船舶动力装置概论第七章.ppt

1 巴基斯坦首艘AIP动力潜艇 德国212潜艇 本节课要点 2 7 1特种动力装置 7 2不依赖空气动力系统 AIP 3 特种发动机 是在动力机的发明和发展过程中 在一定的历史阶段 对当时流行结构以外的动力机的统称 活塞式内燃机叶片式发动机喷气式发动机火箭发动机 常规发动机 特种发动机 热气机转子式发动机摆盘式发动机 第七章特种动力装置 7 1特种动力装置 4 第七章特种动力装置 7 1特种动力装置 蒸汽机 蒸汽机 常规发动机 5 RD 33喷气发动机 第七章特种动力装置 7 1特种动力装置 常规发动机 6 火箭发动机 第七章特种动力装置 7 1特种动力装置 常规发动机 7 火箭发动机 第七章特种动力装置 7 1特种动力装置 常规发动机 8 火箭发动机 第七章特种动力装置 7 1特种动力装置 常规发动机 9 第七章特种动力装置 7 1特种动力装置 斯特林发动机 特种发动机 10 第七章特种动力装置 7 1特种动力装置 旋转活塞发动机 二氧化碳发动机 其他特种发动机 11 第七章特种动力装置 7 1特种动力装置 涡扇 涡桨 涡喷 12 第七章特种动力装置 7 1特种动力装置 13 第七章特种动力装置 7 2不依赖空气动力系统 1 不依赖空气动力系统 AirIndependentPropulsion AIP 80年代以来 西方国家如德国 英国 荷兰 瑞典等都十分积极地开展应用于常规潜艇的不依赖空气 安静 振动小 低红外线辐射的推进系统 即AIP系统 潜艇在水面和通气管航态航行时 利用柴电机组充电 航行 在水下经航状态时除了可应用原有的蓄电池推进外 主要以AIP系统提供动力 比较成熟的AIP系统有 闭式循环柴油机AIP系统 斯特林发动机AIP系统和燃料电池AIP系统 14 第七章特种动力装置 7 2不依赖空气动力系统 2 闭式循环柴油机工作原理 柴油机工作时 在排气过程中 废气经过冷却后进入CO2吸收器 在吸收器中废气中的CO2和水蒸气被海水吸收 排出艇外 洗涤过的排气加入适量的氧气和惰性气体 诸如氩气 氮气 形成人造大气 通过闭路循环回到柴油机进口 供新的循环燃烧作功 这种加入氩气的闭式循环柴油机通常被称为氩气闭式循环柴油机 15 第七章特种动力装置 7 2不依赖空气动力系统 3 闭式循环柴油机的优缺点 1 单机功率大 100 400kw 2 易批量生产 研制费用低 3 与常规柴 电推进装置相容性好 4 振动噪声较大 16 第七章特种动力装置 4 关键技术和设备闭式循环柴油机系统的关键技术有 液氧的储存和使用 二氧化碳的吸收 舷外高压海水和洗涤CO2的低压海水的转换 供氧 供油 供氩气的精确控制等 关键设备有 CO2吸收器 水管理系统 液氧系统 控制设备等 7 2不依赖空气动力系统 17 第七章特种动力装置 7 2不依赖空气动力系统 5 海水管理系统 18 第七章特种动力装置 7 2不依赖空气动力系统 介绍3种AIP装置的组成 工作原理 分析对比各种AIP方案特点 闭式循环柴油机AIP CCDAIP 斯特林发动机AIP SEAIP 燃料电池FC FCAIP 19 第七章特种动力装置 7 2不依赖空气动力系统 该系统以闭式循环柴油机为发电机原动机 为使柴油机在没有空气供气状况下工作 必须提供模拟空气成份的进气气体 使柴油机发火燃烧工作 为此 将柴油机排出的废气经CO2吸收器吸收部分CO2气体 废气中未被吸收部分气体再加入适量氧气 即组成人造大气 英国 荷兰等已采用CCDAIP 闭式循环柴油机AIP CloseCycleDieselAIP 20 第七章特种动力装置 7 2不依赖空气动力系统 斯特林发动机是一种外部加热的连续燃烧发动机 它通过外部燃烧的高温气体经加热管加热内部循环的工质 内部循环工质受热膨胀推动活塞作功 使发动机输出轴功率 为了使发动机在无空气条件下连续运行 同样需要连续不断地供应氧气燃烧供应热量 因而SEAIP也装有较大容量的液氧罐 为了排除燃烧后废气 有两种方法可选择 一种是利用废气压力直接排到舷外海水 另一种是CO2海水吸收器及水管理系统 斯特林发动机AIP SterlingEngineAIP 21 第七章特种动力装置 7 2不依赖空气动力系统 工作原理是靠氢和氧反应直接产生电能而工作的 它唯一的副产品为水 这个过程正好与通过电解分解水的过程相反 燃料电池必须源源不断地供应氢和氧 为此 AIP装置不仅要有较大容量的液氧罐 而且要有一个较大容量的液氢贮存罐 而液氢贮存的低温要求为零下250 要比液氧贮存条件苛刻得多 燃料电池FC FuelCellAIP 22 第七章特种动力装置 7 2不依赖空气动力系统 闭式循环蒸汽轮机 23 第七章特种动力装置 7 2不依赖空气动力系统 闭式循环燃气轮机