船舶動力裝置

船舶動力裝置專業(yè)術(shù)語01簡介研發(fā)歷史組成結(jié)構(gòu)目錄0302基本信息船舶動力裝置是為保證船舶正常營運而設(shè)置的動力設(shè)備，是為船舶提供各種能量和使用這些能量，以保證船舶正常航行，人員正常生活，完成各種作業(yè)。船舶動力裝置是各種能量的產(chǎn)生、傳遞、消耗的全部機械、設(shè)備，它是船舶的一個重要組成部分。船舶動力裝置包括三個主要部分：主動力裝置、輔助動力裝置、其他輔機和設(shè)備。簡介簡介船舶動力裝置是為保證船舶正常營運而設(shè)置的動力設(shè)備，是為船舶提供各種能量和使用這些能量，以保證船舶正常航行，人員正常生活，完成各種作業(yè)。船舶動力裝置是各種能量的產(chǎn)生、傳遞、消耗的全部機械、設(shè)備，它是船舶的一個重要組成部分。船舶動力裝置包括三個主要部分：主動力裝置、輔助動力裝置、其他輔機和設(shè)備。組成結(jié)構(gòu)主動力裝置輔機設(shè)備輔助裝置組成結(jié)構(gòu)主動力裝置主動力裝置，又稱推進裝置，是為船舶提供推進動力，保證船舶以一定速度巡航的各種機械設(shè)備，包括主機及其附屬設(shè)備，是全船的心臟。主動力裝置包括主機、傳動設(shè)備、軸系、推進器等。當啟動主機，即可驅(qū)動傳動設(shè)備和軸系，使推進器工作。當推進器，通常是螺旋槳，在水中旋轉(zhuǎn)時就能使船舶前進或后退。主動力裝置以主機類型命名，主要有蒸汽機、汽輪機、柴油機、燃氣輪機和核動力裝置等五類?，F(xiàn)代運輸船舶的主機以柴油機為主，在數(shù)量上占絕對優(yōu)勢。蒸汽機曾經(jīng)在船舶發(fā)展史上起過重要作用，但已經(jīng)幾乎全被淘汰。汽輪機在大功率船上長期占有優(yōu)勢，但也日益為柴油機所取代。燃氣輪機和核動力裝置僅為少數(shù)船舶所試用，尚未得到推廣。聯(lián)合動力為滿足軍用艦艇的需要，將蒸汽、柴油、燃氣三種動力聯(lián)合加以采用，作為船舶的推進裝置成為聯(lián)合動力裝置。聯(lián)合動力裝置的型式有蒸燃聯(lián)合、柴燃聯(lián)合、燃燃聯(lián)合等。這幾種聯(lián)合動力裝置在商船上應用極少。此外還有一種聯(lián)合動力裝置型式——電力推進裝置。這種裝置是船舶柴油機驅(qū)動發(fā)電機將電力產(chǎn)生并提供給船舶電站。核動力以反應堆代替普通燃料來產(chǎn)生蒸汽的汽輪機裝置。輔助裝置輔助動力裝置是用于提供除推進裝置以外的各種能量，供船舶航行、作業(yè)和生活需要的裝置，包括為全船提供電力、照明和其他動力的裝置，如發(fā)電機組、副鍋爐等。發(fā)電機組是船上最重要的輔助動力裝置。蒸汽機船上的發(fā)電機組由蒸汽機驅(qū)動（有時用小型汽輪機驅(qū)動），但容量較小，以供照明電源為主。在汽輪機船上，發(fā)電機組由汽輪機驅(qū)動，為全船電氣設(shè)備提供電源。這種汽輪發(fā)電機組大部已系列化，容量從500千瓦到2500千瓦不等,可以自由選擇。在柴油機船上，有2～3臺發(fā)電機組，由單獨設(shè)置的中速或高速柴油機驅(qū)動。容量據(jù)全船電動機械設(shè)備的數(shù)量確定，普遍采用400伏三相交流電，頻率有50赫茲和60赫茲兩種。副鍋爐在蒸汽機船和汽輪機船上是供停泊時使用，在柴油機船上供平時取暖和加熱用。柴油機船上的副鍋爐的燃料可以是燃油，也可以利用柴油機排出的廢氣所產(chǎn)生的蒸汽。除發(fā)電機組和副鍋爐外，由于現(xiàn)代船上液壓機械設(shè)備的驅(qū)動需要，還設(shè)有液壓動力裝置，其主要部件為液壓油泵，可以用電動機或單獨的柴油機驅(qū)動

。輔機設(shè)備隨著運輸船舶性能上的不斷完善，船上的輔機和設(shè)備也日趨復雜，最基本的有：船舶甲板機械，有舵機、錨機、起貨機等輔助機械。這些機械在蒸汽機船上用蒸汽作為動力，在柴油機船上先是采用電動，現(xiàn)多數(shù)已改用液壓驅(qū)動。各種管路系統(tǒng)，有為全船供應海水和淡水的供水系統(tǒng)；為調(diào)節(jié)船舶壓載用的壓載水系統(tǒng)；為排除艙底積水用的艙底水排出系統(tǒng)；為全船提供壓縮空氣用的壓縮空氣系統(tǒng)；為滅火用的消防系統(tǒng)等等。這些系統(tǒng)所采用的設(shè)備如泵和壓縮機等絕大部分是電動的，并能自動控制。機艙自動化設(shè)備，用于保證實現(xiàn)動力裝置遠距離操縱與集中控制，以改善工作條件，提高工作效率。機艙自動化設(shè)備包括有自動控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)，自動操縱系統(tǒng)，集中監(jiān)測系統(tǒng)。全船系統(tǒng)，用于保證船舶生命力和安全，為船員和旅客生活服務的取暖、空調(diào)、通風、冷藏等系統(tǒng)。這些系統(tǒng)一般都自動調(diào)節(jié)和控制。研發(fā)歷史蒸汽機汽輪機柴油機燃氣輪機研發(fā)歷史蒸汽機1807年，美國工程師R.富爾頓首次在“克萊蒙脫”號明輪船上用蒸汽機作為推進動力獲得成功。當時采用的是一臺20馬力的單缸搖臂式往復蒸汽機，獲得每小時5英里的航速。經(jīng)過不斷改進，到19世紀末，蒸汽機發(fā)展成為多級膨脹的立式裝置，用以驅(qū)動螺旋槳，成為當時典型的船舶動力裝置。同時高效、高壓的水管鍋爐也逐漸取代了早期圓筒式蘇格蘭煙管鍋爐。20世紀初，航行于大西洋上的巨型豪華客船，都以往復式蒸汽機為動力，單機功率達馬力。蒸汽機動力裝置的發(fā)展達到了頂峰。蒸汽機動力裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，管理使用方便，制造工藝要求不高；缺點是熱效率低，本身重量大，特別是大功率蒸汽機的活塞、連桿等運動部件運轉(zhuǎn)慣性很大，很難平衡，且低壓缸尺寸過大，不能獲得有效的真空度。因此，自從汽輪機動力裝置和柴油機動力裝置在船上試用成功以后，蒸汽機動力裝置即逐漸被淘汰。第二次世界大戰(zhàn)期間，美國為應付戰(zhàn)時緊急需要而建造的“自由輪”，是最后一批使用蒸汽機動力裝置的遠洋運輸船舶。中國還有少數(shù)沿海和內(nèi)河船舶使用往復式多膨脹蒸汽機動力裝置。汽輪機1896年，英國人C.帕森成功地將他發(fā)明的汽輪機作為推進動力機應用于一艘快艇上，試航速度達每小時34.5海里。此后汽輪機廣泛用于大功率船上。早期用汽輪機直接驅(qū)動螺旋槳，不經(jīng)過減速。為了使螺旋槳能在理想的轉(zhuǎn)速下工作，后來在汽輪機動力裝置上加裝了減速齒輪，使汽輪機和螺旋槳都能以各自的最佳速度運轉(zhuǎn)。到1916年，幾乎所有的船用汽輪機都采用了減速裝置，減速比由初期的1:20提高到1:80以上。采用減速裝置以后，汽輪機可以更高的速度運轉(zhuǎn)，效率大為提高，機體尺寸相應縮小，整個裝置更加緊湊，重量也大大減輕，螺旋槳工作效率也大大提高，使汽輪機成為理想的大功率船用動力裝置。至今某些大型客船、超級油船和高速集裝箱船等仍采用汽輪機動力裝置。汽輪機的優(yōu)點是單機功率大，使用可靠，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無振動和噪聲，檢修工作量小，鍋爐可燃用劣質(zhì)油。但汽輪機油耗比柴油機高，即使采用再熱循環(huán)的汽輪機裝置，每馬力小時的油耗仍達180～190克，比低速柴油機高40%左右。柴油機由于單機功率、燃燒劣質(zhì)油的能力和可靠性的提高，逐漸取代了汽輪機。柴油機20世紀初，柴油機開始用于運輸船舶。第一艘遠洋柴油機船是1912年丹麥建造的“錫蘭迪亞”號，主機為兩臺四沖程八缸柴油機，共1250馬力，每分鐘140轉(zhuǎn)，直接驅(qū)動兩個螺旋槳。1914年柴油機船占全世界船舶總噸位0.5%，到1940年上升為20%以上。柴油機動力裝置的最大優(yōu)點是熱效率高，燃料消耗明顯地低于蒸汽機動力裝置。長期以來，柴油機動力裝置有一系列改進，主要有：①20世紀20年代出現(xiàn)以機械噴油取代用壓縮空氣噴油的方法；②同一時期試制成廢氣渦輪增壓器，提高了柴油機的功率和性能；③20世紀30年代開始燃燒重質(zhì)柴油，降低了燃料費用。早期柴油機的功率不大。第一次世界大戰(zhàn)時期用于商船的最大柴油機功率僅4000馬力，第二次世界大戰(zhàn)前，單機功率達到馬力?，F(xiàn)代低速柴油機單機功率已達馬力以上?，F(xiàn)代船用柴油機大部分為低速機，轉(zhuǎn)速約每分鐘100轉(zhuǎn)，可直接驅(qū)動螺旋槳。20世紀80年代初，出現(xiàn)了長沖程和超長沖程的低速機，每分鐘轉(zhuǎn)速降到70轉(zhuǎn)以下，使螺旋槳發(fā)揮最佳效率。但低速機外形尺寸和重量大。第二次世界大戰(zhàn)后出現(xiàn)的大功率的中速機如今被逐漸應用于船上。它將氣缸排列成V字形，采用減速齒輪，既大大減輕了機身重量，又有利于提高螺旋槳效率。中速機由于機身短小，可以減少機艙的面積和高度，因此特別適用于尾機艙船和機艙位于甲板下的滾裝船和載駁船