船舶动力装置概述

船舶联合动力装置的特点
优点： ①重量尺寸小（重量很轻的燃气轮机提供大部分功率），一 定排水量下可提高航速或增加配置功率。 ②操纵方便，备车迅速。 ③自巡航到全速工况加速迅速，可立刻发出全功率。 ④两个机组共同使用一个减速器，具有多机并车的可靠性。 ⑤管理与维修费用较低。 ⑥加速和巡航装置彼此独立，互为备份，提高了可靠性。 ⑦耗油率低。 缺点： ①必须配备适用不同机种的燃料及相应的管路及贮存设备， 不同类型燃料的贮存比例会影响舰艇战术性能。 ②共同使用一个主减速器，小齿轮数目多，结构复杂。 ③两种不同类型机组在减速器周围布置上有一定难度。
㈣舰船动力装置的基本特性指标
动力装置的基本特性指标是指技术指标、经济指标 和性能指标。 ⒈技术指标：是标志动力装置的技术性能和结构特 征的参数。主要指下列几个指标：功率指标、重量 重量 指标 、尺寸指标（包括面积饱和度KS：单位机舱 面积所分配的主机有效功率，KS=Pb/S；容积饱和 度KV ）； 经济指标： ⒉经济指标：有燃料消耗率、热效率ηe 等
⒋核动力装置
舰用蒸汽轮机动力装置是由锅炉提供蒸汽，舰艇核 动力装置就是用核反应堆代替燃烧重油的蒸汽锅炉， 核动力装置的第二回路也是蒸汽轮机动力装置。 优点： 优点： ⑴具有极大的能量贮备，在限定舱室空间所能提供 的能量比其它型式的动力装置大得多； ⑶不需要消耗空气而获得热能。 缺点： 缺点： ⑴重量尺寸较大； ⑵操纵管理检查系统比较复杂； ⑶造价昂贵。
本课程的教学参考书
民用船舶动力装置》 商圣义，人民交通出版社； 《 民用船舶动力装置 》 ， 商圣义 ， 人民交通出版社 ； 船舶动力装置安装工艺学》 陆金铭， 《 船舶动力装置安装工艺学 》 ， 陆金铭 ， 国防工业 出版社； 出版社； 船舶建造质量检验》 陆俊岫， 《 船舶建造质量检验 》 ， 陆俊岫 ， 哈尔滨工程大学 出版社； 出版社； 船舶设计实用手册》 国防工业出版社； 《船舶设计实用手册》，国防工业出版社； 船舶建造工艺学》 徐兆康，人民交通出版社； 《船舶建造工艺学》，徐兆康，人民交通出版社； 船舶建造规范（任选） 船舶建造规范（任选） 船体结构、船舶轴系舵系、船体装配工艺学、 船体结构 、 船舶轴系舵系 、 船体装配工艺学 、 五金 手册、 手册、机械设计手册
1螺旋桨、 2减速齿轮、3压气机、4燃烧室、5燃气 轮机、6联轴器、7-起动电动机
船用燃气轮机的特点
优点： 优点： ⑴单位功率的重量、尺寸极小。加速用燃气轮机装置的单位 重 量 可 达 0.65 ～ 1.3kg/kw ， 全 工 况 用 燃 气 机 装 置 为 2 ～ 4 kg/kw。机组功率也较大，复杂线路的燃气轮机装置机组功 率可达60000kW。 ⑵良好的机动性。 ⑶燃料消耗率不及柴油机，但也达到200~390g/(KW·h)，低 负荷时经济性的恶化比汽轮机影响为小。 缺点： 缺点： ⑴主机没有反转性，必须设专门的倒车设备。 ⑵必须借助于启动马达或其它启动机械启动。 ⑶由于燃气的高温（燃气温度700～800℃以上），叶片材 料用的合金钢昂贵，工作可靠性较差，寿命短。 ⑷由于燃气轮机工作时空气流量很大，因此进排气管道尺寸 大，舱内布置困难，甲板上较大的管道通过切口，影响船体 强度。
对船舶动力装置的要求
⒈机电设备安全可靠 ⒉提高船舶动力装置的经济性：采用低质廉价燃料等等 ⒊具有一定的续航力 ⒋具有良好的操纵性 ⒌主、辅机选型合理 ⒍其它 ⑴在不同工况下机桨配合要得当； ⑵具有相应的主机遥控和机舱自动化的设施； ⑶船舶的建造成本要低； ⑷重量、尺寸要紧凑，机舱的面积和容积饱和度要合理； ⑸检测与维修管理应方便； ⑹所选用的各种机械设备及有关计算应满足船舶建造规范的 要求。
⒊燃气轮机动力装置 燃气轮机动力装置
燃气轮机是在1947年开始应用于船舶，而得到迅速 发展则在50年代后期。并且，船用燃气轮机主要用 于军舰。从70年代起，英、美建造的大小型水面舰 艇（除航空母舰外）绝大多数都是采用燃气轮机作 为推进动力的。
船用燃气轮机的组成和工作原理
船用燃气轮机由压气机 、燃气轮机和燃烧室组成。 工作原理与汽轮机相似，只是在作功的工质方面有所不同。 汽轮机中使用的燃料是在锅炉内燃烧，使锅炉中的水加热产 生蒸汽，推动叶轮作功；而燃气轮机则利用燃料在燃烧室内 燃烧，所产生的燃气推动叶轮作功。其工作原理如图1-2-2 所示：供燃料燃烧的空气首先进入压气机，经压缩后温度升 高到100～200℃左右，然后再送到燃烧室(即燃气发生器)中 去。与此同时，燃料通过喷油嘴喷入燃烧室，与高温高压的 空气混合后经点火即进行燃烧，这时温度可高达2000℃左右。 一般用渗入压缩空气的方法，也即二次进风的方法降低燃气 温度至600～700℃。燃气进入燃气轮机，在叶片槽道内膨 胀，将其动能转换为机械功，使燃气轮机旋转，驱动压气机， 随后通过减速齿轮带动螺旋桨工作。装置的起动依靠电动机， 电动机通过联轴器与燃气轮机联接。
㈣船舶动力装置设计
动力装置设计实际上是一个系统工程设计 。分为初步设计、详细设计、生产设 计和完工文件编制四个阶段。 逻辑过程如下： ⑴建立目标：为某船设计的船舶动力装置，其燃料费与初投资均较低，性能可靠 优良，符合设计任务书要求。 ⑵决定约束条件：既航速、航区、续航力、油种及船舶主尺寸的约束。 ⑶明确政策与制订计划：即明确国家规定的船舶入级与建造规范、防污染公约及 其它有关法令、标准等，并在此基础上制定工作计划。 ⑷了解系统设计要求：对船舶动力装置在可靠性、经济性及机动性等方面和船东 的具体设计要求必须了解清楚。 ⑸方案选择：对船舶动力装置主机选型、传动型式、轴系设计、电站配置、管系 设备设计与机舱布置等进行不同方案的论证、权衡与选择比较。 ⑹最优方案确定：从各技术经济指标出发，参照船东要求，对各个方案进行优选、 最终确定最优方案。 ⑺详细设计计算：对整个选择的最优方案，进行各部分内容的详细设计计算。 ⑻分析评估：对整个设计从性能及各种指标方面予以评估。如果满意，就可投入 力量进行生产设计，并且最终完成设计。
⒉辅助动力装置
提供推进动力以外的各种能源。 船舶电站：供给辅助机械及全船所需要的电 能，它由发电机、配电板及其它电气设备组 成。 辅助锅炉装置：民用船舶一般用它产生低压 蒸汽，以满足加热、取暖及其它生活需要。 它由辅助锅炉及为它服务的燃油、给水、鼓 风、送汽设备及管路、阀件组成。
⒊船舶管路系统
血管 船舶为了完成一定任务而专门用来输送和排 出液体或气体的管路、附件、机械设备和仪 表的总称。它包括动力管路和船舶管路。 动力管系：主要用来为主机和辅助机械服务 的管路。如：燃油、滑油、冷却水、压缩空 气、排气及废气利用管路。 船舶系统：为保证船舶安全及船员和旅客的 正常生活所需的系统。
㈠舰船动力装置的含义
保证船舶正常航行、作业、停泊以及船员、 旅客正常生活所必需的的机械设备的综合体。 可以说船舶动力装置包括船上所有的机械设 备。
㈡舰船动力装置的组成
推进装置 辅助动 力装置 系统
管路系统
轮机 自动化
甲板机械
⒈推进装置
主机：产生推进动力的原动机。 后传动装置：主机与轴系的连接装置。作用：合、 并车，离合，倒顺，减速，隔振及调节推进装置的 布置等等。离合器、减速箱、联轴器 轴系：将主机发出的功率传递给螺旋桨，同时将桨 旋转所产生的轴向推力传给船体以推动船舶前进。 传动轴、轴承、密封件 推进器：将主机发出的能量转换为推力的设备，如 螺旋桨等。
舰船动力装置的性能指标
可靠性：可用船舶动力装置在使用阶段的故障发生率和因此 而发生的停航时间来考核。 机动性：指装置中的各种机器设备，改变工况时的工作性能。 如：起动准备时间、换向时间、低速航行，停车时间等等。 振动和噪声的控制：振动对设备的损害，噪声影响轮机人员 的身体健康。 主机遥控和机舱自动化：这两者是改善船员劳动条件和提高 船舶生产能力的重要措施，也是衡量一艘船现代化程度的标 志。 动力性和配合性能：指柴油机动力的发挥和利用情况及与螺 旋桨的配向、停泊及装卸货物所需要的机 械设备。 锚泊机械设备：包括锚机、绞盘等。 操舵机械设备：包括舵机及操作机械、执行 机构等。 起重机械设备：如起货机、吊艇机及吊杆等 设备。
⒌机舱机械设备的遥控及自动化
包括对主、辅机和有关机械设备等的远距离 控制、船舶动力装置参数及过程自动调节、 检测和警报系统等。
在大功率船舶动力装置中，汽轮机占有一定优势，统计资料 表明，功率小于2×104kW的船舶，多采用柴油机动力装置， 而大于2×104kW的多采用汽轮机。高速客船、集装箱船、 大型油船以及大中型舰艇多采用汽轮机动力装置。 优点： 优点： ⑴单机功率远比活塞式发动机大。现代舰用汽轮机的单机组 功率已达75000kW以上 ⑵汽轮机叶轮转速稳定，无周期性扰动力，因此机组振动小， 噪声小。 ⑶磨损部件少，工作可靠性大，使用期限长，10万小时以上。 ⑷可使用低质燃油，滑油消耗率也很低。 缺点： 缺点： ⑴装置总重量、尺寸大。 ⑵燃油消耗大，装置效率差，经济性较柴油机动力装置差。 ⑶备车时间长，机动性差。另外，从一个工况变换到另一个 工况的过渡时间也较柴油机装置长2～3倍。 ⑷不能倒转，需设倒车汽轮机或倒车级（空转）
⒌船舶联合动力装置
由两台或两台以上不同类型的热力发动机如燃气轮机和汽轮 机、柴油机和燃气轮机、柴油机和汽轮机、核动力和燃气轮 机，或不同型号的两台或两台以上的燃气轮机供船舶推进和 其它船舶设备所必需的能源，或只供船舶推进所需能源的装 置称为船舶联合动力装置。 按照不同发动机热力学上有无联系，联合动力装置分成有联 系的经济型和无联系的加速型两大类。 目前最常用有三种： 目前最常用有三种：即汽轮机+加速燃气轮机，柴油机+加速 燃气轮机，燃气轮机+加速燃气轮机。
㈢舰船动力装置的类型及特点
船舶动力装置的类型一般以主机的结构型式 来命名。目前常见的有柴油机动力装置、汽 轮机动力装置、燃气轮机动力装置、联合动 力装置和核动力装置等。
⒈柴油机动力装置
广泛应用。目前以柴油机作为主机的船舶占98%以上，柴油 机船总功率占造船总功率的90%以上。 优点： 优点： ⑴有较高的经济性，在整个功率范围内燃油耗率较低， 耗油率比蒸汽、燃气动力装置低得多。这一优点使柴油机船 的续航能力大大提高，换句话说，一定续航力下所需的燃油 贮备量较小，从而使营运排水量相应增加。运行费用也比较 低。 ⑵在低转速时有良好的扭矩特性，可用低质燃油，空气耗率 低、排气红外辐射少。 ⑶重量轻，辅助设备较少，布置简单，单位重量指标较小。 ⑷具有良好的机动性，起动、加速、换向性能良好等。 缺点： 缺点： ⑴柴油机尺寸和重量按功率比例增长快，因此单机组 功率受到限制。 ⑵柴油机工作中的噪声、振动较大。 ⑶高中速柴油机的运转部件磨损厉害。 ⑷柴油机在低速时稳定性差，因此不能有较小的最低稳定转 速，影响船舶的低速航行性能。