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艦船的推進裝置 :明輪推進器 螺旋槳 特種推進裝置

明輪是一種局部入水的推進器,裝在明輪周圍的用來向後劃水的叫蹼板。劃水產生的反作用力通過轉軸到船體上,推動艦船前進。根據蹼板在明輪上的安裝形式,分為“定蹼式明輪”和“動蹼式明輪”。

1,定蹼式明輪(見下圖a)特點是構造簡單,缺點是效率太差:蹼板在入水時是壓水,而在出水前是提水,因而浪費了大部分能量,所以它的直徑往往做得很大,入水深度一般不超過半徑的1/2。




2,動蹼式明輪(見下圖)



  它的蹼板以鉸接方式與輪體相連,通過偏心作複合運動,因為它的蹼板能以適宜的角度入水和出水,提高了效率。動蹼明輪產生的推力略次與定蹼明輪(所有的書上都是這樣說的,未細研究,估計是機械效率和結構限制的緣故)
3,明輪推進器僅適用於推力大、吃水淺、航速低且無大的浪湧的內河船舶。它在船上的常見佈置方式如下圖:



二.螺旋槳
  螺旋槳(又稱螺旋推進器)是一種由若干個槳葉呈放射狀裝置在一個共同的槳(軸)轂上,每個槳葉與旋轉平面相交一個角度。常見的一些螺旋槳形式見下圖:



  螺旋槳的設計理論非常複雜,就不在這裏詳述了,但由於目前在船模上使用最多的動力推進裝置就是螺旋槳,所以船模愛好者對於有關概念應該有所瞭解。現簡述如下:
  
1,直接影響螺旋槳性能的主要參數有:
  a.直徑D——相接於螺旋槳葉尖的圓的直徑。通常,直徑越大,效率越高,   但直徑往往受到吃水和輸出轉速等的限制;
  b.槳葉數N;
  c.轉速n——每分鐘螺旋槳的轉數;
  d.螺距P——螺旋槳旋轉一周前進的距離,指理論螺距;
  e.滑失率——螺旋槳旋轉一周,船實際前進的距離與螺距之差值與螺距之比;
  f.螺距比——螺距與直徑的比(P/D),一般在0.6~1.5之間;一般地說來,高速輕載船選取的值比較大,低速重載的船選取的值比較小;
  g.盤面比——各槳葉在前進方向上的投影面積之和與直徑為D的圓面積之比。通常,高轉速的螺旋槳所取的比值小,低速、大推力的螺旋槳所取的比值大。例如,拖輪的螺旋槳盤面比大於1.2甚至更大的情況也不少見;
  2,螺旋槳的數目:
螺旋槳的數目通常等於主機的數目,一般根據船的用途、排水量、航速和總功率等確定。

  3,變距式螺旋槳:
這是原來發佈在灌水區的一張圖片,上面就是一種變距螺旋槳,變距式螺旋槳最大優點是可以根據不同的航速選擇最佳的螺距,以提高航行的經濟性,倒車時,只要將將葉片的螺距調至負值即可,省去了倒順車裝置。再看一遍老照片:



4,涵道式螺旋槳:
這類螺旋槳因為裝於導向環或船體內的管道裏,為了進一步提高效率,它的外觀形狀被做得象軸流式水泵的葉輪。它常被用在拖輪(為了提高低速時的效率)、淺水船的軸流式噴水推進裝置、艏(艉)側推裝置等。

5,螺旋槳在艦船上的佈置:(參見下圖)






螺旋槳的驅動:
  螺旋槳的驅動系統示意圖如下:



  主機——推力軸承——傳動軸(及連軸器、軸承)——尾軸管裝置(含密封裝置)——螺旋槳
其中,主機提供原動力;推力軸承用於卸載螺旋槳產生的推力,不讓巨大的推力損壞主機;尾軸管裝置則用於支承螺旋槳,並同時提供密封,過去使用得最普遍的是“填料函”(一種使用填料壓蓋將石棉之類的填料壓緊在軸與襯套之間的縫隙上的裝置),現在還有的使用了“機械密封”裝置等。現代大型船舶尾軸管裝置則要複雜得多,下圖為2003年第9期《國際船艇》上介紹的一種尾軸管裝置



  a.主機——艦船上常見的主機類型很多,主要的有:
   (a) 蒸汽往復機——一種利用過熱蒸汽在汽缸裏推動活塞作功的外燃機;
   (b) 蒸汽輪機(蒸汽透平)——蒸汽從噴嘴吹向葉輪作功的外燃機;
   (c) 柴油機:因其經濟性和安全性好,廣泛地用於各種艦船;
   (d) 汽油機:常用於氣墊船、遊艇、救生艇和衝鋒艇等小型船艇;
   (e) 燃氣輪機:航空燃氣輪機經轉化而成的艦船專用燃氣輪機,常被用在     大中型軍用艦艇上;
   ……

  其他的還有柴——電聯合推進系統、柴——燃聯合推進系統等,就不在這裏介紹了。

三.特種推進裝置
  1,艏、艉側推裝置:
    現代大型船舶為了方便停靠碼頭,少對港口拖輪的依賴以及執行特種作  業的船舶(如港工船、消防船、海洋支援船、渡輪、滾裝船等)為了獲取更  好的操縱性能、減少操舵工作量,一般都在船的艏、艉各裝上了一至數個側  推裝置(普通船舶僅在船艏佈置一個艏側推裝置情況居多),其原理示意圖  如下:



  2,懸掛式全回轉推進器:
  港內的“太古”號就是採用的該種推進器,因討論較多,不再贅述;                    
  3,平旋輪推進器:
  平旋輪推進器的大致外形與安裝方式見下圖:



  工作時,它的葉片同時進行兩種運動:繞推進器的立軸作圓周轉動並同時受偏心裝置的作用繞自身的立軸轉動。
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