新型船舶动力装置基本情况和发展趋势
船舶动力装置论文发展应用论文
船舶动力装置论文发展应用论文【摘要】在以后的发展中，电力推进系统应该发挥其优势所在，优化布置提供能源利用率。
加大交流变频技术的应用、在有效结合电力系统与推进系统的前提下实现系统的一体化供电也是未来主要的研究趋势。
1 船舶动力装置发展趋势简介在船舶的正常营运中船舶动力装置为其提供动力及能量，是船舶的重要设备之一。
一般情况下，船舶动力装置包括主动力装置、辅助动力装置等。
在技术日新月异的今天，船舶的动力装置历经蒸汽、内燃机、燃气以及混合动力装置的发展。
新时期船舶动力装置的技术研发尤为重要，随着船舶设备不断革新，制造领域的不断发展，现在使用范围比较广泛的有综合电力推进系统、船舶燃气轮机以及混合动力系统等，目下装载了特种推进装置的船舶也应运而生。
人类对自然能源的利用的同时也促进了船舶动力装置的发展。
早在19世纪煤就作为船舶动力的主要燃料，进入20世纪后石油的大规模开采替代了煤的使用。
随着二战结束后，各国着眼于经济发展，以至于在70年代发生石油危机，加上不断遭到污染的环境，人类的目光从石油燃料转向非石油燃料上。
由此生物燃料应运而生，然而生物燃料的主要成分是碳，在生物燃料使用时所释放的CO2仍会污染环境。
各种清洁能源也被提及出来，如天然气、氢气等。
天然气作燃料时对环境的污染较小，氢气作为最理想的能源逐步被人们所利用，得到全世界的认可。
氢气作为燃料在汽车发动机的领域已经取得了突破，作为船舶动力系统中的应用也指日可待。
再者核能的使用已经用于军用舰船，文中不涉及。
伴随着经济与科学技术的不断发展，人们对船舶动力系统的性能提出了更高的要求，这也激励着我们船舶人不断的探索。
2 船舶动力装置的应用2.1 电力推进系统的应用随着船舶动力的发展电力推进系统作为一种新的技术得到推广，并成为世界范围的研究热点。
其优势主要有以下几点，一是该系统中所使用的全电缆连接法使船舶动力的输出设备在布置设计中更加灵活方便；二是该系统的推广使得安全系数得到提高，它所采用的备用电路方法可以提前预防动力系统在运行中出现的电路故障；三是该系统的使用使得电能化比较集中，主推进电动机的选择更加多样化，在减少了辅助动力设备使用的同时，根据设计方案、安装布置要求、能源消耗、系统维护、经济性等不同的指标选择主推进电动机。
2024年船用柴油机市场需求分析
2024年船用柴油机市场需求分析引言船用柴油机作为船舶主要动力装置之一，对于船舶行驶性能及经济效益具有重要影响。
随着全球海洋贸易的快速发展，船用柴油机市场需求持续增长。
本文旨在分析船用柴油机市场的需求情况，并探讨未来发展趋势。
市场概述船用柴油机市场是一个庞大而复杂的市场，主要包括商用船舶、军舰以及近海渔船等。
根据船舶种类和规模的不同，对柴油机的需求也有所差异。
目前航空动力学地区是最大的船用柴油机市场，其次是亚太地区和欧洲。
市场驱动因素1. 全球贸易增长全球贸易的快速发展带动了航运业的繁荣，进而推动了船用柴油机市场的需求增长。
船舶作为货物运输的主要工具，其燃油效率和动力性能对整个运输过程的成本及效益具有重要影响。
2. 国际规范与环保要求国际规范和环保要求对船舶排放进行了严格限制，进一步促进了船用柴油机市场的需求增长。
舷外排放限制区的扩大，对于低排放船舶的需求不断增加，推动了柴油机技术的创新和升级。
3. 能源效益要求航运业对能源效率的要求日益提高，这对船用柴油机的研发和市场需求提出了新的挑战。
节能减排、提高动力输出和降低燃油消耗成为船用柴油机制造商面临的重要任务。
市场发展趋势1. 混合动力技术应用船舶混合动力技术的发展将推动船用柴油机市场的创新和需求增长。
通过结合电动和柴油动力系统，可以实现更高效率、更低排放和更持续的船舶动力系统。
2. 渐进式升级现有船舶柴油机的性能升级将成为市场的主要发展方向。
柴油机制造商将致力于提高燃油效率、延长维护间隔和降低维护成本，以满足船主和船舶运营商的需求。
3. 新能源替代随着新能源技术的发展和成熟，替代燃料的使用将逐渐增加，对船用柴油机市场的需求产生一定影响。
不过，短期内柴油机仍将是船舶主要动力装置，但在长期发展中可能存在替代的可能性。
总结船用柴油机市场需求正受到全球贸易增长、国际规范与环保要求以及能源效益要求的驱动。
未来市场发展趋势主要包括混合动力技术应用、渐进式升级和新能源替代。
试论船舶新能源动力系统的现状及发展趋势
试论船舶新能源动力系统的现状及发展趋势摘要：本文通过对船舶动力系统分类情况，以及相关的产业格局进行介绍，同时针对船舶柴油机在排放、振动、噪音等应用上存在的不足进行深究，对船舶新能源动力系统的现状，以及其未来的发展趋势进行探究，希望能够起到一些积极的参考作用。
关键词：船舶；新能源；动力系统；现状；发展趋势1.船舶动力系统种类在船舶的动力系统中，其主要由船舶主机、传动系统和推进系统所构成，是船舶上的重要设备。
根据相关数据显示，其在全船设备的总成本中约占据35%的成本内容，在整体造价中，约达到20%的比例。
在当前世界上，各类船舶动力系统的推进方式，主要可以分为以下这几种：首先，往复式蒸汽机被蒸汽轮机推进系统所取代，紧接着，柴油机推进系统又取代了这种方式，在当前LNG船舶，以及核动力军船上，蒸汽轮机表现出了机动性、操纵性和简化性的特点；其次，柴油机推进系统已经演变成主要的船舶动力，在各类船舶上有较为优越的应用成效；然后，燃气轮机推进系统是上个世纪中叶商船上的主机，但是这项技术并未得到较大规模的推广，主要在军船上进行使用，是燃气轮机推进系统的主要设备；最后，截至到上世界九十年代，电力推进系统开始在船舶领域进行应用，除了军船之外，一些小型商船也开始使用，当然，根据相关数据显示，当前采用电力推进系统的船舶，其所占据的比例还有待提升。
2.船舶新能源动力系统的推广意义当前的船舶动力装置系统中，柴油机动力装置的应用比例较高，但是其在节能、环保等方面还存在着一定的问题，所以，应用新能源动力系统，具有较强的意义：首先，在石油资源日渐枯竭的状况下，新能源能够发挥较好的可再生作用；其次，虽然航运界对于船舶柴油机的废气排放要求比较严格，但是一些老旧的柴油机，其排放性能越来越恶劣，尤其是那些内河船舶，带来的污染问题更加严重；最后，柴油机的自身结构，以及工作原理，决定了其噪声、震动问题，应用新能源动力系统，可以解决这方面的情况。
2024年船舶推进器市场发展现状
船舶推进器市场发展现状引言船舶推进器是船舶动力系统中至关重要的组成部分，直接影响船舶的性能和效率。
随着全球航运业的快速发展，船舶推进器市场也在不断壮大。
本文将从市场规模、发展趋势和竞争态势三个方面，对船舶推进器市场的现状进行分析。
市场规模船舶推进器市场的规模正在不断增长。
据市场研究机构统计，全球船舶推进器市场在近几年内每年呈现约5%的增长率。
这主要归因于船舶产业的快速发展和全球贸易的增加。
船舶推进器市场的规模主要由新建船舶和船舶修理市场两部分组成。
新建船舶市场是船舶推进器市场的主要需求来源，而船舶修理市场则提供了长期的后续需求。
发展趋势船舶推进器市场的发展正朝着高效、环保和智能化的方向发展。
在追求更高效能的背景下，船舶推进器制造商正在推动新技术的研发，包括利用复合材料、提高推进器的可调性和性能优化等。
此外，环保方面的要求也促使船舶推进器市场发展出更加低排放和低噪音的产品，以满足严格的环境法规。
智能化也成为近年来船舶推进器市场的一个重要发展趋势，利用先进的传感器和自动控制技术，提高推进器的自适应性和操作效率。
竞争态势船舶推进器市场是一个竞争激烈的市场。
全球有多家船舶推进器制造商参与市场竞争，其中一些领先的企业包括ABB、Siemens、MAN Diesel & Turbo等。
这些企业凭借其强大的技术实力和全球化的销售网络，在市场上占据了较大的份额。
此外，船舶推进器市场还涉及到船舶设计公司、船厂和维修公司等多个环节的利益相关者。
他们通过合作关系和技术创新，共同提升船舶推进器市场的竞争力。
结论船舶推进器市场呈现出快速增长和不断创新的发展趋势。
新技术的引入、环保需求的提高和智能化的发展将进一步推动市场的发展。
船舶推进器制造商需要不断提升技术水平，提供高效、环保和智能化的产品，以满足市场的需求。
同时，建立良好的合作关系和供应链体系，加强营销和售后服务，也是船舶推进器企业在市场竞争中取得优势的关键。
浅谈船舶动力系统现状及发展趋势
浅谈船舶动力系统现状及发展趋势近年来，随着全球航运业快速发展，船舶的动力系统也迅速发展和升级。
船舶动力系统涉及到电力、燃料、机械结构等多个领域，其稳定性、高效性和可靠性直接影响到船舶的安全、经济性和环境保护。
在这篇文章中，我们将了解船舶动力系统的现状和发展趋势。
一、现状1. 传统柴油机动力系统目前，大多数商业船只都采用柴油机作为主要动力源。
这是由于柴油机具有可靠性高、低维护成本、燃油价格低等优点。
但是，这种传统的柴油机动力系统在污染排放方面存在很大问题。
船舶柴油机排放的氮氧化物和颗粒物等污染物对于海洋生态环境造成了巨大的危害。
2. 新型天然气动力系统为了降低船舶对环境的影响，新型天然气动力系统被广泛采用。
天然气作为一种清洁能源，其燃烧过程所产生的污染物比燃油要少得多。
而LNG（液化天然气）和CNG（压缩天然气）作为天然气的储存方式，可以取代传统的燃油储存方式。
目前，一些航运公司已经购买了新型的LNG船舶，以取代传统柴油动力源。
3. 混合动力系统混合动力系统是指利用多种动力源，如柴油机、电池和太阳能等，来驱动船舶。
不同的动力源可以在驱动船舶过程中相互补充和转换，以达到提高船舶效率和降低排放的效果。
例如，电池可以储存利用太阳能产生的电力，并在柴油机停止工作时提供动力。
二、发展趋势1. 更多采用LNG燃料系统由于天然气船舶对环境的影响较小，因此越来越多的船舶正在转向LNG动力系统。
预计未来10年中，LNG燃料系统将会逐渐普及，并在商船中占据主导地位。
2. 自动化技术的应用自动化技术在船舶动力系统中的应用越来越广泛。
随着技术的不断升级，船舶的自动化程度将会不断提高。
例如，通过高科技设备的监测和控制，可以更加精准和高效地控制船舶的动力系统。
3. 发展绿色能源相比传统的动力系统，绿色能源更加环保，未来的发展中将会越来越普及。
例如，太阳能面板已经被广泛使用，很多商船都已经开始尝试使用太阳能作为船舶的辅助动力源。
新型船舶动力装置基本情况和发展趋势
新型船舶动力装置基本情况和发展趋势船舶动力装置是船舶的核心设备，船舶动力装置只有正常运行，才能够为船舶的正常运行以及船员的日常生活提供保障。
船舶动力装置由主动力装置、辅助动力装置和辅机及其设备共同组成,三大部分的相互协调共同为船舶提供源源不断的动力。
在船舶动力装置中,主动力装置是提供推进动力的装置,其主要有蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机、电动机和混合动力机几种主要类型，但新型船舶动力装置包括燃气轮机推进，喷水推进，吊舱推进，表面浆推进，超导磁推进，AIP 系统等。
一、柴油机动力装置柴油机动力装置是以柴油为燃料的内燃机,其优点在于启动速度快、运行状态可靠和功率大等。
柴油机动力装置是目前应用最为普遍的船舶动力装置,因此其技术成熟度也相对更高。
柴油机动力装置在上世纪60年代开始全面取代了蒸汽轮机,成为最主流的船舶动力装置。
柴油机动力装置分为四冲程柴油机和两冲程柴油机,其中二冲程柴油机的特点是转速相对较低，可以直接驱动螺旋机进行工作,主要应用于大中型远洋运输船舶上。
而四冲程柴油机转速较高，一般主要应用于小型运输船、客船、军舰和豪华游艇上。
二、燃气轮机动力装置燃气轮机动力装置是以油气作为燃料的动力装置，燃气轮机动力装置其突出的特点在于装置体积较少、重量轻、加速性能强,且燃气轮机动力装置运行过程中所产生的污染物远远少于柴油机动力装置。
但是,燃气轮机动力装置也存在着较多的缺点和不足，如燃气轮机的燃料一一蒸馏油价格非常昂贵、燃气轮机油耗较高、经济性不高等,因此很难在船舶当中得到普及。
目前,只有少部分的高速客船和军用舰艇上配备了燃气轮机动力装置。
三、电力推进装置顾名思义是以电动机做功来推动船舶运行的动力装置，当前在船舶动力装置中被广泛使用的推进装置主要由电动机、原动机、变频器还有就是推进变压器以及控制调节器等构成。
对于操纵性能要求不是特别高的船舰来说，经常使用的轴桨推进装置如可调桨以及定距桨等，对于操作性能要求相对高一点的船舶来说，通常采用的全回转推进器。
船舶动力装置的史历及未来发展
船舶动力装置市场竞争格局分析
国际竞争格局
国际船舶动力装置市场竞争激烈，主要集中在欧洲、美国和日本等发达国家的企业。这些企业拥有先进的技术和品牌 优势，占据了较大的市场份额。
国内竞争格局
中国船舶动力装置市场企业众多，但规模普遍较小，技术水平相对较低。未来，随着市场竞争的加剧和技术的进步， 国内企业将面临更大的挑战和机遇。
柴油机能够提供持续稳定的功 率输出，适用于大型远洋船舶 和货船。
柴油机的能效和排放性能也在 不断改进，以满足更加严格的 环保要求。
船舶燃气轮机动力装置的应用
01
燃气轮机具有高功率密度、低油耗和快速启动等优点，适用于 大型豪华邮轮和军舰。
02
燃气轮机能够提供高推力，适用于高速船舶和需要快速响应的
船舶。
船舶动力装置的史历及未来发展
目 录
• 船舶动力装置的历史 • 船舶动力装置的现状 • 船舶动力装置的未来发展 • 船舶动力装置的技术创新 • 船舶动力装置的市场趋势
01 船舶动力装置的历史
船舶蒸汽机动力装置的起源
船舶蒸汽机动力装置起源于19 世纪初，随着工业革命的发展，
蒸汽机逐渐应用于船舶推进。
发展现状与趋势
目前，风能动力装置在小型船舶上得到了一定的应用。未来，随着风能发电技术的进步和成本的降低，风能动力 装置有望在大中型船舶上得到广泛应用。同时，与太阳能、海洋能等其他可再生能源的综合利用将是未来船舶动 力装置的重要发展方向。
04 船舶动力装置的技术创新
船舶动力装置的能效提升技术
总结词
燃气轮机的排放性能也较好，符合环保要求。
03
船舶电力推进系统的应用
电力推进系统具有节能、环保和 高效等优点，适用于中小型船舶
船舶新能源动力系统现状与发展趋势_孙义存
船舶动力系统现状与发展趋势一、船舶动力系统种类及产业格局由船舶主机（柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机等）、传动系统（轴系、齿轮箱、联轴节、离合器等）和推进器（螺旋桨、全向推进器、侧向推进器等）组成的船舶动力系统，是船舶上最主要和最重要的设备，平均来说，其价值约占全船设备总成本的35%，约占总船价的20%。
目前，世界上各类船舶的动力系统主要有以下四种推进方式：①蒸汽轮机推进系统—取代往复式蒸汽机，又被柴油机所取代，目前主要在LNG（液化天然气）船和核动力军船上应用，蒸汽轮机的技术发展趋势是：不断增强可靠性、机动性，提高操纵性，简化设备。
②柴油机推进系统—全面取代往复式蒸汽机和蒸汽轮机，成为最主要的船舶动力，目前在各型船舶上应用，作为柴油机推进系统的主要设备。
③燃气轮机推进系统—上世纪50 年代开始在商船上作为主机，但从未得到大规模应用，目前主要在军船上使用，作为燃气轮机推进系统的主要设备。
④电力推进系统—上世纪90年代开始在船舶领域应用，目前除在军船上应用外，还在小型商船上应用，目前采用电力推进的船舶比例还较小。
目前，船舶动力系统的研发、设计，仍然是欧洲、美国、日本等国家或地区居领先和垄断地位，并且，蒸汽轮机及锅炉、燃气轮机、电力推进装置的制造也分别由这些国家的企业掌控。
而占船舶动力系统最大比例的柴油机推进系统的制造已基本转移至韩、日、中三国。
二、推广应用船舶新能源动力系统的意义目前，在船舶动力装置中，95%以上为柴油机动力装置，而船舶柴油机在节能、环保方面的主要缺陷如下：（l）燃用不可再生能源柴油或重油。
在石油资源日见枯竭的情况下，需要寻找替代能源，最好是可再生能源；（2）尽管航运界对船舶柴油机的废气排放控制的十分严格，性能良好的柴油机对大气的污染较小，但毕竟存在着大量的老旧柴油机，其排放性能逐渐恶化；尤其是小型的内河船舶柴油机，基于各方面的因素，如维护费用、维护水平等的不足，其对大气的污染更加严重；（3）柴油机的自身结构和工作原理决定了其振动、噪音问题很难解决，这严重影响着船员的工作质量和生活水平。
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新型船舶动力装置基本情况和发展趋势船舶动力装置是船舶的核心设备,船舶动力装置只有正常运行,才能够为船舶的正常运行以及船员的日常生活提供保障。
船舶动力装置由主动力装置、辅助动力装置和辅机及其设备共同组成,三大部分的相互协调共同为船舶提供源源不断的动力。
在船舶动力装置中,主动力装置是提供推进动力的装置,其主要有蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机、电动机和混合动力机几种主要类型,但新型船舶动力装置包括燃气轮机推进,喷水推进,吊舱推进,表面浆推进,超导磁推进,AIP 系统等。
一、柴油机动力装置柴油机动力装置是以柴油为燃料的内燃机,其优点在于启动速度快、运行状态可靠和功率大等。
柴油机动力装置是目前应用最为普遍的船舶动力装置,因此其技术成熟度也相对更高。
柴油机动力装置在上世纪60年代开始全面取代了蒸汽轮机,成为最主流的船舶动力装置。
柴油机动力装置分为四冲程柴油机和两冲程柴油机,其中二冲程柴油机的特点是转速相对较低,可以直接驱动螺旋机进行工作,主要应用于大中型远洋运输船舶上。
而四冲程柴油机转速较高,一般主要应用于小型运输船、客船、军舰和豪华游艇上。
二、燃气轮机动力装置燃气轮机动力装置是以油气作为燃料的动力装置,燃气轮机动力装置其突出的特点在于装置体积较少、重量轻、加速性能强,且燃气轮机动力装置运行过程中所产生的污染物远远少于柴油机动力装置。
但是,燃气轮机动力装置也存在着较多的缺点和不足,如燃气轮机的燃料一一蒸馏油价格非常昂贵、燃气轮机油耗较高、经济性不高等,因此很难在船舶当中得到普及。
目前,只有少部分的高速客船和军用舰艇上配备了燃气轮机动力装置。
三、电力推进装置顾名思义是以电动机做功来推动船舶运行的动力装置,当前在船舶动力装置中被广泛使用的推进装置主要由电动机、原动机、变频器还有就是推进变压器以及控制调节器等构成。
对于操纵性能要求不是特别高的船舰来说,经常使用的轴桨推进装置如可调桨以及定距桨等,对于操作性能要求相对高一点的船舶来说,通常采用的全回转推进器。
电力推进装置工艺较柴油机动力装置要更为复杂, 但具有更好的经济性以及操纵空间,较为适合于多工况特种船舶。
目前多数的电力推进装置还需要配备柴油机或者燃气轮机产生电力能源,为电动机提供能源。
其主要优势在于:(1) 船上大型机械设备布置更灵活、有效空间更多、费用降低(2) 电动机由电网供电,增加了系统的可靠性,提高了生命力(3) 减少了维护的工作量;(4) 可以采用中高速不逆转原动机,以减少设备的体积和重量(5) 可以采用低速电动机直接与推进轴连接,省去机械的减速齿轮(6) 操纵灵活,机动性能好(7) 易于获得理想的拖动特性(8) 减小螺旋桨等机械振动和噪声、环境更好船舶电力系统和船舶电力推进系统一体化供电的船舶综合电力系统是未来发展的新趋势,该系统将船舶的电力系统和推进系统有机的组合在一起,把动力机械能源转换为电力,提供给推进设备和船上的其他设备使用,使得船舶日用供电和推进供电一体化,实现电力的综合利用和统一管理。
并且伴随着船舶事业不断推进发展,这样的技能必定会得到更为广泛的应用。
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。
吊舱式推进装置是一种潜水式方位推进器,吊舱的外形为流线体,流线形的吊舱外壳可以抑制船尾波系。
在高速航行时,船尾波系通常占了总阻力的很大比例。
吊舱内部是一台同步电机,电机转子轴的端部直接连接螺旋桨。
吊舱能够360°回转,螺旋桨轴线可以指向任意方向,与传统的舵系统相比,船舶的假速航行操纵性大大提高。
若在高速航行遭遇磁撞危险全速制车时,向前滑行的距离较短,船舶在冰区航行的破冰能力增强,特别是在倒车时,吊舱推进装置采用内燃电力动力系统,发动机与螺旋桨之间没有直接的传动轴,船舶尾的设计和制造简化了电动机、发电机和电气设备可以布置在最佳位置上,船体尾部的形状也得以进一步优化,使得流经螺旋桨的水流更加均匀,推进效率更高,振动更小采用这一系统的另一个好处是机舱较短,船舶的装载能力可以提高约5%。
对传统的双螺旋桨装置与新型的双吊舱装置的模型试验表明,吊舱装置可以节省20%‐25%的功率。
功率的节省来源于船体和吊舱形状的优化、轴系和舵的取消以及转向操纵性的提高。
四、超导磁流体推进装置是根据电磁原理设计的。
在潜艇上安装电磁铁,通电后,海水中就会有磁力线,同时产生方向与磁力垂直的电流,在磁场和电流相互作用下,由于潜艇与海水之间产生大小相等方向相反的反作用力,潜艇将获得向前运动的推力,推力的大小与磁场强度和电流大小的乘积成正比。
磁流体推进技术已在一些国家获得应用,但它的磁场还不能满足潜艇的要求。
五、AIP系统的一种形式是允许柴电潜艇继续在水下继续运转其柴油发电机,然后利用电力进行推进,水下滞留时间可以延长到2周。
AIP系统是一个闭环系统,通过气态氢和液态氧之间的连续化学反应来产生电能此外,AIP系统非常安静,不会产生大量的热量,使潜艇不易被发现。
现时燃料电池是一种发展较为成熟的AIP系统,由固态聚合物燃烧装置、液氧系统、氢系统、热交换器、海水冷却器、淡水冷却泵、冷却水箱、催化剂罐、造水箱等装置和燃料电池组件的电器设备构成,特点是装置中无转动机械部件,因而没有噪音辐射;无机械能和电能辐射,电能转换效率高达70%;能量转换温度低,工作环境较安全。
其中包括这几种AIP系统:闭式循环柴油机(CCD/AIP)除了进、排气系统与普通柴油机不同外,其工作原理与目前常规动力潜艇所使用的普通柴油机是一样的。
斯特林发动机(SE/AIP)系统与闭式循环柴油机系统大致相同,最主要的不同就是发动机。
SE/AIP系统使用的是热气机,而CCD/AIP系统使用的是闭式循环柴油机。
闭式循环汽轮机系统(MESMA/IP)系统主要由4个分系统构成:液氧储存罐、燃料储存罐及一、二回路系统。
核电混合推进系(SSN/AIP)的研制工作也在不断推进和深入,加拿大在此类AIP系统的研究方面走在了世界各国的前面,其研制的AMPS型核电混合推进系统即将迈入实用阶段,这种只需经过简单改装就可使常规潜艇变成小型核潜艇的动力系统日益引起各国海军的注意。
但必须指出的是,目前无论哪种AIP系统,其输出功率均不能满足常规潜艇水下最大航速航行的需求六、表面桨推进系统是一种部分桨叶暴露于水面上的驱动装置,最初表面桨推进系统仅设计用于浅水航行,经过一系列的发展与研究,该系统应用的重心逐渐转向高速船舶其在高速航行和浅水航行船舶中得到了广泛的应用,现已成为高性能高速船舶、军用船和游艇最适宜的推进方式之一。
表面桨系统与常规螺旋桨的区别:表面桨通常应用于高速船,当船舶高速行时(大于40节),常规螺旋桨会受到腐蚀性气穴和桨轴支架及桨毂阻力的影响造成严重缺陷。
而表面桨推进系统最大的优势在于其能避免螺旋桨空泡现象的影响、减少附体阻力、推进效率高、船桨匹配适应性强和浅水适应性强等。
与传统螺旋桨所有部件均浸没在水中相比,应用表面桨推进系统的船舶在航行时其水线正好穿过其桨毂的螺旋桨,即其桨轴及其支架都在水面上,这样在船舶运行时,桨轴和支架不再产生附加阻力,并且改善了流经螺旋桨的水流,从而大大提高了螺旋桨的工作效率;同时叶尖端里船舶最大吃水或船壳不再有限制所以可以设计使用更大尺寸的螺旋桨;另外,表面桨系统还可减少螺旋桨叶面空蚀的影响。
不过,由于在工作时表面桨推进系统船舶的桨叶有一部分会露出水面,其表面与空气接触。
表面桨系统特点1.避免空泡现象的影响:螺旋桨在水中运行时,桨叶的叶背压力降低形成吸力面,若某处的压力降至临界值以下时,由水中逸出蒸汽及其他气体而形成气泡,并称空泡。
一般认为,压力的临界值即为该温度下水的汽化压力Pd,故当桨叶表面某处的压力降至该温度下水的汽化压力Pd时,水即汽化而形成空泡。
常规全浸没螺旋桨的空泡影响是螺旋桨表面剥蚀、机械振动、噪音以及性能恶化等的主要原由。
而表面桨推进系统采用的是充气桨,它以充气现象来代替空泡现象。
发生充气现象的流体压力要比发生空泡现象的流体压力高很多,充气总是优于空泡,从而有效的避免产生空泡。
随着桨叶的每次入水,空气泡会被带进那个即将要发生空化的区域,这时所吸进的空气泡能完全遏止将要发生的空泡溃灭的现象。
与空泡现象不同,充气泡不会发生溃灭,此时充气桨叶是表面饶流状态与超空泡桨叶的饶流状态有相似之处,因此使用表面桨推进系统可避免产生振动、表面剥蚀以及水下噪音等现象,对螺旋桨及邻近船体不会造成损坏。
2.减少附体阻力:常规螺旋桨船舶航行时其浸没在水中的轴,支架和桨毂等附连构件都会产生附体阻力,而且当浸没轴等倾斜于水面时不仅会产生形状阻力和摩擦阻力,还会由旋转轴的马格努斯效应产生相关的阻力。
随着高速船滑行速度的增加,这些附体阻力在某些情况下甚至可以超过裸船体阻力。
浸没轴在水中旋转摩擦造成的功率损失也很惊人,所以常规处理方式是用非旋转罩壳来包裹整个的浸没轴,这样就相对增大了轴的直径,从而增加阻力影响推进效率。
表面桨推进系统的船舶在航行时水线只是穿过其桨毂的螺旋桨,桨叶和尾鳍或舵可以接触到水,其桨轴及其支架都在水面上,这样在船舶运行时,桨轴和支架不再产生附体阻力,所以能消除大量的附体阻力,并且改善了流经螺旋桨的水流,从而大大提高了螺旋桨的推进效率。
与传统的全浸没螺旋桨相比,表面桨系统可以削减50%的水下附体阻力。
3.推进效率:表面桨推进系统是当今世界上效率虽高的推进系统之一,也是所有高速船舶首先的推进方式。
不表面桨工作于水表面附近,部分桨叶露出水面,从而可以减小了水下附体的尺度,大大地降低艇在高速时的阻力。
当船舶航行时,只有部分桨叶和尾鳍触水,提供高速推力、良好的加速性和效率。
由于工作在水面附近,部分桨叶露出水面以减小附体的尺度,可有效地避免产生空泡,但会发生充气现象,而发生充气现象的流体压力要比发生空泡现象的流体压力要比发生空泡现象的流体压力高很多,因此可以达到更高的航速,最高航速可达到70kn。
4.船桨匹配适应性强:表面桨推进系统船舶航行时可以通过调节其桨面浸没状态来达到相当于改变全浸没螺旋桨直径大小的相同效果,也类似于可调桨调节桨距的效果。
这样就允许船舶在选择螺旋桨时存在较大的公差,换句话说同样型号的表面桨系统可适应多种船舶的航行工况,再加上使用转舵油缸直接操作螺旋桨轴系,改变螺旋桨推力与船体运动方向之间夹角,产生侧向推力,替代船舵操作船舶航行方向,能大大提高船舶的机动性。
5.浅水域适应性强:表面桨推进系统拥有特殊工作状态,其航行时螺旋桨吃水最低可到桨叶直径的一半,能使表面桨推进系统的船舶能适应较浅吃水的水域。