船舶推进形式
新型船舶推进技术——水中喷气推进系统
新型船舶推进技术——水中喷气推进系统近年来，随着科技的不断发展和航运行业的不断发展，人们对于新型船舶推进技术的需求也越来越高，船舶的推进系统更是成为了研究的重点。
水中喷气推进系统是当前比较先进的推进系统之一，它不仅具有很高的附加值和运输效率，还可以有效地降低环境污染，受到越来越多的航运公司的青睐。
水中喷气推进系统是一种通过将水压进特殊的排气管中产生喷气推进力，从而推动船舶前进的推进系统。
喷气推进系统的核心部件主要由一个发动机、一个涡轮机和喷气管组成。
相比传统的推进系统，水中喷气推进系统有以下优越性：1.提高船舶的运输效率在海上航行时，水中喷气推进系统可以将水压入排气管中，通过涡轮机抽取出多余的水分子，最终将水靠喷气排出并推动船舶前进。
相比传统的推进系统，水中喷气推进系统的推进效率更高。
由于水中喷气推进系统的推进器不会受到水流的阻力，船速更高且行驶更稳定。
这也就意味着船舶的运输效率将得到极大提高。
2.减少环境污染相比传统的推进系统，水中喷气推进系统在运输时不会排放大量的废气和废水，也就意味着它是一种更为环保的船舶推进系统。
同时，水中喷气推进系统还可以避免因为船舶鬼泣产生的噪声和震颤可能对海洋生态和鱼群造成的危害。
这种“绿色船舶”的理念正是现代航运行业所秉承的。
3.更强的安全性能水中喷气推进系统在狭窄的水域、强风浪和其他船舶碰撞时能够快速反应，缓解船舶操纵困难的情况。
同时，它的排气管可以避免水中产生的射流，使得船体没有旋转表面，减少了卡在水下物体上的可能性。
这就保证了船舶在行驶过程中的稳定性和安全性能。
4.更节省维护成本相比传统的推进系统，水中喷气推进系统的故障率低，维护成本较低，使用寿命也较长。
由于水中喷气推进系统不需要安装复杂的传动系统，所以可以降低维护工作中的人工成本。
同时，由于喷气推进系统所需要的维护和修理比传统推进系统要少得多，这就使得用户能够更快地回收其投资成本。
总的来说，水中喷气推进系统是一种先进的船舶推进系统，不仅可以提高船舶的运输效率，还可以减少环境污染，提高船舶的安全性能，并且节约了维护成本。
船舶的工作原理
船舶的工作原理船舶作为水上运输工具，在现代交通中扮演着重要角色。
它们通过特定的工作原理实现航行和货物运输。
本文将介绍船舶的工作原理，涵盖推进力、浮力、航行稳定以及船舶控制等方面。
一、推进力推进力是船舶前进的关键因素。
在水中航行时，船舶需要克服水的阻力，并产生足够的推力来向前行驶。
常见的推进力机制有以下几种形式：1. 螺旋桨推进力螺旋桨是船舶最常见的推进器件。
它通过螺旋型叶片的旋转，将水推向相反方向，从而产生反作用力推动船体前进。
螺旋桨的旋转速度和叶片的角度可以调整，以适应船舶的不同速度和方向需求。
2. 水喷推进力水喷推进是一种通过向后喷射水流来产生推进力的机制。
常见的应用是在高速船或喷气式飞机上。
通过喷射水流，船舶可以产生强大的推力，从而实现高速航行。
3. 水动力推进力水动力推进是利用水的动力学原理来产生推进力的机制。
例如，帆船利用风的动力对帆进行调整，从而产生推进力。
这种推进力的发挥需要充分利用风的方向和力量。
二、浮力浮力是船舶能够漂浮在水面上的基本原理。
根据阿基米德原理，当一个物体浸入液体中时，它所受到的浮力等于所排除的液体的重量。
船舶的设计和体积使其能够排除足够的水，从而产生与其重量相等的浮力，使得船舶能够浮在水面上。
三、航行稳定航行稳定性对于船舶的安全和运营至关重要。
船舶需要保持平衡，以避免侧翻或失去控制。
以下几种因素影响着船舶的航行稳定：1. 重心船舶的重心位置对于航行稳定性有着重要影响。
重心过高会使船舶不稳定，容易倾斜，而重心过低则会导致船身不够稳定。
通过合理设计和货物分布，船舶的重心位置可以得到控制，以保持航行稳定。
2. 填水与排水填水和排水是调整船舶重心和浮力的重要手段。
通过填充或排空船舱中的水，可以对船舶的浮力和重心进行调节，以保持航行稳定。
3. 船体形状船体的形状对于航行稳定性有着重要影响。
例如，船舶的船首设计成尖形，可以减少水的阻力，提高航行的稳定性。
此外，船舶的船宽、船高和船身曲线等因素也会影响其航行稳定性。
海洋工程中的新型推进技术
海洋工程中的新型推进技术在广袤无垠的海洋中，各种工程活动日益频繁，从海洋资源的开发到海洋科学的探索，从海上运输到海洋军事应用，都离不开高效可靠的推进技术。
随着科技的不断进步，新型推进技术正逐渐崭露头角，为海洋工程带来了新的机遇和挑战。
传统的海洋工程推进技术，如螺旋桨推进，已经在很长一段时间内发挥了重要作用。
然而，随着对海洋工程性能要求的不断提高，其局限性也逐渐显现出来。
例如，螺旋桨在高速运转时容易产生空泡现象，这不仅会降低推进效率，还会产生噪音和振动，影响船舶的舒适性和隐蔽性。
此外，螺旋桨的推进效率在低速时也不尽人意，限制了一些特殊海洋工程设备的应用。
为了克服这些问题，科学家和工程师们一直在努力探索新型推进技术。
其中，喷水推进技术就是一种具有很大潜力的新型推进方式。
喷水推进是通过将水吸入泵中，然后加速并向后喷出，从而产生推力。
与螺旋桨相比，喷水推进具有许多优势。
首先，它在高速时的效率更高，能够使船舶达到更高的速度。
其次，喷水推进系统在浅水区的性能更好，不容易受到泥沙和杂物的影响。
此外，由于喷水推进系统没有外露的旋转部件，减少了对海洋生物的伤害，也降低了噪音和振动。
磁流体推进技术则是另一种令人瞩目的新型推进方式。
这种技术利用磁场对导电液体（如海水）的作用来产生推力。
其原理是在船舶内部设置一个强大的磁场，当导电的海水通过磁场时，会受到电磁力的作用而产生推力。
磁流体推进技术具有无声、无振动、高效等优点，特别适用于对静音要求极高的潜艇和海洋科学考察船。
然而，目前磁流体推进技术还面临着一些技术难题，如磁场强度的提高、能量转换效率的提升以及系统的可靠性等。
除了上述两种技术，还有一些其他的新型推进技术也在不断发展和研究中。
比如，超导磁推进技术，它利用超导材料在低温下的零电阻特性，产生强大的磁场来实现推进。
这种技术具有更高的能量效率和更强的推进力，但目前仍处于实验阶段，需要解决超导材料的制备和冷却等关键技术问题。
关于船用推进器种类以及用途
关于船用推进器船用推进器分为主推，侧推，舵桨，等等这几种，主推又有可调螺距式和固定螺距式。
可调螺距式的一般广泛用于对船的灵活性要求比较高的船，比如为海上石油平台服务的拖轮，以及轻型护卫舰等。
它的主要的优点在:1:：主机启动时对主机的冲击很小，因为它可以相对于零负荷启动（主要通过对桨叶角度的控制来实现）2：对于船在航行方面也很经济它可以通过对主机的联合控制来实现（和主机调速器的连接来实现）3：大大增强了船操作的灵活性，比如船在停靠码头或石油平台的时候，可以通过对桨叶角度的控制来实现船的动态（因为它可以通过改变桨叶的变化方向来实现船舶的进车和倒车，这样可以解放柴油机齿轮箱，大大减少轮机员的劳力）。
4：可以和轴带发电机一起连用（对于对船电要求比较高的船它是不二选择）。
它的缺点1：结构复杂，维护的时候比较困难。
2：难用于高马力的船（一般用于2万吨以下的船）3：对于人员的操作要求也比较高。
4:成本高。
而对于固定桨推进器来说主要用于对马力要求比较大的船，且操作简单但是对于齿轮箱和离合器要求比较高和对船的灵活性要求不高的船。
侧推它的全名是侧向推进器，主要安装在船的艏部和艉部，英文名叫tunnel thruster。
它也分定距桨和变距桨两种，变距桨主要通过液压系统来实现变距来改变功率，固定桨主要通过变频器来改变电机的速度来改变功率。
现在跑国际航线的船一般都要求在船首安装侧推，主要是为了过运河方便安全。
但它用的最多的场合在拖轮上，比如跑石油平台的，救生的，等等船。
下面我就来介绍侧推在跑石油平台的船的应用：当船靠近石油平台的时候主推进器一般是没推力的或只有一点点推力，这时候主要用侧推来实现船的横向移动来慢慢靠近平台，一般像这种船都装有2个以上大功率的侧推来实现整个船的横向移动，在多数情况下平台是不允许船在其上面系缆的故对侧推要求非常高。
舵桨顾名思义就是舵和桨一体的推进器，主要用于对功率要求较小的船，它的舵可以360度旋转，它可以实现船的倒车和进车，平移。
船舶推进方式比较
表1 船舶推进方式比较
推进方式机动性能推进装置结构适用船舶及制造条件功率体积比推进效率
柴油机直接推进
一台原动机; 可实现无级调
速; 主机需要换向
结构简单, 需要减速装置; 主机、
轴、推进器的中心线在同一高度
适合各种功率船舶; 元件已
成熟
最大最高
电力推进
一台或多台原动机; 可实现
无级调速; 主机需要换向
结构简单; 需要减速装置; 主
机、推进器根据需要合理布置
功率提高有困难; 元件已
成熟
较大较高
喷水推进一台原动机; 主机无需换向无需推进器适合小功率高速船舶最小较高
磁流体推进
一台原动机; 可实现无级调
速; 主机无需换向
主机、推进器根据需要合理
布置
适合各种功率船舶; 元件有
待研制
较大很低。
海运船舶的船舶动力与推进系统
海运船舶的船舶动力与推进系统船舶动力和推进系统是海运船舶的核心组成部分，它们直接决定了船舶的运行效率和能源利用率。
本文将探讨海运船舶的船舶动力与推进系统，介绍其基本原理、常见类型及其发展趋势。
一、船舶动力系统的基本原理与组成船舶动力系统主要由发动机、传动装置和船舶的推进装置组成。
发动机是船舶动力系统的核心，其作用是将能源（如燃油、天然气等）转化为机械能，进而驱动船舶前进。
传动装置负责将发动机输出的动力传输至推进装置，常用的传动装置包括液力传动和机械传动。
推进装置是船舶的“动力发射器”，它将能源转化为推进力，驱动船舶在水中运行。
二、海运船舶常见的动力与推进系统1. 内燃机与传统推进系统内燃机是目前海运船舶中最常见的动力设备之一，其主要包括柴油机和涡轮机两种类型。
柴油机具有功率大、效率高的特点，常用于大型远洋船舶；而涡轮机则适用于小型船舶和高速船舶。
传统推进系统主要包括螺旋桨和水喷推进器两种形式，螺旋桨是目前最常用的推进装置，通过调整桨叶的转速和角度来实现推进力的调控。
2. 涡轮电力推进系统涡轮电力推进系统是一种较新的船舶动力与推进系统，它将柴油发电机和电动机相结合，通过电力传输实现船舶的推进。
涡轮电力推进系统具有能源利用率高、噪音低、污染少等优点，在环保节能方面具有较大的潜力。
3. 涡轮帆船推进系统涡轮帆船推进系统是将风能与动力系统相结合的一种创新推进方式。
它采用了先进的涡轮技术，将风能转化为动力，并通过转子驱动船舶前进。
涡轮帆船推进系统减少了对化石燃料的依赖，具有环保节能的特点，是未来船舶发展的一种趋势。
三、船舶动力与推进系统的发展趋势随着科技的不断进步和环保意识的不断提升，船舶动力与推进系统也在不断创新和发展。
首先，船舶动力系统将更加注重能源的利用效率，提高动力装置的效率，减少能源的浪费和环境污染。
其次，船舶推进系统将继续向着高效、低噪音和低振动的方向发展，以提升船舶的航行性能和舒适性。
此外，随着新能源技术的不断成熟和应用，如太阳能、风能等，未来船舶动力系统可能会采用更多的清洁能源，并实现多能源混合驱动。
船舶动力装置控制技术发展
4．柴油机推进控制新技术
4.3 电子注油技术
柴油机气缸润滑是整个润滑系统的一个重要组成部分。气缸滑油消耗是柴油机运行的一大笔花费，特别对于大缸径柴油机。所以气缸润滑研究的目的是降低气缸滑油的消耗量，而又要保持满意的活塞环/缸套的磨损率和维持或改进检修期限。
3．柴油机推进系统基本原理和控制技术
3．柴油机推进系统基本原理和控制技术 起动控制
3．柴油机推进系统基本原理和控制技术
3．柴油机推进系统基本原理和控制技术 停车控制
3．柴油机推进系统基本原理和控制技术
3．柴油机推进系统基本原理和控制技术 换向控制
3．柴油机推进系统基本原理和控制技术
——滑油共轨；
——起动空气共轨。
（2）共轨控制
——燃油共轨；
——排气共轨；
4．柴油机推进控制新技术
在传统的燃油喷射系统中，将喷油压力、喷油定时、喷油量的控制集成一体。而在共轨系统中，将这三部分独立，分别控制。各缸有一个控制装置（CU），控制系统集中控制（EU）。
01
各个喷油嘴可以不同的形式组合，使得喷油形式多样化，可实现预喷射，3次喷射和顺序喷射。共轨系统能够有选择性地切断某单个喷油器，在低转速运行时喷射所需的油量很少且雾化较好。
（1）课题一“大功率智能型船用柴油机研制”
4．柴油机推进控制新技术
4．柴油机推进控制新技术
4.1 智能化柴油机 柴油机智能化体现在对柴油机运行的监测与控制。图示为MAN B&W智能化柴油机的“智能化”构成。
运行模式 ——对应于不同转速、负荷和排放的要求，控制系统给出最优的运行方式。 ——根据柴油机工况监视来决定其运行。
4．柴油机推进控制新技术
船舶推进系统的流体力学特性
船舶推进系统的流体力学特性船舶推进系统是船舶能够在水中航行的关键所在，而其中的流体力学特性则起着至关重要的作用。
要理解船舶推进系统的工作原理和性能，就必须深入探究其背后的流体力学知识。
流体力学是研究流体（包括液体和气体）运动规律以及流体与固体之间相互作用的科学。
在船舶领域，水作为常见的流体介质，其流动特性直接影响着船舶推进系统的效率和性能。
船舶推进系统主要有螺旋桨推进、喷水推进、吊舱推进等几种常见的类型。
无论哪种类型，都离不开流体力学的原理。
以螺旋桨推进为例，螺旋桨在旋转时，桨叶会对水产生作用力，同时水也会对桨叶产生反作用力，从而推动船舶前进。
这其中涉及到复杂的流体流动现象。
螺旋桨桨叶的形状和角度设计是基于流体力学原理进行优化的。
合理的桨叶形状能够有效地将旋转动力转化为向前的推力。
桨叶的剖面形状通常类似于机翼，利用伯努利原理，在桨叶旋转时，产生压力差，从而产生推力。
在流体力学中，粘性是一个重要的特性。
水具有一定的粘性，这会导致在螺旋桨表面形成边界层。
边界层的存在会增加阻力，降低推进效率。
为了减少粘性的影响，螺旋桨的表面通常会进行光滑处理，以减小摩擦阻力。
螺旋桨在旋转时还会产生尾流。
尾流中的水流速度和压力分布不均匀，会造成能量的损失。
优化螺旋桨的设计可以减少尾流的能量损失，提高推进效率。
除了螺旋桨推进，喷水推进系统也有其独特的流体力学特性。
喷水推进是通过泵将水吸入并加速向后喷出，从而产生推力。
在喷水推进系统中，泵的设计和内部流道的形状对推进性能有着重要影响。
良好的泵设计能够提高水的吸入和排出效率，减少能量损失。
喷水推进系统中的水流速度较高，这就需要考虑水流的湍流和空化现象。
湍流会增加能量损耗，而空化则可能对泵和管道造成损坏。
因此，在设计喷水推进系统时，需要通过流体力学分析来避免或减轻这些不利影响。
吊舱推进系统是一种较为新颖的推进方式，它将电机和螺旋桨集成在一个可旋转的吊舱内。
这种推进系统的流体力学特性更为复杂。
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三、柴油机动力装置
• 20世纪初，柴油机开始用于运输船舶。第 一艘远洋柴油机船是1912年丹麦建造的“ 锡兰迪亚”号，主机为两台四冲程八缸柴 油机，共1250马力，每分钟140转,直接驱 动两个螺旋桨。1914年柴油机船占全世界 船舶总吨位0.5％，到1940年上升为20％以 上。 是目前应用最广的船舶动力装置。
• 用途：发电，推进潜艇和水面舰船，用 于空间技术和其他方面。 • 优点：功水泵向船后喷射水流的反作用力使 船前进的船舶推进方式。 • 组成：原动机及传动装置 • 推进水泵 • 管道系统 • 舵及倒舵组合操纵设备
• 优点： 高速，机动性好，噪声和振动小，机构 ： 简单，易于维护 • 缺点：（1) 舰船航速低于20kn时，喷水推进的 效率比螺旋桨要低一些。 • （2）由于增加了管路中水的重量（通常 占全船排水量的5%左右），使得舰船损失排水 量。 • （3）在水草或杂物较多的水域，进口容 易出现堵塞想象而影响舰船的航速 • （4）更换推进水泵的叶轮较为复杂。
四、燃气轮机动力装置
• 燃气轮机动力装置在50年代开始用于船舶。目前主要用 于军用舰艇 。
• 燃气轮机同柴油机和汽轮机比较，单机功率 大、体积小、重量轻、加速性能好，能随时 起动并很快发出最大功率。燃气轮机在高温 、高压下工作，对燃油质量要求很高，热效 率也比柴油机低得多，因此在民用运输船舶 上应用不多。 • 目前主要用于军舰
二、汽轮机动力装置
• 1896年，英国人C.帕森成功地将他发明的汽轮机作为推进动力机应 用于一艘快艇上，试航速度达每小时34.5海里。此后汽轮机广泛用 于大功率船上。
• 优点：单机功率大，使用可靠，运转平稳，无振动和噪声 ，检修工作量小，锅炉可燃用劣质油。 • 缺点：汽轮机油耗比柴油机高，即使采用再热循环的汽轮 机装置，每马力小时的油耗仍达180～190克，比低速柴油 机高40％左右。 • 现状:某些大型客船、超级油船和高速集装箱船等仍采用 汽轮机动力装置。
船舶推进形式
第九组
最早的船舶推进形式为人力、风力推进
近现代以来，船舶推进进入机械化时代，并 有了长足的发展，从所用能量角度来说，依 次出现了如下推进形式：
• • • • • • • 蒸汽机 汽轮机 柴油机 燃气轮机 核动力装置 电力传动 喷水、喷气等动力装置
一、蒸汽机动力装置
1807年，美国工程师R.富尔顿首次在“克莱蒙脱”号明轮 船上用蒸汽机作为推进动力获得成功。
核动力装置
• 动力装置（Nuclear Power Plant )是以核燃料代 替普通燃料，利用核反应堆内核燃料的裂变反应 产生热能并转变为动力的装置。它可以作为船舶 的一种主动力装置。 • 组成及原理：核动力装置主要包括核反应堆、产 生动力的系统和设备，如核蒸汽供应系统和核电 站汽轮机等，以及为保证设备正常运行、人员健 康和安全所需要的系统和设备等。 核燃料在核动 力装置的反应堆中产生裂变反应，释放巨大能量 ，被不断循环的冷却水吸收，后者又通过蒸汽发 生器将热量传给第二个回路中的水，使之变为蒸 汽后到汽轮机中作功。
• 能量转换：将蒸汽中的动能转换为功的热机 。 • 结构：气缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽 机构、调速机构和飞轮等部分组成 。 • 优点：结构简单，造价低廉，管理使用方便，制造工 艺要求不高等。 • 缺点：热效率低，本身重量大，部分运动部件惯性大 ，难于平衡，且低压缸尺寸过大，不能获得有效地真 空度。 • 现状：几乎淘汰，中国少数沿海和内河船舶中仍有使 用。