船舶动力装置课件.ppt

1、新型船舶动力装置,吊舱推进,燃气轮机推进,AIP推进,表面桨,船舶推进装置,螺旋桨推进,早期船舶推进,现代船舶推进,电力推进,超导磁流体推进,喷水推进,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,船舶推进装置,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。,早期船舶推进,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

2、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”,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,现代船舶推进,（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

3、备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅 助设备等,燃气轮机推进,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,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

4、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,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

5、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。,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,（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,螺旋桨推进,在普通螺旋桨的基础上，为了改善性

6、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,串列螺旋桨,导管螺旋桨,对转螺旋桨,槽道螺旋桨,（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,吊舱推进,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

7、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,（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,电力推进,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

8、术水平的限制，系统大而笨、效率低、成本高,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,（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,表面桨具有以下特性： - 可垂直调整的螺旋桨轴

9、- 可靠的推进操作性 - 灵敏的操作性 - 浅水区的航行能力,（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。,超导磁流体推进,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,（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

10、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”,AIP推进,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。,（water jet propeller） 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

11、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）,喷水推进,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 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,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。,输水装

12、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,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

13、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。,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,喷水推进的前景 近年来，随着各国对喷