淺析船舶推進(jìn)器裝置的使用與管理
為了提高船舶的操縱性,滿(mǎn)足船舶狹水道低速航行及靠離碼頭等各種機動(dòng)工況的需要,船舶側向推進(jìn)器(side thruster)裝置在各種類(lèi)型的船舶上得到了廣泛的應用,如現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(guān)于船舶推進(jìn)器裝置的使用與管理的論文，有這一方面興趣的同學(xué)們不妨看一看哦!
摘要：為了提高船舶的操縱性，滿(mǎn)足船舶狹水道低速航行及靠離碼頭等各種機動(dòng)工況的需要，船舶側向推進(jìn)器 (sidethruster)裝置在各種類(lèi)型的船舶上得到了廣泛的應用，如現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(wù)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(gè)手柄就能綜合操縱電動(dòng)舵、槳和側推器，能方便地操作;動(dòng)力定位系統(dynamiC p0Sitioningsystem，Dp)，使船舶定位在預先設定的位置。相對而言，由于平時(shí)船舶側推裝置使用時(shí)間較短，管理上易產(chǎn)生疏忽大意，導致各種故障的發(fā)生。因此根據本人長(cháng)期從事對船舶側推裝置使用與管理的實(shí)踐經(jīng)驗，提出如下探討。
關(guān)鍵詞：船舶;側推器;使用與管理
1 、船舶推進(jìn)器
船舶推進(jìn)器是船舶上提供推力的工具，它的作用是將船舶動(dòng)力裝置提供的動(dòng)力轉換成推力，推進(jìn)船舶。推動(dòng)船舶前進(jìn)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(jìn)器按作用方式可分為主動(dòng)式和反應式兩類(lèi)�？咳肆蝻L(fēng)力驅船前進(jìn)的纖、帆(見(jiàn)帆船)等為主動(dòng)式，槳、櫓、明輪、噴水推進(jìn)器、螺旋槳等為反應式�，F代運輸船舶大多采用反應式推進(jìn)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(ài)立信和英國工程師弗蘭西斯•佩蒂特•史密斯兩人都設計過(guò)用螺旋槳推進(jìn)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(lái)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(gè)木制螺旋槳變短了，船反而走得更快了。這說(shuō)明變短的木制螺旋槳推進(jìn)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(jìn)器。這艘螺旋槳推進(jìn)的輪船在1845年第一次橫渡了大西洋。螺旋槳推進(jìn)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(shí)，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(jìn)力。螺旋槳槳葉像一小段機翼，槳葉上的水動(dòng)力在前進(jìn)方向的分力構成拉力，即船舶推進(jìn)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(jiǎn)稱(chēng)調距槳，可按需要調節螺距，充分發(fā)揮主機功率;提高推進(jìn)效率,船倒退時(shí)可不改變主機旋轉方向。螺距是通過(guò)機械或液力操縱槳轂中的機構轉動(dòng)各槳葉來(lái)調節的。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(jià)格昂貴，維修保養復雜。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(chēng)柯氏導管。導管與船體固接的稱(chēng)固定導管，導管被連接在轉動(dòng)的舵桿上兼起舵葉作用的稱(chēng)可轉導管。導管可提高螺旋槳的推進(jìn)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(chē)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(gè)或三個(gè)普通螺旋槳裝于同一軸上，以相同速度同向轉動(dòng)。當螺旋槳直徑受限制時(shí)，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(cháng)，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(gè)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(jìn)器：由4～8片垂直的槳葉組成。直葉推進(jìn)器上部呈圓盤(pán)形，槳葉沿圓盤(pán)周緣均勻安裝，圓盤(pán)底與船殼板齊平相接，圓盤(pán)轉動(dòng)時(shí)，葉片除繞主軸轉動(dòng)外，還繞本身的垂直軸系擺動(dòng)，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(shí)也不必改變主機轉向。但因機構復雜，價(jià)格昂貴，槳葉易損壞，僅用于少數港務(wù)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(lèi)
按側推器安裝在船舶上的位置分:側推器安裝在船脂，稱(chēng)為舶側推(bowthruster)。側推器安裝在船娓，稱(chēng)為艦側推(sternthruster)。按側推器數目分:一個(gè)側推器，大多數在船舷;兩個(gè)側推器，一脆一娓或船循兩個(gè);三個(gè)側推器，船舷兩個(gè)，船娓一個(gè);四個(gè)側推器，兩脆兩娓。按側推器驅動(dòng)方式分:電驅動(dòng)式側推器 (eleetriemotor)。柴油機驅動(dòng)式側推器(dieslengine) 按螺旋槳螺距是否可變分:螺距固定的，稱(chēng)為定距槳側推器螺距可變的，稱(chēng)為變距槳側推器現代船舶的側推器多數是可調螺旋槳，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(dòng)方式這兩個(gè)分類(lèi)特點(diǎn)來(lái)討論側推器。主要討論電驅動(dòng)定距側推器和電驅動(dòng)變距側推器。而柴油機驅動(dòng)式側推器在此不作討論分析。
3 、工作特點(diǎn)及故障分析
3.1電驅動(dòng)定距槳側推器
該側推器是由電動(dòng)機通過(guò)齒輪箱傳遞螺旋槳動(dòng)作。其特點(diǎn)是定螺距，正倒車(chē)有級變速。結構上較為簡(jiǎn)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(wú)油或系統中有空氣。
(2)運行中突然停車(chē)
原因:電源無(wú)電或保險絲燒壞，熱保護環(huán)節作用(高溫保護、熱保護繼電器動(dòng)作)。
(3)不能正倒車(chē)，不能變速
原因:剎車(chē)裝置沒(méi)有松開(kāi)，直流調速失效(接觸器，時(shí)間繼電器等元件有故障)。
3.2 電驅動(dòng)變距槳側推器
該側推器是駕駛臺遙控/原地啟動(dòng)控制，電動(dòng)機動(dòng)力輸出，液壓變螺距。其裝置由調距槳、傳動(dòng)軸、調距機構、液壓系統，操縱系統等五個(gè)基本組成部分。
調距槳包括可轉動(dòng)的槳葉，槳毅和槳毅內部裝設的轉動(dòng)槳葉的轉葉機構等。調距槳的轉葉機構是將來(lái)自動(dòng)力油缸的往復運動(dòng)轉變?yōu)檗D動(dòng)槳葉的回轉運動(dòng)的機構。
傳動(dòng)軸是由電動(dòng)機(大馬達)通過(guò)聯(lián)軸器與立軸相連，立軸與螺旋槳軸經(jīng)齒輪嚙合傳動(dòng)。
調距機構包括產(chǎn)生轉動(dòng)槳葉動(dòng)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(wù)是調距、穩距以及對螺距進(jìn)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(wù)是調距、穩距以及對螺距進(jìn)行反饋和指示。
操縱系統主要由操縱臺、控制和指示系統組成。作用是按預先確定的控制程序來(lái)調節調距槳的螺距，以獲得所要求的工況。工作特點(diǎn):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(dòng)作。
原因:電磁閥卡阻或泄漏，安全閥起跳或泄漏，冷車(chē)時(shí)正常工作而熱態(tài)時(shí)不能工作，主要由于配油閥泄漏引起的.
(2)側推單方向動(dòng)作
原因:電磁閥卡阻，反饋電位器線(xiàn)路破損或絕緣不良。
(3)運行中側推突然停車(chē)
原因:負載超整定值，過(guò)載保護停車(chē);電機高溫保護停車(chē);螺距限位凸輪動(dòng)作停車(chē);濾器臟堵，低壓停車(chē)。
(4)側推啟動(dòng)失敗
原因:電機缺相;電源電壓過(guò)低;非零螺距啟動(dòng);低油壓保護;啟動(dòng)過(guò)程中星形-----三角形轉換時(shí)間繼電器故障;槳葉有異物(水下有異物卡住);側推帶載啟動(dòng)(長(cháng)期不使用，有海洋生物在槳葉上生長(cháng)。
(5)側推啟動(dòng)成功，但冷車(chē)時(shí)螺距不動(dòng)作，熱車(chē)時(shí)能動(dòng)作。
原因:環(huán)境溫度過(guò)低，沒(méi)有保溫，選配油種不適合周?chē)h(huán)境溫度，即粘溫特性差。
(6)電動(dòng)機絕緣低
原因:側推艙室通風(fēng)口有海風(fēng)海水吸入，艙室排風(fēng)機轉向錯誤而變成吸風(fēng)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(diǎn)，排除故障以減少船舶停航、塢修時(shí)間，節約船舶維修成本，減少對海洋環(huán)境的污染，為保障船舶航行安全，提高運營(yíng)率，定會(huì )起到重要的作用。
4.1 對于電驅動(dòng)定距槳側推器:
(1)定期進(jìn)行控制箱保養;
(2)加強艙室通風(fēng):
(3)保持齒輪箱的正常液位;
(4)修理后，齒輪箱加油過(guò)程中進(jìn)行放空氣;
(5)保持齒輪箱呼氣通暢
4.2 對于電驅動(dòng)變距漿側推器
(1)定期進(jìn)行控制箱保養
(2)保持艙室通風(fēng)良好;
(3)按操作程序起動(dòng)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油;
(6)根據區域作業(yè)環(huán)境溫度，選擇合適的油種;
(7)尤其在冬季，如渤海灣區域作業(yè)，應加強艙室的防凍保溫工作;
(8)對于有多個(gè)側推器的船舶，由于各工況不同，對某個(gè)長(cháng)期不使用的側推，應擇時(shí)運轉，防止海生物生長(cháng)過(guò)多;
(9)對執行小油缸，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(jìn)器的一些基本知識進(jìn)行了理論分析，對船舶側推器的一些故障原因進(jìn)行了重點(diǎn)分析，并提出了一些排除故障的方法和手段，對船舶推進(jìn)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(huì )在以后的工作和學(xué)習中加以改正。
參考文獻
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