混合動(dòng)力原理_船舶動(dòng)力裝置
發(fā)布時(shí)間：2016-10-30 14:38
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船舶動(dòng)力裝置
marine power plant
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chuanbo dongli zhuangzhi
船舶動(dòng)力裝置(卷名：機(jī)械工程)
marine power plant
推進(jìn)船舶和為船舶提供其他所需的動(dòng)力和能源（電、蒸汽、熱水、壓縮空氣、壓力液體等）的全部動(dòng)力設(shè)備。
組成 船舶動(dòng)力裝置主要由推進(jìn)動(dòng)力裝置和輔助動(dòng)力裝置組成。
推進(jìn)動(dòng)力裝置 也稱主動(dòng)力裝置，是提供推進(jìn)動(dòng)力的成套動(dòng)力設(shè)備，由主機(jī)、主鍋爐、傳動(dòng)裝置和軸系、推進(jìn)器以及為這些推進(jìn)設(shè)備服務(wù)的輔助設(shè)備、管系和儀表所組成。
①主機(jī):用于船舶推進(jìn)的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，有蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等。對(duì)于無推進(jìn)器的工程船舶，用于驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)、液壓油泵或工程機(jī)械(如泥漿泵)等的發(fā)動(dòng)機(jī)也稱為主機(jī)。
�、谥麇仩t：在蒸汽動(dòng)力裝置中利用燃料燃燒的熱量產(chǎn)生蒸汽，主要供給主機(jī)做功的蒸汽發(fā)生器。現(xiàn)代汽輪機(jī)動(dòng)力裝置均采用水管式鍋爐。船舶上除主機(jī)和主鍋爐以外的其他輔助機(jī)械和動(dòng)力設(shè)備統(tǒng)稱為輔機(jī)。
�、蹅鲃�(dòng)裝置：將主機(jī)功率傳遞給軸系和推進(jìn)器，并根據(jù)需要起減速、倒順車、調(diào)速、并車或分車、離合等作用的裝置。
�、茌S系：從主機(jī)（或傳動(dòng)裝置）輸出法蘭到螺旋槳之間的傳動(dòng)軸設(shè)備。它的作用是將主機(jī)的能量傳給螺旋槳，螺旋槳產(chǎn)生的推力又傳給船體，從而推動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)。軸系由推力軸和推力軸承(或附設(shè)于主機(jī))、艉軸（或螺旋槳軸）、連接艉軸與推力軸的中間軸、軸承、聯(lián)軸節(jié)、艉軸管裝置等組成。軸系的長(zhǎng)短視主機(jī)位置而定，主機(jī)布置在艉部時(shí)軸系可顯著縮短。單軸系船舶的軸系布置在船的舯縱剖面上，盡可能與船體基線平行；雙軸系和多軸系則兩舷對(duì)稱布置。用油潤(rùn)滑的艉軸軸承應(yīng)有可靠的艉軸密封裝置，以防外流損失和污染環(huán)境。
�、萃七M(jìn)器：它將主機(jī)的能量（或風(fēng)力、人力）轉(zhuǎn)換成使船舶運(yùn)動(dòng)的能量。推進(jìn)器有反作用式和主作用式兩種。明輪、噴水推進(jìn)器和螺旋槳等均為反作用式，即利用水給推進(jìn)器的反作用力推動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)，而風(fēng)帆則屬主作用式。螺旋槳是使用最廣泛的一種推進(jìn)器，可分為普通螺旋槳（即定螺距螺旋槳）和特種螺旋槳（如調(diào)距螺旋槳、導(dǎo)管螺旋槳、立槳）。螺旋槳的轉(zhuǎn)速越低、直徑越大，效率就越高。螺旋槳的數(shù)目一般為1～4只，由船舶的類型、用途、排水、主機(jī)功率及型式等因素決定。運(yùn)輸船舶一般采用單槳，大、中型客船和軍艦則采用雙槳或多槳。
�、掭o助設(shè)備和管系：用以保證主機(jī)、主鍋爐、傳動(dòng)裝置和軸系等主要部件正常工作。包括輸送油、水、氣體、蒸汽等工質(zhì)的油泵、水泵、風(fēng)機(jī)和管道；傳遞熱量的各種換熱器；儲(chǔ)存工作介質(zhì)的容器、壓縮空氣瓶和箱柜等;油、水的處理和凈化設(shè)備，如分油機(jī)、過濾器、水處理設(shè)備等；海水淡化裝置；冷凝蒸汽的設(shè)備等。
�、卟倏v調(diào)節(jié)設(shè)備和儀表：包括推進(jìn)動(dòng)力裝置各組成部件的操縱設(shè)備、自動(dòng)控制設(shè)備、監(jiān)控儀表、操縱臺(tái)和儀表屏等。
輔助動(dòng)力裝置 為船舶的正常運(yùn)行、作業(yè)、生活雜用和其他需要提供各種能量的成套動(dòng)力設(shè)備。一般包括船舶電站、輔助鍋爐和廢氣鍋爐裝置、供應(yīng)其他能源的輔助裝置和系統(tǒng)等。
�、俅半娬荆核翘峁┐想娔艿膭�(dòng)力裝置，由發(fā)電機(jī)組及其輔助機(jī)械設(shè)備和管系、電纜、操縱控制設(shè)備和儀表等組成。電站除提供照明和生活用電外，主要是提供電動(dòng)輔機(jī)、通信、雷達(dá)、航海儀器、報(bào)警、檢測(cè)和控制設(shè)備所需的電能。電站對(duì)船舶的運(yùn)行和安全至關(guān)重要。發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)和容量選擇應(yīng)考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，通常是設(shè)置2～3臺(tái)以上的發(fā)電機(jī)組，其中包括備用機(jī)組。發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)有蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。在汽輪機(jī)動(dòng)力裝置中一般采用汽輪機(jī)，而在柴油機(jī)動(dòng)力裝置中則采用柴油機(jī)。為了節(jié)約能源，柴油機(jī)船舶可采用主機(jī)軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，或利用以主機(jī)排氣作為能源的小型汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，但這時(shí)須有備用電源，以便在主機(jī)停車或倒車時(shí)保證船舶的正常安全航行。此外，客船和較大的貨船上還須設(shè)有獨(dú)立的應(yīng)急電源，如應(yīng)急發(fā)電機(jī)組或應(yīng)急蓄電池組。
②輔助鍋爐和廢氣鍋爐裝置：利用燃料燃燒的熱量或主機(jī)廢氣的能量產(chǎn)生蒸汽，以滿足汽輪發(fā)電機(jī)或其他輔機(jī)的原動(dòng)力、燃油和潤(rùn)滑油的加熱、空氣調(diào)節(jié)和取暖、生活雜用等需要的蒸汽發(fā)生裝置。由輔鍋爐或廢氣鍋爐及其輔助設(shè)備和管系、調(diào)節(jié)設(shè)備和儀表等組成。
�、酃⿷�(yīng)其他能源的輔助裝置和系統(tǒng)：一般包括供應(yīng)各種液壓作業(yè)高壓液體的液壓系統(tǒng)、供應(yīng)作業(yè)壓縮空氣的壓縮空氣系統(tǒng)和熱水器裝置等。在有些船上（如挖泥船、消防船等）還應(yīng)包括提供作業(yè)動(dòng)力的裝置。
習(xí)慣上，船舶動(dòng)力裝置還包括如下設(shè)備：疏水、壓載、艙底水等管系，消防設(shè)備，檢修設(shè)備等保證航行安全的設(shè)備；通風(fēng)、空調(diào)、制冷、照明、生活用水等保證正常生活所需的設(shè)備；操舵、收放錨、裝卸貨、污油水分離等甲板機(jī)械和環(huán)境保護(hù)設(shè)備等。
類型 船舶動(dòng)力裝置一般可按主機(jī)類型分為蒸汽機(jī)動(dòng)力裝置、汽輪機(jī)動(dòng)力裝置、汽油機(jī)動(dòng)力裝置、柴油機(jī)動(dòng)力裝置、燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置、核動(dòng)力裝置和各種聯(lián)合動(dòng)力裝置。還可按主機(jī)能量傳遞給推進(jìn)器的形式分為直接傳動(dòng)和間接傳動(dòng)兩種。
直接傳動(dòng)時(shí)，主機(jī)通過軸系與推進(jìn)器直接相連，主機(jī)與推進(jìn)器轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向相同。這種傳動(dòng)方式可減少中間環(huán)節(jié)的損失，傳動(dòng)效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單。低速柴油機(jī)、蒸汽機(jī)等常采用這種傳動(dòng)方式。
間接傳動(dòng)時(shí)，主機(jī)能量通過傳動(dòng)裝置傳給軸系和推進(jìn)器，主機(jī)和推進(jìn)器轉(zhuǎn)速不相同。傳動(dòng)裝置有齒輪傳動(dòng)、液力傳動(dòng)、電力傳動(dòng)幾種，其中以齒輪傳動(dòng)裝置應(yīng)用較廣。齒輪傳動(dòng)裝置可將高轉(zhuǎn)速主機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速降低到螺旋槳所要求的轉(zhuǎn)速，而且可將幾臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的能量合并到一根槳軸上，實(shí)現(xiàn)多機(jī)并車，或?qū)⒁慌_(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的能量分配到兩根槳軸上，實(shí)現(xiàn)一機(jī)分車。對(duì)于不可反轉(zhuǎn)的主機(jī)，可利用倒順車齒輪箱和離合器進(jìn)行換向。液力傳動(dòng)裝置是利用液體耦合器來傳遞能量的，它在船舶上還可起離合、換向、調(diào)速、緩沖和減振作用，適用于工程船舶（如救助拖輪、挖泥船和破冰船）。電力傳動(dòng)是由主機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)供應(yīng)電力，使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳。電力傳動(dòng)要經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換，故效率低、質(zhì)量大、造價(jià)高；但轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)方便，且主機(jī)和推進(jìn)電動(dòng)機(jī)能分開布置，有利于布置機(jī)艙和縮短軸系。電力傳動(dòng)裝置常用于破冰船、潛艇、調(diào)查船和渡船等要求有較好操縱性和機(jī)動(dòng)性的船舶。
船舶航行時(shí)須使螺旋槳反轉(zhuǎn)以獲得反向推力。有些主機(jī)可直接反轉(zhuǎn)，但有些主機(jī)不能反轉(zhuǎn)，這時(shí)除可以用不同的傳動(dòng)方式解決反轉(zhuǎn)問題外，還可采用調(diào)距螺旋槳，將螺旋槳從正螺距轉(zhuǎn)到負(fù)螺距，即可在主機(jī)轉(zhuǎn)向不變的情況下實(shí)現(xiàn)倒航。
各種主機(jī)、傳動(dòng)方式與推進(jìn)器的不同組合可構(gòu)成各種特性不同的推進(jìn)動(dòng)力裝置。
蒸汽機(jī)動(dòng)力裝置 以蒸汽機(jī)為主機(jī)的動(dòng)力裝置，是最早在船舶上使用的動(dòng)力裝置。蒸汽機(jī)因其熱效率低、質(zhì)量大、功率小，已漸被淘汰。
汽輪機(jī)動(dòng)力裝置 以汽輪機(jī)為主機(jī)的動(dòng)力裝置(圖1)。蒸汽從鍋爐進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹作功，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，經(jīng)齒輪減速器和軸系驅(qū)動(dòng)螺旋槳。蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹作功后排入凝汽器，被舷外水冷卻而凝結(jié)成水，由凝水泵送入給水預(yù)熱器和除氧器中，再由鍋爐給水泵將給水經(jīng)給水預(yù)熱器送回鍋爐，重新在鍋爐中受熱蒸發(fā)成蒸汽，從而形成一個(gè)閉合循環(huán)。為了提高循環(huán)效率，從汽輪機(jī)中抽出部分作過功的蒸汽加熱鍋爐給水，即實(shí)現(xiàn)回?zé)嵫h(huán)。民用船舶的汽輪機(jī)動(dòng)力裝置均采用這種循環(huán)，給水預(yù)熱級(jí)數(shù)已多至5級(jí)。軍艦經(jīng)常在低負(fù)荷下運(yùn)行，為簡(jiǎn)化設(shè)備和提高操縱性，一般僅用輔機(jī)的二次蒸汽加熱給水，而且預(yù)熱級(jí)數(shù)也大大減少。
汽輪機(jī)動(dòng)力裝置一般采用水管鍋爐，它比火管鍋爐輕巧，可使用較高的蒸汽參數(shù)，而且蒸發(fā)量大，能適應(yīng)汽輪機(jī)的要求，但對(duì)給水品質(zhì)要求較高。為了除去溶于給水中的氧氣和減少鍋爐的腐蝕，設(shè)有專門的除氧器。
在民用船舶中，除發(fā)電機(jī)和給水泵用輔助汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)外，其余輔機(jī)大都用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。而在軍艦中，輔機(jī)一般由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。
汽輪機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，為了保證螺旋槳的效率，通常采用齒輪傳動(dòng)或電力傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)效率高、質(zhì)量小、造價(jià)便宜，但汽輪機(jī)要裝設(shè)倒車，以獲得倒航能力。大多數(shù)汽輪機(jī)船舶采用這種傳動(dòng)。汽輪機(jī)電力傳動(dòng)一般只用于要求操縱性較好的船舶。
汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的特點(diǎn)是單機(jī)功率大，振動(dòng)和噪聲小，維修費(fèi)用低，但熱效率較柴油機(jī)裝置低，且設(shè)備多，主要用于大型軍艦、大型客船和油船上。采用再熱循環(huán)和沸騰爐以降低燃料消耗率，使用煤或混合燃料等，是汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的發(fā)展方向（見船用汽輪機(jī)）。
柴油機(jī)動(dòng)力裝置 以柴油機(jī)為主機(jī)的動(dòng)力裝置。它具有熱效率高、啟動(dòng)快、操縱方便、可直接倒車、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，是船舶上用得最多的一種動(dòng)力裝置。它的缺點(diǎn)是零部件磨損較快，維修費(fèi)用高，振動(dòng)噪聲大。
柴油機(jī)可分為低速、中速和高速3種。其中，低速柴油機(jī)因轉(zhuǎn)速低，可直接與軸系連接驅(qū)動(dòng)螺旋槳，設(shè)備簡(jiǎn)單，工作可靠，壽命長(zhǎng)，熱效率高，單機(jī)功率可達(dá)40000千瓦，可燃用劣質(zhì)燃料，所以發(fā)展較快。缺點(diǎn)是質(zhì)量和尺寸較大。遠(yuǎn)洋和沿海的貨船、油船大多采用低速柴油機(jī)直接傳動(dòng)方式。新研制的長(zhǎng)行程低速柴油機(jī)，行程約為缸徑的3倍，耗油率在163克／（千瓦·時(shí)）以下，熱效率高于50％。由于轉(zhuǎn)速降低，推進(jìn)效率得到進(jìn)一步的提高。但其質(zhì)量、尺寸較大，柴油機(jī)干重約為21～65千克／千瓦，適用于吃水深的大型船舶。中速柴油機(jī)常通過齒輪傳動(dòng)或電力傳動(dòng)減速后驅(qū)動(dòng)螺旋槳，也有用調(diào)距槳進(jìn)行變工況和正倒車的。中速柴油機(jī)操縱簡(jiǎn)單，效率較高，質(zhì)量、尺寸小。其中，以大功率中速柴油機(jī)發(fā)展較快，單缸功率達(dá)1215千瓦，單機(jī)功率達(dá)21870千瓦，采用齒輪減速后，具有推進(jìn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，且能燃用劣質(zhì)燃料。不宜采用尺寸過大的低速柴油機(jī)的船舶，如滾裝船、渡船、中小型軍艦和聯(lián)合裝置的巡航機(jī)組，可采用大功率中速柴油機(jī)。高速柴油機(jī)燃用中質(zhì)或輕質(zhì)柴油，耗油量大，燃料成本高，使用壽命短，噪聲大，但質(zhì)量和尺寸均小，多用于艦艇和小型內(nèi)河淺水船舶。高速柴油機(jī)利用離合器和倒順車齒輪減速器實(shí)現(xiàn)倒車。
中小型軍艦、渡船和海洋救助拖輪等，要求有較大的推進(jìn)功率，而機(jī)艙的容積和裝置的質(zhì)量大小又受到限制，因此常通過減速齒輪和離合器等將尺寸、質(zhì)量較小的兩臺(tái)或多臺(tái)中速柴油機(jī)的功率合并到一根螺旋槳軸上組成大功率的多機(jī)并車推進(jìn)裝置（圖2）。低負(fù)荷時(shí)，可脫開部分柴油機(jī)而使其余柴油機(jī)接近于全負(fù)荷運(yùn)行。多機(jī)并車裝置能提高船舶低速航行的經(jīng)濟(jì)性和裝置的可靠性。
進(jìn)一步提高熱效率，采用劣質(zhì)燃料或混合燃料，采用機(jī)帶或軸帶發(fā)電機(jī)和輔機(jī)，減少輔機(jī)所需的功率等，是柴油機(jī)動(dòng)力裝置的發(fā)展方向。
燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置 以燃?xì)廨啓C(jī)為主機(jī)的動(dòng)力裝置。它具有質(zhì)量小、尺寸小、啟動(dòng)快、加速性好、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因而在艦艇上得到廣泛應(yīng)用。從小型的氣墊船到大型軍艦，都有用燃?xì)廨啓C(jī)作為主機(jī)的。燃?xì)廨啓C(jī)裝置的缺點(diǎn)是耗油率大，需要很大的進(jìn)排氣管道，熱效率低于柴油機(jī)裝置，因而適用范圍有限。
船用燃?xì)廨啓C(jī)有航空派生型和工業(yè)型兩種。前者較輕巧，設(shè)備簡(jiǎn)單，但須燃用輕質(zhì)燃料，通常為艦艇使用。后者壽命較長(zhǎng)，可燃用重柴油，一般用于民用船舶上。
燃?xì)廨啓C(jī)一般不能反轉(zhuǎn)，故須采用可逆轉(zhuǎn)齒輪減速器、可逆轉(zhuǎn)液力耦合器、電力傳動(dòng)裝置或調(diào)距槳實(shí)現(xiàn)倒車。
艦艇長(zhǎng)期以巡航速度航行，巡航速度與全速航行所需功率相差很大。為使整個(gè)動(dòng)力裝置在質(zhì)量、尺寸、耗油率、機(jī)動(dòng)性、航速和續(xù)航力等方面獲得最合理的組合，常將幾臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)與其他發(fā)動(dòng)機(jī)并車，共同驅(qū)動(dòng)螺旋槳而組成聯(lián)合動(dòng)力裝置。聯(lián)合動(dòng)力裝置有 3種型式。①蒸-燃并列聯(lián)合裝置(COSAG)：巡航時(shí)用汽輪機(jī)，加速時(shí)并入燃?xì)廨啓C(jī)共同驅(qū)動(dòng)螺旋槳。由于汽輪機(jī)裝置質(zhì)量和尺寸較大，這種型式已漸被淘汰。②柴-燃聯(lián)合裝置：柴油機(jī)作為巡航機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)作為加速機(jī)組。巡航機(jī)組的使用方式有兩種，一種是柴油機(jī)僅在巡航時(shí)使用，加速時(shí)不工作，稱作柴-燃交替聯(lián)合裝置(CODOC)。一般在柴油機(jī)功率占總功率的比例較小時(shí)(～25％)采用這種方式。另一種是加速時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)和柴油機(jī)都投入運(yùn)行以獲得最大的航速，稱為柴-燃并列聯(lián)合裝置（CODAG）。這種方式通常是在巡航速度較高、柴油機(jī)功率在總功率中所占比例較大時(shí)(＞50％)采用，并車后可獲得較大的航速。③燃-燃聯(lián)合裝置：或稱全燃聯(lián)合裝置，也有兩種使用方式。巡航時(shí)采用小功率燃?xì)廨啓C(jī)、加速時(shí)改用大功率燃?xì)廨啓C(jī)的稱為燃-燃交替聯(lián)合裝置(COGOG)。這種型式通常用于巡航速度較低的艦艇。對(duì)于一些排水量較大的軍艦，要求有較大的巡航功率，又要保證較高的全航速，這時(shí)巡航機(jī)組和加速機(jī)組采用功率較大且機(jī)型相同的燃?xì)廨啓C(jī)。巡航時(shí)只用巡航機(jī)組，加速時(shí)巡航機(jī)組和加速機(jī)組同時(shí)使用，稱為燃-燃并列聯(lián)合裝置(COGAG)。
圖3為全燃聯(lián)合動(dòng)力裝置機(jī)械設(shè)備布置圖。燃?xì)廨啓C(jī)加速機(jī)組（即主燃?xì)廨啓C(jī)）與巡航機(jī)組并車，經(jīng)減速齒輪箱和軸系驅(qū)動(dòng)螺旋槳。發(fā)電機(jī)組用柴油機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，設(shè)有四臺(tái)，輔助鍋爐設(shè)有兩臺(tái)。大部分直接為燃?xì)廨啓C(jī)服務(wù)的輔助設(shè)備都裝在燃?xì)廨啓C(jī)上。
燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率低于柴油機(jī)，而且對(duì)燃油品質(zhì)要求較高，因而在民用船舶上尚未普及。為了提高動(dòng)力裝置的經(jīng)濟(jì)性，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已著手研究燃?xì)廨啓C(jī)排氣的余熱利用。其原理是將燃?xì)廨啓C(jī)的高溫排氣送入廢氣鍋爐，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)作功，汽輪機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)共同驅(qū)動(dòng)螺旋槳，稱為燃-蒸聯(lián)合循環(huán)裝置(COGAS)。這種裝置把燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度高與汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度低的特點(diǎn)結(jié)合起來，使裝置熱效率達(dá)40％以上，是效率較高的一種動(dòng)力裝置。
燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置的發(fā)展方向是提高單機(jī)功率、熱效率和使用壽命，改善低負(fù)荷性能，使用低質(zhì)液體燃料、燃?xì)夂吞烊粴狻?br /> 核動(dòng)力裝置 利用原子核的裂變能通過工作介質(zhì)(蒸汽或燃?xì)? 推動(dòng)汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)以帶動(dòng)螺旋槳的一種動(dòng)力裝置。已獲得實(shí)用的唯一裝置是壓水堆 -汽輪機(jī)推進(jìn)裝置。以鈾 235為主的核燃料在壓水堆內(nèi)進(jìn)行裂變并放出大量熱能。壓力較高的冷卻水在反應(yīng)堆與蒸汽發(fā)生器之間進(jìn)行循環(huán)，一方面使反應(yīng)堆冷卻，同時(shí)在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給水，產(chǎn)生蒸汽供給汽輪機(jī)作功。核動(dòng)力裝置的特點(diǎn)是核燃料的消耗很少，續(xù)航力很大，這對(duì)遠(yuǎn)航軍艦和破冰船是很有利的。此外，它不需要空氣助燃，發(fā)動(dòng)機(jī)無需進(jìn)氣和排氣，能為潛艇提供在水下長(zhǎng)期航行的可能，同時(shí)大大提高潛艇的隱蔽性和水下作戰(zhàn)能力。它的缺點(diǎn)是必須備有質(zhì)量和尺寸較大的防護(hù)屏裝置和一整套安全防護(hù)設(shè)施，而且造價(jià)昂貴，操縱管理技術(shù)復(fù)雜，換料和核廢物處理等都很麻煩，所以主要是在潛艇和大型水面艦上應(yīng)用，而在民用船舶中尚難以推廣。
性能要求 為推進(jìn)船舶和供應(yīng)船上所需的各種能量，要求船舶動(dòng)力裝置可靠性高、機(jī)動(dòng)性和操縱性好、燃料消耗費(fèi)用低、振動(dòng)小、噪聲低。對(duì)于軍艦，還要求耐沖擊和有核防護(hù)。
可靠性 動(dòng)力裝置應(yīng)在規(guī)定的航行環(huán)境(如風(fēng)浪、鹽霧、冰區(qū))和航行狀態(tài)(如規(guī)定風(fēng)浪下的搖擺、縱傾、橫傾等) 下安全可靠的運(yùn)行，這是船舶最重要的性能要求。為此，對(duì)動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)、制造、安裝和試驗(yàn)均有專門的船舶建造規(guī)范和章程予以規(guī)定�？煽啃赃�取決于正確的操縱管理和設(shè)備的配置。對(duì)重要輔助設(shè)備的配置需要考慮到有部分損壞時(shí)不致影響動(dòng)力裝置的正常運(yùn)行。
機(jī)動(dòng)性 包括啟動(dòng)、加速、換向、倒車持續(xù)能力和低速穩(wěn)定工作能力等性能。機(jī)動(dòng)性對(duì)于軍艦和經(jīng)常變負(fù)荷、變工況的船舶(如拖船、破冰船、漁船和救助船等)尤為重要。各種動(dòng)力裝置的機(jī)動(dòng)性各有優(yōu)缺點(diǎn)。柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)性能好，但低速穩(wěn)定性較差。汽輪機(jī)低工況穩(wěn)定性好，但啟動(dòng)性較差。雙機(jī)雙槳?jiǎng)恿ρb置能提高船舶的轉(zhuǎn)向能力。調(diào)距槳在加速、急停、倒航等機(jī)動(dòng)性能方面較定距槳優(yōu)越。電力傳動(dòng)雖然兩次能量損失較大，但由于有較好的操縱性能而在某些船上得到應(yīng)用。
燃燒消耗費(fèi)用 燃料消耗費(fèi)用與燃料的種類、價(jià)格和消耗率等有關(guān)。柴油機(jī)的燃料消耗率最低，低速柴油機(jī)已達(dá)163克/（千瓦·時(shí)）以下。蒸汽動(dòng)力裝置可使用包括煤在內(nèi)的各種燃料，而其他裝置尚只能使用液體和氣體燃料。低速柴油機(jī)已能普遍燃用較高粘度的燃料油（即重油），甚至已有試用高粘度劣質(zhì)燃料油的。某些中速柴油機(jī)也能使用燃料油，因此可降低燃料費(fèi)用。高速柴油機(jī)和航空派生型燃?xì)廨啓C(jī)用輕柴油，而工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)和大部分中速柴油機(jī)則使用重柴油。進(jìn)一步降低燃料消耗率和采用劣質(zhì)燃料是動(dòng)力裝置的一個(gè)發(fā)展方向。軍艦因長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行，還應(yīng)考慮低負(fù)荷時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。
建造成本 建造成本往往與熱經(jīng)濟(jì)性有矛盾。例如利用廢熱可以節(jié)約燃料，但要增加設(shè)備而使造價(jià)相應(yīng)增加。因此在采用新型動(dòng)力裝置和某種節(jié)能措施時(shí)必須考慮建造成本。采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品，簡(jiǎn)化施工過程等都能降低建造成本。
重量和尺寸 安置動(dòng)力裝置的機(jī)艙是船的非生產(chǎn)性容積，應(yīng)盡量減小，因而對(duì)動(dòng)力裝置的重量和尺寸大小就有一定的限制。軍艦航速高、功率大，對(duì)動(dòng)力裝置的重量和尺寸有更高的要求。例如，高速驅(qū)逐艦汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的比重量通常只有13.5～20千克/千瓦，但動(dòng)力裝置的重量卻占去軍艦標(biāo)準(zhǔn)排水量（指軍艦空載排水量加上額定人員、淡水、糧食、彈藥、供應(yīng)品、給水、鍋爐和凝汽器內(nèi)常用水位的水、機(jī)器內(nèi)的潤(rùn)滑油，但不包括燃料、備用潤(rùn)滑油和備用鍋爐水時(shí)的排水量）的1/6～1/4。在各種動(dòng)力裝置中，航空派生型燃?xì)廨啓C(jī)裝置重量最小，而低速柴油機(jī)和蒸汽機(jī)裝置重量最大。低速柴油機(jī)裝置重量雖大，但耗油少，故燃料儲(chǔ)量也少，，對(duì)總重量仍然有利。
振動(dòng) 振動(dòng)影響船員和旅客的舒適性，對(duì)于軍艦還影響其隱蔽性。嚴(yán)重的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備、儀表和船體局部結(jié)構(gòu)損環(huán)。振動(dòng)主要來源于往復(fù)式機(jī)器和螺旋槳。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其動(dòng)力是不平衡的，因此在設(shè)計(jì)和制造時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)钠胶獯胧缪b設(shè)平衡質(zhì)量、平衡裝置。在發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)座之間安放彈性隔振器可以減少和隔離機(jī)器振動(dòng)向船體傳遞。螺旋槳因機(jī)械不平衡和工作在不均勻流場(chǎng)中而引起的船舶振動(dòng)，在制造時(shí)可通過精細(xì)的平衡和采用合適的槳葉葉梢與船體之間的間隙來解決。
發(fā)動(dòng)機(jī)與螺旋槳的激勵(lì)力會(huì)使推進(jìn)軸系發(fā)生振動(dòng)，包括扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、回旋振動(dòng)和縱向振動(dòng)。推進(jìn)軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是由發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳的不均勻扭矩引起的，它會(huì)導(dǎo)致軸系斷裂和傳動(dòng)齒輪損壞。劃定轉(zhuǎn)速禁區(qū)、改變推進(jìn)系統(tǒng)的自振頻率（如加大軸徑、采用彈性聯(lián)軸節(jié)）、降低干擾力矩和采用減振器等，可減少以至消除扭轉(zhuǎn)振動(dòng)�；匦駝�(dòng)又稱橫向振動(dòng)，是由軸系設(shè)備的制造和安裝誤差、材質(zhì)不均勻、螺旋槳的干擾力引起的，它會(huì)導(dǎo)致艉管密封漏水或漏油、軸承磨損、軸承座松動(dòng)，甚至破裂。調(diào)整中間軸承位置和數(shù)目和改變螺旋槳葉數(shù)，可減少回旋振動(dòng)�？v向振動(dòng)是由螺旋槳推力不均勻引起的，它嚴(yán)重時(shí)會(huì)使推力軸承嚴(yán)重磨損和燒壞、曲柄箱破裂、傳動(dòng)齒輪損壞。改變槳葉數(shù)、加強(qiáng)推力軸剛度、對(duì)軸系進(jìn)行中校核等，可減少縱向振動(dòng)。
噪聲 中速柴油機(jī)、高速柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、減速齒輪箱、通風(fēng)機(jī)、增壓器、空壓機(jī)和齒輪泵等設(shè)備是最強(qiáng)的噪聲源。為降低機(jī)艙噪聲級(jí)、改善工作環(huán)境，一般采取下列措施：①減少噪聲的傳出，如裝設(shè)消聲器和隔聲罩；②吸收噪聲的能量，如裝設(shè)吸聲屏板和敷設(shè)吸聲材料；③設(shè)置隔聲效果好的集中控制室，使輪機(jī)員和機(jī)器設(shè)備分開。
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時(shí)間:2011年04月23日 22:24:42 來源: 作者: 上一篇：基坑施工降水
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本文關(guān)鍵詞：船舶動(dòng)力裝置，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
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