船舶低速柴油机历史(船用柴油机结构介绍)

2022-11-21 03:42 点击:191 编辑:邮轮网

1. 船用柴油机结构介绍

可以这么理解:

1.一般的船用发动机都是属于低速机的范畴,发动机的转速一般会在800rpm以下(特殊的快艇除外),因为船用发动机需要与螺旋桨做匹配,考虑到匹配的效率值,过高的发动机转速对此无益;另外一些大型的货轮或者游轮用的发动机都是烧重油(最差的油品),这种发动机一般是两冲程低速机,当然也有大功率的四冲程中速机,中速机一般在船上用作辅机用来发电等使用。

2.汽车发动机就比较笼统了。一般的商用车(重卡)以及工程机械用车主要是柴油机,六缸四冲程压燃式居多。对于乘用车(轿车等)一般是汽油机(特殊的越野车除外),需要由火花塞点燃的,发动机结构随着不同的排量而不尽相同。

3.摩托车发动机据我所知是单缸的汽油机,结构与一般的汽油发动机类似。

2. 船用柴油机的结构

船外机,顾名思义是指安装在船体(船舷)外侧的推进用发动机,通常悬挂于艉板的外侧,又称舷外机。船外机集成度高、安装选购简单,是个人休闲娱乐小艇的首选动力,也广泛应用于渔业、商业运营、政府执法领域。根据能量来源不同,船外机分为燃油类、及电动船外机。

基本信息

中文名

船外机

外文名

Marine Equipment

分类

船用设备

船外机分类

根据能量来源不同,船外机分为燃油类船外机、电动船外机两种。

燃油类船外机

原理

燃油类船外机的工作原理是将燃油的化学能通过内燃机转化为机械能,然后通过机械传动、螺旋桨转换为船艇前进的动能。

构造

通常由三大主要部件组成,动力头、齿轮箱、及推进器。

1,动力头是船外机的动力心脏,实际上就是一个完整的内燃机。传统的内燃机为曲轴水平布置并水平方向输出动力,船外机的内燃机曲轴为竖直布置,以方便将动力向下方输出。除了曲轴、活塞、连杆、缸套、缸盖、缸体,一个动力头还包括完整的配气机构(凸轮轴、顶杆、气阀等)、燃油系统、冷却系统、润滑系统、进气系统、以及其他部件等等。

动力头是整个船外机造价最高、技术含量最大、也是重量体积最大的部分。被“寄予厚望”的动力头在船外机的最上端,所以燃油类舷外机看起来都有头重脚轻的感觉

2,齿轮箱位于动力头的下方,负责将动力传递至推进器,并且提供一个减速比——因为内燃机的转速太高而扭矩较小,不适合船舶推进,所以需要齿轮箱来降转速、提扭矩。齿轮箱主要由传动轴、齿轮、及外壳组成,它的主要性能指标是传动效率、水阻系数、及可靠耐用性。这非常具有挑战性,为了提高传动效率、降低水阻,就必须“瘦身”,但会降低可靠耐用性;“用料厚实”会增加可靠性,但又会降低传动效率、增加水阻。所以,问题的关键是如何在两者中间找一个平衡。

3,推进器其实就是螺旋桨,这里面也大有讲究。螺旋桨最基本的指标是螺距,螺距的定义是假设没有滑脱的情况下,螺旋桨旋转一圈前进的距离;这个螺距和螺丝的螺距本质上是一样的,就是在往木头里拧螺丝的时候,拧动一圈,螺丝前进的距离。螺距大,螺旋桨需要的推力就大,每转动一圈前进的距离大(拧起来费力,但很快就全部拧进去了);螺距小,需要的推力小,但每转动一圈前进的距离也短了(拧起来轻松,但多费时间)。

通常对于重载的船,我们希望船外机提供的扭矩大些,螺旋桨螺距大些,推进效率更高;对于很轻的小船,对扭矩的要求就没这么高,螺旋桨螺距小些,转速高些,推进效率更高。

分类

按燃油类型分,有汽油船外机、柴油船外机、液化石油气船外机、及煤油船外机。

1,汽油船外机:船外机的主流燃料为汽油,具有用途广泛、技术成熟、功率范围广等优势。从燃烧技术上讲,又分两冲程、四冲程、及两冲程直喷。两冲程加速性好(因为曲轴每转一圈就做功一次),但排放太差,在欧美早已不可以销售了;四冲程相对要环保一些,但两冲程人士不太适应它的加速能力(曲轴需转两圈才做功一次);两冲直喷希望将两者的优点结合起来,是在两冲程的基础上实现汽油缸内直接喷射,而不是通过化油器和空气混合。主要的舷外机厂商如雅马哈(Yamaha)、水星(Mercury)等都有这三种技术能力,而美国的喜运来(Evinrude)更加专注在两冲直喷技术上。

2,柴油船外机:由于柴油机的技术特性,决定了柴油船外机不可能广泛应用。即使高压共轨技术大行其道,其压燃式的工作原理也注定了工作时振动及噪声会更大。对于安装在机舱内的舷内机不是问题,但对悬挂在艉板上的舷外机来说是致命的。柴油机通常扭矩较大,传递大扭矩也给齿轮箱带来更大的挑战。柴油舷外机的吸引力来自柴油,一是更安全(比汽油安全);二是对于安放在以柴油作为燃料的大船上的交通艇来说,无需另配(汽油)燃料箱。日本的洋马(Yanmar)公司是为数不多的柴油船外机生产商之一。

3,液化石油气船外机:它的诞生只有一个理由----环保。随着各个国家对环境保护重视程度日益提高,汽油/柴油船外机已无法满足很多地区或湖泊的环保要求,于是液化石油气船外机诞生了。实质上这是传统的汽油船外机稍作改装而来的,就像国内汽车改为液化气车一样。液化气船外机在美国占用相当大的份额,国内也早已开始使用,只是由于太容易挥发泄漏,笼罩于人们头顶的安全疑虑始终不能挥去。国内最常见的是由本田(Honda)汽油舷外机改装而来的。

4, 煤油船外机:在东南亚和南亚市场庞大,使用低品质的煤油作为燃料。优点:省钱;缺点:污染大。

优缺点

各种燃料的船外机优缺点以上已经有所涉及,这里只着重介绍汽油舷外机的优缺点。

优点:

  1,安装方便,直接悬挂在艉板上,没有艉轴对中等等复杂环节。

  2,不用机舱,节省船舱宝贵空间。

  3,本身是一个完整的推进系统,简化了用户和船厂的选购和采购流程。

  4,通常重量较轻,有利于提高船、特别是高速艇的航行性能。

  缺点:

  1,因为安装方式的限制,必须采取轻量化设计,减轻重量的同时大大降低了舷外机的可靠性和寿命。通常商业用途的舷外机寿命在2-5年。

  2,能量利用率低,燃油经济性较差,使用成本高。

  3,结构复杂,运动部件多,后期需要大量的保养,故障率高。

  4,储藏运输不方便,汽油泄漏不可避免,不但带来安全问题,同时污染周围环境。国内很多地区海事局已经禁止超过12客位的船只使用汽油舷外机作为动力。

电动船外机

随着直流无刷电机技术的成熟及电池技术的进步,电动船外机也进入了人们的选择范围。

工作原理

电动舷外机以可以循环使用的蓄电池作为能量源,通过电动机将电能转换为动能。

构造

电动舷外机的核心部件是电机、蓄电池、以及控制电机转速的控制电路,其他就是外壳、连接体、悬挂装置、以及其他增值部件如GPS芯片、电池管理电路等等。

根据电机位置的不同,可分为电机下置式、电机上置式。

1,电机下置式,顾名思义是电机安放在船外机的下部,电机输出轴直接带动螺旋桨轴旋转。常用的电机为直流无刷电机,能量转化率高;转换后的动能直接传递给螺旋桨,能量损耗达到最低;中间连接体不涉及动力传递,外形设计完全从流体力学角度考虑,最大程度降低水阻系数,所以此结构能量利用率最高。电机转子及轴系是唯一的旋转部件,整台舷外机结构简单,故障率低,可靠性高。

但因为下部空间限制,电机尺寸不可能太大,所以此结构通常应用于较小马力的电动船外机上。如德国Torqeedo公司所有8马力以下的舷外机都采用此结构。

2,电机上置式,电机安放在船外机的顶端。电机动能输出通过齿轮箱中的传动轴传递到螺旋桨上。齿轮箱的结构和设计和传统的燃油船外机没有本质不同。这种设计的优点是上部电机受空间限制较小,体积可以相对较大,适合较大马力的舷外机。Torqeedo公司的20、40、80马力舷外机就是采用此设计。

另外根据蓄电池位置不同,分为内置式、外置式,通常较小马力对电池容量需求较小,可以做成电池内置式,这样用户使用更加方便;较大马力对电池容量需求较大,通常需要外置电池。

优缺点

优点:

1,绿色环保,零污染。这体现在两个层次。一是对环境无污染,对保护水资源和空气有积极意义;二是对使用者个体来说,储藏、运输、使用都很干净,没有讨厌的汽油味、油污、及吸入废气。

  2,安全。不管是汽油、液化气、还是柴油,都易燃易爆,非专业技术人员的普通用户操作时还是有些风险的。电动舷外机完全不用担心此类风险。

  3,推进效率高。低转速、高扭矩的输出特性非常适合船舶推进。

  4,使用成本低。日常充电的费用远远低于购买燃油的费用;结构简单,转动部件少,工作可靠,维护成本极低。

  5,储藏、运输、使用方便。

  缺点:

1,电池续航能力有限。续航能力较强的型号在经济航速下也只能达到2-3小时的续航能力,虽然个人休闲娱乐不是问题,但商业运营就必须通过增加电池组来满足续航要求。

  2,功率范围较小。目前马力最大的量产电动舷外机是德国Torqeedo公司的80马力,和汽油舷外机雅马哈、水星等动辄300、350马力相比还是太小,限制了它在大型船只的推广应用。

  3,首次购置成本较高。作为舷外机行业的高端产品,给用户提供优秀的使用体验的同时,因为成本的原因,价格也较高。

  需要指出的是,常见的众多的拖弋马达(Trolling Motor),包括进口的国产的,并不是严格意义上的“船外机”。他们的功率较小,扭矩更小,推进效率低,只能作为辅助动力调整船的位置、方向,而无法作为推进动力快速、持续航行。

3. 船用柴油机结构介绍视频

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平台规划了包括水路、港口、铁路、公路、多式联运以及监管单位在内的六大子系统。

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多式联运平台依托物流大数据和人工智能,进行精确化的市场定位和科学的线路优化方案,对供需两端的信息进行采集和处理,通过大数据进行筛选,产生满足客户需求的物流方案,提供智能方案优化服务,用户再根据优化结果自主选择承运方式。

4. 船用柴油机结构及工作原理

水翼船是一种船底部装有浸在水中的水翼,航行时靠水翼到的升力使船体全部或部分升离水面的高速船。水翼船用高速柴油机做为动力装置,一般用水下螺旋桨或喷水推进装置推进。

其水翼船的工作原理:水翼的断面也与机翼断面的形状一样。当船在推进装置的作用下快速航行时,浸在水中的水翼就因其断面的特殊形状而造成它的上、下表面所受水的压力不同,下表面的压力大于上表面的压力,从而形成升力,逐渐把船体抬起。这样就使船所受的水中阻力减小,使船速容易提高。当航速增加到一定值时,升力即大到可以将船体完全抬出水面,使船在水面上掠行。这样,当船高速行驶时,就可大大降低水动阻力,并可减少波浪对船体的冲击。当水翼船停泊或以低速航行时,水翼不产生升力,这时水翼船就同普通的排水型船一样,其船体靠浮力支持。

5. 船用柴油机结构图

轮船局结构:船壳又称船壳板,船的外壳,它包括船侧板和船底板。船体的几何形状是由船壳板的形状决定的。船体承受的纵向弯曲力、水压力、波浪冲击力等各种外力首先作用在船壳板上。

船体骨架是由龙骨、旁龙骨、肋骨、龙筋、舭龙骨、船首柱和船尾柱构成,它们共同组成了船舶骨架。

轮船结构图

6. 船用大型柴油机结构图

表示汽轮机的一个系列。

CLN系列三种型汽轮机结构图,汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。又称蒸汽透平。主要用作发电用的原动机,也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要 。 生产用图,水平很高。

7. 船用柴油机零件图片介绍

轮船主要由船体、船舶动力装置、船舶舾装和其他装备构成。船体骨架是由龙骨、旁龙骨、肋骨、龙筋、舭龙骨、船首柱和船尾柱构成。船舶动力装置由发动机、发电机个辅助设备组成。至于船舶舾装和其他设备也是由各种各样的零件组成的,总之,组成船舶的零件是数不胜数的,之前也是数以万计来论的。

8. 船用柴油机主要由哪些部件组成

  船柴油机的工作原理   船用柴油机是一种船舶上用的柴油机。

其工作原理如下:   一股新鲜空气被抽进或泵进发动机汽缸内,然后被运动的活塞压缩到很高的压力。当空气被压缩时,其温度升高以致它能点燃喷射进汽缸的细雾状燃油。燃油的燃烧给充进的空气增加更多的热量,引起膨胀并迫使发电机活塞对曲轴做功,曲轴依次地通过其他轴来驱动传船舶的螺旋桨。  两次燃油喷射之间的运行称为一个工作循环。在四冲程柴油发动机中,这个循环需要由活塞四个不同的冲程来完成,即吸气、压缩、膨胀和排气。如果我们把吸气和排气与压缩和膨胀结合起来,四冲程发动机就变成了两冲程发电机。  二冲程循环开始于活塞从其冲程的底部(既下止点)上升,此时汽缸边上进气口处于打开状态。此时,排气阀也打开,新鲜空气充入汽缸,把上一冲程残留的废气通过打开的排气阀吹出去。阀吹出去。  当活塞向上运行到其行程上午大约五分之一时,它就关闭进气口,同时排气阀也关闭,所以温度和压力都上升到很高的值。  当活塞到达其冲程的顶部(即上止点)时,燃油阀把细雾状的燃油喷射到汽缸内的高温空气中,燃油立即燃烧,热量使压力很快上升。这样,膨胀的燃气迫使活塞在做功冲程中向下移动。  当活塞向下移动到行程的一半过一点的地方,排气阀打开,高温的燃气由于其自身的压力开始通过排气阀向外流出,该压力受助于通过进气口进入的新鲜空气。进气口是随着活塞的进一步下行而打开的。然后,另一循环又开始了。  在二冲程发动机里,曲轴转一圈做一次做功冲程,而四冲程发动机,需要曲轴转二圈才做一次做功冲程,这就是为什么二冲程发动机在相同的尺寸下能够做大约两倍于四冲程发动机所做功的原因。在当前实际使用中,具有相同缸径和相同转速的发动机,二冲程发动机输出的功率比四冲程发动机高出大约百分之八十。这种发动机功率的增加,使得二冲程发电机作为大型船舶主机而得到广泛地应用。

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