主推进动力装置36课件

《主推进动力装置》

第十章船舶动力装置第十章船舶动力装置

二船舶动力装置的类型1柴油机动力装置2蒸汽动力装置3燃气轮机动力装置4核动力装置5综合电力推进系统6燃料电池动力装置1.柴油机动力装置

高速柴油机中速柴油机低速柴油机转速(RPM)N≤300300＜N≤1000N＞1000小中大柴油机的优缺点：热效率高，启动迅速可靠，机动性强，部分载荷运转性能好，可靠性高，单位功率重量较轻，功率覆盖范围广；但是振动和噪音大，工作温度高，受力复杂。第十章船舶动力装置

看图15四月20256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。第十章船舶动力装置

2.蒸汽动力装置第十章船舶动力装置

往复式蒸汽机工作原理：是靠蒸汽的膨胀作用来作功的，用锅炉产生的过热蒸汽，进入蒸汽机膨胀作功，推动汽机活塞往复运动，

活塞通过连杆，将往复直线运动变为圆周运动，带动螺旋桨旋转，从而使船舶获得动力。往复式蒸汽机

往复式蒸汽机工作优缺点：结构简单，运转可靠，管理方便及噪音小。但是经济性差，体积和重量大，现已退出船舶动力机械领域。第十章船舶动力装置

旋转式汽轮机工作原理：利用蒸汽进入汽轮机喷嘴膨胀降压增加流速按一定的方向喷射出来，进入叶片推动叶轮旋转，从而使连接轴转到。第十章船舶动力装置

旋转式汽轮机工作优缺点：单机功率大，运转平稳，摩擦磨损小，振动轻，噪声小，但是装置热效率低，要配置较大笨重的辅助设备，应用范围较窄。15四月202513汽轮机推进动力装置的特点优点:a.单机功率大,可达7.5×104kW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30~35min，紧急须15~20min。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。复习提问(一）1.动力装置的组成；2.柴油机

动力装置的优缺点；3.汽轮机动力装置的优缺点；4.汽轮机

的

应用场合16第十章船舶动力装置

3.燃汽轮机动力装置15四月202516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）燃气轮机轻型燃气轮机第十章船舶动力装置

燃气轮机工作原理：利用压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀做功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的做功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。15四月202519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。

第十章船舶动力装置

4.核动力装置核动力装置（nuclearpowerplant）•核动力的装置定义–利用原子核反应堆内核燃料的裂变反应产生热能并转变为动力的装置。•核动力装置结构–核反应堆、产生动力的系统和设备（如核蒸汽供应系统和核电站汽轮机），

以及为保证设备正常运行、人员健康和安全所需要的系

统和设备。•核动力装置的主要推进方式–核反应堆-蒸汽轮机–核反应堆-电机23核能推进系统的简单原理

第十章船舶动力装置

核动力装置工作原理：是利用可控核反应来获取能量，从而得到动力、热量和电能。核能在反应堆中被转化为热能，热能将水变为蒸汽推动汽轮发电机组发电或作为推进动力。产生动力的系统和设备船舶核动力装置的优点1）核动力装置使核潜艇能在水下长期连续航行：核动力装置以核能为能源，核裂变时不需要空气，因此核潜艇能在水下长期连续航行，其隐蔽性远远超过常规动力潜艇。2）续航力不受限制：核反应堆一次装料，可运行几年甚至几十年，如美国建造的“弗吉尼亚”级潜艇上使用的S9G反应堆，其寿命可达33年。从而使核潜艇具有“无限”的续航力。1千克铀235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量3）功率大：

现在已运行的舰艇动力反应堆，单堆功率在30~300兆瓦（MW）之间，有的核动力舰艇（如航空母舰）装有多个反应堆，强大的动力使得这些庞然大物能以20~50节的高航速航行。27核动力推进动力装置的特点•a.极少的燃料释放巨大的能量；•b.功率大；•c.无需空气。•a.装置大；•b.操纵管理检查系统比较复杂；俄罗斯阿库拉Akula(鲨鱼)级战略核潜艇•c.装置造价昂贵。33094a攻击型核潜艇15四月202527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115四月202528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-加里博迪号新型船舶动力装置•喷水推进•吊舱推进•全电力推进•超导磁流体推进•表面驱动•对转螺旋桨•高效一体舵桨39喷水推进喷水推进第十章船舶动力装置

吊舱推进吊舱式推进器15四月202535吊舱推进技术（PoddedPropulsion）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。

FixPod与Azipod：Azipod指可沿Z轴360o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）。上世纪中期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ABBIndustry（Azipod）Rolls-Royce（Mermaid）Schottel-Siemens（SSP）JohnCranelips（Dolphin）15四月202536其他吊舱15四月202537瑞典KAMEWA“美人鱼”吊舱推进装置

15四月202538吊舱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；15四月202539吊舱装置的类型和用途

牵引式（PullingMermaid）:适用于高速双螺旋桨船，如客滚船和豪华游船等顶推式（PushingMermaid）:适用于中速单螺旋桨船高推力顶推式（HighThrustPushingMermaid）: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。15四月202540吊舱装置的应用第十章船舶动力装置

电力推进系统工作原理：是利用电动机驱动螺旋桨来推进船舶运行。第十章船舶动力装置

燃料电池推进装置：与电力推进系统差不多，只是产生电能的方式不一样。第十章船舶动力装置

燃料电池核心部件氢的制备太阳能制氢水电能源制氢高压氢气储存

液态氢储存金属氢化物储氢首先使氢与金属形成金属氢化物加热后，金属氢化物分解脱氢而得氢气。活性炭吸附贮氢

活性炭低温吸附具有相当好的储氢能力，在

-196℃，4.2MPa时，活性炭的储氢量约总重的5％；但是-196℃的低温、4.2MPa的压力，兼有高压容器法和液氢法的弱点，在车上也不是可行的方法。碳纳米材料贮氢

碳纳米管是一种纳米尺度的、具有完整分子结构的新型碳纳米材料，是由石墨的一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体。碳纳米管具有优良的贮氢性能.氢燃料电池渡轮“海洋变革号”“海洋变革号”（SeaChange）商用氢燃料电池渡轮已建成，2021年第三季度在旧金山湾区投入使用。它由通过燃料电池运行的压缩氢气提供动力，这将是同类产品中的第一艘，一次加气可运行两天。“MFHydra”号将是全球首艘最大液氢动力渡轮首艘获得挪威海事局、挪威民防和应急规划局(DSB)和DNV船级社批准的氢动力船，该船已于2021年7月由Westcon船厂交付至Norled公司，这艘船可容纳300名乘客和80辆汽车。“MFHydra”号将是全球首艘最大液氢动力渡轮2022年1月9日，武汉众宇动力系统科技有限公司与广东众江船艇科技有限公司签署合作协议，在佛山联合开发氢燃料电池游览船，这将是中国第一艘经过认证、正式商用的氢燃料电池船舶。中国第一艘商用的氢燃料电池船舶国外太阳能船舶日本太阳能为动力的大型货船“御夫座领袖号”国内太阳能船舶“中远腾飞”国内目前最大太阳能船舶HQ2380太阳能船HQ2380太阳能船•超导磁流体推进

•超导磁流体推进

•超导磁流体推进

•超导磁流体推进

超导船“大和”1号第十章船舶动力装置

知识拓展与巩固包含有哪些具体的动力应用？73优势劣势1、在设计功率效率较高；2、系统的传动损耗比较低；3、造价成本低。1、在部分工况效率较低；2、振动和噪音；3、排放CO2和NOx、PM等污染物传统船舶柴油机动力系统74优势劣势1、多机、单机工作模式切换，发动机效率高；2、起动运行速度更快；

3、振动、噪声低，1、设备多，造价较高。2、多种能量之间传递导致能量损失增加。3、仍有温室气体和有害物排放。船舶柴油发动机电力推进系统优势劣势1、低碳环保，少有害物质排放；2、安全系数高，不易着火和爆炸；3、燃料价格相对便宜。1、LNG发动机反应较慢，操控性较差；2、设备要求高，造价较高；3、占据空间大，布置要求高；4、LNG供应链不完善，加气困难。船舶天然气发动机动力系统优势劣势1、绿色环保，无污染；2、通过市电补充电能，运营成本低；3、运动部件少，工作时振动、噪声低。1、电池能量密度低，续航能力较弱；2、普通电池比能量低，寿命短；3、锂电池价格高，需要过充、过放保护。船舶纯电力推进系统常规电池电力推进系统77优势劣势1、发电效率高，燃料的化学能直接转化为电能；2、绿色环保，零碳、零排放；3、功率密度大，续航里程长；1、系统设备复杂，技术不成熟，价格昂贵。2、加氢、储氢困难。3、有待规范标准。氢燃料电池电力推进系统船舶纯电力推进系统船舶动力装置发展历史•火药机的尝试拉开了动力装置的序幕•瓦特蒸汽机的发明•Diesel1895年发明柴油机•1807年，美国人富尔顿将蒸汽机安装在木船上•1887年，汽油机驱动的轮船航行在江河上•1900年英国制成了舰用柴油机•1902年德国首先把柴油机用做商船动力，1904年用于潜艇•1905年瑞士Sulzer厂建成第一台可倒转式二冲程柴油机•1908年俄国制成缸径1m的预燃室式柴油机•1912年丹麦B&W公司制成缸径520mm、转速140r/min、功率

1486kW的八缸四冲程柴油机，以双机双轴方式装在7500

吨的“雪兰地亚”号远航曼谷成功•随着科学技术的进步，高集成、模块化、数据总线、网络结构、人工智能技术在船舶上的应用9原动机的分类及用途汽油机GasolineEngine柴油机DieselEngine蒸汽涡轮装置SteamTurbine燃气涡轮装置GasTurbine热效率较低，功率小于200千瓦，大量用于汽车，仅游艇等小型船舶使用。

热效率最高，低速柴油机可与螺旋桨直联。80%以上的民用商船采用柴油机为主机，通常小于10万千瓦

由涡轮和锅炉组成，热效率较柴油机低。功率可很大，以煤为燃料的装置常用于发电厂，在船舶上常用于核动力船及液化天然气船

重量轻而功率大，常用于航空发动机，船舶中主要用于军舰

电力推进的船舶动力装置（MarineElectricPropulsion）电力推进船舶有一个集中的中央电站，向全船供应动力，包括推进动力在内。电力推进船舶目前大约只占1/6，但未来将会成倍增长。

迄今为止，柴油机仍然是热效率最高，应用最广泛的发动机。在船舶动力及大功率车辆的应用上占有绝对的优势。船用柴油机技术现状

自从柴油机诞生以来，技术性能已经发生了极大的变化：——效率已经从25%提高到50%，在近十年