淺談船舶動力系統現狀及發展趨勢

崔秀蘭　仇進生　練躍東

摘要：隨著船舶技術快速發展，船舶動力系統的性能顯得越來越重要。作為船舶航行的主要核心部分，船舶動力系統的優缺點影響著整個船舶的性能。文章主要對現代船舶動力系統的發展現狀進行了分析，討論了常規船舶動力系統的優缺點，同時介紹了幾種新型的船舶動力系統。

關鍵詞：新型船舶；動力系統；混合動力

中圖分類號：U664 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0005-02

在船舶航行過程中，船舶的動力系統是船舶最主要的技術部分?，F在許多的研究主要圍繞著動力系統的性能來進行。船舶動力系統的主要部分由主機、軸系和推進器等組成。在整個船舶的建造過程中動力系統的成本占整個船舶設備總成本的三分之一以上。船舶的動力系統類型主要有柴油機動力系統、燃汽輪機動力系統、電推進動力系統和混合動力系統等。在經濟快速發展的現代船舶動力系統的性能關系到整個國家船舶運輸效率的高低，船舶動力系統的研究也成為了整個造船行業技術研究的重點。

1 常規動力系統的類型以及特點

現代船舶動力系統主要有柴油機動力系統、燃汽輪機動力系統和電力推動系統，本文對它們具體的特點進行了分析。對于柴油動力系統主要的性能特點有以下幾點：柴油機作為內燃機在啟動時能夠比較迅速，而且它的負荷運轉性能好，安全可靠技術成熟。在現代船舶建造行業中船舶主機和電站多采用柴油機。自20世紀中葉柴油機就代替蒸汽機成為最主要的船舶動力。柴油機動力系統按驅動形式的不同主要分為柴油機直接驅動和齒輪傳動兩種形式，按照轉速的高低分為二沖程柴油機和四沖程柴油機。二沖程柴油機主要應用在大中型遠洋運輸船舶上，具有轉速低動力持久等特點，四沖程柴油機主要應用在中小型船舶（客船、豪華游船以及軍船等）上，相比二沖程柴油機它主要具有轉速高等特點。從全球柴油機動力系統船舶產品的市場占有份額上來看，我國的船舶柴油機通過技術引進和自主研發已經形成了較強競爭力。接下來對燃氣輪機動力系統的特點進行分析。燃氣輪機相比柴油機在質量和尺寸方面占有絕對的優勢，它具有良好的加速性能和很低的污染氣體排放，被很多高速客船艦艇等所采用。它的缺點主要在于燃油經濟性上不能夠做到充分燃油，尤其在部分工況的情況下此現象更為嚴重。而且燃汽輪機需要燃用干凈清潔、價格昂貴的蒸餾油，價格比較昂貴。對于電力推進系統它主要的特點如下：船舶電力推動系統相對柴油機動力系統來說，由于其主要運用電能來提供動力經濟性比較好，同時電推進系統的操控性相比柴油機更加穩定，而且它的體型比較小能夠有效的節省空間，在電動機轉動的過程中產生的噪聲以及污染氣體比較少。電力推進系統根據推進器的不同可分為軸槳推進和全回轉推進器兩類。其中全回轉推進器具有很高的操作性能，主要應用于要求動力定位的海工船。在船舶航行過程中可以合理地選擇柴油機、柴油機發電機和電動機的數量來實現節能、減排的目的，更加有效地提高整個船舶航行的經濟性。在電推進動力系統中吊艙式電力推進系統是當今備受關注和重視的推進方式。吊艙式電力推進是一種全方位轉動的裝置，電動機直接驅動螺旋槳，具有良好的操作性能和很高的推進效率。而且它由于不需要軸承等輔助推力設備，能夠大大地減小整個動力機的空間，減輕了自身重量，降低了噪聲和振動的大小。

2 混合動力以及特種推力裝置的發展及應用

現代船舶的動力系統中，混合動力系統主要被應用于軍用船。它主要包括柴—燃、柴—電、柴—電/燃氣輪機推進系統等?；旌蟿恿ο到y能夠大大地提高船舶的運行的可靠性，其中最簡單的系統是以柴油動力系統為主。在柴油動力系統的基礎之上采用軸帶發電機和可調槳配置來實現整艘船舶的動力推進。當船舶在航行過程中遇到故障停車時，主推進柴油機停止工作軸帶電動機驅動螺旋槳低速航行，從而能夠保證船舶的正常航行。目前此系統主要被運用到單機單槳系統的船舶，主要用于集裝箱和多用途貨船、化學品船。除了混合動力系統之外，現代船舶建造中越來越多的特種推進裝置被采用。由于不同船舶它們作業性能的要求（例如海洋工程船、調查船、勘探船等），它們的動力推動系統具有獨特的性能。主要的特種推進裝置有可調槳推進系統、大功率的全回轉推進器和大功率噴水推進系統?？烧{槳推進系統由于具有操作性能好、節能環保等優點被廣泛地應用于大型的船舶和中速柴油機推進系統中?？烧{槳推進系統能夠充分發揮主機的功率，實現更好的機槳匹配，達到節能降耗的目的。同時當一些船舶作業需要多工況運行和定位時，也會廣泛地用到可調槳推進技術。通過和西方國家技術的合作以及自主研發創新，中國的可調槳廠家近年來推出了具有自主知識產權的可調槳產品，逐漸在世界造船行業中得到認可，取得了很大的進步。大功率的全回轉推進器的發展，隨著海洋工程的快速發展，船舶由近海不斷的向遠海轉移，能夠適應于深水作業的工作船的需求量不斷的上升。大功率的全回轉推進器能夠良好地滿足船舶在海洋中的定位，提升船舶作業過程中的操作可靠性。越來越多的大功率全回轉推進器被應用到以上船舶的動力系統中去。大功率噴水推進系統的發展，大功率噴水推進系統主要利用超高壓水流噴射產生推力來驅動船舶，以前被廣泛應用于艦艇特別是潛艇的動力推進。隨著大型客船、客滾船的發展，大功率噴水推進系統也紛紛在船舶的建筑過程中出現，澳大利亞、日本、意大利等國家都有典型的產品。它的主要優點是快速性很好，能夠實現船舶的快速航行，缺點在于輪機系統的維護比較麻煩。在現代船舶航行技術的發展中大功率、高效率的噴水推進裝置必將成為越來越多船舶動力系統的選擇。

3 結語

上文對現代幾種船舶動力系統的特點以及發展趨勢進行了詳細的分析，主要對柴油機動力推進系統、燃汽輪機動力系統、電推進動力系統、混合動力系統、混合動力以及特種推力裝置等各個推進系統不同的功能以及特點進行了介紹。在特種船舶和海洋作業船舶快速發展的今天，性能可靠、節能環保的動力系統越來越受到人們的關注。國內的造船企業也意識到了新型動力系統的巨大潛力，新型動力系統的研究越來越受到人們的重視。

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作者簡介：崔秀蘭（1969—），女，供職于東臺船用配件有限公司，研究方向：船舶機械設計與制造。