浅谈液压推进在船舶中的使用

龚厚宽

现代船舶逐渐向大型化、专业化、高速化方向发展，传统的船舶推进方式——柴油机直接推进逐渐表现出一些不适应。为此，探寻机动性能良好、综合性能优良的推进方式来迎合现代船舶发展的要求已势在必行。

随着各种先进技术的发展，电子、磁流体等技术已经应用于船舶推进装置中，先后出现了电力推进、超导电磁推进、喷水推进等推进方式。这些推进方式相对于柴油机直接推进方式各有优点，但都存在不足。本人在分析各种推进方式的优缺点的基础上，结合液压传动技术在船舶中的应用，提出了一种新的推进方式——船舶综合液压推进，说明其优点。

一、现有推进方式及其特点比较

现代船舶所应用的推进方式主要有四种：柴油机直接推进、电力推进、超导电磁推进和喷水推进。这些推进方式的特点如下：

柴油机直接推进虽然结构简单，控制方便，但其推进装置功率体积比过大，并且其主机、轴和推进器要求在同一高度，有效舱容小；

电力推进似乎是目前最理想的推进方式，但由于其主要元件物理特性的限制，增大船舶功率比较困难；喷水推进与磁流体推进尚在研究阶段，仍有许多问题需要研究解决。

二、船舶综合液压推进船舶液压推进是通过双向变量液压泵来调节螺旋桨的转速与方向，进而实现船舶前进、后退、变速等动作

液压泵是为液压传动提供加压液体的一种液压元件，是泵的一种。它的功能是把动力机（如电动机和内燃机等）的机械能转换成液体的压力能。输出流量可以根据需要来调节的称为变量泵，流量不能调节的称为定量泵。液压系统中常用的泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵3种。齿轮泵：体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀，运转平稳，噪音小，工作压力和容积效率比齿轮泵高，结构比齿轮泵复杂。柱塞泵：容积效率高，泄漏小，可在高压下工作，大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高，价格贵，对油的清洁度要求高。一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。还有一些其他形式的液压泵，如螺杆泵等，但应用不如上述3种普遍。液压马达工作原理：是将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能，是液压系统的一种执行元件。液压马达亦称为油马达，主要应用于注塑机械、船舶、起扬机、工程机械、建筑机械、煤矿机械、矿山机械、冶金机械、船舶机械、石油化工、港口机械等。

目前，液压传动技术在船舶上的应用日益广泛，如舵机、起货机、锚机、绞缆机、吊艇机、旋梯升降机、舱盖板启闭装置等船舶甲板机械多采用液压系统作为动力源或推进装置，而传统的气动、蒸汽甲板机械已逐渐淘汰。采用柴油机直接推进、电力推进、超导电磁推进和喷水推进的船舶均需要在船舶上设置两套动力系统，以供主推进装置与船舶辅机使用。液力推进虽然使用液压源，但其推进效率极低，仅为60，限于特殊场合应用。而若主推进装置采用液压推进，就可与辅机使用同一动力源，这样既利于能源的使用，又利于液压设备的整合，即“船舶综合液压推进”。

与现有的推进方式相比，液压推进的船舶有如下优点：

（1）操纵控制方便，机动性能好。船舶采用液压推进时，螺旋桨转速可以在反向额定转速与正向额定转速之间进行无级调速和换向，完全不受主机最低稳定转速的限制。由于液压推进系统几乎不受执行机构和机械系统运动惯性的影响，因此对螺旋桨可进行有效的制动，而且其动态过程稳定、时间短。与用柴油机变速的直接传动系统相比，对控制信号的响应快得多，易于实现快速起动、换向以及制动等操作，尤其是在船舶高速航行时，该特点更加明显。

（2）输出恒定扭矩。这是其它传动方式所不具备的，充分迎合了螺旋桨转速常变而扭矩恒定的要求。

（3）机舱布置灵活。柴油机和螺旋桨的安装位置可以根据机舱位置进行多层布置，互不影响，避免了直接推动系统柴油机轴线必须与轴系中心线、螺旋桨中心线在同一直线上而不得不垫高机座位置的不合理布置情况的出现。灵活的布置使机舱空间得到充分的利用，机舱所需容积减少，有利于货物的装载。

（4）功率重量比大。在同等功率情况下，液压执行装置具有体积小、重量轻、结构紧凑等优点。例如，液压马达的体积只有同等功率电动机的十二分之一左右。据SIEMENS公司对电力推进船舶设备重量的统计，其值比直接推进的同功率船舶设备总重量减少30，液压推进比电力推进布置更紧凑，重量更轻，因此更有利于机舱和螺旋桨的布置。

（5）安全可靠性好，振动小，噪声低。首先，液压推进自身具有较高的机动性能。其次，不受柴油机最低稳定转速的限制，可实现微速航行。再次，可使用多台原动机，各原动机既可以独立工作又可以联合使用，推进器可采用多个螺旋桨，且都独立控制，因而即便是部分原动机和螺旋桨出现故障也不会导致船舶没有航行能力。最后，由于液压油具有良好的润滑性能，只要管理得当，液压系统的故障率很低，同时液压装置也易于实现过载保护。

（6）延长了发动机以及元件的使用寿命。如采用液压推进，则船舶航速与航向的改变不依赖主机转速、转向的变化。主机转速可以为固定值，减少了主机起、停、换向次数，因此减轻了运动部件的磨损和受热部件的热疲劳损坏。

（7）有利于主机驱动辅助负荷，合理利用能源。采用液压推进，主机可以恒速运转，这一特点有利于船舶中要求恒速运转的轴带发电机的使用，也有利于某些装有轴带辅机的工程船舶的应用，如挖泥船、消防船等。

（8）适用于某些特殊船舶。相对于电力推进，从安全角度考虑，液压推进船舶更适于某些特殊船舶，如天然气船、油船等。

船舶液压推进具有性能稳定、响应速度快、推进效率高等优点，并且在机动性、安全性等方面与现有推进方式均有可比之处。可见，对船舶综合液压推进的研究是极有价值的，该推进方式在未来船舶推进装置的设计制造中必将占有一席之地。

（作者单位：桂林船舶检验局）