船舶动力装置原理与设计第1章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,动力装置原理与设计,主 讲：徐 立,28 十一月 2024,2,主要内容,船船动力装置概论,推进装置设计,船舶后传动设备,船舶管路系统,船舶动力装置设计,28 十一月 2024,3,第,1,章 船舶动力装置概论,船舶动力装置的含义及组成,船舶动力装置的类型及特点,船舶动力装置的基本特性指标,对船舶动力装置的要求,28 十一月 2024,4,船舶动力装置的含义及组成,含义,组成：,推进装置,辅助装置,机舱自动化,船舶系统,甲板机械,主发动机,推进器,传动设备,船舶电站,辅助锅炉装置,保证船舶正常航行、作业、停泊以及船员、旅客正常工作和生活所必需的机械设备的综合体。,Tips:,船舶动力装置是一个复杂的能量综合体,动力管系,船舶管系,锚泊机械,操舵机械,起重机械,28 十一月 2024,5,典型的柴油机动力装置能量转换系统,重油,柴油,机械能,热能,电能,余热,燃油加热,滑油加热,制淡装置,舱室取暖,厨房加热,驳动辅机,船舶照明,船舶通讯,机舱自动化,28 十一月 2024,6,船舶动力装置设计的特点和主要要求,28 十一月 2024,7,设计的特点,须符合船舶的特殊使用条件,船用条件，包括环境条件、空间条件。,须设计成具有必要的目标任务条件和合适的保障条件，包括营运条件、作业条件、研究条件及工作条件、生活条件和生存条件。,须全面综合地进行设计、进行通盘考虑，包括动力装置与总体性能、动力装置与其他专业、动力装置内部各子系统之间的综合平衡和匹配，以实现预定的技术经济指标。,须全面掌握动力装置所覆盖的各技术领域，如船舶推进技术、热能转换技术、电气技术、安全技术、消防技术、防污染技术、冷藏技术、通风和空调技术、仿真技术以及人员生活、生存技术等。,受控于国际公约、规则、船级社规范、船旗国法规等要求和约束。,须根据市场经济的特点，对设备的选用和配套应在目标成本的控制下进行。,28 十一月 2024,8,原则要求,1.,营运经济性,2.,可靠性,(,冗余度,),3,操纵性,(,操纵简单,管理方便,),4,可维性,(,设备的结构形式,系统与管路的布置应使维修方便简捷,),5,建造经济性,6,重量、尺寸指标,7,振动、噪声指标,28 十一月 2024,9,具体要求,符合任务书或规格书或合同文本对动力装置的要求。,符合船舶总体性能对动力装置的要求。,符合该船所入船级的船级社规范的要求。,符合该船登记国,(,船旗国,),的有关法规。如挂中国旗，应符合,“,船舶和海上设施法定检验规范,”,，,符合该船受控的国际公约、规则的要求,(Solas,公约、,MARPOL,公约,),。,符合该船营运中所涉水域或港口的有关规定（如进入美国水域或专属经济区则应符合美国海岸警卫队,USCG,的规则；巴拿马运河规则等）。,符合设备厂规定或推荐的系统设计要求，或与其协调，以最终满足具体船舶的要求,28 十一月 2024,10,船舶动力装置设计的主要内容,28 十一月 2024,11,主要内容,(1),主推进系统设计。包括主机选型、主机及齿轮箱配套、主机及齿轮箱和调距桨配套等；,(2),轴系设计；,(3),电站设计,(,主电站及应急电站,),；,(4),热源系统设计,(,蒸汽、热媒油等,),；,(5),动力系统设计,(,燃油、滑油、冷却水、压缩空气、进排气、加热蒸汽或热媒油等系统,),和辅助设备选择；,(6),船舶系统设计,(,疏排水系统，注入、测量、空气系统，供水系统，舱底水系统，压载水系统，消防系统等，以及油船、液化气船和化学品船的专用系统,),；,(7),自动控制、监测、报警系统设计；,(8),防污染系统设计,(,机舱防油污系统、油船防油污系统、生活污水防污染系统及防止有毒液体物质污染系统等,),；,(9),机舱通风系统设计。,28 十一月 2024,12,船舶动力装置的基本类型及特点,28 十一月 2024,13,基本类型,柴油机推进动力装置,汽轮机推进动力装置,燃气轮机推进动力装置,核动力推进动力装置,联合动力推进动力装置,052,级驱逐舰,“,青岛,”,号,053H3,级导弹护卫舰,型攻击核动力潜艇,28 十一月 2024,14,柴油机推进动力装置的特点,优点,:,A.,有较高的经济性，耗油率比蒸汽、燃气动力装置低得多；,B.,重量轻,(,单位重量的指标小,),；,C.,具有良好的机动性，操作简单，启动方便，正倒车迅速；,D.,功率范围广。,缺点,:,A.,柴油机尺寸和重量按功率比例增长快；,B.,柴油机工作中的噪声、振动较大；,C.,中、高速柴油机的运动部件磨损较厉害；,D.,柴油机低速稳定性差；,E.,柴油机的过载能力相当差,。,28 十一月 2024,15,我国船舶大功率柴油机现状,船用低速柴油机技术,大功率低速柴油机的机型大都是二冲程、单气门直流,扫气、定压增压、长行程、高压缩比的十字头式机。,当前,低速二冲程柴油机的平均有效压力为,1.901.95MPa,最高燃烧压力,1515.5MPa,燃油消耗率,165171g/kWh,单缸功率达到,6950kW,大修期达,28000h,以上。,船用中速柴油机技术,国外大功率中速柴油机绝大部分是四冲程机。缸径为,160640mm,转速,3751150r/min,。平均有效压力为,2.43.0MPa,最高燃烧压力,1621MPa,最高喷油压力,160180MPa,燃油消耗率,170180g/kWh,单缸功率,2010kW,大修期为,1800024000h,。,28 十一月 2024,16,汽轮机推进动力装置,1,锅炉,2,过热器,3,主蒸汽管路,4,高压汽轮机,5,低压汽轮机,6,减速齿轮,7,螺旋桨,8,冷凝器,9,冷却水循环泵,10,凝水泵,11,给水泵,12,给水预热器,28 十一月 2024,17,汽轮机推进动力装置的特点,优点,:,a.,单机功率大,可达,7.510,4,kW,以上 ；,b.,转速稳定，无周期性扰动力，机组振动噪声小；,c.,工作可靠性高；,d.,可使用劣质燃料油。,缺点,:,a.,总重量大，尺寸大；,b.,燃油消耗率高；,c.,机动性差,启动前准备时间约为,3035min,，紧急须,1520min,。,Tips:,汽轮机推进装置主要采用的是汽轮机,+,减速齿轮箱,+,定距桨的形式；少数采用汽轮机电力传动形式,。,28 十一月 2024,18,燃气轮机推进动力装置,1-,螺旋桨,2-,减速齿轮,3-,压气机,4-,燃烧室,5-,燃气轮机,6-,联轴器,7-,起动电动机,（,1,）压气机,（,2,）燃烧室,（,3,）燃气轮机,28 十一月 2024,19,关于燃机,燃气轮机装置是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三部分：,1,、燃气轮机（透平或动力涡轮）；,2,、压气机（空气压缩机）；,3,、燃烧室。,其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸入空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作功，推动叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。,28 十一月 2024,20,燃气轮机推进动力装置的特点,优点,:,a.,单位功率的重量尺寸小；,b.,启动加速性能好；,c.,振动小，噪声小。,缺点,:,a.,主机没有反转性；,b.,必须借助启动机械启动；,c.,叶片材料昂贵，工作可靠性较差，寿命短；,d.,进排气管道尺寸大，舱内布置困难。,LM2500,28 十一月 2024,21,核动力推进动力装置,1,核反应堆,2,反应堆芯,3,控制棒,4,冷却循环泵,5,蒸汽发生器,6,高压汽轮机,7,低压汽轮机,8,辅汽轮机,9,主冷凝器,10,辅冷凝器,11,主给水泵,12,减速器,13,螺旋桨,14,稳压,筒,28 十一月 2024,22,核动力推进动力装置的特点,优点,:,a.,极少的燃料释放巨大的能量如,1.110,6,kW,之核动力装置工作一昼夜仅消耗核燃料,15-18g,；,b.,无需空气。,缺点,:,a.,装置大；,b.,操纵管理检查系统比较复杂；,c.,装置造价昂贵。,俄罗斯阿库拉,Akula(,鲨鱼,),级战略核潜艇,4,型攻击核动力潜艇,28 十一月 2024,23,联合动力推进动力装置,汽轮机加速燃气轮机（,COSOG,或,COSAG,）,柴油机加速燃气轮机,（,CODOG,或,CODAG,）,燃气轮机加速燃气轮机,（,COGAG,或,COGOG,）,尼米兹级航空母舰,（美）,“,林肯,”,号,1,28 十一月 2024,24,联合动力推进动力装置的特点,优点,:,a.,重量尺寸小；,b.,操纵方便，备车迅速；,c.,自巡航到全速工况加速迅速；,d.,具有多机组并车的可靠性；,e.,管理与检修费较低。,缺点,:,a.,必须配备不同燃料及相应的管路及贮存设备；,b.,主减速器的小齿轮数目多，结构复杂；,c.,在减速器周围布置有难度,。,（英）,“,无敌,”,号,意,-,加里博迪号,28 十一月 2024,25,舰船电力推进的应用概况,舰艇电力推进的应用历史悠久，二战时期曾流行一时。当时，,美海军,建造了数百艘电力推进战舰。当时采用电力推进的主要原因是齿轮装置制造量不足。由于技术水平的限制，系统大而笨、效率低、成本高。,战后，除德国的,17,艘,“,莱茵,”,级,护卫舰采用柴电推进外，其它水面舰艇均采用机械推进。,80,年代后，随着,交流电机及其控制技术,、电力电子器件的发展，船舶电力推进系统在功率、功率密度、效率等方面已经能满足船舶推进的需要。其应用情况也发生了根本性的变化。,据统计，,80,年代后期以来，水面作战舰艇开始有了电力推进与机械推进相结合的混合推进。小功率的电力推进已在,英国,的,桑当,级猎雷艇，,法国,的,Silure,级轻型反潜护卫舰，,瑞典,的,菲吕桑德,级布雷艇，,法、荷、比三国,联合研制的,三伙伴,级猎雷艇等水面舰艇上得到应用。,28 十一月 2024,26,电力推进的组成部分,舰艇电力推进系统一般由以下几部分组成：,螺旋桨,电动机,:,采用直流他励双枢双换向器电动机或交流同步电动机、异步电动机。目前用的最多的是直流双枢电动机,发电机,:,采用直流他励或复励电机、交流整流同步发电机或交流同步发电机。,原动机,:,采用柴油机、汽轮机或燃气轮机。目前一般采用高速或中速柴油机。大功率时多采用汽轮机或燃气轮机。,控制调节设备。,潜艇蓄电池也是一种电力推进装置,28 十一月 2024,27,目前舰艇电力推进装置的发展动向,以交流（交流发电机和交流电动机）电力推进装置取代直流（直流发电机和直流电动机）电力推进和交直流（交流整流发电机和直流电动机）电力推进装置,交流电力推进装置具有极限功率大，效率高和可靠性好的优点，根据推进电机的类型，可分为异步电动机和同步电动机交流推进装置；而根据电流交换器的结构形式不同分为晶闸管变频交流电力推进装置、电力晶体管和可关断晶闸管交流电力推进装置,.,发展超导电力推进,是以超导电机（超导发电机和超导电动机）为功率元件的电力推进装置，与普通电力推进相比，具有重量轻、体积小、效率高、噪声低的特点。由于超导材料必须工作在相应的临界温度以下，要有一套复杂的液氮设备，所以在一定程度上制约了它的广泛应用。近年来，随着低温技术的迅速发展，特别是低温技术的小型化，为超导电力推进在舰艇上的应用提供了良好的条件。,28 十一月 2024,28,目前舰艇电力推进装置的发展动向,发展潜艇燃料电池推进系统以代替现有的潜艇铅酸电池,潜艇燃料电池电力推进装置是以燃料电池为潜艇水下航行动力源的推进装置。燃料电池是一种能把化学能直接转换成电能的能量转换装置，电池本体加上燃料、氧化剂及它们的贮存器构成一个完整的燃料电池系统。,其特点是：在能量转换方式上与蓄电池相同，都是化学能转换成电能，因此具有安静、效率高的优点；在构成方式上则与柴油发电机组相似，即贮能部分（贮存燃料及氧化剂的贮存器）与能量转换装置部分相分离，因此具有长时间连续工作的能力（只要燃料和氧化剂足够），而不象蓄电池那样需要来回充放电。,近年来，燃料电池研究取得了一些重大的技术突破。例如：潜艇上液态氧贮存器采用新式壳体结构，有些国家研究了用氢化物制取氢的方法等。,发展综合全电力推进系统,28 十一月 2024,29,综合全电力推进系统,英国综合全电力推进系统的研究,英国国防部于,1994,年正式开始,IFEP,系统的应用研究。,1996,年成立了一个专门机构,-,电船计划管理局，负责协调发展和采购未来英海军水面舰艇的综合全电力推进系统。,英国,IFEP,发展计划的重点首先是发展原动机，英国坚持原动机全燃化，大功率（,21MW,）燃气轮机发电机主要使用,WR-21,中冷回热燃气轮机，中功率（,78MW,）采用复杂循环燃气轮机，又与荷兰合作试验小型复杂循环燃气轮机（仅有回热器），作为小功率（,12MW,）燃气轮机发电机的基础。,IFEP,系统的另一个主要设备是推进电机。英国正在研制,1624MW,的轴向磁通永磁电机。,IFEP,系统将可能用于英国的未来护卫舰、未来航空母舰和未来攻击型潜艇。,28 十一月 2024,30,综合全电力推进系统,美国综合全电力推进系统的研究,自,80,年代以来，美国海军一直积极发展舰艇综合全电力推进系统，主要集中发展海军舰艇推进、电力和控制系统。,美国在,21,世纪海军发展规划中，明确提出综合全电力推进系统的研究工作主要集中在发电,(,如,WR-21,中冷回热燃气轮机、燃料电池等,),、电力储存,(,如蓄电池、飞轮、电感能量储存、电容能量储存、压缩气体或蒸汽设备等,),和推进技术,(,如永磁电机,),等方面。,综合全电力推进系统的发展分三个阶段：小比例预研、全尺寸样机预研和全尺寸工程研制。前两个阶段已接近完成。第一阶段中制成了,3,兆瓦、,300,转,/,分的轴向磁通永磁电机，第二阶段中制造了,9.2MW,、,150,转,/,分的全尺寸永磁电机样机。该样机由两个半功率模块组成，共用机壳、轴和轴承，采用钕,-,铁,-,硼稀土永磁材料，代替传统的线绕电枢，同时还采用横向磁通技术，电机小而轻。,1998,财政年度开始全尺寸工程研制。,法国参与了美、英的,IFEP,研究计划。德国、加拿大也对水面舰艇的全电力推进方案进行了研究。,28 十一月 2024,31,综合全电力推进系统的优点和不足,同机械推进方式相比，综合全电力推进系统在经济性、提高战斗力、增强生命力等方面具有优势：,经济性好,。,IFEP,系统油耗小，据美国近期报道，驱逐舰采用全电力推进，在,30,年工作寿命期间将比机械推进节省,16%,以上的燃料费。,IFEP,节油的原因在于：,a),低速航行时，电力推进可用较少的发动机提供相同的净功率。,b),电力推进舰艇在低速航行时，能够使原动机在高功率工作点运行，而机械推进舰艇在低速航行时，原动机效率下降，耗油量增大。,c) IFEP,系统减去了舰艇的辅助装置和战斗系统所需的单独发电机组。,d,）在双体船、三体船等非常规船型上使用时，,IFEP,系统易于实现自动化、可减少人员配置，降低培训费；布置的灵活性可使舰船结构优化，减少舰船的排水量；改善了舰船的可生产性，降低了生产费用。舰艇航行时，只让所需的最小数量的原动机运行，减少了原动机总运行时间，可节省维护费用。,28 十一月 2024,32,综合全电力推进系统的优点和不足,提高了舰艇的战斗力,a),由于减少了原动机数量，去除了许多机械传动系统，可腾出有效空间以装载更多武器。,b),能为未来的激光、电磁武器提供足够的电力。,c),改善了操纵性,.,螺旋桨由电机控制，能在全速范围内实现无级调速，对指令的响应快。,d),增加了续航力。由于降低了耗油量，同样的燃油可提供更大的续航力。,e),不管是柴油机，还是燃气轮机，都不容易实现正、反两个方向运转的操作，为解决此问题，现代舰艇多采用可调距螺旋桨，但这种方式需耗费大量的燃料。而电力推进的反向问题可通过使用电力电子设备转换所用电源的极性或相位来方便地实现。可提高舰艇的操纵灵活性。,f,）系统布置灵活，可降低排水量。由于突破了将发动机、推进器、传动轴系布置在一条直线上的传统设计模式，用电缆完全取代机械连接，原动机可以布置在任何地方，使全舰系统和设备布置更加灵活，从而降低舰艇排水量。,28 十一月 2024,33,综合全电力推进系统的优点和不足,增强了生命力,a),降低了噪声、提高了隐蔽性。由于原动机可以布置在水线以上，从而可以降低水下辐射噪声，而且由于取消了齿轮箱，也大大降低了振动噪声。与机械推进相比，在宽频带可降低,1520,分贝，在窄频带降低更多。,b,）操作人员可选择最合适的发动机组合形式，确保发动机以最佳效率工作，避免了发动机的低负载运行。,c)IFEP,系统由其左右舷双重总线向负载供电，具有很强的抗故障能力。推进系统也有备用线路，不易完全损坏。,28 十一月 2024,34,综合全电力推进系统的优点和不足,当一艘舰艇的大部分航行时间是满功率高速航行时，使用效率低的全电力推进系统是不利的。,全电力推进系统不适合于航空母舰使用。航母尽管有可能采用综合电力系统，但目前采用标准的机械推进更为合适，因为象航母那样大型的舰船，电力推进与蒸汽动力装置相比并不节约空间和重量。未来航母可能需要更大的电力，以满足电磁弹射与回收装置、未来的电磁武器以及对抗措施的需要，而增加电力的最经济的方法是使用功率更大的汽轮机组。,全尺寸系统试验的综合电力系统（,IPS,）不适合潜艇使用，因为这种,IPS,使用感应电机，不是使用永磁电机，体积和噪音太大，只适合于水面舰艇使用。,28 十一月 2024,35,综合全电力推进系统的关键技术,综合全电力推进系统系统的设计是当代先进的电力电子技术、交流调速技术、电机制造技术、永磁材料技术、计算机控制技术、先进燃气轮机技术等的综合运用，技术含量高，其关键技术有,大功率、高功率密度的永磁电机技术，包括电动机和发电机技术,大功率电力电子器件技术。目前各国主要是在不断提高绝缘栅双极晶体管的功率等级，以减小转换器的体积、重量,先进的燃气轮机技术。英美已联合发展了中冷回热燃气轮机,WR-21,，并进行了小功率高速燃气轮机发电机组的研究,区域配电系统及监控系统。,28 十一月 2024,36,吊舱式电力推进系统的特点与应用,先进的吊舱式电力推进系统，就是推进用电机直接和推进螺旋桨相连，制成一个独立的推进模块，并吊挂在船体底部。,该推进模块可以,360,水平旋转。这样，推进的方位角可以人为地进行控制和调节。其直接后果就是取消了舵机系统及相应的操纵机构。,在吊舱式电力推进系统中，螺旋桨和推进电机共轴，两者之间没有任何其他环节，结构简单、紧凑，通常制成一个独立的推进模块。它可以在船舶试航前安装，甚至可以在海上进行装卸,28 十一月 2024,37,吊舱式电力推进系统的特点与应用,吊舱式电力推进系统和传统的船舶推进系统相比有如下一些特点：,推进效率高。,取消了尾轴、尾侧推器、舵机系统等，不需专门的冷却系统，从而节省了舱容，简化了安装。,空间配置灵活，可以在机舱整个空间内立体布置，既方便灵活，又充分利用了机舱舱容，为船体设计，尤其是船尾和集控室部分的设计提供了很大的灵活性。从消防和安全性方面考虑，还可以把发电机分成几组（如全船共有,6,台发电机的情况下，可以分成,3,台,1,组）布置在不同的舱室中。,模块化设计原理使得推进模块可在船舶建造基本完成、准备试航前安装，必要时，可在海上安装和拆卸推进模块。,噪声低、振动小、废气排放减少,最短的应急停车时间,推进器可在,360,水平范围内旋转，极大地提高了船舶的操纵性和机动性。,根据需要决定并入电网的发电机台数，使每台机组都能工作在比较理想的负荷下，这样不仅对柴油机的良好燃烧和使用重油有好处，而且可以减少维修保养工作和降低备件费用。,28 十一月 2024,38,吊舱式电力推进系统的特点与应用,目前世界上吊舱式电力推进器系统主要有,Azipod,SSP Propulsor,Mermaid,Dolphin4,其中，,Azipod,是,ABB,公司早在十几年前首次推出的，目前占据着吊舱式电力推进器市场的最大份额，其产品也经过了实船的考验。但十几年来，系统在机械结构方面改进不大，尚有有待完善的地方。而,SSP Propulsor,，,Mermaid,和,Dolphin,这,3,种吊舱式推进器都是在看到,Azipod,的成功后，陆续推出的,Azipod,SSP Propulsor,和,Mermaid,都有世界最大的生产电力系统和驱动设备跨国公司的背景。,吊舱式电力推进系统的发展主要取决于推进电机、半导体器件和大功率变频装置的发展。,吊舱式电力推进系统受益于这些研发工作的最新成果，如,SSP Propulsor,采用的永磁式电动机、绝缘栅双极晶体管（,IGBT,）实现的周波变换器（,Cycloconverter,），,Azipod,系统采用的集成门换流晶闸管（,IGCT,）电路和直接转距控制方法，,Mermaid,系统采用的,PWM IGBT,多电平变换器等。,先进的控制和通信技术也在吊舱式电力推进系统中得到了应用。如采用,PLC,或可编程快速控制器进行控制，数据传送则采用了局域网（,LAN,）和现场总线技术和设备。,船舶电力推进的发展直接反映了大功率电力变频技术、先进的微机控制和通信技术、电力电子器件等领域的最新科研成果，而这几个方面都是目前投入最多、发展最快的研发领域。,28 十一月 2024,39,吊舱式电力推进系统的特点与应用,吊舱式推进系统的选择,可靠性、经济性（包括设备费用、运行费用、维护费用）和便于维护性。,对于可靠性，要认识到几种吊舱式电力推进系统各有自己的特点，它们直接反映了相应的跨国公司的最新科研成果和技术。尽管有的实船使用时间不长，但它们采用的设备和技术绝大多数都是成熟的。如,SSP,推进器系统采用的永磁式推进电机是,Siemens,公司生产的,PERMASYN,电动机，它是系列化产品，自,1987,年第,1,台,1 100kw,的,PERMASYN,电动机应用于多用途船以来，现在这种电动机的额定功率可达,20MW,。首先，其可靠性也是经过了,20,多年实船考验的：其次，永磁式推进电机以其优越的性能也证明了在未来的吊舱式电力推进系统将取代传统的同步及异步电机而处于主导地位,在电力推进船舶上，轮机管理很大程度上就是船舶电站的管理,。这里的船舶电站不仅包括以往船舶电站的全部内容，还增加了为船舶推进提供动力所必须的中低压变压器、高压大功率变频器和高次谐波抑制装置等。船上柴油机的存在不是作为主推进装置，而是作为发电的原动机来带动电机发电。它们通常是几台型号相同、输出功率相同的四冲程中速柴油机。机械方面的维修工作大幅度减少，备件也相应地减少。电力推进系统的维护管理更多地依靠专家系统和故障诊断程序等计算机软件完成。,28 十一月 2024,40,吊舱推进技术的发展（,Podded Propulsion,）,Pod,指吊于船外的水下舱室，室内有推进电机，通过轴系及推进轴承和推进器，电机与母船只有动力电缆及通信电缆相连接。,Fix Pod,与,Azipod,：,Azipod,指可沿,Z,轴,360,o,旋转动的吊舱，其中,Azi,指,Azimurth,。,Azimurth,传动过去由锥齿轮系组成的,Z,drive,实现，后来又用于侧推器（,Thruster,）。在九十年代中期,ABB,率先将,Azimurth,概念用于主电力推进。其后又提出了对向反转吊舱推进装置的概念。,生产吊舱系统的著名公司,ABB Industry,（,Azipod,）,Rolls-Royce,（,Mermaid,）,Schottel-Siemens,（,SSP,）,John Cranelips,（,Dolphin,）,28 十一月 2024,41,其他吊舱,28 十一月 2024,42,瑞典,KAMEWA,“,美人鱼,”,（,Mermaid,）,28 十一月 2024,43,“,美人鱼,”,装置的结构,电力装置部分由以下设备和部件组成：,发电机组；,双绕组电动机，功率最大可达数十兆瓦；,滑环装置及其相关的冷却室；,功率转换器传动箱；,主配电板；,船舶管理系统，包括电力管理系统；,谐波过滤系统；,动力定位系统；,综合监控系统；,28 十一月 2024,44,“,美人鱼,”,装置的类型和用途,牵引式（,Pulling Mermaid,）,:,适用于高速双螺旋桨船，如客滚船和豪华游船等,顶推式（,Pushing Mermaid,）,:,适用于中速单螺旋桨船,高推力顶推式（,High Thrust Pushing Mermaid,）,:,用于需要最大系柱拉力的低速船，如拖轮、近海工程船和海洋平台等。,“,美人鱼,”,电力推进装置可用于油轮、车客渡船、滚装船、豪华游船、拖轮、近海工程船和半潜式海洋平台以及军用舰船等。,28 十一月 2024,45,“,美人鱼,”,装置的主要优点,机动性好,:,“,美人鱼,“,电力推进装置配备了阿尔斯通公司的动力定位系统和自动化操纵系统，推进装置可进行,360,全回转，功率冗余度大，定位能力强，具有船舶快速横移和紧急停船能力，机动性非常好。,运行安全可靠,:,整个推进装置的机械零部件降低到最少程度，省掉了齿轮箱和大量的轴承、轴系、舵和螺旋桨支架，电动机安装在一个附装在船体上的水动力优化的壳体内，所以功率的机械损耗少，加上推进装置相对于船体线型的位置和角度的优化，使推进装置的效率提高,15%,，这意味着可相应地降低推进装置的功率，试验表明船舶的航速可达,30,节并且可进一步提高,推进装置占用船舶的容积减小，从而增加了装载舱容,安装简便，可缩短船舶的建造周期,噪声和振动降低到最低，旅客和船员舒适。这一优点还意味着根据船舶用途可增加甲板装载能力和扩大舱室设置区域。,操作、维修简便,用户可在供应合同中选择专用安装维修工具。卡米瓦公司在转向推力器方面的专有技术，利用一个闭锁回转装置可使检查和维修人员安全地进入心脏部位进行检查和拆卸桨叶或整个螺旋桨、轴密封或整个导流罩而无需进坞。这样，船舶可保持不间断运营，获得全寿命期内最长的营运时间，降低维修费用，提高运营收益。,28 十一月 2024,46,“,美人鱼,”,装置的应用,船舶动力装置的技术、经济及性能指标,28 十一月 2024,48,船舶动力装置的技术、经济及性能指标,技术指标 代表整套动力装置技术装备总指标。包括功率指标,质量指标和尺寸指标。,经济指标 代表燃料在该动力装置中的热能转换率。有燃料消耗率,装置总效率,推进装置热效率,每海里航程燃料耗量及动力装置的运转,-,维修经济性。,性能指标 代表动力装置在接受命令，执行任务中的服从性,坚固性和对外界条件,工作人员的依赖性。因此它包括机动性,可靠性,自动远操作性能,牵拽性能以及噪声振动的控制等指标。,28 十一月 2024,49,技术指标,功率指标,船舶有效功率,主机输出功率,相对功率,它表示船舶作功的能力。为了保证船舶具有一定的航行速度，就要求推进装置提供足够的功率。而动力装置的功率是按船舶的最大航速来确定的,28 十一月 2024,50,推进装置功率传递过程,推力,功率,收到,功率,轴功率,最大,持续,功率,Pmc,指示,功率,Pi,主机额定,功率,船舶有,效功率,主机摩擦损失,及带动辅机,所消耗的功率,考虑持久系数,及温湿度,修正后的功率,传动设备,及各种轴承,所消耗的功率,尾轴承及其,密封装置,所消耗的功率,螺旋桨与水,的摩擦及尾,流动能所,损失的功率,由推力减额,及伴流等船体,影响所损失的,功率,28 十一月 2024,51,柴油机指示功率,P,i,(IHP),额定功率,P,B,(BHP) P,B,=P,i,n,n,主机机械效率,桨收到功率,P,D,(DHP) P,D,=P,B,w,s,w,尾管装置的效率,0.9850.99 ,s,轴系的效率,0.98,推力功率,P,T,P,T,=P,D,O,r,O,桨的敞水效率，,0.550.65,r,相对旋转效率,0.961.05,船体有效功率,P,R,P,R,=P,T,h,h,船身效率,0.951.1,总推进效率,推进装置功率传递过程,28 十一月 2024,52,重量指标,主机,单位重量,装置,单位重量,主机,相对重量,装置,相对重量,重量,指标,是相对于主机功率或者船舶的排水量而言,动力装置重量有三个不同的内涵，即动力装置干重,(,代表所有的机器、设备和管系的重量，不包括内部的工质和消耗物品及其存储量,),、湿重,(,包括其内部所装工质和消耗物品重量，但不包括消耗品存储量,),和总重,(,包括上述全部重量,),。计算时常用湿重。,28 十一月 2024,53,面积饱和度,容积饱和度,尺寸,指标,主机燃料,消耗率,动力装置,燃料消耗率,推进装置的,有效热效率,每海里航程的,燃料消耗量,经济,指标,对于不同的船舶，对机舱尺寸要求也不统一，为了表征机舱的面积和容积利用率的情况,指在单位时间内主机单位有效功率所消耗的燃料量,主机、辅机、锅炉每小时燃料总耗量,推进装置有效功和所消耗的热之比,节能投资的,经济标准,28 十一月 2024,54,每海里航程的燃料消耗量,经济航速：,节能航速,最低营运费用航速,最大盈利航速,。,Tips:,此项经济指标与船舶营运管理水平和轮机管理水平 密切相关,bz,bn,Vs,28 十一月 2024,55,性能指标,动力装置,机动性,动力装置,自动化程度,动力装置,可靠性,动力性和,配合性能,噪声的控制和,有害振动的预防,性能指标,动力装置的性能指标由多方面因素综合而成,.,主机形式,燃料种类,发动机工作参数,推进传动形式,主要辅助设备形式等,起动性能，,210min,28s,由一舷,35,至另一舷,30,倒车性能，,210s,停车，,25min,28 十一月 2024,56,对船舶动力装置的要求,机电设备安全可靠,经济性好,具有一定的,续航力,是指船舶不需要到基地或港口去补充任何物质所能航行的最大距离或最长时间,与动力装置的经济性、每海里航程燃料消耗及其它物质的贮备等有关,与用途、航区有关；,良好的操纵性,主辅机选型合理,其他,:,机桨匹配、自动化、建造成本、重量与结构尺寸、检测与维修、各种规范要求等,降低燃料消耗,采用低质廉价燃料,废热利用,28 十一月 2024,57,复习思考题,基本思考题：,如何理解船舶动力装置的含义？它由哪些部分组成？,简述柴油机动力装置的特点。,简述船舶动力装置的基本特性指标。,如何理解经济航速的含义？,