船舶動力裝置的發(fā)展趨勢探討

張永賀

摘 ?要：現(xiàn)代社會科技的日新月異推動了船舶行業(yè)的變革，尤其體現(xiàn)在動力裝置配置方面。動力裝置是船舶的核心組成部分，其性能的優(yōu)劣直接影響著船舶的使用壽命以及行業(yè)的未來發(fā)展方向。因此，為了推動船舶行業(yè)的可持續(xù)現(xiàn)代化發(fā)展，配置多功能的多種類型發(fā)動機作為船舶動力裝置將成為發(fā)展趨勢，同時滿足降能耗促環(huán)保的需求。該文將通過研究當前船舶動力裝置的現(xiàn)實情況，總結剖析，洞悉動力裝置以后的發(fā)展趨勢，為船舶行業(yè)發(fā)展提供參考和幫助。

關鍵詞：船舶;動力裝置;發(fā)展趨勢

船舶作為承擔水上交通運輸?shù)闹匾\輸載體，其發(fā)展狀況直接關乎海運經(jīng)濟的繁榮狀況以及國家的軍事安全。動力裝置是船舶正常運轉的動力源泉，在船舶的發(fā)展中發(fā)揮著關鍵性的作用。隨著技術的進步，動力裝置已有最初的蒸汽機發(fā)展到目前普遍使用的聯(lián)合型發(fā)動機，其改革趨勢朝著節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。雖然現(xiàn)在柴油機依舊是民用船舶領域的主要選擇對象，占據(jù)了較多的市場份額，然而一旦新型的節(jié)能環(huán)保裝置投入使用，它將逐漸退出歷史舞臺。尤其是現(xiàn)在全球能源危機日益嚴重，各國間爭奪能源資源，另外能源使用帶來的環(huán)境污染問題日益加劇，促使人民不得不考慮潔凈的環(huán)保型能源。

1 動力裝置概況

船舶正常運轉主要依靠船舶的動力裝置完成。因此，我們可以從其發(fā)展的過程來清晰了解它未來的發(fā)展方向和趨勢。

1.1概念介紹

簡單來說，動力裝置就是用來生產(chǎn)動力能量驅動船舶正常運轉的設備，在船舶航行中起著關鍵性的作用。船舶的行駛以及船員的日常生活工作都依靠動力裝置提供能源。從組成結構來看，動力裝置主要包括主動力裝置、輔助動力裝置，輔機和其設備三大部分構成。

作為提供動力來源的核心部件，主動力裝置主要負責制造動力實現(xiàn)船舶航行。通過啟動該裝置的主機，同時搭配螺旋槳共同作業(yè)，從而實現(xiàn)船體的整體動作。與主動力裝置匹配的輔機設備主要用于輔助提供動力，主要包括錨機、甲板等機械部件，但是隨著技術的進步，船舶性能日趨完善化，輔機設備隨之也會做相應的配置安排。但對于各種船舶系統(tǒng)，如管路系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等等，卻是必不可少的組成部分。以下文章將主要側重于研究主動力裝置。

1.2類型劃分

動力裝置多數(shù)是由主機類型進行命名的，而主機類型則主要是通過主機性能進行劃分。由于目前主機動力源主要有蒸汽、汽油、柴油、燃氣以及核動力，所以按照動力源不同，將主機劃分為蒸汽機、汽輪機、柴油機、燃氣輪機以及核動力裝置幾種類型。

蒸汽機主要依靠蒸汽供應動力，之前一直用于火車上，直到1807年才首次在船舶上使用，“克萊蒙號”輪船是第一艘使用蒸汽機的船舶。蒸汽機具有構造簡單、制作費用少的優(yōu)勢，但同時也存在諸多缺陷，如造型笨重，體積大等。隨著時代發(fā)展，其主要構成部分鍋爐則是歷經(jīng)了多次變革，有原始的水管鍋爐改為煙管鍋爐，直到現(xiàn)代使用的鋁鋼復合型鍋爐。另一與之相似的主機型是燃氣輪機，也是使用氣體實現(xiàn)動力供應。該機型多配置在單機功率大的軍用艦艇上。由于其作業(yè)環(huán)境為高溫高壓狀態(tài)，熱效率低，故此沒有獲得較好的推行。

柴油機和汽油機采用的是氣缸燃油制造能量。二者的區(qū)別在于使用的燃油不同，柴油機采用柴油作業(yè)，而汽油機使用汽油生產(chǎn)熱能。柴油機在20世紀便已經(jīng)用于船舶運輸中了。因為它熱效率極高，產(chǎn)生熱量不易損失，且具有較大的單機功率，所以相較于汽油機得到更大的發(fā)展空間。隨著技術的進步，通過完善噴油和增壓器，使得柴油機的應用范圍更廣，日漸發(fā)展為主要的船舶動力裝置。

相較于上述的四類動力裝置類型來說，核動力裝置才稱得上是最為環(huán)保的類型了。其采用核反應堆釋放強大的能量，經(jīng)過持續(xù)性的冷水冷卻實現(xiàn)粘附效果，生成蒸汽，從而實現(xiàn)熱量的傳遞作用，推動動力裝置開展工作。由于時代的發(fā)展，蒸汽機只能停留在工業(yè)革命時代，而汽輪機雖然功率大，但也不適用于信息化的現(xiàn)實需求。雖然柴油機是當前最普遍采用的機型，但是隨著綠色環(huán)保生活的發(fā)展，人們對環(huán)境的要求越來越高，節(jié)能環(huán)保綠色將是未來提倡的方向，因此核動力裝置有望成為船舶行業(yè)發(fā)展的重要動力支柱。

2 遠期發(fā)展方向及目標

全球氣候呈現(xiàn)趨暖的態(tài)勢，船舶行業(yè)開始提倡綠色環(huán)保，具備綠色環(huán)保功能的動力裝置將成為未來船舶行業(yè)發(fā)展所需的動力源。但結合該行業(yè)的實際情況來看，柴油機在以后的半個多世紀依然占據(jù)船舶行業(yè)的主要動力市場。

2.1 柴油機的實際使用情況分析

由上述分析可知，柴油機具備熱效能高、功率大的良好動力性能，因此在船舶領域得到普遍采用。目前在商船、漁船以及工程船中，大多數(shù)都是選擇的柴油機作為動力支撐。通過調研統(tǒng)計，柴油機占據(jù)了現(xiàn)在艦船主機市場的九成以上，而且采用柴油機作為動力主機的船只的總功率在整個造船功率中也占比很大。為了減少能源浪費，噴水法和催化劑法是當前比較流行的柴油機節(jié)能方法，噴水法可以減少生產(chǎn)過程中二分之一的廢氣排放量，而催化劑法能夠消除NOX，從而減少能源浪費。

因為柴油機具有重量輕盈、機動性能良好且容易操作的特點，因此在民用船舶中頗受歡迎。通常民用船舶采用低速柴油機，可以有效改善轉速，提升螺旋槳的工作效率，這種機型也多用在尾機艙船及載駁船上。技術的進步帶動了柴油機性能的日趨健全提升，從而推動了柴油機在船舶動力領域的持續(xù)發(fā)展和適用范圍的擴展。

2.2 環(huán)保是船舶動力裝置選擇方向

雖然當前柴油機因其經(jīng)濟實惠的優(yōu)勢在船舶行業(yè)占據(jù)多數(shù)市場，但是雖然人們越來越提倡節(jié)能環(huán)保，柴油機將逐漸被節(jié)能環(huán)保的聯(lián)合動力裝置所取代。什么是聯(lián)合動力裝置呢？顧名思義，就是使用兩個或者兩個以上的機型共同作業(yè)從而制造動力能源，推動船舶正常運轉。通常情況下，選擇可再生能源匹配傳統(tǒng)動力裝置的配套方式。以太陽能和燃氣輪機的聯(lián)合作業(yè)作為例子進行說明，因為太陽能具有可再生的特點，因此選擇器作為熱量供應來源，同時結合燃氣輪機制造蒸汽提供動力源，二者共同作業(yè)從而推動艦船的正常運轉。在作業(yè)過程中，因為使用的太陽能和蒸汽都是環(huán)保可再生資源，符合未來動力裝置的發(fā)展趨勢，因此這種組合模式有望成為未來船舶行業(yè)的一款動力裝置的考慮對象。除了這種聯(lián)動模式之外，還有風能與燃氣輪機聯(lián)動、海洋能與燃氣輪機聯(lián)動等多種聯(lián)動模式，這些新興的聯(lián)動模式都將成為未來的機型發(fā)展新方向。

3 結論

船舶運輸業(yè)的日趨發(fā)展和完善，帶動了相關上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。船舶制造業(yè)也隨之獲得了巨大的發(fā)展空間，尤其是動力裝置行業(yè)。隨著船舶行業(yè)業(yè)務的發(fā)展壯大，航運業(yè)務量日漸增加，其運輸壓力不斷增大，原有的汽油機、柴油機以及燃氣等動力裝置所提供的動力能源已經(jīng)達不到現(xiàn)在的運輸作業(yè)需求，船舶行業(yè)需要更具高熱能、強大功率的新型能源動力裝置來緩解運輸壓力。除此之外，國家倡導實行節(jié)能環(huán)保的舉措，這就要求船舶動力裝置不僅具有強大的動力驅動，還需要滿足節(jié)能環(huán)保的發(fā)展方向。因此，船舶動力裝置制造企業(yè)必須加快研發(fā)設計進度，開發(fā)出適應市場需求的新型產(chǎn)品。國家也需要借鑒國外的先進技術和政策，通過政策引導的方式，促使相關生產(chǎn)企業(yè)開展研發(fā)新型產(chǎn)品，只有這樣，才能推動船舶動力裝置的更新?lián)Q代，才能減少船舶行業(yè)的能源浪費現(xiàn)象，推動船舶行業(yè)朝著高效快捷、綠色環(huán)保的方向迅速發(fā)展。未來隨著技術的日新月異，更多的新科技如清潔能源動力裝置等都有可能用于船舶生產(chǎn)環(huán)節(jié)中去，促進更加高效節(jié)能環(huán)保的新機型的問世使用，實現(xiàn)整個行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻

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