船舶动力装置的发展趋势研究

吕士凯

摘要：船舶运输行业发展迅速，对船舶技术的要求日渐提升，船舶动力装置是船舶的核心部件，其类型与性能直接影响船舶整体质量。船舶动力装置一直在进步发展，由早期的煤气、燃油燃料已更新至绿色能源，不仅能优化动力装置，也高度符合节能环保可持续发展理念。本文对船舶动力装置类型进行阐述，并探讨船舶动力装置的未来发展趋势。

关键词：船舶;动力装置;发展趋势;研究

船舶是全球水路运输的重要工具，船舶动力装置是衡量船舶技术与质量的重要组成，主要分为蒸汽、燃气、核动力与联合装置等类型，历经多个演化及改进阶段，逐渐趋于环保、高效发展方向。以下对不同类型的船舶动力装置及其发展趋势进行探讨，以寻求更加经济、环保的动力装置。

1 船舶动力装置简述

船舶动力装置是由主动力装置、辅助动力装置及设备共同组成。其中主动力装置包含蒸汽轮、柴油机、燃气轮机、混合动力机、电动机在内等，主要负责推进动力[1]。齿轮箱、轴系、离合器组成以及螺旋桨等属于辅助动力装置;船舶内的管路系统、压载水系统以及排水系统等属于辅机及设备;在各部位及设备相互协调下，共同为船舶提供动力。作为船舶核心设备，船舶动力装置正常运转，是船舶运行及安全的重要保障。船舶动力装置的技术水平及性能，也是国家造船实力与海上军事水平的一项直接体现。

2 船舶常规动力装置分类

2.1 柴油机动力装置

此类动力装置内燃机是以柴油为燃料，具有启动快、运行状态稳定、功率大等特点，也是目前应用最为普遍的船舶动力装置。柴油机动力装置又分为二冲程柴油机与四冲程柴油机。二冲程柴油机多用于大型及中型远洋运输船舶上，其转速较低，能直接驱动螺旋机。四冲程柴油一般用于小型客船、运输船、豪华游艇以及军舰方面，其转速相对较高。

2.2 燃气轮机动力装置

此类动力装置的燃料为油气，具有体积小、重量小、加速性能好等特点，运行过程中产生的污染物相对少于柴油机动力装置。其不足之处是燃气轮机耗油高、蒸馏油价格昂贵致使其经济成本较高[2]。这也是此类动力装置只偶尔用于高速客船、军舰中，不能广泛用于各类船舶中的重要原因。

2.3 电力推进装置

此类装置是利用电动机推动动力装置促使船舶运行，其工艺相对复杂，常需为期配备柴油机或燃气轮机，以便为电动机提供能源。电力推进装置具有可操作性强、安全性高、经济环保等优势，可用于豪华游船、海洋工程船以及军舰之中，具有极高的推广价值。

2.4 混合动力装置

此类动力装置是由主柴油机与电动组所构成，二者以联动形式为船舶运行提供动力。因电动组可提供辅助推力，故可选择小功率的柴油机，以减少耗油量;混合动力装置性能稳定，在多类船舶上均有应用。

3 船舶动力装置发展趋势探讨

3.1 柴油机动力装置

柴油机动力装置的优势是在于技术成熟、输出功率大，因此在未来仍有一定的发展及应用空间。此类装置会逐渐实现单缸高功能、低排放低污染这一目标，并会以智能化系统逐渐取代传统工艺。

柴油機由于体积庞大，会占用较大的船舱内部空间，多缸运行的燃料需求量较大;目前国际上的柴油机生厂商已经增加人力与资金投入，来研发新技术，以获得更加高效、节能的单缸柴油机系统。柴油机工作中所排出的废气，会对环境造成污染，低排放、低污染是柴油机发展的必然趋势，为顺应可持续发展战略，要不断优化装置作业功率、提升燃油效率;还可在废气处理技术与设备中安装柴油机，能够减少废气环境污染[3]。智能化控制系统，可对柴油机动力装置进行稳定调控，减少动力装置系统的故障发生率;同时也可以保持船舶运行稳定性，对提高柴油动力机装置的综合经济效益具有重要意义。

3.2 电力推进装置

此类推进装置凭借工作性能稳定、经济环保等优势，可以取代一些性能低、污染严重的动力装置，在未来具有极大的应用空间。原动机是传统电力推进装置的研究方向，可利用清洁能源代替柴油等燃料。电力推进装置还可从装置操控性、经济性等方面进行优化，以扩大其使用范围。电力推进装置是一种全方位转动的动力装置，可对船舶电力系统进行整合，实现动力与内部用电一体化，通过加强电力能源的运用与性能管理，可获得更高的价值及效益。

现阶段，电力推进装置中，备受关注、潜力较大的是吊舱式电力推进装置;具有推进效率高、重量小、噪音小等优势，被广泛用于豪华游轮、军舰等船舶中，日后在工程船、天然气运输船方面的应用也会愈加广泛。

3.3 混合动力装置

目前，混合动力装置主要包括三种，分别为柴+电推进装置、柴+燃气推进装置、柴+电+燃气推进装置，此类动力装置集合了单一型装置的优点，既能够保证动力装置性能，又可减少环境污染。现阶段，混合动力装置主要是用于军事舰船上，也有少部分商用船舶采用此类装置。

结合其特点分析，混合动力装置可视为船舶动力装置的过渡机型，其设计与研发均是以柴油机动力装置的缺陷为出发点，通过其他类型动力装置的优势对柴油机动力装置性能进行优化。但在科学技术快速发展背景下，混合动力装置的主动性也逐渐被弱化，甚至是为了保证装置的环保性与可再生性，将柴油机设备从混合动力装置中逐渐去除。探索全新能源是主要任务，太阳能是目前重要的研究方向，可尝试将太阳能与动力装置联合用于混合动力装置中，以顺应高效、节能的环保理念。

3.4 特种推进装置

目前在海洋工程船、高速客船、工程船、勘测船、破冰船等具有特殊用途的船舶中，会涉及到特种推进装置的使用，此类装置要满足船舶性能需求，还要保证其功率与环保性能。其中，可调桨推进装置的关注度较高，具有操控性好、节能环保等优势。现阶段，提升功率、降低耗能是可调桨推进装置研发与应用的主要方向。

目前，MAN公司的最大号可调桨型号为VBS2150，其配套主机的功率为50000KW，在未来发展中，此类装置的推进功率还会有所提升，降低耗能、减小环境污染方面也会持续优化，还会加大对侧推技术、喷水推进技术方面的研究力度，以获得更为理想的操作性能，进而提升船舶行驶速度。特种船舶的任务艰巨，对动力装置的功率要求较高，通过侧推、喷水推进技术可以提升动力装置的动力性能，减小船舶自身重力，更加有利于特殊任务的开展及完成。

结束语：

船舶动力装置在不断更新、优化，从柴油机动力装置发展到混合动力装置，每一类型都具备一定的优势。随之全球环境污染问题的加剧，环保、清洁、高效是未来船舶动力装置的重要发展方向，动力装置系统也会逐渐趋于智能化;依据不同类型船舶提供不同特点及性能的动力装置，进而为水路运输行业与海洋军事活动提供有力保障。

参考文献：

[1]钱超，王艳武，曹书栋.船舶动力装置温度传感器原位检测技术研究[J].兵器装备工程学报，2020，41（2）：158-161.

[2]黄若川.船舶动力装置节能减排措施研究[J].科技创新导报，2019，16（36）：58，60.

[3]张跃文，孙晓磊，丁亚委等.船舶动力装置智能诊断系统设计[J].中国舰船研究，2018，13（6）：140-146.