船舶動力裝置學(xué)習(xí)課件教案

新型船舶動力裝置吊艙推進燃氣輪機推進AIP推進表面槳船舶推進裝置螺旋槳推進早期船舶推進現(xiàn)代船舶推進電力推進超導(dǎo)磁流體推進噴水推進船舶推進裝置是船舶上提供推力的工具，它的作用是將船舶動力裝置提供的動力轉(zhuǎn)換成推力，推進船舶推進器按作用方式可分為主動式和反應(yīng)式兩類?？咳肆蝻L力驅(qū)船前進的纖、帆等為主動式，槳、櫓、明輪、噴水推進器、螺旋槳等為反應(yīng)式船舶推進裝置早期船舶推進動力主要依靠人力、畜力和風力(即撐篙、劃槳、搖櫓、拉纖和風帆)等。早期船舶推進唐代李皋發(fā)明了“槳輪船”。他在船的舷側(cè)或艉部裝上帶有槳葉的槳輪,靠人力踩動槳輪軸,使輪周上的槳葉撥水推動船體前進。因為這種船的槳輪下半部浸入水中,上半部露出水面,由于其側(cè)之推進輪極似車輪，故后來又稱之為車輪舟或車船。所以

稱為“明輪船”或“輪船”到19世紀60年代，用螺旋槳作推進器的輪船已經(jīng)將裝著明輪的蒸汽船淘汰掉。但“輪船”這個名字因為稱呼上的通俗和習(xí)慣，用螺旋槳推進的船仍稱為“輪船”，并沿襲至今現(xiàn)代運輸船舶絕大多數(shù)大多采用的是反應(yīng)式推進器。按照原理不同，有燃氣輪機推進，螺旋槳推進、噴水推進、電力推進、吊艙推進、表面槳推進、超導(dǎo)磁流體推進、AIP等現(xiàn)代船舶推進

（Gasturbine）燃氣輪機是以連續(xù)流動的氣體為工質(zhì)、把熱能轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械，包括壓氣機、加熱工質(zhì)的設(shè)備（如燃燒室）、透平、控制系統(tǒng)和輔助設(shè)備等燃氣輪機推進走馬燈是燃氣輪機的雛形。我國在11世紀就有走馬燈的記載，它靠蠟燭在空氣燃燒后產(chǎn)生的上升熱氣推動頂部風車及其轉(zhuǎn)軸上的紙人馬一起旋轉(zhuǎn)。15世紀末，意大利人列奧納多·達芬奇設(shè)計的煙氣轉(zhuǎn)動裝置，其原理與走馬燈相同現(xiàn)代燃氣輪機發(fā)動機主要由壓氣機、燃燒室和透平三大部件組成。當它正常工作時，工質(zhì)順序經(jīng)過吸氣壓縮、燃燒加熱、膨脹做功以及排氣放熱等四個工作過程而完成一個由熱變功的轉(zhuǎn)化的熱力循環(huán)燃氣輪機分為輕型燃氣輪機和重型燃氣輪機。其工作原理為：葉輪式壓縮機從外部吸收空氣，壓縮后送入燃燒室，同時燃料（氣體或液體燃料）也噴入燃燒室與高溫壓縮空氣混合，在定壓下進行燃燒。生成的高溫高壓煙氣進入燃氣輪機膨脹作工，推動動力葉片高速旋轉(zhuǎn)，乏氣排入大氣中或再加利用艦船燃氣輪機動力裝置是指以燃氣輪機為主機的全燃化動力裝置。它自五十年代末期起，尤其是六十年代中期以來，已得到了極其廣泛的應(yīng)用。功率總數(shù)日益增長，裝艦使用范圍日益擴大，已由快艇發(fā)展到了護衛(wèi)艦、導(dǎo)彈驅(qū)逐

艦、巡洋艦和直升機

航空母艦等，可謂是

舍我其誰燃氣輪機作為軍艦動力的優(yōu)勢在軍艦動力方案選擇上，燃機輪機的主要競爭對手是艦用柴油機和艦用蒸汽輪機，但是由于燃氣輪機先天優(yōu)勢與軍艦動力系統(tǒng)性能要求更為吻合，燃氣輪機成為了各國軍艦動力系統(tǒng)發(fā)展的唯一選擇。老牌海軍強國如美國海軍、英國海軍、日本海上自衛(wèi)隊的主力水面作戰(zhàn)艦只早已完成動力燃氣輪機化。競爭激烈的船用燃氣輪機在世界范圍內(nèi)，船用燃氣輪機裝置的市場一直主要由GE和羅·羅這兩大公司所統(tǒng)治，但是目前則受到了來自各方的挑戰(zhàn)。MFT-8燃氣輪機TF40系列燃氣輪機Solar燃氣輪機（propeller）是現(xiàn)代船舶的主要推進工具,現(xiàn)在大多數(shù)船舶是用螺旋槳來推進的按照槳葉多少，螺旋槳有2、3或4個槳葉,甚至更多。一般槳葉越多吸收功率越大按照構(gòu)造不同，螺旋槳分為定距和變距螺旋槳兩大類。定距螺旋槳，螺距是固定不變的。變距螺旋槳，通過螺旋槳變距機構(gòu)調(diào)節(jié)螺距螺旋槳推進在普通螺旋槳的基礎(chǔ)上，為了改善性能，更好地適應(yīng)各種航行條件和充分利用主機功率，發(fā)展了多特種螺旋槳，如導(dǎo)管螺旋槳、串列螺旋槳、對轉(zhuǎn)螺旋槳、直葉推進器等串列螺旋槳導(dǎo)管螺旋槳對轉(zhuǎn)螺旋槳槽道螺旋槳（poddedpropulsors）目前，在船舶電力推進系統(tǒng)中，應(yīng)用最為廣泛的推進器是吊艙式推進器。吊艙式電力推進裝置的結(jié)構(gòu)是將電機放在一個吊艙內(nèi)，定距螺旋槳直接連接在電機軸上，可360度旋轉(zhuǎn)，在任何方向上產(chǎn)生推力，不需要舵和側(cè)推器。集推進和操舵裝置于一體，能夠增加船舶設(shè)計、建造和使用的靈活性吊艙推進整個吊艙位于船體外側(cè)浸泡在海水中直接向外散熱，從而整個推進器不需要額外冷卻。這種設(shè)計有利于減輕船體自身重量、節(jié)省空間，并且能夠降低噪聲和振動，使得機動性能更加良好，同時，還為推進器的制造、維護和檢修提供了方便（electricpropulsion）一直以來，船舶推進方式是船舶科技工作者們研究的一個重要領(lǐng)域。傳統(tǒng)的船舶推進方式是利用原動機直接推進。而船舶電力推進則是一種由原動機帶動發(fā)電機發(fā)電，經(jīng)變頻器把滿足要求的電流送到推進電動機，從而驅(qū)動螺旋槳的推進方式電力推進它具有體積重量小、布置靈活、安全可靠性好、自動化程度高、環(huán)保效果好等特點，深受各國造船業(yè)的青睞。事實上，艦艇電力推進的應(yīng)用歷史悠久，二戰(zhàn)時期曾流行一時。當時，美海軍建造了數(shù)百艘電力推進戰(zhàn)艦。當時采用電力推進的主要原因是齒輪裝置制造量不足。由于技術(shù)水平的限制，系統(tǒng)大而笨、效率低、成本高自20世紀80年代以來，隨著電力半導(dǎo)體技術(shù)、交流調(diào)速理論和微機控制技術(shù)的迅速發(fā)展，船舶電力推進系統(tǒng)在機動性、可靠性、運行效率和推進功率等方面都有了突破性的進展艦艇電力推進系統(tǒng)一般由以下幾部分組成：–螺旋槳–電動機–發(fā)電機–原動機–控制調(diào)節(jié)設(shè)備（Surfacepropeller）表面槳就是船只在航行時水線正好穿過其槳轂的螺旋槳。傳統(tǒng)的螺旋槳與槳軸都浸沒在水中。而表面槳只有螺旋槳的槳葉浸入水中。槳軸及其支架都在水面上，它們不再產(chǎn)生附加阻力，而且改善了流經(jīng)螺旋槳的水流，螺旋槳的工作效率大大提高表面槳表面槳具有以下特性：-可垂直調(diào)整的螺旋槳軸-可靠的推進操作性-靈敏的操作性-淺水區(qū)的航行能力（magnetohydrodynamicpropulsionplant）船舶磁流體推進是利用海水中的電流與磁場間的相互作用力使海水運動而產(chǎn)生的一種推進方法。船舶磁流體推進具有高效、振動小、噪聲低、操縱靈活、布置方便等特點。超導(dǎo)磁流體推進磁流體推進是一項綜合性很強的高新技術(shù)，目前許多造船大國紛紛對此技術(shù)進行了詳細研究，并預(yù)測此種推進方式將是本世紀最有希望的船舶推進方式之一（Air-IndependentPropulsion）AIP推進，是指可使?jié)撏г跓o需浮出水面或使用呼吸管獲取空氣中的氧氣的條件下使輪機保持運轉(zhuǎn)以驅(qū)動潛艇的技術(shù)與核動力潛艇相比，常規(guī)動力潛艇機動靈活、噪音小、造價低，但它有一個致命的弱點：不能在水下作長時間的航行，必須經(jīng)常上浮至海面“呼吸”AIP推進不依賴空氣推進技術(shù)通?？梢詫撏У淖猿至υ龃蠹s1倍以上，但造價高昂且穩(wěn)定性仍然受到懷疑。雖然不依賴空氣推進技術(shù)通常是在傳統(tǒng)的柴電動力基礎(chǔ)上進行升級，但現(xiàn)階段仍然有很大難度，目前只被少數(shù)國家掌握。目前，已明確擁有該項技術(shù)的只有俄羅斯、德國、瑞典、法國、西班牙和日本。（waterjetpropeller）噴水推進器由水泵、吸水管道、噴水管道等部件所組成,利用水泵作動力，將水從船底孔吸入，經(jīng)舷部管子，依靠船尾的水泵噴出高壓高速水流的反作用力來推進船舶，并通過調(diào)向閥門的閥軸轉(zhuǎn)動改變出水方向來實現(xiàn)對船舶的操縱（前進、轉(zhuǎn)向和倒退）噴水推進烏賊素有”海中火箭”之稱．它在逃跑或追捕食物時,最快速度可達每秒１５米,連奧林匹克運動會上的百米短跑冠軍也望塵莫及人們根據(jù)烏賊噴水推進方式,設(shè)計制造出了噴水推進裝置噴水推進裝置的基本結(jié)構(gòu)包含有吸水裝置、輸水裝置和噴水裝置。吸水裝置位于艦船的首部，含有吸水口、吸水口防護罩、吸水口開關(guān)等。吸水口開設(shè)在艦船的首部，吸水口防護罩罩住吸水口的開口部分，聯(lián)接在艦船的殼體上，吸水口開關(guān)的進水端聯(lián)接吸水口的收口端，其出水端與輸水裝置中的輸水管的前端相聯(lián)，增壓泵的出水端與增壓輸水管的前端相聯(lián)。輸水裝置中的增壓泵可為一個或多個，視艦船的長度、大小和增壓的實際需要配置，若為多個，則從第一級到最后一級依次串聯(lián)（一個增壓泵為一級增壓，多個增壓泵則為多級增壓）。噴水裝置位于艦船的尾部，含有噴水機、調(diào)向閥門、正向噴頭及開關(guān)、逆向噴頭及開關(guān)。噴水機的進水端與增壓輸水管的出水端相聯(lián)，其出水端與調(diào)向閥門的進水相聯(lián)，調(diào)向閥門的兩個出水端分別與正向噴頭開關(guān)的進水端相聯(lián)。正向噴頭的出水端伸出艦船尾部正面殼體，逆向噴頭的出水端伸出艦船尾部側(cè)面殼體噴水推進的特點(1)在限制直徑情況下，噴水推進的效率可以比普通漿為高．這是因為，泵的葉輪可承受比普通槳高的負荷。(2)可在空泡很低的情況下正常工作．因為泵有較高的抗汽蝕性能。(3)振動小。因為泵的葉輪似在導(dǎo)管中工作，流動均勻，激振力小。噴水推進的特點(4)倒車和回轉(zhuǎn)時主機轉(zhuǎn)向不變，倒車回轉(zhuǎn)較靈活，倒車施力較普通漿為大．(5)噴水推進系統(tǒng)采用后，減少了船體上的附件，如尾軸和軸架等，有利于減少阻力高速艇尤其如此。(6)由于噴水裝置能在多工況下較好地發(fā)揮主機功率，因此在多工況船舶上采用也比較有利。噴水推進的缺點(1)在吃水不限制的情況下，與普通槳相比，噴水推進效率較低，故一般在常規(guī)船上不采用。(2)噴水推進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工藝上較復(fù)雜(特別是導(dǎo)流片和倒車裝置)，建造成本高，檢修也較困難。(3)噴水管道內(nèi)因水的重量作用使船舶排水量增加．(4)在卵石多的淺水航道中采用時，泵的葉輪易被打壞．噴水推進的應(yīng)用噴水推進較適用于內(nèi)河拖輪、淺水自航船(如客船、交通)、高速船舶(包括滑行艇、側(cè)壁式氣墊船、水翼船等)，以及要求低噪音的專用船舶上噴水推進裝置的著名供應(yīng)商新西蘭Hamilton公司瑞典Kamewa公司荷蘭LipsJet公司日本Kawasuki公司其他公司–英國UltraDynamics公司–美國，Kodiak公司、AmericanJet公司和AmericanTurbine公司–中國上海的708所噴水推進的前景近年來，隨著各國對噴水推進技術(shù)研究的不斷深入，一些新型噴水推進器及裝置也相繼出現(xiàn)，如通氣式噴水推進器，軸流誘導(dǎo)輪噴水推進器，新型舷外式噴水推進裝置和吊艙式（或?qū)Я髡质剑﹪娝七M器等與傳統(tǒng)的有舵操縱的螺槳式艦船相比，無舵操縱的噴水式艦船的機動性能要強得多，而且減少了許多不必要的能量和功率損耗，其潛在的經(jīng)濟價值和軍事價值不可低估。結(jié)語節(jié)能減排的要求和科學(xué)技術(shù)的日益進步，可以預(yù)計，在不久的將來，會有越來越多的先進的船舶推進器出現(xiàn)在世人面前THEEND

（Gasturbine）燃氣輪機是以連續(xù)流動的氣體為工質(zhì)、把熱能轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械，包括壓氣機、加熱工質(zhì)的設(shè)備（如燃燒室）、透平、控制系統(tǒng)和輔助設(shè)備等燃氣輪機推進走馬燈是燃氣輪機的雛形。我國在11世紀就有走馬燈的記載，它靠蠟燭在空氣燃燒后產(chǎn)生的上升熱氣推動頂部風車及其轉(zhuǎn)軸上的紙人馬一起旋轉(zhuǎn)。15世紀末，意大利人列奧納多·達芬奇設(shè)計的煙氣轉(zhuǎn)動裝置，其原理與走馬燈相同現(xiàn)代燃氣輪機發(fā)動機主要由壓氣機、燃燒室和透平三大部件組成。當它正常工作時，工質(zhì)順序經(jīng)過吸氣壓縮、燃燒加熱、膨脹做功以及排氣放熱等四個工作過程而完成一個由熱變功的轉(zhuǎn)化的熱力循環(huán)艦船燃氣輪機動力裝置是指以燃氣輪機為主機的全燃化動力裝置。它自五十年代末期起，尤其是六十年代中期以來，已得到了極其廣泛的應(yīng)用。功率總數(shù)日益增長，裝艦使用范圍日益擴大，已由快艇發(fā)展到了護衛(wèi)艦、導(dǎo)彈驅(qū)逐

艦、巡洋艦和直升機

航空母艦等，可謂是

舍我其誰燃氣輪機作為軍艦動力的優(yōu)勢在軍艦動力方案選擇上，燃機輪機的主要競爭對手是艦用柴油機和艦用蒸汽輪機，但是由于燃氣輪機先天優(yōu)勢與軍艦動力系統(tǒng)性能要求更為吻合，燃氣輪機成為了各國軍艦動力系統(tǒng)發(fā)展的唯一選擇。老牌海軍強國如美國海軍、英國海軍、日本海上自衛(wèi)隊的主力水面作戰(zhàn)艦只早已完成動力燃氣輪機化。競爭激烈的船用燃氣輪機在世界范圍內(nèi)，船用燃氣輪機裝置的市場一直主要由GE和羅·羅這兩大公司所統(tǒng)治，但是目前則受到了來自各方的挑戰(zhàn)。MFT-8燃氣輪機TF40系列燃氣輪機Solar燃氣輪機（propeller）是現(xiàn)代船舶的主要推進工具,現(xiàn)在大多數(shù)船舶是