浅谈船舶动力系统现状及发展趋势

崔秀兰　仇进生　练跃东

摘要：随着船舶技术快速发展，船舶动力系统的性能显得越来越重要。作为船舶航行的主要核心部分，船舶动力系统的优缺点影响着整个船舶的性能。文章主要对现代船舶动力系统的发展现状进行了分析，讨论了常规船舶动力系统的优缺点，同时介绍了几种新型的船舶动力系统。

关键词：新型船舶；动力系统；混合动力

中图分类号：U664 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0005-02

在船舶航行过程中，船舶的动力系统是船舶最主要的技术部分。现在许多的研究主要围绕着动力系统的性能来进行。船舶动力系统的主要部分由主机、轴系和推进器等组成。在整个船舶的建造过程中动力系统的成本占整个船舶设备总成本的三分之一以上。船舶的动力系统类型主要有柴油机动力系统、燃汽轮机动力系统、电推进动力系统和混合动力系统等。在经济快速发展的现代船舶动力系统的性能关系到整个国家船舶运输效率的高低，船舶动力系统的研究也成为了整个造船行业技术研究的重点。

1 常规动力系统的类型以及特点

现代船舶动力系统主要有柴油机动力系统、燃汽轮机动力系统和电力推动系统，本文对它们具体的特点进行了分析。对于柴油动力系统主要的性能特点有以下几点：柴油机作为内燃机在启动时能够比较迅速，而且它的负荷运转性能好，安全可靠技术成熟。在现代船舶建造行业中船舶主机和电站多采用柴油机。自20世纪中叶柴油机就代替蒸汽机成为最主要的船舶动力。柴油机动力系统按驱动形式的不同主要分为柴油机直接驱动和齿轮传动两种形式，按照转速的高低分为二冲程柴油机和四冲程柴油机。二冲程柴油机主要应用在大中型远洋运输船舶上，具有转速低动力持久等特点，四冲程柴油机主要应用在中小型船舶（客船、豪华游船以及军船等）上，相比二冲程柴油机它主要具有转速高等特点。从全球柴油机动力系统船舶产品的市场占有份额上来看，我国的船舶柴油机通过技术引进和自主研发已经形成了较强竞争力。接下来对燃气轮机动力系统的特点进行分析。燃气轮机相比柴油机在质量和尺寸方面占有绝对的优势，它具有良好的加速性能和很低的污染气体排放，被很多高速客船舰艇等所采用。它的缺点主要在于燃油经济性上不能够做到充分燃油，尤其在部分工况的情况下此现象更为严重。而且燃汽轮机需要燃用干净清洁、价格昂贵的蒸馏油，价格比较昂贵。对于电力推进系统它主要的特点如下：船舶电力推动系统相对柴油机动力系统来说，由于其主要运用电能来提供动力经济性比较好，同时电推进系统的操控性相比柴油机更加稳定，而且它的体型比较小能够有效的节省空间，在电动机转动的过程中产生的噪声以及污染气体比较少。电力推进系统根据推进器的不同可分为轴桨推进和全回转推进器两类。其中全回转推进器具有很高的操作性能，主要应用于要求动力定位的海工船。在船舶航行过程中可以合理地选择柴油机、柴油机发电机和电动机的数量来实现节能、减排的目的，更加有效地提高整个船舶航行的经济性。在电推进动力系统中吊舱式电力推进系统是当今备受关注和重视的推进方式。吊舱式电力推进是一种全方位转动的装置，电动机直接驱动螺旋桨，具有良好的操作性能和很高的推进效率。而且它由于不需要轴承等辅助推力设备，能够大大地减小整个动力机的空间，减轻了自身重量，降低了噪声和振动的大小。

2 混合动力以及特种推力装置的发展及应用

现代船舶的动力系统中，混合动力系统主要被应用于军用船。它主要包括柴—燃、柴—电、柴—电/燃气轮机推进系统等。混合动力系统能够大大地提高船舶的运行的可靠性，其中最简单的系统是以柴油动力系统为主。在柴油动力系统的基础之上采用轴带发电机和可调桨配置来实现整艘船舶的动力推进。当船舶在航行过程中遇到故障停车时，主推进柴油机停止工作轴带电动机驱动螺旋桨低速航行，从而能够保证船舶的正常航行。目前此系统主要被运用到单机单桨系统的船舶，主要用于集装箱和多用途货船、化学品船。除了混合动力系统之外，现代船舶建造中越来越多的特种推进装置被采用。由于不同船舶它们作业性能的要求（例如海洋工程船、调查船、勘探船等），它们的动力推动系统具有独特的性能。主要的特种推进装置有可调桨推进系统、大功率的全回转推进器和大功率喷水推进系统。可调桨推进系统由于具有操作性能好、节能环保等优点被广泛地应用于大型的船舶和中速柴油机推进系统中。可调桨推进系统能够充分发挥主机的功率，实现更好的机桨匹配，达到节能降耗的目的。同时当一些船舶作业需要多工况运行和定位时，也会广泛地用到可调桨推进技术。通过和西方国家技术的合作以及自主研发创新，中国的可调桨厂家近年来推出了具有自主知识产权的可调桨产品，逐渐在世界造船行业中得到认可，取得了很大的进步。大功率的全回转推进器的发展，随着海洋工程的快速发展，船舶由近海不断的向远海转移，能够适应于深水作业的工作船的需求量不断的上升。大功率的全回转推进器能够良好地满足船舶在海洋中的定位，提升船舶作业过程中的操作可靠性。越来越多的大功率全回转推进器被应用到以上船舶的动力系统中去。大功率喷水推进系统的发展，大功率喷水推进系统主要利用超高压水流喷射产生推力来驱动船舶，以前被广泛应用于舰艇特别是潜艇的动力推进。随着大型客船、客滚船的发展，大功率喷水推进系统也纷纷在船舶的建筑过程中出现，澳大利亚、日本、意大利等国家都有典型的产品。它的主要优点是快速性很好，能够实现船舶的快速航行，缺点在于轮机系统的维护比较麻烦。在现代船舶航行技术的发展中大功率、高效率的喷水推进装置必将成为越来越多船舶动力系统的选择。

3 结语

上文对现代几种船舶动力系统的特点以及发展趋势进行了详细的分析，主要对柴油机动力推进系统、燃汽轮机动力系统、电推进动力系统、混合动力系统、混合动力以及特种推力装置等各个推进系统不同的功能以及特点进行了介绍。在特种船舶和海洋作业船舶快速发展的今天，性能可靠、节能环保的动力系统越来越受到人们的关注。国内的造船企业也意识到了新型动力系统的巨大潜力，新型动力系统的研究越来越受到人们的重视。

参考文献

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作者简介：崔秀兰（1969—），女，供职于东台船用配件有限公司，研究方向：船舶机械设计与制造。