第一篇：船舶運動控制概述

船舶運動控制概述

隨著經濟全球化的加劇，現代物流業飛速發展，市場對進出口的需求越發的加大，造成了與之相應的航運自動化的繁榮發展，各種新的控制算法不斷地應用于傳播控制以提高營運的經濟效益。作為大連海事大學自動化專業的學生，我們有必要了解船舶相關的知識，包括船舶運動控制，船舶控制系統，船舶導航等的相關知識。并將儲備的知識運用到以后的學習與工作中。

一、欠驅動船舶的控制器設計

首先我們先來聊聊船舶的驅動。由于船舶動力驅動結構具有非完整約束和典型的欠驅動特性,而且航行條件的變化、環境參數的嚴重干擾和測量的不精確性等又使船舶運動呈現出大慣性、長時滯、非線性等特點,采用傳統的船舶控制方法已經不能滿足控制要求,必須探索新的船舶控制方法。

欠驅動系統是指由控制輸入向量空間的維數小于系統廣義坐標向量空間維數的系統，即控制輸入數小于系統自由度的系統[1]。欠驅動船舶模型一般都具有非線性運動方程的形式，欠驅動船舶模型一般都具有非線性運動方程的形式，欠驅動船舶模型一般都具有非線性運動方程的形式，約束都是不可積的微分表達式,屬于非完整系統。

研究欠驅動船舶的控制器設計也具有非常重要的現實意義。一個欠驅動船舶以較少數目的驅動器來完成航行任務,降低了系統的費用及重量,提高了營運效益,同時也會因控制設備的減少而降低船舶機械故障的發生率,使系統運行更加穩定而易于維護。更為重要的是,欠驅動控制同時對船舶完全驅動系統提供了一種備份控制技術。如果全驅動系統遇故障不能正常運行時,可采用欠驅動船舶控制策略,利用仍在工作的控制器對船舶進行有效控制,增大設備出現故障時系統的可靠性。

正是由于上述原因,對欠驅動船舶的控制研究得到了廣泛重視并成為控制領域的研究熱點之一[2]。作為一種特殊的非線性控制方法,欠驅動船舶控制技術的發展目前還存在著很多問題,有待于更多的科技工作者致力于深入的研究。為了促進欠驅動船舶控制技術的發展,本文在查閱有關資料的基礎上,對欠驅動船舶數學模型、控制方法及其發展做了較為詳細的綜述,并對該領域存在的問題以及可能的發展方向進行了探討。

如果把船舶作為一個剛體來研究,則船舶的運動有六個自由度,稱之為橫搖、縱搖、艏搖、橫蕩、縱蕩和垂蕩。考慮常規船舶水平面運動的控制,所關心的主要是船舶在水面上的位置和航向,而且就低重心的普通船舶而言,垂蕩、縱搖和橫搖對其水平面運動影響甚微,可以忽略。因此水面船舶的六自由度運動就可以簡化為沿x方向前進、y方向橫移及繞z軸旋轉(艏搖)的三自由度運動。由于船舶的推進裝置僅裝備有螺旋槳推進器和船舵,也就是說系統只有2個控制輸入(前向推力和旋轉力矩),但需要同時控制船舶在水平面運動的3個自由度,因此對常規船舶平面運動的控制研究可歸結為欠驅動控制問題。

上述的船舶的控制問題 ,船的質量和阻尼矩陣都假定為三角陣 ,船舶模型參數和環境干擾的不確定性也被忽略 ,都是在理想的條件下對船舶進行鎮定Π跟蹤控制。

二、船舶操縱的控制技術發展

船舶操縱的自動舵是船舶系統中不可缺少的重要設備,隨著對航行安全及營運需求的增長，人們對自動舵的要求也日益提高。本世紀20年代,美國的Sperry和德國的Ansuchz在陀螺羅徑研制工作取得實質進展后分別獨立地研制出機械式的自動舵,它的出現是一個里程碑,使人們看到了在船舶操縱方面擺脫體力勞動實現自動控制的希望,這是第1代自動舵。機械式自動舵只能進行簡單的比例控制,為了避免振蕩,需選擇低的增益,它只能用于低精度的航向保持控制。本世紀50年代,隨著電子學和伺服機構理論的發展及應用,集控制技術和電子器件的發展成果于一體的、更加復雜的第2代自動舵問世了,這就是著名的PID舵。自然PID舵比第1代自動舵有長足進步,但缺乏對船舶所處的變化著的工作條件及環境的應變能力,因而操舵頻繁,操舵幅度大,能耗顯著。

到了60年代末,由于自適應理論和計算機技術得到了發展,人們注意到將自適應理論引入船舶操縱成為可能,瑞典等北歐國家的一大批科技人員紛紛將自適應舵從實驗室裝到實船上,正式形成了第3代自動舵。自適應舵在提高控制精度、減少能源消耗方面取得了一定的成績,但物理實現成本高,參數調整難度大,特別是因船舶的非線性、不確定性,控制效果難以保證,有時甚至影響系統的穩定性,盡管存在這些困難,熟練的舵手運用他們的操舵經驗和智慧,能有效地控制船舶,為此,從80年代開始,人們就開始尋找類似于人工操舵的方法,這種自動舵就是第4代的智能舵。此外,80年代前船舶上安裝的自動舵一般只能進行航向控制,它可把船舶控制在事先給定的航向上航行。隨著全球定位系統(GPS)等先進導航設備在船舶上裝備,人們開始設計精確的航跡控制自動舵,這種自動舵能把船舶控制在給定的計劃航線上。

1.PID控制

直到70年代早期,自動舵還是一個簡單的控制設備,航向偏差給操舵設備提供修正信號,對海浪高頻干擾,PID控制過于敏感,為避免高頻干擾引起的頻繁操舵,常采用“死區”非線性天氣調節,但死區會導致控制系統的低頻特性惡化,產生持續的周期性偏航,這將引起航行精度降低,能量消耗加大[3]。

此外,當船舶的動態特性(速度、載重、水深、外型等)或外界條件(風、浪、流等)發生變化時,控制參數需連續地進行人工整定,控制參數不合適的控制器將導致差的控制效果,如操舵幅度大、操舵頻繁等,而人工整定參數很麻煩,為此,人們提出了自適應控制方法。

2.自適應控制

任何自適應系統都應能連續地自動辨識(整定)PID算法的控制參數,以適應船舶和環境條件的動態特性。目前提出的方法主要有自適應PID設計法、隨機自適應法、模型參考法、基于條件代價函數的自校正法、最小方差自校正法、線性二次高斯法、H∞控制法、變結構法等,這些自適應方法都有各自的優缺點,并且自適應法還處于不斷的發展過程中。

總之,自適應控制技術不僅與代價函數的估計值有關,而且也與精確地建立擾動模型有關,在船舶所遇到的復雜的工作臺條件下,自適應自動舵并不能提供完全自動的最優操作。

3.智能控制 對有限維、線性和時不變的控制過程,傳統控制法是非常有效的,如果這樣的系統是充分已知的,那么,它們能用線性分析法表示、建模和處理,但實際船舶系統常具有不確定性、非線性、非穩定性和復雜性,很難建立精確的模型方程,甚至不能直接進行分析和表示,而人工操作者通過他們對所遇情況的處理經驗和智能理解與解釋,就能有效地控制船舶航行.因此,人們很自然地開始尋找類似于人工操作的智能控制方法。目前已提出3種智能控制方法,即專家系統、模糊控制和神經網絡控制。

專家系統的關鍵技術是知識經驗的獲取與表示。Brown等采用了模仿人工操作的專家系統方法,而并沒有直接使用船舶的數學模型,通過研究人工操作與普通自動舵控制之間的差異,建立了規則庫以便修正自動舵的特性,也就是自動舵與基于規則的專家系統之間進行交互作用。例如,舵手把兩次連續的轉彎當作一次長的轉彎來處理,這種措施及其它類似措施都可在修正后的自動舵上實現。此文還論述了這種模擬人工操作的自動舵構造方法,當然,這里的舵手是選擇對不同船舶、工作條件、環境及可能發生的情況很有處理經驗的人。這種的自動舵專家系統與船舶操縱模型無關。

通過查閱老師推薦的相關資料,我們了解了關于船舶的控制相關的方法的知識,包括PID控制、自適應控制、智能控制等。不僅擴充了船舶控制系統相關的知識，更學會了和熟練了查找相關文獻資料的技能。為我們以后的學習和工作打下了良好的基礎。

參考文獻：

[1]周祥龍，趙景波.欠驅動非線性控制方法綜述[J]，工業儀表與自動化裝置，2004 [2]LMANOVSKY K,MCCLAMROCH N H.Development in non-holonomic control problems.IEEE Control System Magazine,1996 [3]張顯庫，賈欣樂.船舶運動控制，國防工業出版社，2006.2 [4]楊承恩等.船舶舵阻搖及魯棒控制,大連海事大學出版社,2001

第二篇：第一章 船舶動力裝置概述

第一節

船舶動力裝置的組成、類型和發展

一、船舶動力裝置的組成

現在的船舶動力裝置主要由推進裝置、輔助裝置、管路系統、甲板機械、防污染設備和自動化設備等六部分組成。1．推進裝置

推進裝置是指發出一定功率、經傳動設備和軸系帶動螺旋槳，推動船舶并保證一定航速航行的設備。它是船舶動力裝置中最重要的組成部分，包括：（1）主機。主機是指提供推動船舶航行動力的機械。如柴油機、汽輪機、燃氣輪機等。

（2）傳動設備。傳動設備的功用是隔開或接通主機傳遞給傳動軸和推進器的功率；同時還可使后者達到減速、反向或減振的目的。其設備包括離合器、減速齒輪箱和聯軸器等。

（3）軸系。軸系是用來將主機的功率傳遞給推進器。它包括傳動軸、軸承和密封件等。

（4）推進器。推進器是能量轉換設備，它是將主機發出的能量轉換成船舶推力的設備。它包括螺旋槳、噴水推進器、電磁推進器等。2．輔助裝置

輔助裝置是指提供除推進船舶運動所需能量以外，用以保證船舶航行和生活需要的其他各種能量的設備。主要包括：（1）船舶電站。（2）輔鍋爐裝置。（3）壓縮空氣系統。3．管路系統

管路系統是用來連接各種機械設備，并輸送相關流體的管系。由各種閥件、管路、泵、濾器、熱交換器等組成，它包括：

（1）動力系統。為推進裝置和輔助裝置服務的管路系統。主要包括燃油系統、滑油系統、海淡水冷卻系統、蒸汽系統和壓縮空氣系統等。

（2）輔助系統。為船舶平衡、穩性、人員生活和安全服務的管路系統。主要包括壓載系統、艙底水系統、消防系統、日用海/淡水系統、通風系統、空調系統和冷藏系統等。4．甲板機械 為保證船舶航向、停泊、裝卸貨物所設置的機械設備。它主要包括：舵機、錨機、絞纜機、起貨機、開/管艙蓋機械、吊艇機及舷梯升降機等。5．防污染設備

用來處理船上的含油污水、生活污水、油泥及各種垃圾的設備。它包括油水分離裝置（附設有排油監控設備）、生活污水處理裝置及焚燒爐等。6．自動化設備

為改善船員工作條件、減輕勞動強度和維護工作量、提高工作效率以及減少人為操作失誤所設置的設備。主要包括：遙控、自動調節、監控、報警和參數自動打印等設備。

二、船舶動力裝置的類型 1．蒸汽動力裝置

根據運動方式的不同，蒸汽動力裝置有往復式蒸汽機和汽輪機兩種。汽輪機推進裝置的優點：

（1）由于汽輪機工作過程的連續性有利于采用高速工質和高轉速的工作輪，因此單機功率比活塞式發動機大。

（2）汽輪機葉輪轉速穩定，無周期性擾動力，因此機組振動小、噪聲低。（3）磨損部件少，工作可靠性大。

（4）可使用劣質燃油，滑油消耗率也很低。汽輪機推進裝置的缺點：（1）裝置的總重量、尺寸大。

（2）燃油消耗大，裝置效率較低，額定經濟性僅為柴油機裝置的1/2-2/3；在相同的燃油儲備的情況下續航力降低。（3）機動性差，備車時間長。2．燃氣動力裝置

在燃氣動力裝置中，根據發動機運動方式的不同，有柴油機動力裝置和燃氣輪機動力裝置兩種。1）柴油機動力裝置

柴油機動力裝置具有如下優點：（1）具有較高的經濟性。（2）重量輕。

（3）具有良好的機動性，操作簡單、啟動方便、正倒車迅速。柴油機動力裝置也存在如下缺點：

（1）由于柴油機的尺寸和重量按功率比例增長快，因此單機組功率受到限制。（2）工作時噪聲和振動較大。

（3）中、高速柴油機的運轉部件磨損較嚴重。

（4）傳統的柴油機在低速時穩定性差，因此不能有較低的最低穩定轉速，影響船舶的低速航行性能。另外，柴油機的過載能力也較差。2）燃氣輪機動力裝置

燃氣輪機動力裝置有如下優點：

（1）單位功率的重量尺寸較小，機組功率也較大。

（2）良好的機動性，從冷態起動至全負荷時間僅需幾分鐘的時間。燃氣輪機動力裝置也有如下缺點：

（1）燃氣輪機自身不能反轉，如果作為主機，倒車時必須設置專門的變向設備。

（2）必須借助于電機或其他起動機械起動。

（3）由于燃氣的高溫作用，使葉片工作可靠性較差，壽命短。

（4）由于燃氣輪機工作時空氣流量大，因此進、排氣管道尺寸較大，艙內布置困難，甲班上有較大的管道通過切口，影響船體強度。（5）燃油消耗率較高。3．核動力裝置

核動力裝置是以原子核的裂變反應所產生的巨大能量，通過工質（蒸汽或燃氣）推動汽輪機或燃氣輪機工作的一種裝置。核動力裝置有如下優點：

（1）核動力裝置以少量的核燃料能釋放出巨大的能量，這就可以保證船舶以較高的航速航行很遠的距離。

（2）核動力裝置在限定的艙室空間內所能供給的能量，比一般其他型式的動力裝置要大很多。

（3）核動力裝置的最大特點是不消耗空氣而獲得能量，這就不需要進、排氣裝置。

核動力裝置的缺點：

（1）核動力裝置的重量、尺寸較大。

（2）核動力裝置的操縱管理、檢查系統比較復雜。（3）核動力裝置的造價昂貴。

三、柴油機動力裝置發展趨勢及管理重心的變化 1．船舶動力裝置發展的趨勢

1）柴油機動力裝置繼續占主導地位，并在不斷發展（1）大型低速機向兩極發展，即開發多缸、大缸徑和少缸、小缸徑的機型，以適應大型、超大型船舶和小型船舶。

（2）大功率中速柴油機仍然是大型客船、滾裝客船、滾裝船的推進動力裝置的首選。

（3）船舶柴油機的控制技術向電子化、智能化方向發展。（4）雙燃料發動機用于特種船舶推進裝置的前景可觀。

LNG船的動力裝置基本上是蒸汽輪機，蒸汽輪機輸出功率大、排出廢氣少、維護量少、可靠性高，但是蒸汽輪機的熱效率低、燃油消耗率高。近年來，各種替代方案應運而生，例如天然氣—燃油的雙燃料二沖程和四沖程發動機的誕生等。與常規動力裝置相比，雙燃料發動機最大限度地利用了氣體燃料，大大降低了燃油消耗（節約燃料20％～30％），同時，雙燃料發動機的NOX排放量只相當于普通柴油機的1/10，,CO2的排放也相當低。雙燃料發動機是LNG船主機的首選。目前主要機型有瓦錫蘭公司生產的Wartsila的DF系列雙燃料發動機、MAN B&W公司生產的ME-GI及四沖程雙燃料發動機。隨著人們對不污染海洋環境和大氣的“綠色船舶”的期望，世界上眾多的科研部門正在努力，以期減少柴油機動力裝置的排放污染。

2）大型豪華旅游船的建造促進了電力推進系統的發展。

電力推進系統是通過電子變頻技術，采用簡單的交流電動機帶動定螺距螺旋槳，根據需要從零到滿負荷自由選擇轉速，以滿足機動性和操縱性的要求。電力推進系統的優點：

①可省去中間軸及軸承，機艙布置靈活。

②可選用中高速柴油機，可使螺旋槳的轉速得到均勻、大范圍的調節。③倒車功率大，操縱容易，倒航迅速，船舶機動性提高。④主電機對外界負荷變化適應性好，甚至可短時堵轉。3）高速船的發展為燃氣輪機動力裝置帶來了生機。

由于燃氣機在單位功率重量和尺寸方面的優勢，加上其優良的加速性能、可靠性、振動小和低的NOX排放量等優點，被高速客船等采用。與柴油機相比，燃氣輪機的不足之處主要是其較低的經濟性。因此在作為推進動力時經常配備柴油機，而利用燃氣輪機具有良好的起動性能用于加速工況，配上柴油機組成聯合動力裝置克服低工況油耗高的缺點，是高速船較合適的動力裝置。實踐表明燃氣輪機機組可靠性達99.5％，熱效率已達39％，加上其特有的NOX排放量低的優勢，因此特別適合渡輪的使用要求。

4）推進裝置一改以往單一供貨方式而成套供貨方式發展。5）環境保護要求更安全、更低排放的船舶動力裝置。（1）安全要求動力裝置的冗裕配置。

除將化學品船、液化氣體船、油船等設計成雙殼船體，還應采用冗裕配置推進裝置及舵系，或設置應急動力裝置，可保證主推進一旦失效，船舶仍能在惡劣海況下以6kn航速前進。最常見的方式是軸帶發電機，當需要時主機與齒輪箱脫開，軸帶發電機轉為電動機，以發電機的電力帶動螺旋槳實現船舶應急推進。更進一步的發展，是雙套主推進系統。（2）低排放的船舶動力裝置

人類對保護環境質量要求的日益嚴格，使船用柴油機廢氣排放對大氣污染的影響亦受到了密切的關注。根據《MARPOL73/78公約》附則Ⅵ對功率大于130KW的柴油機NOX的排放的規定，現今的智能柴油機通過控制燃燒，能夠滿足低排放和經濟性的要求，此外，燃燒良好還可減少顆粒物排放。在低排放方面，電力推進及燃氣輪機更具有優勢。2．輪機管理重心的變化

由于船舶自動化程度大幅度提高，計算機技術迅速發展，與20世紀的船舶相比較，輪機管理工作的重心發生了根本性的改變，因此，對輪機管理人員提出了更高的要求，其重點體現在以下幾個方面：

（1）對輪機設備的檢修方面。由于對船舶設備的工況檢測儀器、儀表、故障診斷方法的日益完善，設備的維護、檢修將從定時、定期模式向視情模式發展。（2）對船機設備的使用方面。由于船機設備的自動控制、自動故障監測的廣泛使用，設備的使用管理已由傳統的“管機為主”、“管電為輔”向“機電綜合管理”方向發展。

（3）對輪機人員的業務要求方面。要求輪機人員不但有精湛的船機方面的知識，還要加強掌握船電方面專業知識和自動化方面的知識，這對于在現代化船舶上擔任輪機管理工作的輪機人員顯得尤為重要。

（4）對輪機人員的業務培訓方面。要加強輪機人員的業務培訓工作，使輪機人員盡快掌握和更新機電一體化方面的新技術和相關知識。

（5）對機電設備故障遠程診斷方面。要加強專家故障診斷系統的建設和完善。（6）對機艙的資源更要加強管理。包括人力資源和設備等，使得機艙的資源能夠充分發揮各自應有的作用。

第二節

一、對動力裝置的要求

船舶動力裝置的要求及性能指標

對船舶動力裝置的要求，主要包括可靠性、經濟性、機動性、重量和尺度、續航力、生命力等相關指標。1．可靠性

影響可靠性的因素主要有三個方面：設計制造（包括修復）的質量、安裝工藝的水平、使用管理技術能力。使用管理技術能力對可靠性的影響表現在：嚴格按照造船規范建造是取得可靠性的先決條件；備件的數量和保管是提高可靠性的有力保障；管理人員的業務能力是影響可靠性的重要因素。2．經濟性

船舶在營運中，船舶動力裝置的維護費用占船舶總費用的比例很大，現在已超過50％。為了提高船舶的營運效益，必須盡量提高動力裝置的經濟性。3．機動性

機動性是指改變船舶運行狀態的靈敏性，它是船舶安全航行的重要保證。船舶起動、變速、倒航和回轉性能是船舶機動性能的主要體現，而機動性取決于動力裝置的機動性，動力裝置的機動性由以下幾個指標來體現。（1）起航時間

從接到起航命令開始，經過暖機、備車和沖試車，使發動機達到隨時可用狀態的時間。這段時間越短的船舶其機動性越好。（2）發動機由起動開始至達到全功率的時間

這是加速性能的指標，這段時間的長短主要取決于發動機的型式、船體形狀、螺旋槳形式、吃水及外界阻力大小等因素。影響發動機加速的因素是它的運動部件的質量慣性和受熱部件的熱慣性，熱慣性更為突出，中速機優于低速機。船舶本身的阻力大小對發動機的加速性能也有很大的影響，由于調距槳對外界條件有很好的適應性，它的加速性能明顯好于定距槳。（3）發動機換向時間和可能的換向次數

發動機換向所需的時間是指主機在最低穩定轉速時，由發出換向指令到主機以相反方向開始工作所需的時間。換向時間越短，發動機的機動性越好。主機換向時間不得大于15s。

（4）船舶由全速前進變為倒航所需時間（滑行距離）

這是體現主機緊急倒車性能的指標。由于船舶慣性大，由全速前進變為后退所需的時間，總是大大超過發動機換向所需的時間。船舶開始倒航前滑行的距離主要取決于船舶的裝載量、航速、主機的起動換向性能、空氣瓶空氣壓力和主機倒車功率。

（5）發動機的最低穩定轉速和轉速禁區

在多缸柴油機中，由于各缸噴油泵柱塞偶件、噴油器針閥偶件的間隙和噴孔孔徑間的差別，以及一般油量調節桿安裝間隙的不同，使得船用主柴油機在低轉速（低負荷）運轉時，各缸供油量顯著不均。嚴重時個別缸不能發火而使轉速不穩，甚至自動停車。因而船用主柴油機都有一個使各缸都能夠均勻發火的最低轉速，稱最低（工作）穩定轉速。

船用主柴油機（尤其是直接驅動螺旋槳的主柴油機）的最低穩定轉速直接影響船舶微速航行性能。一般低速柴油機的最低穩定轉速不高于標定轉速的30%，中速機不高于40%，高速機不高于45%。在主機使用轉速范圍內如果存在引起船舶或軸系共振的臨界轉速，則應規定為轉速禁區，并以紅色在主機轉速表上標示。在主機使用轉速范圍內，轉速禁區越窄越好。4．重量和尺度 5．續航力

續航力是指船舶在加足航行所需物資（燃油、滑油、淡水等，主要指燃油）后所能航行的最大距離或最長時間。它是根據船舶的用途和航區確定的。續航力不但和動力裝置的經濟性、物資儲備量有關，也和航速有很大關系。6．生命力

生命力是指船舶在船機發生故障的情況下最大限度地維持工作的能力。

二、船舶動力裝置的基本性能指標

動力裝置的基本特性指標是指技術指標、經濟指標和性能指標。這些指標是我們對船舶進行選型、設計和判斷性能優劣的重要依據。1．船舶動力裝置的技術指標

技術指標指標識動裝置的技術性能和結構特性的參數。它主要指下列幾個指標：

1）功率指標

功率指標表示船舶做功的能力。為了保證船舶具有一定的航速，就要求推進裝置提供足夠的功率。動力裝置的功率是按船舶的最大航速確定的。在船舶以一定的航速前進時，螺旋槳產生的推力，必須克服船體對水和風的阻力，這些阻力取決于船舶線型、尺寸、航行速度，以及風浪大小和航道深淺等。（1）船舶有效功率PR 船舶有效功率PR指推進船舶航行所需功率。運行阻力R(N)，船舶的航行速度vs（m/s），則有效功率

PR= R×vs×1/1000 KW PR常稱為拖曳功率，可以從船模或實船的靜水試驗中得出。阻力R，相當于速度vs拖動船模（或實船）時繩索上的拖曳力。

（2）主機的輸出功率

主機的輸出功率即主機的制動功率或主機的有效功率。如果考慮了推進軸系的傳動損失，主機的供給功率實際上就是主機的額定功率。

新船設計時，估算船舶的有效功率PR可用“海軍常數法”進行估算。（3）相對功率

相對功率就是對應于船舶每噸排水量所需的主機有效功率。

Pr= Pe/ D kW/t D—船舶排水量，t 2）重量指標

（1）主機的單位重量gm

主機的單位重量gm是指主機單位有效功率的重量，即

gm= Gm/ Pe kg/kW 式中，Gm—主機重量，kg；Pe——主機有效功率，kW（2）動力裝置的單位重量gz

動力裝置的單位重量gz是指主機單位有效功率所需動力裝置的重量，即

gz= Gz/ Pe kg/kW 式中，Gz—主機重量，kg；Pe——主機有效功率，kW（3）主機的相對重量am

主機的相對重量am是指主機重量Gm與船舶排水量D之比，即

am= Gm/ D kg/t 式中，Gm—主機重量，kg； D—船舶滿載排水量，t（4）動力裝置的相對重量az

動力裝置的相對重量az是指動力裝置重量Gz與船舶滿載排水量D之比，即

az= Gz/ D kg/t 式中，Gz—主機重量，kg； D—船舶滿載排水量，t 3）尺寸指標

對于不同船舶，機艙尺寸要求也不統一，為了表征機艙的面積和容積利用率，特引用面積飽和度和容積飽和度兩個指標。（1）面積飽和度Ks： 面積飽和度是指每平方米機艙面積所分配的主機有效功率，即

Ks= Pe/ S kW/㎡

式中，Pe—主機有效功率，kW； S—機艙所占的面積，㎡（2）容積飽和度Kv：

容積飽和度是指每立方米機艙容積所分配的主機有效功率，即

Kv= Pe/ V kW/m3

式中，Pe—主機有效功率，kW； V—機艙所占的容積，m3 2．船舶動力裝置的經濟性指標

船舶動力裝置的經濟指標常用六個指標表示。1）動力裝置的總效率

動力裝置的總效率主要由推進裝置的熱效率、柴油發電機組的熱效率和燃油鍋爐的熱效率組成。（1）推進裝置的熱效率

推進裝置的熱效率是指推進裝置所產生的有效功的熱當量與主機所消耗熱量之比。

（2）柴油發電機組的熱效率

柴油發電機組的熱效率是指柴油發電機組電功率的熱當量與其所消耗熱量之比。

（3）燃油輔助鍋爐的熱效率

燃油輔助鍋爐的熱效率是指燃油輔助功率有效利用的熱量與其 所消耗熱量之比。

2）柴油機的燃油消耗率ge

柴油機的燃油消耗率是指在單位時間內柴油機額定功率所消耗的燃油量，即

ge=Ge/Pe kg/(kW.h)式中，Ge——柴油機每小時燃油消耗量，kg/h;Pe——主機有效功率，kW 3）船舶主機日耗油量Ge

船舶主機日耗油量是指主機在24h內的燃油消耗量 4）船舶日耗油量GD

船舶日耗油量是指每24h全船主機、輔機、輔助鍋爐的所消耗的燃油總量。5）船舶每海里燃油消耗率gn

船舶每海里燃油消耗量指船舶航行每海里所消耗的燃油總量，即

gn= GT / vs = GTe+ GTg + GTb + GTo / vs t/n mile GT——船舶每小時燃油消耗量，t/h；vs——航速；GTe、GTg、GTb、GTo——分別表示主機、發電柴油機、燃油輔助鍋爐及焚燒爐等其他耗油設備每小時的耗油量，Kg/h 一般情況下GTg、GTb、GTo與航速無關。

主機每海里燃油消耗gTe = Pe.ge/ vs kg/n mile gTe既與ge有關又與vs有關。這項經濟指標與船舶營運管理水平和輪機管理水平密切相關。圖1-2為主機燃料消耗率和每海里航程船舶燃料消耗量隨船速變化的關系圖。當船舶處于慢速航行時，雖然主機燃油消耗率ge較高，但船舶每海里燃油消耗率gn較低；隨著船速的增加，雖然ge有所降低，但gn卻明顯增加。圖中gn的最小值所對應的航速稱為節能航速。

圖1-2 燃料消耗隨航速變化關系圖

ge——燃油消耗率（紅線）；gn——每海里燃油消耗率（藍線）

6）船舶經濟航速

經濟航速是指船舶營運時取得某種經濟效果的航速，常用的經濟航速有以下幾種：節能航速、最低營運費用航速和最大盈利航速。（1）節能航速

節能航速是指每小時燃油消耗量最低時的靜水航速，它常由主機按推進特性運行時能維持正常工作的最低穩定轉速所決定。營運船舶在實現減速航行時，主機所輸出的功率大大減少，其每海里燃油消耗率大幅度降低。但航速降低后，營運時間被延長，運輸的周轉量也少了，故當船舶須實現減速航行時，尚應結合企業的貨源、運力及完成運輸周轉量的情況綜合考慮后再決策。（2）最低營運費用航速 船舶航行1天的費用，主要由其固定費用（折舊費、修理費、船員工資、港口駛費、管理費、利息、稅金以及船舶停泊期間燃、潤油費等）和船舶航行時燃、潤油費用構成。最低營運費用航速是指船舶每航行1n mile上述固定費用及航行費用最低時的航速，可供船舶及其動力裝置的性能評價及選型用。在滿足完成運輸周轉量的前提下，船舶按最低營運費用航行，其成本費最省，但它并未考慮停港時間及營運收入的影響，故不夠全面。（3）最大盈利航速

最大盈利航速是指指每天（或船舶在營運期間）能獲得最大利益的航速。此航速的大小，往往與每海里（或公里）運費收入、停港天數及船舶每天付出的固定費用有關。一般在運費收入低、停港時間長、運距短、油價高的情況下，其最大盈利航速相對較小。

第三節 船舶動力裝置的可靠性

一．船舶的特殊性

船舶動力裝置的可靠性與船舶的特殊性密切相關。船舶的特殊性主要表現在：（1）船舶大部分時間在海上航行。

（2）設備發生故障時，往往處于復雜的航區和嚴酷的氣象條件，局部故障可能影響全局，甚至導致嚴重后果。

（3）船舶動力裝置的使用環境苛刻多變、運行時工作參數變化范圍較大，隨時能要船員進行操縱，有時還要求采取應急措施，因此對船員要求較高。（4）船用機械特別是主機制造臺數少，而且母型機的試驗難以在陸地上充分進行。

（5）主機型式更新換代速度較快。

（6）機器部件和元件以及它們的質量和功能各異，所需知識面較廣。（7）現場數據主要由船員整理和提供。

二、可靠性在船舶動力裝置中的應用

船舶的特殊性，不僅體現出動力裝置可靠性的重要性，而且也說明動力裝置的可靠性是個復雜的課題。它既與各組成設備的可靠性、維修性有關，也涉及到參與管理的人的因素，因此它和人機工程學、勞動管理學、心理學等領域交錯在一起，使問題難以解決。

三、船舶各種機械的故障統計

1．動力裝置中各種機械發生故障的比例 在世界四大柴油機制造公司近幾年的統計資料表明，在柴油機船上，主機故障占總故障數的比例達到四成，主機是動力裝置中最重要的，但也是可靠性最薄弱的環節。在主機發生故障的原因中，約一半是由于材料質量不良和機件污損，前者是制造階段的原因，后者是使用階段的原因。所以從設計者到管理者，對主機可靠性都要給予足夠的重視。2．柴油機部件的故障統計

根據勞氏船級社、中國遠洋運輸總公司、日本相關機構等相關機構對船舶主機故障統計表明，低速柴油機發生故障最多的部件是活塞、氣缸蓋和十字頭軸承。中速柴油機（包括柴油發電機）中曲軸及其軸承故障比較突出。這些部件應作為可靠性技術中的重點問題給予研究，在運行管理中也應格外注意。

第四節 提高船舶動力裝置可靠性的措施

要保證和提高船舶動力裝置的可靠性，首先在設計時就應滿足可靠性要求，然后，在制造和工藝方面盡可能達到設計時規定的可靠度。只有這樣在使用中才能體現出轉子是否可靠。顯然船舶動力裝置的可靠性問題貫穿于整個設計、制造和工藝階段以及全部運轉期間。因此，我們可以把影響動力裝置可靠性的因素分為設計、制造工藝和管理三個方面。下面我們將著重從管理與維修保養方面探討如何提高動力裝置的可靠性。

一、提高管理水平

一個產品工作是否可靠，除決定于出廠質量外，使用管理維護的好壞對其可靠性也有決定性影響。因此，管理人員的業務水平，對于保證船舶的可靠性具有頭等重要的意義。統計表明，許多故障是由于船員采取了不正確的措施和違反技術操作規程所導致的。隨著船舶的設備日趨復雜，對船員業務水平、熟練程度、操作技能、發現和排除故障等的能力要求越來越高，其完成任務的職責也在加強。業務水平高的船員，可以保證船舶技術設備的使用和維護的質量始終處于較好狀態；能正確執行操作規程，充分做好設備起動前的準備工作，正確判斷設備的技術狀態和正確地確定負荷高低；還可以迅速發現和排除故障，用較短的時間完成維修工作。在拆裝機械、更換零部件時，如果船員水平不高，則可能使部件遭受異常負荷和額外應力，從而導致故障次數增加。

國內外的故障統計資料表明，人為故障所占比例越來越大。在人為原因造成的故障中，屬于責任心不強（工作不仔細、檢查不及時和違章操作）與屬于管理水平低（保養維護不良、指揮命令不當、判斷錯誤、操作錯誤等）所引發的幾乎各占一半，而且低職船員的人為事故所占比例高于高職船員。這些事實說明了提高船員管理水平的重要性和迫切性，并應從職業道德教育和業務水平提高兩方面去努力。

二、提高維修質量

維修是恢復和保證產品可靠性的一個重要措施。為了使產品發生故障后能很快修好，除了要求有先進的維修手段、熟練的維修人員之外，產品本身也應該有良好的可維修性。可維修性包括易拆卸性、可達性、可還原性、通用性、互換性、適檢性等，因此維修時應著重考慮以下幾個方面。1．對設備的維修要及時

2．在有條件的情況下，鼓勵船員對設備進行自修 3．在廠修時要做好監修工作 4．做好備件的管理工作 5．要有防錯措施

6．維修前應將維修時的方法、步聚及可能發生的問題考慮周全

三、充分利用技術管理指導性文件 1．利用這些技術資料制定操作規程

遵守操作過程可以避免或減少誤操作，減少事故和有利于延長設備使用壽命。2．根據文件資料判斷設備的實際技術狀態

主機的推進特性曲線和柴油發電機的負荷特性曲線，都是發動機實際工作狀態好壞的衡量標準，依據它們可盡早發現故障的隱患，及時采取有效措施。3．制定維修計劃與標準

依據技術文件制定出設備維護、維修計劃及標準。利用這些計劃及標準，對設備進行維修保養，可以使設備保持在最佳的技術狀態。對復雜、重要、技術維護所用平均年勞動量高的設備，若采用事后維修則會造成較大的經濟損失、可靠性損失（質量損失）和安全事故。因此，應該依靠平時的檢查和維修，使系統和設備始終保持在最佳狀態，防止事故的發生，這就是預防性維修。為了做好這項工作，必須對作業的內容、時間，判斷缺陷的方法和缺陷特征，應達到的標準等，按指導性文件的要求，結合設備的具體狀態，進行周密計劃并實施。

4．指導對設備的維修保養

在對設備進行維修保養時，可根據相應的技術文件提供的技術參數、拆卸與安裝的步驟、安全注意事項和檢修操作注意事項等，對設備進行正確地維修保養，確保設備恢復到最佳的技術性能。

四、做好可靠性數據的收集與管理

可靠性數據的收集與管理是開展提高可靠性活動的基礎工作和主要內容。通過對可靠性數據的收集、整理、分類、統計和分析，可達到兩個目的： ①了解整個動力裝置、裝置中各種機械設備和各種零部件的可靠性狀況，為新型船舶的開發設計、對有關設備和部件的改進提供可靠的依據，促進造船事業的發展。

②通過故障發生的時間、產生原因、維護和管理工作量的統計分析，正確制定使用和維修的標準及規范，改進管理維修工作，提高管理水平。

第五節 船舶動力裝置的余熱利用

一． 船舶動力裝置的余熱利用方案 1．船舶動力裝置熱平衡方程式

柴油機船舶動力裝置的動力設備主要是主柴油機、柴油發電機組和輔助鍋爐等。它們都以液態燃料為能源。船舶航行工況所需要的總熱量為

Q=Qm +Qg+ Qb

式中，分別為主機、柴油發電機組和輔助鍋爐所消耗的熱量，KJ/h。船舶動力裝置熱平衡方程式為/

x+y+z=1 式中，x= Qm/Q，y= Qg/Q，z= Qb/Q分別為主機、柴油發電機組和輔助鍋爐消耗熱量的百分比。動力裝置的能量平衡各成分的值x，y，z與船舶用途和動力裝置的類型有關。

在進行船舶動力裝置設計時，必須考慮整個船舶的能量平衡和各個耗能設備的熱平衡，以便找出能量綜合利用的途徑，決定所采用能量綜合利用的裝置和方案，從而提高動力裝置能量平衡中有效利用熱量的比例，以達到節約燃料的目的。

2．船舶動力裝置余熱利用方案

根據柴油機的熱平衡，能量轉換的數值范圍如下： ①轉變為機械功的熱為35％～40％。②排氣帶走的熱為27％～50％。

③冷卻介質（缸套冷卻水、增壓空氣冷卻水、潤滑油等）帶走的熱15％～30％。

④其他熱損失（輻射熱、摩擦損失熱）2％～8％。余熱利用是提高船舶動力裝置經濟性的措施之一。廢熱利用的方法是按廢熱特點進行的。主機排氣廢熱溫度高，可利用的單位熱量大；而冷卻水的溫度較低、量大，可利用的熱量也不少。不同類型船舶的余熱利用形式是很多的，幾種余熱利用裝置的原理圖：

（1）用廢氣鍋爐全部或部分代替輔助鍋爐。

（2）用廢氣鍋爐全部代替輔助鍋爐，且還可用廢氣渦輪發電機部分代替柴油機發電。

（3）用廢氣鍋爐產生的蒸汽驅動的汽輪發電機，全部或部分代替柴油機發電。（4）用廢氣鍋爐產生的蒸汽驅動的汽輪發電機全部代替柴油機發電，并且廢氣鍋爐還可以部分代替輔助鍋爐。

（5）用廢氣鍋爐產生的蒸汽驅動的汽輪發電機全部代替柴油機發電，并且用廢氣鍋爐全部代替輔助鍋爐。

（6）如冷卻水溫度較高，則冷卻水的熱量可用來產生蒸汽，以驅動汽輪發電機。也可用于其他需要加熱的設備。

（7）把冷卻水直接或間接為冷卻預熱，作燃油加熱、制淡、制冷和生活雜用等的熱源。

目前在船上較普遍地實現了余熱利用（1）和（2），以及把冷卻水的熱量部分地用于海水淡化裝置和加熱空調系統中的空氣。利用廢熱產生蒸汽和熱水，可以減少輔柴油機和輔鍋爐的耗油，提高裝置經濟性。然而，裝置上是否被采用以及如何采用，必須結合船舶動力裝置的具體情況加以綜合平衡，尤其要對下列三個方面問題進行仔細分析研究后才能作出決定：

（1）區別船舶類型和裝置功率范圍

（2）要用專門措施保證廢熱供應和廢熱消耗兩者的平衡（3）廢熱利用一定要綜合考慮經濟性 3．最大限度利用余熱的聯合裝置

隨著柴油機廢氣渦輪增壓器效率的提高和廢氣動力渦輪的利用，使柴油機排出廢氣可利用能量減少，其可利用部分和以前相比約下降50％，所以僅靠廢氣鍋爐所提供的熱量，難以滿足船舶動力裝置及輔助系統的要求，這就要求對能量平衡必須進行研究。另一方面柴油機實現了超高增壓，增壓空氣壓力超過0.4MPa，溫度超過180℃，其能量、質量和數量增加，利用價值大大提高，這部分過去未加利用的能量和廢氣能量的聯合利用就可滿足新的能量平衡。廢熱回收裝置的主要設備是多級蒸汽經濟器、混壓蒸汽渦輪、增壓空氣冷卻器（即爐水預熱器）。

圖1-4為三菱重工（Mitsubishi）的超級透平發電系統（STG）示意圖。該系統在雙壓廢氣經濟器和混壓蒸汽透平發電機的基礎上補充了一個熱水閃發能量發電系統。另外該系統還將增壓空氣的廢熱回收，用于對廢氣鍋爐的給水加熱。三菱的MET-SC渦流增壓器由于效率提高，只需較少的廢氣，剩余的廢氣則提供給一個徑流式廢氣透平。該廢氣透平的熱水閃蒸蒸汽透平通過一個齒輪裝置共同驅動發電機。

STG系統比帶有熱水閃蒸的蒸汽發電系統多獲得40％～60％的電能，并且使整個裝置的燃油消耗減少2％～3％。當主機在低負荷運轉時，所產生的輔助能量能夠滿足船上用電需要，而不必使用柴油發電機或軸帶發電機裝置和輔鍋爐產生的蒸汽。最早的STG系統已安裝在VLCC油船上，主機是裝有MET-SC型渦輪增壓器的7RTA84M低速柴油機；廢氣/蒸汽聯合驅動的發電機功率為1350KW；軸帶發電機/馬達為500KW；兩臺1000KW的柴油發電機組；空氣冷卻器作為爐水預熱器；廢氣鍋爐產生的低壓蒸汽供加熱器使用。

圖1-5為瓦錫蘭公司推出的典型的柴油機余熱回收系統，簡稱WHRS(Waste Heat Recovery System)。該系統除了有效地利用柴油機排出的廢氣能量，還將柴油機缸套冷卻水和掃氣空氣的余熱回收利用，有效地節約了燃油的消耗及廢氣的排放。

二、船舶動力裝置的效率

為了評定和比較柴油機船舶動力裝置的經濟性，應計算整個動力裝置的效率。目前較常用的計算方法有下列幾種。1．柴油機船舶動力裝置的總效率

在評價不同形式船舶柴油機動力裝置的余熱利用效率時，先要明確熱量有效利用的范圍，不僅包括與螺旋槳功率等值的熱量，還包括全船各種耗能裝置和動力裝置本身需要的熱量。在這種情況下，評價船舶柴油機動力裝置的經濟性標準就是總效率。總效率為所有耗能設備的有效熱之和與所消耗總熱量之比。2．船舶能量利用效率

船舶動力裝置的主要功用是保證額定航速，所以相對于螺旋槳功率的能量與船舶消耗的總能量之比，可以作為船舶熱能利用效率的綜合性標準。這個比值稱為船舶能量利用效率，即推進軸上總有效功率與所有耗能設備總消耗熱能之比。船舶能量利用效率不僅反應動力裝置本身的熱工完善程度，而且表征綜合推進裝置的工作效率。3．推進裝置的推進效率

現代大功率柴油機船舶動力裝置本身（滑油泵、燃油泵、冷卻水泵、分油機、熱交換器、通風機等）需要消耗大量的能量，因此推進軸上總有效功率與推進裝置消耗的熱量之比可用來評定各類船舶動力裝置的經濟性。因為它僅考慮推進裝置的燃料消耗，故可評定各類船舶動力裝置的經濟性，而不能評定利用廢熱的經濟性。

三、廢氣鍋爐的管理 1．典型的廢氣鍋爐系統

目前MC機型在正常額定負荷下透平后的排氣溫度為250～270℃，降低負荷運轉時將會更低些，因此可利用的排氣余熱減少，使廢氣鍋爐產生的飽和蒸汽不能滿足船舶加熱系統的需要，此時燃油輔助鍋爐可作為補充。

MAN B&W公司推出兩種典型的廢氣鍋爐系統。其一為標準的廢氣鍋爐系統，它用于產生飽和蒸汽供加熱之需，廢氣鍋爐有單一的蒸發器組成，是簡單的單壓蒸汽系統。給水直接泵送到燃油鍋爐，廢氣鍋爐與燃油鍋爐之間有循環水泵并共用一個水鼓。

該系統具有明顯的簡單性和低投資成本，又完全滿足船舶加熱蒸汽量的要求，因而得到廣泛應用。

其二為帶渦輪發電機的廢氣鍋爐系統，如圖1-7所示，它是帶有給水預熱器、蒸發器和過熱器的單壓蒸汽系統，其蒸汽除用于加熱之外還可以用于驅動渦輪發電機，系統中燃油輔助鍋爐的汽鼓一般也作為共用汽鼓。該廢氣鍋爐系統將更加先進些。

2．廢氣鍋爐煙灰積垢與著火的原因分析

在NK所統計的82艘船舶中，多數為二沖程柴油機和水管鍋爐，其中53艘船舶的廢氣鍋爐發生煙垢著火和損壞。廢氣鍋爐著火分為小的煙垢著火和高溫著火。

（1）小的煙垢著火

在有充分氧氣存在時，煙垢的可燃成分在高溫下（高于閃點）自由蒸發，被火花或火焰點燃，并保持小范圍和有限的燃燒，稱為小的煙垢著火。在柴油機機動操縱和低負荷運轉期間容易發生。

煙垢潛在著火溫度一般為300～400℃，但存在未燃燒的燃油時著火溫度約為150℃，極端情況下甚至低到120℃。這意味著著火也可發生于主機緊急停車之后，因為灼熱顆粒（火花）還殘留在管路管上。（2）高溫著火

高溫著火有氫著火和鑄鐵著火，可導致廢氣鍋爐損壞。如溫度在1000℃以上氫著火可以發生。鑄鐵著火即高溫下發生的鑄鐵氧化反應，在溫度超過1100℃時，鑄鐵著火可以發生，使鍋爐自身燃燒。

廢氣鍋爐煙垢著火的條件：只有在煙垢、火源和氧氣同時存在時才可以發生著火現象。煙垢著火的原因往往是由于柴油機燃油燃燒后產生的含油的煙灰微粒所引起的。

主機的型號及制造工藝對煙垢著火無明顯影響，甚至和短行程和長行程也沒有多大關系。另外，廢氣鍋爐使用水管的形式對煙垢著火也沒有明顯影響，實際上鍋爐安裝的簡單管件與帶有擴展管表面的管件有幾乎同樣數目的著火問題。最新開發的柴油機排氣溫度又比較低，容易導致廢氣鍋爐煙灰沉積。統計表明廢氣鍋爐的進口和出口溫度對煙垢著火的發生都沒有任何明顯影響。在現代柴油機較低排氣溫度下，為了仍能維持船舶蒸汽消耗的需求，促使與其匹配的廢氣鍋爐被設計得更加高效，這包括利用大受熱面、鍋爐設計為擴展管表面和低燃氣流速。上述高效與超擴展鍋爐的設計和劣質燃油的使用，使廢氣鍋爐管上煙灰沉積有增加的趨勢，并導致煙垢著火。此外，近年來船舶裝載不足，也造成著火事故的上升。

3．廢氣鍋爐與柴油機的匹配，鍋爐窄點的影響，允許的廢氣壓力損失 圖1-9是圖1-10可以說明與高效率柴油機匹配的高效率廢氣鍋爐的一些參數對煙垢著火的影響。1）鍋爐的窄點

廢氣鍋爐窄點是廢氣與飽和蒸汽之間的最小溫度差，即廢氣離開蒸發器時的溫度和飽和蒸汽之間的溫度差。窄點是可以用來表示廢氣鍋爐利用效率的一個參數。溫度/熱傳導圖稱為T/Q圖，圖1-9是圖1-7所示廢氣鍋爐系統實例的T/Q圖。一般蒸汽壓力為0.7MPa（絕對）或以上，相應的最低蒸發溫度為165℃，按T/Q圖廢氣出口溫度不能低于180℃，則15℃或以上用作窄點。（1）鍋爐窄點對鍋爐受熱面和蒸汽量的影響。從圖1-10的曲線可看出，廢氣鍋爐窄點由15℃改變為10℃和5℃時，蒸汽量增加5％和10％，而廢氣鍋爐受熱面增加1.41倍和2.32倍，當流經廢氣鍋爐的壓力損失太大時可降低廢氣流速。

（2）鍋爐窄點對鍋爐壓力損失和廢氣流速的影響。較低的窄點可提高廢氣鍋爐的利用效率，但廢氣鍋爐須有較大受熱面，因此壓力損失也較大。對最大允許廢氣壓力損失有一定限制，設計廢氣鍋爐的廢氣流速必須降低。低廢氣流速對形成煙垢有特別明顯的影響趨勢，現今劣質渣油運轉使這種趨勢變得更糟。（3）低窄點和煙垢。當窄點及其廢氣流速低時，窄點是影響煙垢發生的一個參數，相反，高窄點鍋爐不必設計成高廢氣流速的鍋爐，原則上，這種鍋爐也可以設計成低廢氣流速，即有低廢氣壓力損失。2）廢氣鍋爐允許的廢氣壓力損失

如前所述，通過鍋爐的允許廢氣壓力損失，對通過廢氣鍋爐的廢氣流速有重大影響。高壓力損失如能接受，那么要設計高廢氣流速的鍋爐就是可能的，但是如果只允許小的壓力損失，則廢氣流速必然是低的。

通過鍋爐的允許壓力損失依賴于柴油機增壓器后總的排氣系統的壓力損失。（1）MC型柴油機排氣系統的允許背壓。在柴油機的約定MCR工況下，增壓器后排氣系統總背壓最大不超過0.0035MPa，可用增壓器后測量的靜壓力表示。為了系統尾部有背壓儲備，在約定MCR工況下推薦為0.0030MPa。

排氣系統的背壓與廢氣流速有關，即與廢氣流速的平方成比例，從而與管徑4次方成比例。在約定MCR工況下，建議廢氣管內流速不超過50m/s,實際上為避免壓力損失太大，廢氣流速約為35m/s。

（2）廢氣鍋爐的允許壓力損失，在約定MCR工況下，廢氣鍋爐推薦的最大壓力損失一般為0.0015MPa。

4．廢氣鍋爐煙灰沉積和著火的預防措施（1）廢氣流速不能太低 廢氣鍋爐流速低是煙灰沉積著火的主要影響參數之一。設計廢氣流速低于10 m/s者幾乎都有著火故障，而高于20 m/s很少發生著火故障。考慮到柴油機在部分負荷運轉流速高達25～30 m/s，煙灰很少沉積，也無需安裝吹灰器。火管鍋爐的設計廢氣平均流速高于20 m/s時，對煙管也具有自動清洗的作用。（2）煙灰黏性的預防

含有灰分、殘炭和硫分的劣質渣油的使用，使煙灰具有黏性，這是煙灰發生沉積的重要因素。使用含有氧化鐵的燃油添加劑，可使煙灰失去黏性，導致煙灰沉積趨勢的減少。這樣對煙垢沉積的廢氣流速限制也可降低，即煙垢沉積將失去對低廢氣流速的敏感性。（3）鍋爐受熱面廢氣溫度不能太低

鍋爐廢氣出口溫度應不低于155℃，鍋爐進口給水循環溫度，對有預熱器的應高于120～130℃，否則凝結的硫酸可使煙灰有黏性，增加煙垢形成的趨勢。（4）鍋爐循環水流速度和流量比不能太低

應保持鍋爐管表面邊界層的廢氣低于煙灰著火溫度，減少煙垢點燃的危險。溫度高于150℃可發生煙垢著火危險，極端情況下在120℃時也有著火危險。（5）柴油機排氣不允許惡化（6）水管鍋爐應裝自動吹灰器

在船舶經常停航待命和降速航行時，應盡量使用最低燃油費用航速。若柴油機在航行時經常處于較高負荷下工作，應盡量使用最低耗油率航速。從節約燃料費用的角度出發，應盡量使用最低燃油費用航速。最佳經濟航速即最大盈利航速。

Sulzer RTA柴油機布置區由R1、R2、R3、R4圍成，由經濟運轉工況點R2可知，平均有效壓力降低1%,燃油消耗可降低0.2%～0.25%。

在常用航速范圍內，槳轉速降低1%，在航速及載貨量不變的條件下，一般可減少油耗0.2～0.3% 動力裝置選型確定之后，一般應進行船舶經濟性的總體論證以確定最佳航速。Sulzer RTA柴油機布置區由R1、R2、R3、R4圍成，R2是經濟運轉工況點,其特點是A．Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ

Ⅰ．最高燃燒壓力不變；Ⅱ．平均有效壓力降低；Ⅲ．平均有效壓力為標定；Ⅳ．功率和轉速降低；Ⅴ.轉速不變。

船速與航速的概念不同，船速是指船舶相對水的速度，航速是船舶相對陸地的速度；航速等于船速與流速矢量之和。

關于續航力、油耗及航速三者的關系——燃油儲備一定時，續航力與航速的平方成反比；續航力相同時，油耗率與航速的平方成正比。

廢氣鍋爐的產氣量與蒸汽壓力有關，蒸汽壓力高，產汽量下降。為了達到節能的目的，應根據使用對象確定——僅用于供熱系統的，選用飽和蒸汽可產生更多的蒸汽量；需帶動輔助機械的，可以將壓力提高。廢氣鍋爐出口排煙溫度t2不得低于160～170℃；

目前，廢氣鍋爐是按進氣溫度為255℃，排出溫度為188℃標定工況設計的。廢氣鍋爐出口排溫t2越低，能夠回收的熱量就越多。理論上可降至環境溫度，但事實上這是不可能的。廢氣鍋爐進口排氣溫度t1越高，可回收的排氣熱量就越多。

要想獲得更多的余熱和廢氣鍋爐蒸發量，必須使蒸汽壓力和飽和溫度都降低 對船舶余熱利用方案中利用發動機冷卻水的余熱途徑理解錯誤的是________。A．冷卻水的冷卻器是制冷機的發生器 B．冷卻水的冷卻器作為汽輪機給水的加熱器 C．冷卻水的冷卻器作為制淡系統的蒸發器 D．中央冷卻水的冷卻器作為制淡系統的蒸發器

廢氣鍋爐的窄點是用來表示廢氣鍋爐利用率的一個參數。

第三篇：船舶制造過程概述

船舶制造過程概述

船舶由成千上萬種零件構成,幾乎與各個工業部門都有關系.除特有的船體建造技術外,造船還涉及到機械,電氣，冶金,建筑,化學以至工藝美術等各個領域.因此,造船是以全部工業技術為基礎的一門綜合技術,反映一個國家的工業技術水平.由于船舶的航區,任務和要求不同,船舶產品具有品種多,生產批量小的特點.為了有節奏地生產,縮短制造周期,造船廠從接受訂貨至完工交船為止,都必須有周密的生產管理和技術管理.造船用的材料品種多,數量大,其中以鋼材的使用量為最大.例如,制造一艘裝載量為 1萬噸的貨船需要鋼材3000～4000噸.船體結構用的材料主要是碳素鋼和低合金高強度鋼(見鋼).采用高強度鋼可減輕船體自重,降低推進功率,達到多裝客貨,增加裝備或提高航速的目的.小型艦艇還采用鋁合金,玻璃鋼或鈦合金作為船體材料.船舶需要在嚴酷的環境下營運,對于船用材料,除保證冶煉方法,化學成分和機械性能外,在可焊性能和耐蝕性能等方面都有較高的要求.造船工序

造船的主要工藝流程如下.1.鋼材預處理

鋼材預處理即在號料前對鋼材進行的矯正,除銹和涂底漆工作.船用鋼材常因軋制時壓延不均,軋制后冷卻收縮不勻或運輸,儲存過程中其他因素的影響而存在各種變形.為此,板材和型材從鋼料堆場取出后,先分別用多輥鋼板矯平機和型鋼矯直機矯正,以保證號料,邊緣和成型加工的正常進行.矯正后的鋼材一般先經拋光除銹,最后噴涂底漆和烘干.這樣處理完畢后的鋼材即可送去號料.這些工序常組成預處理自動流水線,利用傳送滾道與鋼料堆場的鋼料吊運,號料,邊緣加工等后續工序的運輸線相銜接,以實現船體零件備料和加工的綜合機械化和自動化.2.放樣和號料

船體外形通常是光順的空間曲面.由設計部門提供的用三向投影線表示的船體外形圖,稱為型線圖,一般按1:50或1:100的比例繪制.由于縮尺比大,型線的三向光順性存在一定的誤差,故不能按型線圖直接進行船體施工,而需要在造船廠的放樣臺進行1:1的實尺放樣或者是1:5,1:10的比例放樣,以光順型線,取得正確的型值和施工中所需的每個零件的實際形狀尺寸與位置,為后續工序提供必要的施工信息.船體放樣是船體建造的基礎性工序.號料是將放樣后所得的船體零件的實際形狀和尺寸,利用樣板,樣料或草圖劃在板材或型材上,并注以加工和裝配用標記.最早的放樣和號料方法是實尺放樣,手工號料.20世紀40年代初出現比例放樣和投影號料,即按1:5或1:10的比例進行放樣制成投影底圖,用相應 的低倍投影裝置放大至實際尺寸;或將投影底圖縮小到1/5～1/10攝制成投影底片,再用高倍投影裝置放大50～100倍成零件實形,然后在鋼材上劃線.比例放樣還可提供仿形圖,供光電跟蹤切割機直接切割鋼板用,從而省略號料工序.投影號料雖在手工號料的基礎上有很大改進,但仍然未能擺脫手工操作.60年代初開始應用電印號料,即利用靜電照相原理,先在鋼板表面噴涂光敏導電粉末,進行正片投影曝光,經顯影和定影后在鋼板上顯出零件圖形.適用于大尺寸鋼板的大型電印號料裝置采用同步連續曝光投影方式,即底圖和鋼板同步移動,在運動過程中連續投影曝光.適用于小尺寸鋼板的小型電印號料裝置,則在鋼板上一次投影出全部圖形.這種號料方法已得到較廣泛的應用.隨著電子計算機在造船中的應用,又出現數學放樣方法.即用數學方程式表示船體型線或船體表面,以設計型值表和必需的邊界條件數值作為原始數據,利用計算機進行反復校驗和計算,實現型線修改和光順,以獲得精確光順和對應投影點完全一致的船體型線.船體的每條型線都由一個特點的數學樣條曲線方程表示,并可通過數控繪圖機繪出圖形.數學放樣可取消傳統的實尺放樣工作,還可為切割和成形加工等后續工序提供控制信息,對船體建造過程的自動化具有關鍵的作用,是造船工藝的一項重要發展.3.船體零件加工

包括邊緣加工和成形加工.邊緣加工就是按照號料后在鋼材上劃出的船體零件實際形狀,利用剪床或氧乙炔氣割,等離子切割進行剪割.部分零件的邊緣還需要用氣割機或刨邊機進行焊縫坡口的加工.氣割設備中的光電跟蹤氣割機能自動跟蹤比例圖上的線條,通過同步伺服系統在鋼板上進行切割,它可與手工號料,投影號料配合使用.采用數控氣割機不但切割精度高,而且根據數學放樣資料直接進行切割,可省略號料工序,實現放樣,切割過程自動化.對于具有曲度,折角或折邊等空間形狀的船體板材,在鋼板剪割后還需要成形加工.主要是應用輥式彎板機和滾壓機進行冷彎，或采用水火成形的加工方法,即在板材上按預定的加熱線用氧-乙炔烘炬進行局部加熱,并用水跟蹤冷卻,使板材產生局部變形,彎成所要求的曲面形狀.對于用作肋骨等的型材,則多應用肋骨冷彎機彎制成形.隨著數字控制技術的發展,已使用數字控制肋骨冷彎機,并進而研制數字控制彎板機.船體零件加工已從機械化向自動化進展.4.船體裝配和焊接

將船體結構的零部件組裝成整個船體的過程.普遍采用分段建造方式,分為部件裝配焊接,分段裝配焊接和船臺裝配焊接3個階段進行.① 部件裝配焊接:又稱小合擾.將加工后的鋼板或型鋼組合成板列,T 型材,肋骨框架或船首尾柱等部件的過程,均在車間內裝焊平臺上進行.② 分(總)段裝配焊接:又稱中合攏.將零部件組合成平面分段,曲面分段或立體分段,如艙壁,船底,舷側和上層建筑等分段;或組合成在船長方向橫截主船體而成的環形立體分段,稱為總段,如船首總段,船尾總段等.分段的裝配和焊接均在裝焊平臺或胎架上進行.分段的劃分主要取決于船體結構的特點和船廠的起重運輸條件.隨著船舶的大型化和起重機能力的增大,分段和總段也日益增大,其重量可達800噸以上.③船臺(塢)裝配焊接:即船體總裝,又稱大合攏.將船體零部件,分段,總段在船臺(或船塢)上最后裝焊成船體.排水量10萬噸以上的大型船舶,為保證下水安全,多在造船塢內總裝.常用的總裝方法有:以總段為總裝單元,自船中向船首,船尾吊裝的稱總段建造法,一般適用于建造中小型船舶.先吊裝船中偏尾處的一個底部分段,以此作為建造基準向船首,船尾和上層吊裝相鄰分段,其吊裝范圍呈寶塔狀的稱塔式建造法;設有2～3個建造基準,分別以塔式建造法建造,最后連接成船體的稱島式建造法;在船臺(或船塢)的末端建造第一艘船舶時,在船臺的前端同時建造第二艘船舶的尾部,待第一艘船下水后,將第二艘船的尾部移至船臺末端,繼續吊裝其他分段,其至總裝成整個船體,同時又在船臺前端建造第三艘船舶的尾部,依此類推,這種方法稱為串聯建造法;將船體劃分為首,尾兩段,分別在船臺上建成后下水，再在水上進行大合攏的稱兩段建造法.各種總裝方法的選擇根據船體結構特點和船廠的具體條件而定.船體裝配和焊接的工作量,占船體建造總工作量的75%以上,其中焊接又占一半以上.故焊接是造船的關鍵性工作,它不但直接關系船舶的建造質量,而且關系造船效率.自20世紀50年代起,焊接方法從全手工焊接發展為埋弧自動焊,半自動焊,電渣焊,氣體保護電弧焊.自60年代中期起,又有單面焊雙面成形,重力焊,自動角焊以及垂直焊和橫向自動焊等新技術.焊接設備和焊接材料也有相應發展.由于船體結構比較復雜,在難以施行自動焊和半自動焊的位置仍需要采用手工焊.結合焊接技術的發展,自60年代起,在船體部件和分段裝配中開始分別采用 T型材裝焊流水線和平面分段裝焊流水線.T 型材是構成平面分段骨架的基本構件.平面分段在船體結構中占有相當的比重,例如在大型散裝貨船和油船上,平面分段可占船體總重的50%以上.平面分段裝焊流水線包括各種專用裝配焊接設備,它利用輸送裝置連續進行進料,拼板焊接以及裝焊骨架等作業,能顯著地提高分段裝配的機械化程度,成為現代造船廠技術改造的主要內容之一.世界上有些船廠對批量生產的大型油船的立體分段也采用流水線生產方式進行裝焊和船塢總裝.船體總裝完成后必須對船體進行密閉性試

驗,然后在尾部進行軸系和舵系對中,安裝軸系,螺旋槳和舵等.在完成各項水下工程后準備下水.5.船舶下水

船舶下水是將在船臺(塢)總裝完畢的船舶從陸地移入水域的過程.船舶下水時的移行方向或與船長平行,或與船長垂直,分別稱為縱向下水和橫向下水.下水滑道主要為木枋滑道和機械化滑道.前者依靠船舶自重滑行下水,使用較普遍;后者利用小車承載船體在軌道上牽引下水,多用在內河中小型船廠.縱向下水之前先將擱置在墩木上的船體轉移到滑板和滑道上,滑道向船舶入水方向有一定傾斜.當松開設置于滑板與滑道間的制動裝置后,船舶由于自重連同滑板和支架一起滑入水中,然后靠自身的浮力飄浮于水面.為減少下滑時的摩擦阻力,在滑板與滑道之間常涂上一定厚度的下水油脂;也可用鋼珠代替下水油脂,將滑動摩擦改為滾動摩擦,進一步減少摩擦力.在船塢內總裝的船,只要灌水入塢即能浮起,其下水操作比在船臺下利用滑道下水簡單和安全得多.下水意味著船舶建造已完成了關鍵性的,主要的工作.按傳統習慣,大型船舶下水常舉行隆重的慶祝儀式.船舶下水后常是靠于廠內舾裝碼頭,以安裝船體設備,機電設備,管道和電纜,并進行艙室的木作,絕緣和油漆等工作，稱為碼頭安裝.碼頭安裝涉及的工種很多,相互影響也較大.而隨著船舶設備和系統 的日趨復雜,安裝質量的要求也不斷提高,故安裝工作直接關系下水后能否迅速試航和交船.為了縮短下水后的安裝周期,應盡可能將上述安裝工作提前到分段裝配和船體總裝階段進行,稱為預舾裝.將傳統的單件安裝改為單元組裝,也可大大縮短安裝周期,即根據機艙和其他艙室設備的布置和組成特點確定安裝單元的組成程度,如主機冷卻單元可包括換熱器,泵,溫度調節器,帶附件的有關管道和單元所必需的電氣設備.在車間內組成安裝單元,然后吊至分段,總段或船上安裝,這樣可使18～25%的安裝工作量由船上提前到內場進行,能使船上的安裝周期縮短15～20%.6.系泊試驗和航行試驗

在船體建造和安裝工作結束后,為保證建造的完善性和各種設備工作的可靠性,必須進行全面而嚴格的試驗,通常分為兩個階段,即系泊試驗和航行試驗.系泊試驗俗稱碼頭試車,是在系泊狀態下對船舶的主機,輔機和其他機電設備進行的一系列實效試驗,用以檢驗安裝質量和運轉情況.系泊試驗以主機試驗為核心,檢查發電機組和配電設備的工作情況,以便為主機和其他設備的試驗創造條件.對各有關系統的協調,應急,遙測遙控和自動控制等還需要進行可靠性和安全性試驗.系泊試驗時

船舶基本上處于靜止狀態,主機,軸系和有關設備系統不能顯示全負荷運轉的性能,所以還需要進行航行試驗.航行試驗是全面地檢查船舶在航行狀態下主機,輔機以及各種機電設備和系統的使用性能.通常有輕載試航和重載試航.在航行試驗中測定船舶的航速,主機功率以及操縱性,回轉性,航向穩定性,慣性和指定航區的適航性等.試驗結果經驗船機構和用戶驗收合格后,由船廠正式交付訂貨方使用.船舶的制造過程是復雜的，這里只作簡單敘述。

第四篇：毽子運動概述

第一章 毽子運動概述

現代毽球運動是一項集健身、娛樂、競技和觀賞于一體的民族傳統體育項目，有著悠久歷史，是中華民族傳統體育寶庫中的一顆璀璨的明珠。1984年被批準列入全國少數民族傳統體育運動會正式比賽項目，以來，已在全國各地蓬勃開展起來，現在被列為亞洲室內運動會、全國體育大會、全國少數民族運動會、全國農民運動會等運動會比賽項目。

一、毽子運動的起源與發展

踢毽子，是我國一項流傳很廣，有著悠久歷史的民族體育活動。踢毽與蹴鞠同宗、同源，是蹴鞠的一個分支。據文物考證，蹴鞠起源于五千多年前新石器時代的黃河流域，其原始形態為用腳在地面蹭蹴石球相撞擊。據歷史文獻和出土文物證明，踢毽子形成于我國漢代，盛行于六朝、隋、唐。宋朝高承在《事物記源》一書中，對踢毽子有較詳細的記載：“今時小兒以鉛錫為錢，裝以雞羽，呼為毽子，三四成群走踢，有里外廉、拖搶、聳膝、突肚、佛頂珠等各色。

毽子的發展： 明、清時期：踢毽子在此時期進一步發展。明代進士、我國歷史上有名的散文學家劉侗在《帝京景物略》中寫道： “楊柳兒青放空鍾，楊柳兒死踢毽子。”可見踢毽子已成為民諺的內容，而且發展到數人同踢的技巧運動。至清未踢毽子已達到鼎盛時期，參加的人越來越多，不僅用來鍛煉身體，作養生之道，而且把踢毽子和書畫、下棋、放風箏、養花鳥、唱二黃等并提，一些人以會踢毽子為榮。因此，踢毽子的活動更加廣泛，特別是青少年參加者更為普遍，當時就有這樣的童謠：“一個毽兒，踢兩半兒，打花鼓，繞花線兒，里踢外拐，八仙過海，九十九，一百。”說明踢毽子已經到了相當普及的程度。民間踢毽愛好者更是用功苦練，以口傳身授的方法代代相傳。

本世紀三十年代：涌現了一批全國聞名的踢毽子能手。如北京的譚俊川、金幼申、溥子衡、林少庵，上海的周柱國、陳鴻泰，河北的楊介人，浙江的謝叔安，河南的路錦城等等，數不勝數。

踢毽技術在普及的基礎上得到了提高，各種踢法豐富多采，高難翻新的動作層出不窮，不同風格爭奇斗勝，使觀者眼花繚亂，驚嘆不已。我國傳統的踢毽運動，日趨完善。

現代毽類運動的誕生和發展：起步于二十世紀中期，包括毽球和花樣踢毽兩個項目。現代毽類運動從初興就得到了政府及社會各界的積極倡導和大力支持。到二十世紀八十年代，現代毽類運動得到迅速普及，廣泛開展于工廠、學校和機關事業單位當中。隨著毽類運動的蓬勃興旺，全國和地方性毽球組織相繼成立。

二、毽球運動的特點與價值

（一）毽球運動的特點

踢毽子運動是一項靈巧、簡便、有趣和十分競技的健身活動，它可以一人踢，兩人踢或多人輪流不斷地用各種動作姿勢接傳，活動時間可長可短，所用活動場地可大可小，男女老少皆宜參加，普及性很強。毽球運動要求踢毽者在一剎那來控制毽球，在空中完成各種接、落、跳、繞、踢等動作，這能大大提高毽者的反應性、靈敏性和動作協調性。

毽球運動融入了足球的教法、羽毛球的場地和排球的戰術。發展毽球運動，對其他體育項目運動技術的提高具有促進作用，它可以作為足球、武術、體操、跑步等運動訓練的輔助練習。毽球運動將個人技藝變為集體對抗，既顯示了個人的技術，又把古老項目發展為隔網對抗的競技項目，使之更有朝氣、生機和青春的活力，給人們一種強烈的時代感、藝術美感，極大地刺激和調動了人們的參與意識，培養人們勤奮、進取、開拓及創新的精神。

（二）毽球運動的價值

踢毽球不僅可促進身體的背、腿、軀干及骨骼肌肉的正常發育，還可以增強心臟功能、擴大肺活量、鍛煉神經系統、提高機體功能、改善代謝能力，培養人們對時間、空間的立體感，提高定向能力與判斷能力；而且更有助于提高踝、膝、和關節的靈活性，使身體的協調性、柔韌性進一步得到全面鍛煉，以達到增強體質的目的。

隨著社會生活水平的不斷提高，人們體育鍛煉意識不斷增強，毽球運動作為人民群眾喜聞樂見的體育項目，在全民健身活動中發揮著重要作用。同時，也顯示出我國民間體育的獨有特色，增添民族自豪感，繼承與發揚我國民族文化遺產的光榮傳統、第二章 運動保護

“生命在于運動”，但是盲目、不科學的運動非但不能起到強身健體的作用，反而會給身體帶來一定的傷害。只有掌握體育鍛煉的一般性生理衛生知識，科學地進行體育鍛煉，才能起到健身強體、防病治病的作用

第一節 生理衛生

青少年在進行毽球運動時，除了應進行一般性的身體檢查和必要的咨詢外，還要注意培養運動興趣和把握適當的運動強度。

一、培養運動興趣

在進行毽球運動前，首先必須培養自己對毽球 的興趣。培養對毽球運動興趣的方法有很多，如觀看毽球比賽，與同學、朋友一起進行毽球運動等。有了濃厚的興趣，就能自覺地投入到毽球運動之中，從而達到理想的體育鍛煉效果。

二、把握運動強度

青少年進行毽球運動，主要是在運動的過程中增強體質，提高健康水平，而不是為了創造運動成績，所以運動強度不宜過大。控制運動強度最簡單的辦法是測定運動時的脈搏控制在每分鐘140次左右較為合適。

活動時運動強度小，運動時間就應相對延長，每天活動時間以半小時以上為宜。對于剛參加毽球運動的人來說，一開始活動的時間宜短不宜長，以后隨著身體功能的適應，運動時間可以逐漸延長。

第二節 運動前準備

運動前進行充分的準備活動，對于青少年來說是非常重要的。一些青少年毽球運動愛好者，常常不重視運動前的準備活動，導致各種運動損傷，影響運動效果，也容易失去對毽球運動的興趣，甚至造成對毽球運動的畏懼。因此，青少年在進行毽球運動前，必須進行充分的準備活動。

一、準備活動作用

運動前充分的準備活動能夠對肌肉、內臟器官有很大的保護作用，同時還可以提前調節運動時的心理狀態。

（一）提高肌肉溫度，預防運動損傷

運動前進行一定強度的準備活動，不僅可以使肌肉內的代謝功能加強，溫度增高，粘滯性下降，提高肌肉的收縮和舒張速度，增強肌力，同時還可以增加肌肉、韌帶的單行和伸展性，減少由于肌肉劇烈收縮而造成的運動損傷。

（二）提高內臟器官功能水平

內臟器官功能特點之一就是生理惰性較大，即當適動開始、肌肉發揮最大功能水平時，內臟器官并不能立刻進入最佳活動狀態。在正式開始體育鍛煉前進行適當的準備活動，可以在一定程度上預先動員內臟器官的功能，使內臟器官從活動一開始就達到較高水平。另外，進行適當的準備活動，還可以減輕開始運動時由于內臟器官的不適應而造成的不舒服感覺。

（三）調節心理狀態

青少年進行體育鍛煉不僅是身體活動，同時也是心理活動。研究證明，心理活動在體育鍛煉中起著非常重要的作用。體育鍛煉前的準備活動，可以起到心理調節的作用，即建立各運動中樞間的神經聯系，使大腦皮層處于最佳興奮狀態。

二、如何進行準備活動

一般來說，準備活動主要應考慮內容、時間和運動量等問題。

（一）內容

準備活動可分一般性準備活動和專項準備活動。一般性準備活動主要是一些全身性的身體練習，如跑步、踢腿、彎腰等。一般性準備活動的作用是在于提高整體的代謝水平和大腦皮層的興奮狀態，減少運動損傷的發生。專項準備活動是指與所從事的體育鍛煉內容相適應的動作練習。下面介紹一套一般性準備活動操，供我校的學生運動前使用。這套活動操主要包括頭部運動、肩部運動、擴胸運動、體側運動、體轉運動、髖部運動和踢腿運動等。

1、頭部運動

頭部運動的動作方法（見圖一）是：

1、兩手叉腰，兩腳左右開立，做頭部向前、向后、向左、向右，以及繞環運動。

2、肩部運動

肩部運動的動作方法(見圖二)是

手扶肩部，屈臂向前、向后繞環，以及直臂繞環。

3、擴胸運動

擴胸運動的動作方法（見圖三）是： 屈臂向后振動及直臂向后振動。

4、體側運動

體側運動的動作方法（見圖四）是：

兩腳左右開立，一手叉腰，另一臂上舉，開隨上體向對側振動。

5、體轉運動

體轉運動的動作方法（見圖五）是：

兩腳左右開立，兩臂體前屈，身體向左。向右有節湊地扭轉。

6、髖部運動

髖部運動的動作方法（見圖六）是：

兩腳左右開立，兩手叉腰，髖關節放松，做向左，向右360度旋轉。

7、踢腿運動

踢腿運動的動作方法（見圖七）是：

兩臂上舉后振，同時一腿向后半步，然后兩臂下擺后振，同時向前上方踢腿。

（二）時間個運動量

準備活動的時間和運動量隨體育鍛煉的內容和量而定。由于以健身為目的的體育運動量較小，所以準備活動的量也相對較小，時間也是不宜過長，否則，還未進行體育鍛煉身體就疲勞了。半小時的體育鍛煉，準備活動時間一般以10分鐘左右為宜。

另外，與運動員正式參加比賽不同，青少年進行準備活動后就可馬上從事毽球運動。這是因為運動員準備活動后適當的休息是為了使身體功能有所恢復，以便在比賽中創造優異成績，而青少年參加毽球運動是為了增強體質，不是創造成績。

第三節 運動后放松

進行劇烈的毽球運動后，有些同學習慣坐在地上，或是直接躺下來要休息，認為這樣可以快捷消除疲勞、其實不然，這樣做的結果不僅不能盡快地恢復身體功能，反而會對身體產生不良影響。正確的做法應該是運動后做一些整理活動，放松身體。

一、運動后整理活動必要性

運動后的整理活動不但可以避免頭暈等癥狀，還可以有效地消除疲勞。

（一）避免頭暈

在進行毽球運動時，心血管功能活動時加強，骨骼肌等外周毛細血管開放，骨骼肌血流量增加，以適應身體功能的需要。而運動時骨骼肌的節律性收縮，又可以對血管產生擠壓作用，促進靜脈血回流。

人體在停止運動后，如果停下來不動，或是坐下來休息，靜脈血管失去了骨骼肌的節律性收縮，血液會由于受重力作用滯留在下肢靜脈血管中，導致回心血量減少，心血輸出量下降，造成暫時性腦缺血，出現頭暈、眼前發黑等一系列癥狀，嚴重者甚至出現休克。為了避免這些癥狀的發生，整理活動是非常必要的。

（二）消除疲勞

除了避免頭暈等癥狀的發生，運動后的整理活動還可以改善血液循環狀態，達到快速消除疲勞的目的。

二、放松方法

（運動放松應注意一下幾個問題：

（1）做一些放松跑、放松走等形式的下肢運動，促進下肢靜脈血的回流，防止體育鍛煉后心血輸出量的過度下降；

（2）在下肢活動后進行上肢整理活動，右臂活動后做左臂的整理活動，通過這種積極性休息，使身體功能得到盡快恢復；

（3）整理活動的兩部要過大，否則整理活動又會引起新的疲勞；（4）進行整理活動時，應當保持心情舒暢、精神愉快的感覺。

第四節 恢復養護

人體在運動后，除采用休息和積極性體驗手段加速身體功能的恢復外，還可以根據毽球運動的特點，補充不同的營養物質，以盡快消除疲勞。

毽球運動結束后，人體內會產生一種叫做乳酸的酸性物質，它的積累會造成機體的疲勞，使恢復時間延長。所以，我們在毽球運動后，應多補充一些堿性食物，如 蔬菜、水果等，而動物性蛋白等肉類食品偏“酸”，在運動后的當天可適當減少。

第三章 器材與裝備

毽球運動受場地和設施的限制比較小，單人玩、雙人玩、多人玩都可以。一個毽球可以滿足五六人乃至更多人的參與。

第一節 器材

毽球運動的器材就是毽球，毽球主要由毽毛和毽墊等構成。

一、規格

（1）毽球高13—15厘米，重13—15克；（2）每支毽毛寬3.2—3.5厘米；

（3）毽墊直徑3.8—4厘米，厚1.3—1.5厘米，毛管高2.5厘米（如圖一）

二、材質

毽毛由鵝翎制成，毽墊由上墊、下墊和毛管構成均用橡膠制作。

三、構成

（1）毽毛由4支白色或彩色鵝翎呈十字形插在毛管內；

（2）上墊和下墊中間套有由三層以上硬質薄形皮革或類似材料制成的墊圈；（3）上墊套在毛管上，下墊和毛管連一起。

第三節 裝備

一、服裝

（1）服裝要寬松舒適，便于活動，面料一般為吸汗性和透氣性較好的棉制品；（2）場上隊員上衣的前后須有明顯的號碼，號碼顏色一致，并與上衣顏色有明顯的區別；

（3）隊員不的穿戴任何危及其他隊員的服飾

二、毽球鞋

選手應穿專門的毽球鞋，在鞋底的設計上一般用牛筋底做底，鞋底能耐磨合防滑。鞋底和鞋幫之間加一層防震材料，選手騰跳落地時，能保護腳跟、腰及后腦不受傷害。

教學目標

總目標：

在體育課中實施“七彩毽球”。讓學生在活動中求愉快，在愉快中求發展，從而激活學生參與毽球學習的熱情，啟發學生掌握毽球鍛煉的方法，提高學生自主鍛煉的能力，培養學生經常鍛煉的習慣，形成有益的毽球品質，促進學生身體健康發展，為終身體育奠定基礎。具體目標：

1、熟悉球性，增強本體感受，較熟練地掌握盤踢、磕踢、拐踢、繃踢等毽球基本動作的基本知識、基本技術、基本技能和方法，并能在運動中加以運用，了解毽球運動的一般常識和基本動作要領，懂得毽球運動的鍛煉身體價值。

2、通過毽球活動，提高身體基本活動能力，改善身體形態和身體機能，促進學生生長發育，全面鍛煉身體，發展身體素質，增進身心健康，增強體質。提高運動中控制球的能力和協調能力，并逐步提高基本動作的綜合運用能力。

3、建立以球育德。以球強智、以球養性、以球會友、以球興校的思想。在學練中發展學生個性，形成競爭意識和頑強拼博精神，培養運動美感和審美情趣；形成公平競爭的道德規范和團結協作的集體主義精神。

第四章 水平一

第五篇：運動飲料概述

第一章 運動飲料概述

第一節 運動飲料定義

第二節 運動飲料行業發展歷程

第三節 運動飲料分類情況

第四節 運動飲料產業鏈分析

一、產業鏈模型介紹

二、運動飲料產業鏈模型研究報告

第二章 2010-2011年中國運動飲料行業發展環境分析

第一節 2010-2011年中國經濟環境分析

一、宏觀經濟

二、工業形勢

三、固定資產投資

第二節 2010-2011年中國運動飲料行業發展政策環境分析

一、行業政策影響分析

二、相關行業標準分析

第三節 2010-2011年中國運動飲料行業發展社會環境分析

一、居民消費水平分析

二、工業發展形勢分析

第三章 中國運動飲料生產現狀分析

第一節 運動飲料行業總體規模

第二節 運動飲料產能概況

一、2006-2011年產能分析

二、2012-2015年產能預測

第三節 運動飲料市場容量概況

一、2006-2011年市場容量分析

二、產能配置與產能利用率調查

三、2012-2015年市場容量預測

第四節 運動飲料產業的生命周期分析

第五節 運動飲料產業供需情況

第四章 運動飲料國內產品價格走勢及影響因素分析

第一節 國內產品2008-2010年價格回顧

第二節 國內產品當前市場價格及評述

第三節 國內產品價格影響因素分析

第四節 2012-2015年國內產品未來價格走勢預測

第五章 2008-2010年中國運動飲料行業總體發展狀況

第一節 中國運動飲料行業規模情況分析

一、行業單位規模情況分析

二、行業人員規模狀況分析

三、行業資產規模狀況分析

四、行業市場規模狀況分析

五、行業敏感性分析

第二節 中國運動飲料行業產銷情況分析

一、行業生產情況分析

二、行業銷售情況分析

三、行業產銷情況分析

第三節 中國運動飲料行業財務能力分析

一、行業盈利能力分析

二、行業償債能力分析

三、行業營運能力分析

四、行業發展能力分析

第六章 2010年中國運動飲料行業發展概況

第一節 2010年中國運動飲料行業發展態勢分析

第二節 2010年中國運動飲料行業發展特點分析

第三節 2010年中國運動飲料行業市場供需分析

第七章 運動飲料行業市場競爭策略分析

第一節、行業競爭結構分析

一、現有企業間競爭

二、潛在進入者分析

三、替代品威脅分析

四、供應商議價能力

五、客戶議價能力

第二節、運動飲料市場競爭策略分析

一、運動飲料市場增長潛力分析

二、運動飲料產品競爭策略分析

三、典型企業產品競爭策略分析

第三節、運動飲料企業競爭策略分析

一、2012-2015年我國運動飲料市場競爭趨勢

二、2012-2015年運動飲料行業競爭格局展望

三、2012-2015年運動飲料行業競爭策略分析

第八章 運動飲料行業投資與發展前景分析

第一節 2011年運動飲料行業投資情況分析

一、2011年總體投資結構

二、2011年投資規模情況

三、2011年投資增速情況

四、2011年分地區投資分析

第二節 運動飲料行業投資機會分析

一、運動飲料投資項目分析

二、可以投資的運動飲料模式

三、2011年運動飲料投資機會

四、2011年運動飲料投資新方向

第三節 運動飲料行業發展前景分析

一、金融危機下運動飲料市場的發展前景

二、2011年運動飲料市場面臨的發展商機

第九章 2012-2015年中國運動飲料行業發展前景預測分析

第一節 2012-2015年中國運動飲料行業發展預測可行性分析

一、未來運動飲料發展分析

二、未來運動飲料行業技術開發方向

三、總體行業“十二五”整體規劃及預測

第二節 2012-2015年中國運動飲料行業市場前景分析

一、產品差異化是企業發展的方向

二、渠道重心下沉