《主推進動力裝置》

第十章船舶動力裝置第十章船舶動力裝置

二船舶動力裝置的類型1柴油機動力裝置2蒸汽動力裝置3燃氣輪機動力裝置4核動力裝置5綜合電力推進系統6燃料電池動力裝置1.柴油機動力裝置

高速柴油機中速柴油機低速柴油機轉速(RPM)N≤300300＜N≤1000N＞1000小中大柴油機的優缺點：熱效率高，啟動迅速可靠，機動性強，部分載荷運轉性能好，可靠性高，單位功率重量較輕，功率覆蓋范圍廣；但是振動和噪音大，工作溫度高，受力復雜。第十章船舶動力裝置

看圖15四月20256柴油機推進動力裝置的特點優點:A.有較高的經濟性，耗油率比蒸汽、燃氣動力裝置低得多；B.重量輕(單位重量的指標小)；C.具有良好的機動性，操作簡單，啟動方便，正倒車迅速；D.功率范圍廣。缺點:A.柴油機尺寸和重量按功率比例增長快；B.柴油機工作中的噪聲、振動較大；C.中、高速柴油機的運動部件磨損較厲害；D.柴油機低速穩定性差；E.柴油機的過載能力相當差。第十章船舶動力裝置

2.蒸汽動力裝置第十章船舶動力裝置

往復式蒸汽機工作原理：是靠蒸汽的膨脹作用來作功的，用鍋爐產生的過熱蒸汽，進入蒸汽機膨脹作功，推動汽機活塞往復運動，

活塞通過連桿，將往復直線運動變為圓周運動，帶動螺旋槳旋轉，從而使船舶獲得動力。往復式蒸汽機

往復式蒸汽機工作優缺點：結構簡單，運轉可靠，管理方便及噪音小。但是經濟性差，體積和重量大，現已退出船舶動力機械領域。第十章船舶動力裝置

旋轉式汽輪機工作原理：利用蒸汽進入汽輪機噴嘴膨脹降壓增加流速按一定的方向噴射出來，進入葉片推動葉輪旋轉，從而使連接軸轉到。第十章船舶動力裝置

旋轉式汽輪機工作優缺點：單機功率大，運轉平穩，摩擦磨損小，振動輕，噪聲小，但是裝置熱效率低，要配置較大笨重的輔助設備，應用范圍較窄。15四月202513汽輪機推進動力裝置的特點優點:a.單機功率大,可達7.5×104kW以上；b.轉速穩定，無周期性擾動力，機組振動噪聲小；

c.工作可靠性高；

d.可使用劣質燃料油。缺點:a.總重量大，尺寸大；

b.燃油消耗率高；

c.機動性差,啟動前準備時間約為30~35min，緊急須15~20min。Tips:汽輪機推進裝置主要采用的是汽輪機+減速齒輪箱+定距槳的形式；少數采用汽輪機電力傳動形式。復習提問(一）1.動力裝置的組成；2.柴油機

動力裝置的優缺點；3.汽輪機動力裝置的優缺點；4.汽輪機

的

應用場合16第十章船舶動力裝置

3.燃汽輪機動力裝置15四月202516燃氣輪機推進動力裝置1-螺旋槳2-減速齒輪3-壓氣機4-燃燒室5-燃氣輪機6-聯軸器7-起動電動機（1）壓氣機（2）燃燒室（3）燃氣輪機輕型燃氣輪機第十章船舶動力裝置

燃氣輪機工作原理：利用壓氣機(即壓縮機)連續地從大氣中吸入空氣并將其壓縮；壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣渦輪中膨脹做功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉；加熱后的高溫燃氣的做功能力顯著提高，因而燃氣渦輪在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時，需用起動機帶著旋轉，待加速到能獨立運行后，起動機才脫開。15四月202519燃氣輪機推進動力裝置的特點優點:a.單位功率的重量尺寸小；b.啟動加速性能好；c.振動小，噪聲小。

缺點:a.主機沒有反轉性；b.必須借助啟動機械啟動；c.葉片材料昂貴，工作可靠性較差，壽命短；d.進排氣管道尺寸大，艙內布置困難。

第十章船舶動力裝置

4.核動力裝置核動力裝置（nuclearpowerplant）?核動力的裝置定義–利用原子核反應堆內核燃料的裂變反應產生熱能并轉變為動力的裝置。?核動力裝置結構–核反應堆、產生動力的系統和設備（如核蒸汽供應系統和核電站汽輪機），

以及為保證設備正常運行、人員健康和安全所需要的系

統和設備。?核動力裝置的主要推進方式–核反應堆-蒸汽輪機–核反應堆-電機23核能推進系統的簡單原理

第十章船舶動力裝置

核動力裝置工作原理：是利用可控核反應來獲取能量，從而得到動力、熱量和電能。核能在反應堆中被轉化為熱能，熱能將水變為蒸汽推動汽輪發電機組發電或作為推進動力。產生動力的系統和設備船舶核動力裝置的優點1）核動力裝置使核潛艇能在水下長期連續航行：核動力裝置以核能為能源，核裂變時不需要空氣，因此核潛艇能在水下長期連續航行，其隱蔽性遠遠超過常規動力潛艇。2）續航力不受限制：核反應堆一次裝料，可運行幾年甚至幾十年，如美國建造的“弗吉尼亞”級潛艇上使用的S9G反應堆，其壽命可達33年。從而使核潛艇具有“無限”的續航力。1千克鈾235全部裂變放出的能量相當于2700噸標準煤燃燒放出的能量3）功率大：

現在已運行的艦艇動力反應堆，單堆功率在30~300兆瓦（MW）之間，有的核動力艦艇（如航空母艦）裝有多個反應堆，強大的動力使得這些龐然大物能以20~50節的高航速航行。27核動力推進動力裝置的特點?a.極少的燃料釋放巨大的能量；?b.功率大；?c.無需空氣。?a.裝置大；?b.操縱管理檢查系統比較復雜；俄羅斯阿庫拉Akula(鯊魚)級戰略核潛艇?c.裝置造價昂貴。33094a攻擊型核潛艇15四月202527聯合動力推進動力裝置汽輪機＋加速燃氣輪機（COSOG或COSAG）柴油機＋加速燃氣輪機（CODOG或CODAG）燃氣輪機＋加速燃氣輪機（COGAG或COGOG）

尼米茲級航空母艦（美）“林肯”號115四月202528聯合動力推進動力裝置的特點優點:a.重量尺寸小；b.操縱方便，備車迅速；c.自巡航到全速工況加速迅速；d.具有多機組并車的可靠性；e.管理與檢修費較低。

缺點:a.必須配備不同燃料及相應的管路及貯存設備；b.主減速器的小齒輪數目多，結構復雜；c.在減速器周圍布置有難度。（英）“無敵”號意-加里博迪號新型船舶動力裝置?噴水推進?吊艙推進?全電力推進?超導磁流體推進?表面驅動?對轉螺旋槳?高效一體舵槳39噴水推進噴水推進第十章船舶動力裝置

吊艙推進吊艙式推進器15四月202535吊艙推進技術（PoddedPropulsion）Pod指吊于船外的水下艙室，室內有推進電機，通過軸系及推進軸承和推進器，電機與母船只有動力電纜及通信電纜相連接。

FixPod與Azipod：Azipod指可沿Z軸360o旋轉動的吊艙，其中Azi－指Azimurth。Azimurth傳動過去由錐齒輪系組成的Z－drive實現，后來又用于側推器（Thruster）。上世紀中期ABB率先將Azimurth概念用于主電力推進。其后又提出了對向反轉吊艙推進裝置的概念。生產吊艙系統的著名公司ABBIndustry（Azipod）Rolls-Royce（Mermaid）Schottel-Siemens（SSP）JohnCranelips（Dolphin）15四月202536其他吊艙15四月202537瑞典KAMEWA“美人魚”吊艙推進裝置

15四月202538吊艙裝置的結構電力裝置部分由以下設備和部件組成：發電機組；雙繞組電動機，功率最大可達數十兆瓦；滑環裝置及其相關的冷卻室；功率轉換器傳動箱；主配電板；船舶管理系統，包括電力管理系統；諧波過濾系統；動力定位系統；綜合監控系統；15四月202539吊艙裝置的類型和用途

牽引式（PullingMermaid）:適用于高速雙螺旋槳船，如客滾船和豪華游船等頂推式（PushingMermaid）:適用于中速單螺旋槳船高推力頂推式（HighThrustPushingMermaid）:用于需要最大系柱拉力的低速船，如拖輪、近海工程船和海洋平臺等。“美人魚”電力推進裝置可用于油輪、車客渡船、滾裝船、豪華游船、拖輪、近海工程船和半潛式海洋平臺以及軍用艦船等。15四月202540吊艙裝置的應用第十章船舶動力裝置

電力推進系統工作原理：是利用電動機驅動螺旋槳來推進船舶運行。第十章船舶動力裝置

燃料電池推進裝置：與電力推進系統差不多，只是產生電能的方式不一樣。第十章船舶動力裝置

燃料電池核心部件氫的制備太陽能制氫水電能源制氫高壓氫氣儲存

液態氫儲存金屬氫化物儲氫首先使氫與金屬形成金屬氫化物加熱后，金屬氫化物分解脫氫而得氫氣。活性炭吸附貯氫

活性炭低溫吸附具有相當好的儲氫能力，在

-196℃，4.2MPa時，活性炭的儲氫量約總重的5％；但是-196℃的低溫、4.2MPa的壓力，兼有高壓容器法和液氫法的弱點，在車上也不是可行的方法。碳納米材料貯氫

碳納米管是一種納米尺度的、具有完整分子結構的新型碳納米材料，是由石墨的一層碳原子卷曲而成的無縫、中空的管體。碳納米管具有優良的貯氫性能.氫燃料電池渡輪“海洋變革號”“海洋變革號”（SeaChange）商用氫燃料電池渡輪已建成，2021年第三季度在舊金山灣區投入使用。它由通過燃料電池運行的壓縮氫氣提供動力，這將是同類產品中的第一艘，一次加氣可運行兩天。“MFHydra”號將是全球首艘最大液氫動力渡輪首艘獲得挪威海事局、挪威民防和應急規劃局(DSB)和DNV船級社批準的氫動力船，該船已于2021年7月由Westcon船廠交付至Norled公司，這艘船可容納300名乘客和80輛汽車。“MFHydra”號將是全球首艘最大液氫動力渡輪2022年1月9日，武漢眾宇動力系統科技有限公司與廣東眾江船艇科技有限公司簽署合作協議，在佛山聯合開發氫燃料電池游覽船，這將是中國第一艘經過認證、正式商用的氫燃料電池船舶。中國第一艘商用的氫燃料電池船舶國外太陽能船舶日本太陽能為動力的大型貨船“御夫座領袖號”國內太陽能船舶“中遠騰飛”國內目前最大太陽能船舶HQ2380太陽能船HQ2380太陽能船?超導磁流體推進

?超導磁流體推進

?超導磁流體推進

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超導船“大和”1號第十章船舶動力裝置

知識拓展與鞏固包含有哪些具體的動力應用？73優勢劣勢1、在設計功率效率較高；2、系統的傳動損耗比較低；3、造價成本低。1、在部分工況效率較低；2、振動和噪音；3、排放CO2和NOx、PM等污染物傳統船舶柴油機動力系統74優勢劣勢1、多機、單機工作模式切換，發動機效率高；2、起動運行速度更快；

3、振動、噪聲低，1、設備多，造價較高。2、多種能量之間傳遞導致能量損失增加。3、仍有溫室氣體和有害物排放。船舶柴油發動機電力推進系統優勢劣勢1、低碳環保，少有害物質排放；2、安全系數高，不易著火和爆炸；3、燃料價格相對便宜。1、LNG發動機反應較慢，操控性較差；2、設備要求高，造價較高；3、占據空間大，布置要求高；4、LNG供應鏈不完善，加氣困難。船舶天然氣發動機動力系統優勢劣勢1、綠色環保，無污染；2、通過市電補充電能，運營成本低；3、運動部件少，工作時振動、噪聲低。1、電池能量密度低，續航能力較弱；2、普通電池比能量低，壽命短；3、鋰電池價格高，需要過充、過放保護。船舶純電力推進系統常規電池電力推進系統77優勢劣勢1、發電效率高，燃料的化學能直接轉化為電能；2、綠色環保，零碳、零排放；3、功率密度大，續航里程長；1、系統設備復雜，技術不成熟，價格昂貴。2、加氫、儲氫困難。3、有待規范標準。氫燃料電池電力推進系統船舶純電力推進系統船舶動力裝置發展歷史?火藥機的嘗試拉開了動力裝置的序幕?瓦特蒸汽機的發明?Diesel1895年發明柴油機?1807年，美國人富爾頓將蒸汽機安裝在木船上?1887年，汽油機驅動的輪船航行在江河上?1900年英國制成了艦用柴油機?1902年德國首先把柴油機用做商船動力，1904年用于潛艇?1905年瑞士Sulzer廠建成第一臺可倒轉式二沖程柴油機?1908年俄國制成缸徑1m的預燃室式柴油機?1912年丹麥B&W公司制成缸徑520mm、轉速140r/min、功率

1486kW的八缸四沖程柴油機，以雙機雙軸方式裝在7500

噸的“雪蘭地亞”號遠航曼谷成功?隨著科學技術的進步，高集成、模塊化、數據總線、網絡結構、人工智能技術在船舶上的應用9原動機的分類及用途汽油機GasolineEngine柴油機DieselEngine蒸汽渦輪裝置SteamTurbine燃氣渦輪裝置GasTurbine熱效率較低，功率小于200千瓦，大量用于汽車，僅游艇等小型船舶使用。

熱效率最高，低速柴油機可與螺旋槳直聯。80%以上的民用商船采用柴油機為主機，通常小于10萬千瓦

由渦輪和鍋爐組成，熱效率較柴油機低。功率可很大，以煤為燃料的裝置常用于發電廠，在船舶上常用于核動力船及液化天然氣船

重量輕而功率大，常用于航空發動機，船舶中主要用于軍艦

電力推進的船舶動力裝置（MarineElectricPropulsion）電力推進船舶有一個集中的中央電站，向全船供應動力，包括推進動力在內。電力推進船舶目前大約只占1/6，但未來將會成倍增長。

迄今為止，柴油機仍然是熱效率最高，應用最廣泛的發動機。在船舶動力及大功率車輛的應用上占有絕對的優勢。船用柴油機技術現狀

自從柴油機誕生以來，技術性能已經發生了極大的變化：——效率已經從25%提高到50%，在近十年