船舶动力装置概论第七章.ppt

1,巴基斯坦首艘AIP动力潜艇,德国212潜艇,本节课要点,2,7.1 特种动力装置,7.2 不依赖空气动力系统（AIP）,3,“特种发动机”是在动力机的发明和发展过程中，在一定的历史阶段，对当时流行结构以外的动力机的统称。,活塞式内燃机 叶片式发动机 喷气式发动机 火箭发动机,常规发动机,特种发动机,热气机 转子式发动机 摆盘式发动机,第七章 特种动力装置,7.1 特种动力装置,4,第七章 特种动力装置,7.1 特种动力装置,蒸汽机,蒸汽机,常规发动机,5,RD-33喷气发动机,第七章 特种动力装置,7.1 特种动力装置,常规发动机,6,火箭发动机,第七章 特种动力装置,7.1 特种动力装置,常规发动机,7,火箭发动机,第七章 特种动力装置,7.1 特种动力装置,常规发动机,8,火箭发动机,第七章 特种动力装置,7.1 特种动力装置,常规发动机,9,第七章 特种动力装置,7.1 特种动力装置,斯特林发动机,特种发动机,10,第七章 特种动力装置,7.1 特种动力装置,旋转活塞发动机,二氧化碳发动机,其他特种发动机,11,第七章 特种动力装置,7.1 特种动力装置,涡扇,涡桨,涡喷,12,第七章 特种动力装置,7.1 特种动力装置,13,第七章 特种动力装置,7.2 不依赖空气动力系统,1、不依赖空气动力系统（Air Independent Propulsion-AIP）,80年代以来，西方国家如德国、英国、荷兰、瑞典等都十分积极地开展应用于常规潜艇的不依赖空气、安静、振动小、低红外线辐射的推进系统。即AIP系统。,潜艇在水面和通气管航态航行时，利用柴电机组充电、航行，在水下经航状态时除了可应用原有的蓄电池推进外，主要以AIP系统提供动力。,比较成熟的AIP系统有： 闭式循环柴油机AIP系统、斯特林发动机AIP系统和燃料电池AIP系统。,14,第七章 特种动力装置,7.2 不依赖空气动力系统,2、闭式循环柴油机工作原理,柴油机工作时，在排气过程中，废气经过冷却后进入CO2吸收器，在吸收器中废气中的CO2和水蒸气被海水吸收，排出艇外；洗涤过的排气加入适量的氧气和惰性气体(诸如氩气、氮气)，形成人造大气，通过闭路循环回到柴油机进口，供新的循环燃烧作功，这种加入氩气的闭式循环柴油机通常被称为氩气闭式循环柴油机。,15,第七章 特种动力装置,7.2 不依赖空气动力系统,3、闭式循环柴油机的优缺点,(1)单机功率大，100400kw； (2)易批量生产，研制费用低； (3)与常规柴电推进装置相容性好； (4)振动噪声较大。,16,第七章 特种动力装置,4、关键技术和设备 闭式循环柴油机系统的关键技术有：液氧的储存和使用、二氧化碳的吸收，舷外高压海水和洗涤CO2的低压海水的转换，供氧、供油、供氩气的精确控制等。 关键设备有：CO2吸收器，水管理系统、液氧系统、控制设备等。,7.2 不依赖空气动力系统,17,第七章 特种动力装置,7.2 不依赖空气动力系统,5、海水管理系统,18,第七章 特种动力装置,7.2 不依赖空气动力系统,介绍3种AIP装置的组成、工作原理，分析对比各种AIP方案特点,闭式循环柴油机AIP（CCDAIP） 斯特林发动机AIP （SEAIP） 燃料电池FC（FCAIP）,19,第七章 特种动力装置,7.2 不依赖空气动力系统,该系统以闭式循环柴油机为发电机原动机。为使柴油机在没有空气供气状况下工作，必须提供模拟空气成份的进气气体，使柴油机发火燃烧工作。为此，将柴油机排出的废气经CO2吸收器吸收部分CO2气体，废气中未被吸收部分气体再加入适量氧气，即组成人造大气。,英国、荷兰等已采用CCDAIP,闭式循环柴油机AIP（CloseCycleDieselAIP）,20,第七章 特种动力装置,7.2 不依赖空气动力系统,斯特林发动机是一种外部加热的连续燃烧发动机，它通过外部燃烧的高温气体经加热管加热内部循环的工质，内部循环工质受热膨胀推动活塞作功，使发动机输出轴功率。为了使发动机在无空气条件下连续运行，同样需要连续不断地供应氧气燃烧供应热量，因而SEAIP也装有较大容量的液氧罐。为了排除燃烧后废气，有两种方法可选择。一种是利用废气压力直接排到舷外海水；另一种是CO2海水吸收器及水管理系统。,斯特林发动机AIP （SterlingEngineAIP）,21,第七章 特种动力装置,7.2 不依赖空气动力系统,工作原理是靠氢和氧反应直接产生电能而工作的，它唯一的副产品为水，这个过程正好与通过电解分解水的过程相反。燃料电池必须源源不断地供应氢和氧，为此，AIP装置不仅要有较大容量的液氧罐，而且要有一个较大容量的液氢贮存罐，而液氢贮存的低温要求为零下250，要比液氧贮