船舶动力装置课件

• 它具有体积重量小、布置灵活、安全可靠 性好、自动化程度高、环保效果好等特点， 深受各国造船业的青睐。事实上， 舰艇电 力推进的应用历史悠久，二战时期曾流行 一时。当时，美海军建造了数百艘电力推 进战舰。当时采用电力推进的主要原因是 齿轮装置制造量不足。由于技术水平的限 制，系统大而笨、效率低、成本高
喷水推进装置的基本结构 • 包含有吸水装置、输水装置和喷水装置。 吸水装置位于舰船的首部，含有吸水口、 吸水口防护罩、吸水口开关等。吸水口开 设在舰船的首部，吸水口防护罩罩住吸水 口的开口部分，联接在舰船的壳体上，吸 水口开关的进水端联接吸水口的收口端， 其出水端与输水装置中的输水管的前端相 联，增压泵的出水端与增压输水管的前端 相联。
• 整个吊舱位于船体外侧浸泡在海水中直接 向外散热，从而整个推进器不需要额外冷 却。这种设计有利于减轻船体自身重量、 节省空间，并且能够降低噪声和振动，使 得机动性能更加良好，同时，还为推进器 的制造、维护和检修提供了方便
电力推进
（electric propulsion ）
• 一直以来，船舶推进方式是船舶科技工作 者们研究的一个重要领域。传统的船舶推 进方式是利用原动机直接推进。而船舶电 力推进则是一种由原动机带动发电机发电， 经变频器把满足要求的电流送到推进电动 机，从而驱动螺旋桨的推进方式
竞争激烈的船用燃气轮机 • 在世界范围内，船用燃气轮机装置的市场 一直主要由GE和罗·罗这两大公 司所统治 ，但是目前则受到了来自各方的挑战。 - MFT-8燃气轮机 - TF40系列燃气轮机 - Solar燃气轮机
螺旋桨推进
（propeller）
• 是现代船舶的主要推进工具,现在大多数船 舶是用螺旋桨来推进的 • 按照桨叶多少，螺旋桨有2、3或4个桨叶, 甚至更多。一般桨叶越多吸收功率越大 • 按照构造不同，螺旋桨分为定距和变距螺 旋桨两大类。 定距螺旋桨，螺距是固定不 变的。 变距螺旋桨，通过螺旋桨变距机构 调节螺距
• 喷水推进器由水泵、吸水管道、喷水管道 等部件所组成,利用水泵作动力，将水从船 底孔吸入，经舷部管子，依靠船尾的水泵 喷出高压高速水流的反作用力来推进船舶， 并通过调向阀门的阀轴转动改变出水方向 来实现对船舶的操纵（前进、转向和倒退）
• 乌贼素有”海中火箭”之称．它在逃跑或 追捕食物时, 最快速度可达每秒１５ 米, 连奥林匹克运动会上的百米短跑冠军也望 尘莫及 • 人们根据乌贼喷水推进 方式, 设计制造出了喷水 推进装置
• 不依赖空气推进技术通常可以将潜艇的自 持力增大约1倍以上，但造价高昂且稳定性 仍然受到怀疑。虽然不依赖空气推进技术 通常是在传统的柴电动力基础上进行升级， 但现阶段仍然有很大难度，目前只被少数 国家掌握。目前，已明确拥有该项技术的 只有俄罗斯、德国、瑞典、法国、西班牙 和日本。
喷水推进
（water jet propeller）
• 输水装置中的增压泵可为一个或多个，视 舰船的长度、大小和增压的实际需要配置， 若为多个，则从第一级到最后一级依次串 联（一个增压泵为一级增压，多个增压泵 则为多级增压）。
• 喷水装置位于舰船的尾部，含有喷水机、 调向阀门、正向喷头及开关、逆向喷头及 开关。喷水机的进水端与增压输水管的出 水端相联，其出水端与调向阀门的进水相 联，调向阀门的两个出水端分别与正向喷 头开关的进水端相联。正向喷头的出水端 伸出舰船尾部正面壳体，逆向喷头的出水 端伸出舰船尾部侧面壳体
• 到19世纪60年代，用螺旋桨作推进器的轮 船已经将装着明轮的蒸汽船淘汰掉。但“ 轮船”这个名字因为称呼上的通俗和习惯 ，用螺旋桨推进的船仍称为“轮船”，并 沿袭至今
现代船舶推进
• 现代运输船舶绝大多数大多采用的是反应 式推进器。按照原理不同，有燃气轮机推 进，螺旋桨推进、喷水推进、电力推进、 吊舱推进、表面桨推进、超导磁流体推进、 AIP 等
• 在普通螺旋桨的基础上，为了改善性能， 更好地适应各种航行条件和充分利用主机 功率，发展了多特种螺旋桨，如导管螺旋 桨、串列螺旋桨、对转螺旋桨、直叶推进 器等
导管螺旋桨
串列螺旋桨
槽道螺旋桨 对转螺旋桨
吊舱推进
（podded propulsors）
• 目前，在船舶电力推进系统中，应用最为 广泛的推进器是吊舱式推进器。吊舱式电 力推进装置的结构是将电机放在一个吊舱 内，定距螺旋桨直接连接在电机轴上，可 360度旋转，在任何方向上产生推力，不需 要舵和侧推器。集推进和操舵装置于一体， 能够增加船舶设计、建造和使用的灵活性
超导磁流体推进
（magneto hydrodynamic propulsion plant）
• 船舶磁流体推进是利用海水中的电流与磁 场间的相互作用力使海水运动而产生的一 种推进方法。船舶磁流体推进具有高效、 振动小、噪声低、操纵灵活、布置方便等 特点。
• 磁流体推进是一项综合性很强的高新技术， 目前许多造船大国纷纷对此技术进行了详 细研究，并预测此种推进方式将是本世纪 最有希望的船舶推进方式之一
早期船舶推进
• 早期船舶推进动力主要依靠人力、畜力和 风力(即撑篙、划桨、摇橹、拉纤和风帆) 等。
• 唐代李皋发明了“桨轮船”。他在船的舷 侧或艉部装上带有桨叶的桨轮,靠人力踩动 桨轮轴,使轮周上的桨叶拨水推动船体前进 。因为这种船的桨轮下 半部浸入水中,上半部露 出水面,由于其侧之推进 轮极似车轮，故后来又称 之为车轮舟或车船。所以 称为“明轮船”或“轮船”
• 自20世纪80年代以来，随着电力半导体技 术、交流调速理论和微机控制技术的迅速 发展，船舶电力推进系统在机动性、可靠 性、运行效率和推进功率等方面都有了突 破性的进展
• 舰艇电力推进系统一般由以下几部分组成： – 螺旋桨 – 电动机 – 发电机 – 原动机 – 控制调节设备
表面桨
（Surface propeller）
• 表面桨就是船只在航行时水线正好穿过其 桨毂的螺旋桨。传统的螺旋桨与桨轴都浸 没在水中。而表面桨只有螺旋桨的桨叶浸 入水中。桨轴及其支架都在水面上，它们 不再产生附加阻力，而且改善了流经螺旋 桨的水流，螺旋桨的工作效率大大提高
• -
表面桨具有以下特性： 可垂直调整的螺旋桨轴 可靠的推进操作性 灵敏的操作性 浅水区的航行能力
新型船舶动力装置
船舶推进装置 早期船舶推进
现代船舶推进
燃气轮机推进 吊舱推进 表面桨 AIP推进 螺旋桨推进 电力推进 超导磁流体推进 喷水推进
船舶推进装置
• 船舶推进装置是船舶上提供推力的工具， 它的作用是将船舶动力装置提供的动力转 换成推力，推进船舶 • 推进器按作用方式可分为主动式和反应式 两类。靠人力或风力驱船前进的纤、帆等 为主动式，桨、橹、明轮、喷水推进器、 螺旋桨等为反应式
现代燃气轮机发动机主要 由压气机、燃烧室和透平 三大部件组成。当它正常 工作时，工质顺序经过吸 气压缩、燃烧加热、膨胀 做功以及排气放热等四个 工作过程而完成一个由热 变功的转化的热力循环
• 燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮 机。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部 吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料 （气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温 压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成 的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工， 推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中 或再加利用
来自百度文库
喷水推进的缺点 • (1) 在吃水不限制的情况下，与普通桨相 比，喷水推进效率较低，故一般在常规船 上不采用。 • (2) 喷水推进系统结构工艺上较复杂 ( 特 别是导流片和倒车装置 ) ，建造成本高， 检修也较困难。 • (3) 喷水管道内因水的重量作用使船舶排 水量增加． • (4) 在卵石多的浅水航道中采用时，泵的 叶轮易被打坏．
喷水推进的前景 • 近年来，随着各国对喷水推进技术研究的 不断深入，一些新型喷水推进器及装置也 相继出现，如通气式喷水推进器，轴流诱 导轮喷水推进器，新型舷外式喷水推进装 置和吊舱式（或导流罩式）喷水推进器等 • 与传统的有舵操纵的螺桨式舰船相比，无 舵操纵的喷水式舰船的机动性能要强得多， 而且减少了许多不必要的能量和功率损耗， 其潜在的经济价值和军事价值不可低估。
喷水推进的特点 • (1) 在限制直径情况下，喷水推进的效率 可以比普通浆为高．这是因为，泵的叶轮 可承受比普通桨高的负荷。 • (2) 可在空泡很低的情况下正常工作．因 为泵有较高的抗汽蚀性能。 • (3) 振动小。因为泵的叶轮似在导管中工 作，流动均匀，激振力小。
喷水推进的特点 • (4) 倒车和回转时主机转向不变，倒车回 转较灵活，倒车施力较普通浆为大． • (5) 喷水推进系统采用后，减少了船体上 的附件，如尾轴和轴架等，有利于减少阻 力高速艇尤其如此。 • (6) 由于喷水装置能在多工况下较好地发 挥主机功率，因此在多工况船舶上采用也 比较有利。
燃气轮机推进
（Gas turbine ）
燃气轮机是以连续流 动的气体为工质、把 热能转换为机械功的 旋转式动力机械，包 括压气机、加热工质 的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅 助设备等
走马灯是燃气轮机的雏形。我 国在11 世纪就有走马灯的记载， 它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上 升热气推动顶部风车及其转轴上 的纸人马一起旋转。15世纪末， 意大利人列奥纳多·达芬奇设计 的烟气转动装置，其原理与走马 灯相同
喷水推进的应用 • 喷水推进较适用于内河拖轮、浅水自航船 ( 如客船、交通 ) 、高速船舶 ( 包括滑 行艇、侧壁式气垫船、水翼船等 ) ，以及 要求低噪音的专用船舶上
喷水推进装置的著名供应商 • 新西兰 Hamilton 公司 • 瑞典 Kamewa 公司 • 荷兰 Lips Jet 公司 • 日本 Kawasuki 公司 • 其他公司 –英国 Ultra Dynamics 公司 –美国， Kodiak 公司、 American Jet 公 司和 American Turbine 公司 –中国上海的 708 所
结语
• 节能减排的要求和科学技术的日益进步， 可以预计，在不久的将来，会有越来越多 的先进的船舶推进器出现在世人面前
AIP推进
（Air-Independent Propulsion）
• AIP推进，是指可使潜艇在无需浮出水面或 使用呼吸管获取空气中的氧气的条件下使 轮机保持运转以驱动潜艇的技术 • 与核动力潜艇相比，常规动力潜艇机动灵 活、噪音小、造价低，但它有一个致命的 弱点：不能在水下作长时间的航行，必须 经常上浮至海面“呼吸”
• 舰船燃气轮机动力装置是指以燃气轮机为 主机的全燃化动力装置。它自五十年代末 期起，尤其是六十年代中期以来，已得到 了极其广泛的应用。功率总数日益增长， 装舰使用范围日益扩大，已由快艇发展到 了护卫舰、导弹驱逐 舰、巡洋舰和直升机 航空母舰等，可谓是 舍我其谁
燃气轮机作为军舰动力的优势 在军舰动力方案选择上，燃机轮机的主要 竞争对手是舰用柴油机和舰用蒸汽轮机， 但是由于燃气轮机先天优势与军舰动力系 统性能要求更为吻合，燃气轮机成为了各 国军舰动力系统发展的唯一选择。老牌海 军强国如美国海军、英国海军、日本海上 自卫队的主力水面作战舰只早已完成动力 燃气轮机化。