集装箱船及其动力装置

船舶动力装置概论

[集装箱船及其动力装置

的选择分析]

专业：[船舶与海洋工程]

班级：[ ]

学号：[ ]

学生姓名：[ ]

完成时间：2016年3月21日

目录

一、集装箱船概览 (2)

1.1 集装箱船的优点 (2)

1.2 集装箱船的发展趋势 (3)

二、大型集装箱船对动力装置的要求 (3)

三、动力装置的选择 (3)

四、集装箱船中几种具有竞争力的动力装置对比 (4)

4.1大型低速柴油机 (4)

4.2大型中速柴油机 (5)

4.3蒸气透平机 (6)

4.4燃气轮机 (6)

4.5核动力装置 (7)

五、提高柴油机动力装置功率的途径 (7)

5.1提高柴油机的强化程度 (7)

5.2增加气缸数 (7)

5.3增大气缸直径 (8)

5.4双机动力装置 (8)

集装箱船及其动力装置的选择分析

针对大型集装箱船，讨论其对推进主机的要求，选择大型低速柴油机作为其动力装置，并分析了提高柴油机功率的途径及柴油机及附属设备改进的主要措施。

一、集装箱船概览

集装箱船可分为全集装箱船和半集装箱船两种，其结构和形状跟常规货船有明显不同。集装箱船装卸速度高，停港时间短，大多采用高航速，通常为每小时20—23海里。近年来，美国，英国，日本等国进出口的杂货约有70%--90%使用集装箱运输。

1.1 集装箱船的优点

（1）可以节约装卸劳动力，减少运输费用。一般货船采用单件或小型组合件形式装运，费力又费时。集装箱船采用国际统一规格的集装箱运输货物，打破了一捆、一包单件装卸的传统形式，大大减轻装卸工人劳动强度，加快了装卸速度，减少人工装卸费用。

（2）利用集装箱船运输，可以减少货物的损耗和损失，保证运输质量。这是因为货物在生产工厂里就装进一只只集装箱，中途经公路、铁路、水上运输，均不开箱，可把货物直接运到用户手中。这样，可减少货物在运输途中损耗和遗失，还可节约包装费用。

（3）集装箱船装卸效率高。一艘集装箱船的货物装卸速度大约是相同吨位的普通货船三倍左右，而大型高速集装箱船的装卸速度差不多是同吨位普通货船的4—5倍。减少了船舶停靠码头时间，加快船舶周转，提高船舶、车辆及其它交通工具的利用率。

由于集装箱船进行集装箱运输具有上述优点，所以，集装箱船和集装箱运输得到迅速发展。

1.2 集装箱船的发展趋势

20 世纪 70 年代初，集装箱船舶的载箱量一般在 700~1 000 TEU 左右；到1996 年，集装箱船舶载箱量从 5 000 TEU 增至7 000 TEU。船舶大型化的发展往往突破人们认识和想象的界限。4 年后，劳氏船级社提出，按现有集装箱码头设施水平，能作业的最大集装箱船舶为10000TEU；2007年，13000TEU级集装箱船舶诞生；如今，马士基18000TEU级集装箱船舶已投入运营。可以说，目前集装箱船型仍远远小于船舶建造能力，集装箱船舶大型化仍有进一步提升的空间。现代集装箱船正向着大型化、高速化，多用途方向发展。

二、大型集装箱船对动力装置的要求

集装箱船对于主推进动力装置的要求是能够提供足够大的功率和有着良好的可靠性。

（1）集装箱船的大型化和高速化决定了所需的推进动力装置必须具有足够大的功率，即大型集装箱船所需的功率。

（2）集装箱船所装的货物价值较高，并且通常在很紧的时间表下工作，航班的延误意味着重大的经济损失，甚至一艘船的延误会打乱整个货物运输服务体系。因此，主推进动力装置的可靠性对于保证船舶运行至关重要，甚至要求主推进动力装置有足够的功率储备，在必要时能够赶回时间，保证船舶的正点运行。（3）集装箱船的停港时间较短，因此要求主机的主要部件能够长期可靠运转，并有较长和明确的大修周期，以安排主机的维修工作。

很明显，柴油机在这些方面都有着明显的优势。

三、动力装置的选择

正如一般自然规律，船型的发展，是被船用动力装置——推进用的主机和其他辅机——所大大影响着的。

海上集装箱船的出现，由于要求有很大的功率，以保持营运速度在 22~24海里之间。因此，集装箱船的迅速发展和被广泛使用，不仅在船体设计和货物处

理方法方面，发生了很大的变化，而且对船舶动力装置——推进用的主机和其他辅机设计的改进、主机输出功率量的提高、航速的加快等等方面，也产生了巨大影响。

虽然，除了极少数的例外，在今天世界上所有的海上集装箱船使用的各类动力装置中，蒸气透平机和柴油机这两个主要对手的竞争继续不减。但是近年内，大型低速十字头柴油机已超过45000匹轴马力。另外，由多部中速筒状活塞柴油机组组成的原动机装置的发展，以及此型原动机单机功率已经达到20000匹轴马力以上，柴油机现在已成为海上船用动力装置中有力竞争者，而燃气轮机动力装置和核动力装置也被安装在海上集装箱船上。

四、集装箱船中几种具有竞争力的动力装置对比

4.1大型低速柴油机

安装在海上集装箱船中的各类大型低速柴油机系列中，虽然在设计上有差别，但仍有许多共同性的相当一致的特点。如大缸径、二冲程、增压等。

但是，应当指出，海上集装箱船用的大型低速十字头二冲程柴油机，由于使用很大直径的气缸以后，就必须克服包括活塞、气缸及气缸盖在内的金属材料里热应力所出现的各种问题。到现在为止，气缸直径似乎已达到了实际上的最大限度。然而，如让机器所使用的平均有效压力大大提高，那么气缸尺寸，就可相应减小。

由于要提高每缸的输出功率，而这型机器又不可能增加转速，所以只能通过增加平均有效压力来取得更大的马力。目前有不少大型集装箱船一设计采用的都是三部大缸径低速柴油机。这些集装箱船，每艘安装的轴马力总数约为80000匹。如果使用证明是成功的，并能和同吨位的蒸气透平机船相竞争的话，结果将会牺牲中速机而大量生产低速机。

虽然，现在使用的 12缸低速柴油机的最大持续功率几达50000匹辅马力。除了用一个推进器在超过这个功率时有困难外，可以看到，活塞、气缸盖、排气阀等大另件的尺寸和重量必然会受到限制。尽管大型柴油机是可靠的，但在海上复杂的环境中航行时仍然会有可能发生损坏事故船舶在艰巨的海上停行和在摆