管理上方便。主要故障:

　　(1)運行中軸承異常聲響

　　原因:軸承損壞:齒輪箱無油或系統(tǒng)中有空氣。

　　(2)運行中突然停車

　　原因:電源無電或保險絲燒壞，熱保護環(huán)節(jié)作用(高溫保護、熱保護繼電器動作)。

　　(3)不能正倒車，不能變速

　　原因:剎車裝置沒有松開，直流調速失效(接觸器，時間繼電器等元件有故障)。

　　3.2 電驅動變距槳側推器

　　該側推器是駕駛臺遙控/原地啟動控制，電動機動力輸出，液壓變螺距。其裝置由調距槳、傳動軸、調距機構、液壓系統(tǒng)，操縱系統(tǒng)等五個基本組成部分。

　　調距槳包括可轉動的槳葉，槳毅和槳毅內部裝設的轉動槳葉的轉葉機構等。調距槳的轉葉機構是將來自動力油缸的往復運動轉變?yōu)檗D動槳葉的回轉運動的機構。

　　傳動軸是由電動機(大馬達)通過聯(lián)軸器與立軸相連，立軸與螺旋槳軸經(jīng)齒輪嚙合傳動。

　　調距機構包括產(chǎn)生轉動槳葉動力的伺服油缸、伺服活塞、分配壓力油給伺服油缸的配油器、給槳葉定位和槳葉位置反饋的裝置及其附屬設備等。其主要任務是調距、穩(wěn)距以及對螺距進行反饋和指示。

　　伺服油缸、伺服活塞、分配壓力油給伺服油缸的配油器、給槳葉定位和槳葉位置反饋的裝置及其附屬設備等。其主要任務是調距、穩(wěn)距以及對螺距進行反饋和指示。

　　操縱系統(tǒng)主要由操縱臺、控制和指示系統(tǒng)組成。作用是按預先確定的控制程序來調節(jié)調距槳的螺距，以獲得所要求的工況。工作特點:操作靈活，反應快，但結構復雜，管理要求相對較高。主要故障:

　　(1)運行中側推螺距不能變化或不能動作。

　　原因:電磁閥卡阻或泄漏，安全閥起跳或泄漏，冷車時正常工作而熱態(tài)時不能工作，主要由于配油閥泄漏引起的.

　　(2)側推單方向動作

　　原因:電磁閥卡阻，反饋電位器線路破損或絕緣不良。

　　(3)運行中側推突然停車

　　原因:負載超整定值，過載保護停車;電機高溫保護停車;螺距限位凸輪動作停車;濾器臟堵，低壓停車。

　　(4)側推啟動失敗

　　原因:電機缺相;電源電壓過低;非零螺距啟動;低油壓保護;啟動過程中星形-----三角形轉換時間繼電器故障;槳葉有異物(水下有異物卡住);側推帶載啟動(長期不使用，有海洋生物在槳葉上生長。

　　(5)側推啟動成功，但冷車時螺距不動作，熱車時能動作。

　　原因:環(huán)境溫度過低，沒有保溫，選配油種不適合周圍環(huán)境溫度，即粘溫特性差。

　　(6)電動機絕緣低

　　原因:側推艙室通風口有海風海水吸入，艙室排風機轉向錯誤而變成吸風機，電機的烘潮裝置失效。

　　4 、管理上的建議

　　由于船舶側推裝置體積大，又是水下裝置，如何正確地使用和管理，準確地判斷故障點，排除故障以減少船舶停航、塢修時間，節(jié)約船舶維修成本，減少對海洋環(huán)境的污染，為保障船舶航行安全，提高運營率，定會起到重要的作用。

　　4.1 對于電驅動定距槳側推器:

　　(1)定期進行控制箱保養(yǎng);

　　(2)加強艙室通風:

　　(3)保持齒輪箱的正常液位;

　　(4)修理后，齒輪箱加油過程中進行放空氣;

　　(5)保持齒輪箱呼氣通暢

　　4.2 對于電驅動變距漿側推器

　　(1)定期進行控制箱保養(yǎng)

　　(2)保持艙室通風良好;

　　(3)按操作程序起動側推;

　　(4)定期清洗液壓油濾器，清洗完畢后放空氣;

　　(5)定期化驗油樣，或結合塢修更換系統(tǒng)油;

　　(6)根據(jù)區(qū)域作業(yè)環(huán)境溫度，選擇合適的油種;

　　(7)尤其在冬季，如渤海灣區(qū)域作業(yè)，應加強艙室的防凍保溫工作;

　　(8)對于有多個側推器的船舶，由于各工況不同，對某個長期不使用的側推，應擇時運轉，防止海生物生長過多;

　　(9)對執(zhí)行小油缸，電位器定期檢查螺絲緊固;

　　(10)對于尸LC控制側推器，要注意對備用電源(蓄電池)的管理工作

　　5 、結論

　　本文對船舶推進器的一些基本知識進行了理論分析，對船舶側推器的一些故障原因進行了重點分析，并提出了一些排除故障的方法和手段，對船舶推進器的管理提出了一些自己的看法，由于本人水平有限，這些看法可能存在一些疏漏，本人會在以后的工作和學習中加以改正。

　　參考文獻

　　[1]申永山.雙旋水下機器人推進器無刷直流電動機及控制系統(tǒng)研究[D];沈陽工業(yè)大學;2006年

　　[2]李代金.水下熱動力推進系統(tǒng)閉環(huán)控制研究[D];西北工業(yè)大學;2006年

　　[3]錢程.某五體船推進系統(tǒng)方案設計與操縱性分析[D];上海交通大學;2007年

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