船舶动力装置

发布时间：2025-01-05 00:50

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为船舶推进和其他需要提供各种能源的全部动力设备的总称。

为船舶推进和提供船上其他需要的各种能量（如机械能，电能、热能等）的成套装置。该装置用以保证船舶的正常航行与安全，船员的正常生活与安全并完成各种任务。是各种能量的产生、传递及消耗的全部机械、设备和系统的有机组合体。按使用能源的类型可分为船舶核动力装置和船舶常规动力装置。船舶核动力装置使用核能，主要用于核动力破冰船和核商船。船舶常规动力装置包括以下几部分：

1、推进装置（也称为主动力装置），是保证船舶正常航行所需推进力的一整套设备。其中有：

①主发动机（简称主机），包括发出推进动力的原动机和为其服务的辅助设备和管系，主机有柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机和蒸汽机等；

②主锅炉，为蒸汽轮机和蒸汽机提供蒸汽的设备，包括为其服务的设备和管系，

③推进器，是发出推进力的工作机，有螺旋桨推进器，明轮推进器，直翼推进器和泵喷射推进器等；

④传动设备，将原动机发出的动力传递给推进器的设备，包括减速器、离合器、联轴器，轴系，电力推进专门设备及为上述设备服务的管系等；

2、辅助装置，是产生除提供推进装置外的各种能量，以保证船舶航行、生活及完成各种任务所需用的备种设备的正常运行。其中有：

①发电机组，供应全船所需的电能，有柴油发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组以及为它们服务的设备和管系；

②辅助锅炉，产生蒸汽供全船加热、取暖等所需的热能，有辅助锅炉、余热锅炉及为它们服务的设备和管系；

③压缩空气系统，供应全船所需的压缩空气，以及满足作业、启动动力设备及船舶用气等用途，有空气压缩机、储气瓶等。

3、动力装置自动化设备，是保证实现动力装置远距离操纵与集中控制，以改善工作条件、提高工作效率等，主要有自动控制与调节系统，自动操纵与集中监测系统。

船舶动力装置是指船上实现能量转化与分配的全部机械、设备和系统的总称。动力装置的主要工作是带动螺旋桨旋转产生推力，使船克服阻力前进。

船舶动力装置主要由推进装置、辅助装置、动力管路系统、自动控制系统几部分组成。

推进装置是指保证船舶以一定航速航行的各种机械设备，它包括船舶主机、传动设备（离合器、减速齿轮箱等）、船舶轴系、推进器等；

辅助装置是指供应其他各种能量的设备，如：船舶电站、辅助锅炉装置、压缩空气装置、制淡装置等，统称为辅助装置；动力管路系统是指为保证动力装置正常工作需要设置的管路系统，如燃油、润滑油、冷却、压缩空气、进排气、废热利用等管路系统；自动控制系统是为实现无人机舱所设置的自动控制系统，包括自动控制和调节系统、自动操纵和集中监测及报警系统等。

船舶动力装置的主要任是为提供各种能量和使用这些能量，以保证船舶的正常航行与安全；人员的正常生活与安全；完成各种作业等。所以船舶动力装置是各种能量的产生、传递及消耗的全部机械、设备与系统的有机组合体，它是船舶的一个重要组成部分。

船舶动力装置中的机械、设备和系统，包括动力机械、工作机械、传动设备、滤清和储存设备、热交换器以及动力管系、全船管系和机舱自动化设备。

典型动力装置能量转换过程

船舶动力装置的能量形式很多，但从燃料的化学能转化来的只有三种能量：推进动力、电能和热能。因此，可以通过三种能量的产生、传递和消耗过程来描述船舶动力装置的含义和组成。图为基本装置形式的能量从产生到消耗的转化过程，是典型的柴油机动力装置，在大中型民用船舶中，这类装置应用较广。

从动力装置在一般船舶中的作用来看，推进动力是决定船舶活动能力的根本依据，所以提供推进动力是动力装置设计的根本任务。而推进动力所消耗的能量占动力装置总消耗能量的绝对多数，如万匹马力以上的柴油机动力装置，其推进装置输人能占总输人能的90%以上，因此推进装置技术性能可以代表动力装置的特点。

根据动力装置中各种能量的形式和特点，船舶动力装置可分以下几个部分。

1、推进装置

在给定的条件下，保证船舶正常航行所需的推进力的一整套设备，其中有：

(1)主发动机

为发出推进动力的原动机，和为主发动机服务的辅助设备与管系等；

(2)主锅炉

为蒸汽轮机和蒸汽机提供蒸汽的设备，包括为它服务的辅助设备与管系等；

(3)推进器

为发出推动力的工作机。主要有螺旋桨推进器、明轮推进器、直翼推进器和喷水推进器等；

(4)传动设备

为将原动机发出的推进动力传递给推进器的设备，包括减速器、离合器、联轴器、轴系、电力推进的专门设备，以及为上述设备服务的管系等。

2、辅助装置

它是指发出除供推进装置以外的各种能量，以供船舶航行、作业和生活的需要，保证上述能量输送和储存的各种设备，包括：

(1)发电机组供应全船所需要的电能，主要有柴油发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组、余热发电机组，以及为它们服务的管系和设备；

(2)辅助锅炉装置产生的蒸汽供应全船加热、取暖等所需的热能，主要有辅助锅炉或余热锅炉，以及为它们服务的管系和设备；

(3)压缩空气系统供应全船所需的压缩空气，以满足作业、启动及船舶用气等需要，主要有空气压缩机、贮气瓶、管系及其他设备。

3、机舱自动化设备

保证实现动力装置远距离操纵与集中控制，以改善工作条件，提高工作效率，以及减少维修工作等。主要有自动控制与调节系统，自动操纵系统及集中监测系统。

4、全船系统

保证船舶生命力和安全及船员和旅客正常生活的设备。安全方面有防水、防火、防爆炸、防漏泄、防烫伤及防损坏等系统和设备；生活方面有通风、取暖、空调、照明、供水、卫生、制淡及冷藏等系统和设备。

5、船舶设备

主要指甲板机械，是保证船舶航行和停泊及装卸货物所需的设备，它包括锚及系船设备、舵设备、装卸设备、吊艇设备、特殊设备（如敷设、施放设备等）。

综上所述，船舶动力装置是一个很复杂的能量综合体。然而，根据船舶的用途、形式以及动力装置的复杂程度，上列设备的配备是不相同的。

船舶动力装置的类型

在船上，把产生推进力的原动机称为船舶主机。船舶动力装置的类型就是以主机的型式来区分的，可分为：

1、内燃动力装置

以内燃机作为船舶主机的推进装置，称为内燃动力装置。根据内燃机的工作方式和特点，可分为柴油机和燃气轮机两种。

1、柴油机动力装置，船舶推进装置以柴油机作为主机的称为柴油机动力装置。

柴油机的主要技术参数包括功率、转速、耗油率、外形尺寸和重量等，它们对船的使用及技术经济性能有重要影响。

按柴油机转速或活塞平均速度的大小，通常可将柴油机分为高、中、低速三种：

高速机：转速n>1000r／min，活塞平均速度c>9m／s；

中速机：转速n＝300～1000r／min，活塞平均速度c=6～9m／s；

低速机：转速n<300r／min，活塞平均速度c<6m／s。

2、燃气轮机动力装置。

船舶推进装置以燃气轮机作动力的称为燃气轮机动力装置。

燃气轮机是利用燃料在燃烧室内燃烧产生的高温燃气进入燃气轮机推进叶轮运转作功。它主要由三部分组成：压缩机、燃烧室、燃气轮机。

在所有船舶动力装置中，燃气轮机具有单位千瓦重量最轻、体积最小、启动迅速、振动的磨损小、使用可靠、维护方便等优点；但它又有耗油率高，经济性较差、压缩机容易产生失速和振动、需庞大的进排气管、布置困难等缺点，而且它不能直接倒车，需要另设倒车设备，使装置复杂化，它作为单一机组发展较慢，它却适宜在采用联合动力装置的军用舰艇中担任加速装置的任务。

2、蒸汽动力装置

蒸汽轮机动力装置主要由蒸汽轮机和蒸汽锅炉组成，现常见的一般是旋转式蒸汽机，亦称为蒸汽轮机。蒸汽锅炉是利用燃料在锅炉腔内燃烧所产生的热量，使水加热并蒸发成为具有一定温度和压力的蒸汽的设备，而蒸汽轮机则是将蒸汽的热能转换成机械功的动力机。

蒸汽轮机动力装置具有单机功率大、工作可靠、振动和噪声小、磨损小、使用寿命长、能燃用劣质燃料等优点。但热效率低、耗油率较高、经济性较差，所以近年来民用船舶基本上不选用。而且蒸汽轮机动力装置附属设备较多，体积庞大，起动慢，不能适用军用舰艇战斗作用。因此向着联合动力装置的方向发展。

3、联合动力装置

联合动力装置由两种不同型式的推进装置组成，它主要用在舰艇上，目前主要有以下三类：

蒸汽-燃气联合动力装置

这是一种以小型蒸汽轮机作为巡航装置，燃气轮机作为加速装置的联合动力装置。

燃气-燃气联合动力装置

这种装置的巡航机及加速机均为燃气轮机；

柴油-燃气联合动力装置

这种装置把柴油机作为巡航机组，燃气轮机作为加速机组。

4、核动力装置

核动力装置是以原子核的裂变反应所产生的巨大能量通过介质(蒸汽或燃气)推动汽轮机或燃气轮机工作的一种装置。这种装置造价昂贵，操纵管理系统复杂，技术要求高，一般常用于大中型潜艇、航空母舰及破冰船等，一般民用船舶应用较少。

船舶动力装置的传动方式

将主机发出的功率传递给推进器的方式称为传动方式，所采用的设备称为传动设备，传动设备包括减速齿轮箱、倒顺车齿轮箱、离合器、弹性联轴节、可变螺距螺旋桨等。传动方式有以下几种：

1、直接传动

直接传动方式没有复杂的传动设备，直接用轴系将主机输出轴与螺旋桨联接起来。

2、间接传动

在主机与螺旋桨之间，除了传动轴系外，还设有减速齿轮箱和离合器等装置的传动方式称为间接传动方式。齿轮箱起着降低主机传给螺旋桨轴转速的作用，离合器主要是用来脱开或接通主机与传动轴系的联接，有的还有倒车的功能，根据控制离合的方法不同，可分为机械式、液压式和电磁式等。

3、电力传动

电力传动由发电装置和推进装置两部分组成。发电装置由主机和主发电机等组成，推进装置由推进电动机和螺旋桨等组成。

主机带动主发电机，所发出的电能经配电板供给推进电动机，用以驱动螺旋桨旋转。这种传动方式可不设中间轴。电力传动能量转换过程复杂，损失多，传动效率低，重量和体积大，造价和维修费用较高，因此其发展受到一定限制。

4、Z 型传动

Z 型传动装置分为功率传递和螺旋桨绕轴的回转两部分。功率传递是指主机发较小的功率经联轴器、带有万向节的传动轴、上锥齿轮、竖向传动轴、下锥齿轮，传给螺旋桨，推动船舶航行。螺旋桨回转部分由电动螺杆通过蜗轮使旋转套管在支架中回转，同时可使螺旋桨绕传动轴的轴线在360°范围内作平面旋转运动，用以控制船的转向。舵叶起着辅助控制船舶转向的作用。这种装置可以使船舶原地回转、紧急停止、急速转弯、快速进退、横向移动等。

5、可调桨传动

这种装置的结构特点是把螺旋桨的桨叶和桨毂分开制成，通过一套调距机构使桨叶转动，调节螺距，从而改变螺旋桨推力的大小。可调螺距的螺旋桨简称可调桨。

船舶轴系

船舶轴系的主要功能是将主机的功率传递给螺旋桨，同时又将螺旋桨产生的推力传递给船舶，从而实现推进船舶航行。所谓轴系是指由主机的曲轴输出法兰到螺旋桨之间，包括传递主机功率的传动轴（推力轴、中间轴、尾轴、联轴器）、支承传动轴用的轴承（中间轴承、推力轴承及尾轴承）以及其他附件的总称。有的轴系中还带有传动设备，如离合器、弹性联轴节和减速齿轮箱等部件。

船舶动力管路系统

在船舶动力装置中，专门用来输送液体（或气体），为保证船舶动力装置正常工作而设置的设备、管路、检测仪表等，称为船舶动力管系。不同的动力装置具有不同的动力管系。例如，在汽轮机动力装置中配有蒸汽系统、泄放系统、凝、给水系统、冷却水系统、润滑油系统、燃油系统等。在柴油机动力装置中配有燃油、润滑油、冷却水、压缩空气等系统。

排气可分为两大类：

一类是燃料在空气中完全燃烧后的产物，主要有二氧化碳(CO2)、水蒸气(H2O)、过量空气、残余的氮气(N2)；

另一类属燃料不完全燃烧产物和氧化物，包括一氧化碳(CO)、未燃碳氢(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫氧化物(SOx，以SOx为主)、微粒子(炭烟、高沸点可溶性碳氢等混合物)。

第一类排放物对人体和生物不会造成直接危害；

第二类排放物不同程度地会对人体和生物构成毒害威胁。目前，只限制氮氧化物和硫氧化物的排放量。

为保护大气臭氧层，国际上已禁止使用氟氯烃(氟利昂R12)作为制冷剂和1211灭火剂。

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