船舶動力裝置的基本類型及其特點(diǎn)

1、船舶動力裝置的基本類型及其特點(diǎn)近代艦船上動力裝置的型式按主推進(jìn)裝置發(fā)動機(jī)的類型來分，有柴油機(jī)裝置、蒸汽輪機(jī) 裝置、燃?xì)廨啓C(jī)裝置、聯(lián)合裝置和原子能裝置。一、柴油機(jī)動力裝置柴油機(jī)動力裝置常根據(jù)主機(jī)功率傳遞方式的不同，分為直接傳動螺旋槳、通過離合器 減速齒輪機(jī)組驅(qū)動槳的間接傳動和通過發(fā)動機(jī)、電動機(jī)-驅(qū)動槳的電力傳動，以及不采用槳 的噴水推進(jìn)裝置等幾種型式。柴油機(jī)的動力裝置有如下幾個方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）有較高的經(jīng)濟(jì)性。它的油耗率（kg/（Kw*H）比蒸汽、燃?xì)鈩恿ρb置低得多，高速 柴油機(jī)油耗率為0.210.245，中速（300800r/min）機(jī)為0.1660.190；低速（300r/min以下） 機(jī)為

2、0.160！ 0.176，一般蒸汽輪機(jī)裝置油耗率要0.2450.47。燃?xì)廨啓C(jī)裝置油耗率則更大， 為 0.270.47（kg/（Kw*H）。這一優(yōu)點(diǎn)使柴油機(jī)的續(xù)航力大大提高，換句話說，一定續(xù)航力所需之燃油儲帶量較少， 從而使?fàn)I運(yùn)排水量相應(yīng)增加。（2）質(zhì)量輕。柴油機(jī)動力裝置中除主機(jī)和傳動組外，不需要主鍋爐、燃燒器以及工質(zhì) 輸送管道，所以輔助機(jī)械和設(shè)備相應(yīng)較少，布置簡單，因此單位質(zhì)量指標(biāo)較小。（3）有良好的機(jī)動性，操作簡單，啟動方便，正倒車迅速。一般正常啟動到全負(fù)荷只 需1030 min，緊急時僅需310 min。雖然比燃?xì)廨啓C(jī)差些，但它不需像燃?xì)廨啓C(jī)裝置那樣 一套復(fù)雜的啟動和倒車設(shè)備。柴油機(jī)裝置

3、停車只需25 min，主機(jī)本身停車只要幾秒鐘即可。柴油機(jī)裝置存在如下幾個缺點(diǎn)：（1）由于柴油機(jī)的尺寸和質(zhì)量按功率比例增長快，因此單機(jī)組功率受到限制，低速柴 油機(jī)也達(dá)6* 104 Kw左右，中速機(jī)2*104 Kw左右，而高速機(jī)僅在8* 103 K或更小，這 就限制了它在大功率船上使用的可能性，大功率艦艇常希望有3* 104-3* 105Kw，故其無 法勝任。（2）柴油機(jī)工作中的噪聲、振動較大。（3）中高速柴油機(jī)的運(yùn)動部件磨損較厲害，高速強(qiáng)載柴油機(jī)的整機(jī)壽命僅15 kh。（4）柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速時穩(wěn)定性差，因此不能有較小的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，影響船舶的低速 航行性能，另外，柴油機(jī)的過載能力也差，在超負(fù)荷10

4、%時，一般僅能運(yùn)行1h。二、蒸汽輪機(jī)動力裝置蒸汽輪機(jī)以鍋爐產(chǎn)生的蒸汽為工質(zhì)通過齒輪箱減速機(jī)組傳遞功率到螺旋槳，也有采用蒸 汽輪機(jī)發(fā)電，使用電力推進(jìn)方式。蒸汽輪機(jī)動力裝置有如下幾個主要的優(yōu)點(diǎn)：（1）由于汽輪機(jī)工作過程的連續(xù)性，有利于采用高速工質(zhì)和高轉(zhuǎn)速工作輪，因此單機(jī) 功率遠(yuǎn)比活塞式發(fā)動機(jī)大?，F(xiàn)代艦用蒸汽輪機(jī)的單機(jī)功率已達(dá)7.5*104 Kw以上，若不受推 進(jìn)器尺寸和制造的影響，像陸用電站蒸汽輪機(jī)一樣可做成60萬100萬Kw的巨型動力裝置。 正由于此。主機(jī)本身的單位質(zhì)量尺寸指標(biāo)優(yōu)越。（2）汽輪機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，無周期性擾動力，因此機(jī)組振動小，噪音小。（3）磨損部件少，工作可靠性大，使用期限可高達(dá)1

5、0萬h以上。（4）可使用劣質(zhì)燃料油，潤滑油消耗率也很低，僅0.10.5 g/（Kw*H）（柴油機(jī)的潤滑油消耗率要310 g/（Kw*H）。汽輪機(jī)動力裝置存在下列一些缺點(diǎn)：（1）裝置總質(zhì)量尺寸大，因?yàn)樗渲昧酥麇仩t，以及為其服務(wù)的輔助機(jī)械和設(shè)備，占 去了船體許多營運(yùn)排水量。（2）燃油消耗率大，裝置效率較差，額定經(jīng)濟(jì)性僅為柴油機(jī)裝置的2/31/2，部分工況 下，甚至為2/51/3,在相同燃料儲備下續(xù)航力降低。（3）機(jī)動性差，起動前準(zhǔn)備時間大約3035min，緊急情況下，縮短暖機(jī)過程后也需要 1020 min，在艦艇上為保證立即起錨的要求，就以暖機(jī)狀態(tài)停泊，從而增加了停泊時的燃 料消耗。另外從一個工

6、況變換到另一個工況的過渡時間也較柴油機(jī)裝置長22倍。三、燃?xì)廨啓C(jī)裝置燃?xì)廨啓C(jī)通過多級減速齒輪機(jī)組傳遞功率給槳以推動船舶，這是近年來發(fā)展很快的較 新的裝置，它能滿足近代艦艇對動力裝置提出的高速、高機(jī)動和極低的單位質(zhì)量之戰(zhàn)術(shù)技術(shù) 要求。艦用燃?xì)廨啓C(jī)裝置由高、低壓壓氣機(jī)，高、低壓燃輪機(jī)、燃燒室、中間冷卻器和回?zé)?器等組成。燃?xì)廨啓C(jī)裝置優(yōu)點(diǎn)：（1）機(jī)組的質(zhì)量尺寸指標(biāo)小。加速燃?xì)廨啓C(jī)裝置功率的質(zhì)量可達(dá)0.651.3 kg/Kw，全 工況用燃?xì)鈾C(jī)裝置24 kg/Kw，機(jī)組功率也較大，復(fù)雜線路的燃?xì)廨啓C(jī)裝置（有中間冷卻， 中間加熱和回?zé)岽胧C(jī)組功率可達(dá)6* 10 4 Kw。（2）良好的機(jī)動性，從冷態(tài)啟動至

7、全負(fù)荷時間，一般為12min，大功率復(fù)雜線路的燃 氣輪機(jī)裝置只需35min.（3）燃料消耗量比柴油機(jī)高，但也能達(dá)0.270.47 kg/（Kw*H），低負(fù)荷時經(jīng)濟(jì)性的惡化 比蒸汽輪機(jī)影響為小。燃?xì)廨啓C(jī)裝置目前尚有下列缺點(diǎn)：（1）主機(jī)沒有反轉(zhuǎn)性能，必須設(shè)置專門的倒車設(shè)備。（2）必須借助于啟動馬達(dá)或其他啟動機(jī)械啟動。（3）由于燃?xì)獾母邷?，葉片材料用的合金鋼昂貴，工作可靠性較差，壽命短，如燃?xì)?初溫在750以上的燃?xì)廨啓C(jī)，壽命僅5001000 h。（4）由于燃?xì)廨啓C(jī)工作時空氣流量很大，一般為1623 kg/（Kw*H）（柴油機(jī)約5 kg/（Kw*H），蒸汽輪機(jī)0.5kg/（Kw*H）因此進(jìn)、排氣管道

8、尺寸較大，艙內(nèi)布置困難，甲 板上較大的管道通過切口，影響船體強(qiáng)度。上述三類最常見的動力裝置的主要優(yōu)缺點(diǎn)見表1-5.四、聯(lián)合裝置上述各類動力裝置無論在質(zhì)量尺寸、最大功率、裝置經(jīng)濟(jì)性、操作運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)動性等方面 都存在某些不足，這對船商來說，除經(jīng)濟(jì)性之外，其他問題都可適當(dāng)調(diào)整解決，但對軍用艦 艇來說，一種類型的裝置只能適應(yīng)某一功率范圍以及某種使用目的艦艇，但是從提高戰(zhàn)斗力 觀點(diǎn)要求應(yīng)盡可能提高航速和機(jī)動能力。因此要在增大功率的同時還要減少裝置所占排水 量，提高續(xù)航力，這就不是單一型式的裝置所能勝任，如汽輪機(jī)裝置的功率范圍很大，但它 的單位質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都較低；高速柴油機(jī)裝置恰相反，它僅限于小功率范圍內(nèi)有

9、利；燃?xì)?輪機(jī)具用質(zhì)量尺寸小的特點(diǎn)，但壽命短，經(jīng)濟(jì)性不好，功率也不如汽輪機(jī)那樣廣泛。因此大 力改善單一動力裝置的性能是艦艇動力動力裝置設(shè)計的重要任務(wù)。任何艦艇在全速時要求裝置發(fā)足全功率，但它在艦艇總航行時間中僅占2%還不到，為 此它要花費(fèi)足夠的排水量安置全功率的機(jī)械質(zhì)量；而艦艇巡航時間極長，要求經(jīng)濟(jì)性高，以 求提高續(xù)航力。為解決全速時之大功率和巡航時的經(jīng)濟(jì)性，就出現(xiàn)了兩類發(fā)動機(jī)聯(lián)合工作的 裝置。聯(lián)合動力裝置的應(yīng)用解決了單一動力裝置在艦艇使用方面的大難題，在某些艦上，它 使質(zhì)量降低20%，燃料經(jīng)濟(jì)性提高，從而使續(xù)航力提高25%。目前有三種聯(lián)合方式：蒸汽輪機(jī)+加速燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合（COSOG或COSA

10、G）；柴油機(jī)裝 置+加速燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合（CODOG或CODAG）；燃?xì)廨啓C(jī)裝置+加速燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合（COGAG）。下面簡單介紹它們的特點(diǎn)：蒸汽輪機(jī)動力裝置帶燃?xì)廨啓C(jī)加速裝置此種裝置由于蒸汽輪機(jī)裝置的一系列優(yōu)點(diǎn)，與燃?xì)庋b置聯(lián)合后，能適用于功率較大的 輕型艦艇，蒸汽裝置保證80%全速以下航行所需的功率（即全功率約50%左右），以使經(jīng)濟(jì) 及質(zhì)量尺寸指標(biāo)為最有利。全工況惡氣輪機(jī)裝置帶加速燃?xì)廨啓C(jī)裝置這種裝置中，巡航燃?xì)廨啓C(jī)裝置可以采用復(fù)式線路（帶中間冷卻器及回?zé)幔┕ぷ鞯拈_ 式燃?xì)廨啓C(jī)或按閉式循環(huán)工作的燃?xì)廨啓C(jī)。前者具用蒸-燃聯(lián)合裝置的大部分優(yōu)點(diǎn)，燃料消 耗和質(zhì)量尺寸都可減小，后者在巡航時能保證較高的熱效率，部分負(fù)荷時性能良好。柴油機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合這類裝置中，柴油機(jī)做巡航機(jī)，與燃?xì)廨啓C(jī)兩者都通過離合器與主減速器相聯(lián)，采用 倒順離合器或調(diào)距槳實(shí)現(xiàn)倒車。這類裝置常被小型艦艇使用，它的常用功率一般小于全功率的50%，全功率僅占整個 服役時間的2%左右。這類聯(lián)合裝置的優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量尺寸??；一定排水量下可提高航速或增加配置功率； 操縱方便，備車迅速；緊急情況下可用燃?xì)廨啓C(jī)立即開車，用變距槳或倒順離合器實(shí)現(xiàn)倒車； 由巡航