淺談船舶動(dòng)力系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

崔秀蘭　仇進(jìn)生　練躍東

摘要：隨著船舶技術(shù)快速發(fā)展，船舶動(dòng)力系統(tǒng)的性能顯得越來越重要。作為船舶航行的主要核心部分，船舶動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)影響著整個(gè)船舶的性能。文章主要對現(xiàn)代船舶動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，討論了常規(guī)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)介紹了幾種新型的船舶動(dòng)力系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：新型船舶；動(dòng)力系統(tǒng)；混合動(dòng)力

中圖分類號(hào)：U664 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）20-0005-02

在船舶航行過程中，船舶的動(dòng)力系統(tǒng)是船舶最主要的技術(shù)部分。現(xiàn)在許多的研究主要圍繞著動(dòng)力系統(tǒng)的性能來進(jìn)行。船舶動(dòng)力系統(tǒng)的主要部分由主機(jī)、軸系和推進(jìn)器等組成。在整個(gè)船舶的建造過程中動(dòng)力系統(tǒng)的成本占整個(gè)船舶設(shè)備總成本的三分之一以上。船舶的動(dòng)力系統(tǒng)類型主要有柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)、燃汽輪機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)、電推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)和混合動(dòng)力系統(tǒng)等。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的現(xiàn)代船舶動(dòng)力系統(tǒng)的性能關(guān)系到整個(gè)國家船舶運(yùn)輸效率的高低，船舶動(dòng)力系統(tǒng)的研究也成為了整個(gè)造船行業(yè)技術(shù)研究的重點(diǎn)。

1 常規(guī)動(dòng)力系統(tǒng)的類型以及特點(diǎn)

現(xiàn)代船舶動(dòng)力系統(tǒng)主要有柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)、燃汽輪機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)和電力推動(dòng)系統(tǒng)，本文對它們具體的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。對于柴油動(dòng)力系統(tǒng)主要的性能特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：柴油機(jī)作為內(nèi)燃機(jī)在啟動(dòng)時(shí)能夠比較迅速，而且它的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)性能好，安全可靠技術(shù)成熟。在現(xiàn)代船舶建造行業(yè)中船舶主機(jī)和電站多采用柴油機(jī)。自20世紀(jì)中葉柴油機(jī)就代替蒸汽機(jī)成為最主要的船舶動(dòng)力。柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)形式的不同主要分為柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)和齒輪傳動(dòng)兩種形式，按照轉(zhuǎn)速的高低分為二沖程柴油機(jī)和四沖程柴油機(jī)。二沖程柴油機(jī)主要應(yīng)用在大中型遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶上，具有轉(zhuǎn)速低動(dòng)力持久等特點(diǎn)，四沖程柴油機(jī)主要應(yīng)用在中小型船舶（客船、豪華游船以及軍船等）上，相比二沖程柴油機(jī)它主要具有轉(zhuǎn)速高等特點(diǎn)。從全球柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)船舶產(chǎn)品的市場占有份額上來看，我國的船舶柴油機(jī)通過技術(shù)引進(jìn)和自主研發(fā)已經(jīng)形成了較強(qiáng)競爭力。接下來對燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析。燃?xì)廨啓C(jī)相比柴油機(jī)在質(zhì)量和尺寸方面占有絕對的優(yōu)勢，它具有良好的加速性能和很低的污染氣體排放，被很多高速客船艦艇等所采用。它的缺點(diǎn)主要在于燃油經(jīng)濟(jì)性上不能夠做到充分燃油，尤其在部分工況的情況下此現(xiàn)象更為嚴(yán)重。而且燃汽輪機(jī)需要燃用干凈清潔、價(jià)格昂貴的蒸餾油，價(jià)格比較昂貴。對于電力推進(jìn)系統(tǒng)它主要的特點(diǎn)如下：船舶電力推動(dòng)系統(tǒng)相對柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)來說，由于其主要運(yùn)用電能來提供動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性比較好，同時(shí)電推進(jìn)系統(tǒng)的操控性相比柴油機(jī)更加穩(wěn)定，而且它的體型比較小能夠有效的節(jié)省空間，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中產(chǎn)生的噪聲以及污染氣體比較少。電力推進(jìn)系統(tǒng)根據(jù)推進(jìn)器的不同可分為軸槳推進(jìn)和全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器兩類。其中全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器具有很高的操作性能，主要應(yīng)用于要求動(dòng)力定位的海工船。在船舶航行過程中可以合理地選擇柴油機(jī)、柴油機(jī)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排的目的，更加有效地提高整個(gè)船舶航行的經(jīng)濟(jì)性。在電推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)中吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)是當(dāng)今備受關(guān)注和重視的推進(jìn)方式。吊艙式電力推進(jìn)是一種全方位轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳，具有良好的操作性能和很高的推進(jìn)效率。而且它由于不需要軸承等輔助推力設(shè)備，能夠大大地減小整個(gè)動(dòng)力機(jī)的空間，減輕了自身重量，降低了噪聲和振動(dòng)的大小。

2 混合動(dòng)力以及特種推力裝置的發(fā)展及應(yīng)用

現(xiàn)代船舶的動(dòng)力系統(tǒng)中，混合動(dòng)力系統(tǒng)主要被應(yīng)用于軍用船。它主要包括柴—燃、柴—電、柴—電/燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)系統(tǒng)等?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)能夠大大地提高船舶的運(yùn)行的可靠性，其中最簡單的系統(tǒng)是以柴油動(dòng)力系統(tǒng)為主。在柴油動(dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上采用軸帶發(fā)電機(jī)和可調(diào)槳配置來實(shí)現(xiàn)整艘船舶的動(dòng)力推進(jìn)。當(dāng)船舶在航行過程中遇到故障停車時(shí)，主推進(jìn)柴油機(jī)停止工作軸帶電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳低速航行，從而能夠保證船舶的正常航行。目前此系統(tǒng)主要被運(yùn)用到單機(jī)單槳系統(tǒng)的船舶，主要用于集裝箱和多用途貨船、化學(xué)品船。除了混合動(dòng)力系統(tǒng)之外，現(xiàn)代船舶建造中越來越多的特種推進(jìn)裝置被采用。由于不同船舶它們作業(yè)性能的要求（例如海洋工程船、調(diào)查船、勘探船等），它們的動(dòng)力推動(dòng)系統(tǒng)具有獨(dú)特的性能。主要的特種推進(jìn)裝置有可調(diào)槳推進(jìn)系統(tǒng)、大功率的全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器和大功率噴水推進(jìn)系統(tǒng)。可調(diào)槳推進(jìn)系統(tǒng)由于具有操作性能好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于大型的船舶和中速柴油機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)中?？烧{(diào)槳推進(jìn)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮主機(jī)的功率，實(shí)現(xiàn)更好的機(jī)槳匹配，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。同時(shí)當(dāng)一些船舶作業(yè)需要多工況運(yùn)行和定位時(shí)，也會(huì)廣泛地用到可調(diào)槳推進(jìn)技術(shù)。通過和西方國家技術(shù)的合作以及自主研發(fā)創(chuàng)新，中國的可調(diào)槳廠家近年來推出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可調(diào)槳產(chǎn)品，逐漸在世界造船行業(yè)中得到認(rèn)可，取得了很大的進(jìn)步。大功率的全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的發(fā)展，隨著海洋工程的快速發(fā)展，船舶由近海不斷的向遠(yuǎn)海轉(zhuǎn)移，能夠適應(yīng)于深水作業(yè)的工作船的需求量不斷的上升。大功率的全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器能夠良好地滿足船舶在海洋中的定位，提升船舶作業(yè)過程中的操作可靠性。越來越多的大功率全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器被應(yīng)用到以上船舶的動(dòng)力系統(tǒng)中去。大功率噴水推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展，大功率噴水推進(jìn)系統(tǒng)主要利用超高壓水流噴射產(chǎn)生推力來驅(qū)動(dòng)船舶，以前被廣泛應(yīng)用于艦艇特別是潛艇的動(dòng)力推進(jìn)。隨著大型客船、客滾船的發(fā)展，大功率噴水推進(jìn)系統(tǒng)也紛紛在船舶的建筑過程中出現(xiàn)，澳大利亞、日本、意大利等國家都有典型的產(chǎn)品。它的主要優(yōu)點(diǎn)是快速性很好，能夠?qū)崿F(xiàn)船舶的快速航行，缺點(diǎn)在于輪機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)比較麻煩。在現(xiàn)代船舶航行技術(shù)的發(fā)展中大功率、高效率的噴水推進(jìn)裝置必將成為越來越多船舶動(dòng)力系統(tǒng)的選擇。

3 結(jié)語

上文對現(xiàn)代幾種船舶動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)以及發(fā)展趨勢進(jìn)行了詳細(xì)的分析，主要對柴油機(jī)動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)、燃汽輪機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)、電推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)、混合動(dòng)力系統(tǒng)、混合動(dòng)力以及特種推力裝置等各個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)不同的功能以及特點(diǎn)進(jìn)行了介紹。在特種船舶和海洋作業(yè)船舶快速發(fā)展的今天，性能可靠、節(jié)能環(huán)保的動(dòng)力系統(tǒng)越來越受到人們的關(guān)注。國內(nèi)的造船企業(yè)也意識(shí)到了新型動(dòng)力系統(tǒng)的巨大潛力，新型動(dòng)力系統(tǒng)的研究越來越受到人們的重視。

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作者簡介：崔秀蘭（1969—），女，供職于東臺(tái)船用配件有限公司，研究方向：船舶機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。