船舶電力推進系統(tǒng)現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向

摘 要：針對船舶電力推進系統(tǒng)的優(yōu)點，梳理其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，研究和探索未來的發(fā)展方向，具有現(xiàn)實的參考價值和指導意義。

關(guān)鍵詞：電力推進系統(tǒng)；現(xiàn)狀；發(fā)展方向

1 船舶電力推進系統(tǒng)概述

船舶電力推進系統(tǒng)主要由發(fā)電機、配電裝置、變頻調(diào)速裝置、駕駛控制系統(tǒng)、推進電動機、螺旋槳、吊艙等部分組成。船舶電力推進系統(tǒng)是利用推進電機驅(qū)動螺旋槳轉(zhuǎn)動，從而推動船舶前進的一種推進方式。它通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換成電能，再通過電機將電能轉(zhuǎn)換成機械能，實現(xiàn)能量的非機械傳動，將傳統(tǒng)船舶的柴油機推進與發(fā)電機供電合二為一。作為一種新的推進方式，它具有良好的經(jīng)濟性、操縱性、安全性以及環(huán)保性能，已逐步代替柴油機推進，廣泛應用于各型船舶中。

2 船舶電力推進系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀[1，2，3]

2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

（1） 潛艇的AIP（不依賴空氣推進）技術(shù)

采用AIP技術(shù)可以增加潛艇的水下續(xù)航力和自持力。所謂的AIP技術(shù)是指不依賴空氣推進的推進技術(shù)，目前實現(xiàn)的主要方式有閉式循環(huán)柴油機、燃料電池、斯特林發(fā)動機等。目前的應用方式是聯(lián)合推進，即在原有的柴—電推進的基礎(chǔ)上，另外配置一套小功率的AIP系統(tǒng)以增加潛航時間。德國IKL/HDW公司開發(fā)的氫氧燃料電池于1998-1999年在UL艇上進行了海上試航。實驗表明，采用AIP技術(shù)后該艇的水下續(xù)航時間提高了4倍。

（2） 吊艙式電力推進系統(tǒng)

吊艙式電力推進系統(tǒng)是如今備受推崇的一種電力推進方式。它是一種全方位轉(zhuǎn)動的裝置，電動機位于吊艙內(nèi)，直接驅(qū)動螺旋槳。該系統(tǒng)的操縱性能和推進效率非常好，而且由于不需要軸系、舵及助推器，節(jié)省了大量空間，自身重量得到減輕，噪聲和振動也降低了，機動性能更佳，安裝也更方便。采用吊艙式推進系統(tǒng)最成功的例子是狂歡節(jié)旅游公司第8艘幻想級客輪“天堂”號，該船為74000t。經(jīng)海上航行證明，其速度、燃油消耗率和操縱性能都獲得了提高，推進效率比以前的幻想級客輪提高了8%，一周可以節(jié)省40t燃油，全速回轉(zhuǎn)半徑減少了30%，說明其操縱性極好。

（3） 超導電磁推進技術(shù)

超導電磁推進技術(shù)首先是美國人提出來的，它是利用安裝在船上的超導線圈產(chǎn)生的磁場，與通過海水的電流之間作用，產(chǎn)生一個沿著船的縱軸方向的勞倫磁力，并由向船尾運動的海水噴射而獲得推力。美國于1980年完成了300KW的電磁推進船海上試驗，并制造了2250KW的樣機。1992年，世界上第一艘載人超導電磁推進船“大和一號”在日本神戶港正式試航成功，標志著超導電磁推進技術(shù)進入實用階段。電磁推進器由于不需要螺旋槳和軸系之間的運動部件，而是直接將電磁能轉(zhuǎn)換成推力，因此不會產(chǎn)生“空泡”現(xiàn)象，也不存在傳動軸振動造成的噪聲，所以速度快、效率高、隱蔽性好，它在潛艇、超高速客貨船等方面有著很好的應用前景。

2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國的電力推進技術(shù)還處于起步階段，電力推進技術(shù)的應用并不廣泛。在國內(nèi)，2002年12月17號，廣船國際為中遠廣州公司建造的半潛船“泰安口”號正式交付使用。該船采用6.6KV中壓電力系統(tǒng)和兩套SSP-5吊艙式電力推進系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大型主柴油機、巨型舵葉，輕巧的螺旋槳可360度回轉(zhuǎn)，使船舶能夠在極小的回旋半徑和范圍內(nèi)靈活操縱。這是中國自己建造并投入營運的第一艘具有極高商業(yè)價值和廣闊市場前景的海洋工程大型特種船舶。目前，它的姊妹船“康盛口”號也己經(jīng)投入運行。上海愛德華船廠己把額定功率為1.5MW的SSP推進器系統(tǒng)安裝在由瑞典船東定購的“帕勞斯佩拉”號化學品運輸船上。由上海船舶研究設(shè)計院設(shè)計，江南重工建造的科學考察船于2005年在南海運行，采用Compact Azipod推進系統(tǒng)，這是中國設(shè)計的第一條采用Azipod電力推進的船舶。中國船舶工業(yè)總公司和中國水產(chǎn)科學研究院為北京頤和園管理處建造的太和號游船應用了電力推進方式，采用交流變頻電力推進方式，即用蓄電池作為電源，通過變頻器控制交流電機帶動螺旋槳來推進船舶。

3 未來發(fā)展方向[4]

3.1 能源的多樣化[5]

目前船舶動力源大都采用柴油、汽油以及核動力作為引擎，消耗所排放的廢氣和廢料等對空氣、水域或者土壤都會造成污染。尋求更清潔的能源作為船舶動力源勢在必行。生物柴油、燃料電池、風能、波浪能、太陽能等方面都有比較誘人的前景，但如何充分有效地將自然能直接轉(zhuǎn)換成船舶動力或者轉(zhuǎn)化成電能將是未來船舶電力推進系統(tǒng)發(fā)展將要攻克的一個難題。

3.2 推進器的新穎化

伴隨著船舶向大功率化以及快速化方向發(fā)展時，開發(fā)適合的推進器將是船舶電力推進系統(tǒng)發(fā)展的另一個方向。一是磁流體推進器。即把帶電的電極插在水筒中，通電后再水中產(chǎn)生電流，安裝在船上的磁鐵產(chǎn)生磁場通過與這一電流相互作用，產(chǎn)生電磁力把水從水筒的末端作為高速水流噴出推動船舶；二是噴水推進。即依靠位于船尾的噴水機產(chǎn)生高壓高速水流，經(jīng)噴頭噴射而出，使船舶獲得強大的反沖動力，并通過調(diào)向閥門的閥軸轉(zhuǎn)動改變出水方向，使船舶或前進，或轉(zhuǎn)向，或倒退。

4 結(jié)論

船舶電力推進系統(tǒng)已成為目前以及未來船舶推進的重要方式，在現(xiàn)階段發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研究和探索未來的發(fā)展方向，具有現(xiàn)實的參考價值和指導意義。

參考文獻

[1]王瀅.淺談電力推進系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)況與趨勢[J]. 科技咨訊，2010（35）：102.

[2]欒勝利.船舶電力推進技術(shù)的發(fā)展[J]. 船電技術(shù)，2009（4）：47-49.

[3]韓彥芳.電力推進裝置在小型船舶上的應用[J]. 科技創(chuàng)新導報，2008（17）：125.

[4]俞文勝.船舶電力推進未來發(fā)展方向[J]. 世界海運，2007（3）：44-45.

[5]湯天浩.新能源與電力電子在船舶電力推進中的發(fā)展和應用[J]. 上海海運學院學報，2004（1）：19-20.

作者簡介

劉佳（1982-），碩士研究生，工程師，研究方向：船舶電氣工程。