主推進(jìn)動(dòng)力裝置36課件

《主推進(jìn)動(dòng)力裝置》

第十章船舶動(dòng)力裝置第十章船舶動(dòng)力裝置

二船舶動(dòng)力裝置的類(lèi)型1柴油機(jī)動(dòng)力裝置2蒸汽動(dòng)力裝置3燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置4核動(dòng)力裝置5綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)6燃料電池動(dòng)力裝置1.柴油機(jī)動(dòng)力裝置

高速柴油機(jī)中速柴油機(jī)低速柴油機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)N≤300300＜N≤1000N＞1000小中大柴油機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：熱效率高，啟動(dòng)迅速可靠，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，部分載荷運(yùn)轉(zhuǎn)性能好，可靠性高，單位功率重量較輕，功率覆蓋范圍廣；但是振動(dòng)和噪音大，工作溫度高，受力復(fù)雜。第十章船舶動(dòng)力裝置

看圖15四月20256柴油機(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):A.有較高的經(jīng)濟(jì)性，耗油率比蒸汽、燃?xì)鈩?dòng)力裝置低得多；B.重量輕(單位重量的指標(biāo)小)；C.具有良好的機(jī)動(dòng)性，操作簡(jiǎn)單，啟動(dòng)方便，正倒車(chē)迅速；D.功率范圍廣。缺點(diǎn):A.柴油機(jī)尺寸和重量按功率比例增長(zhǎng)快；B.柴油機(jī)工作中的噪聲、振動(dòng)較大；C.中、高速柴油機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件磨損較厲害；D.柴油機(jī)低速穩(wěn)定性差；E.柴油機(jī)的過(guò)載能力相當(dāng)差。第十章船舶動(dòng)力裝置

2.蒸汽動(dòng)力裝置第十章船舶動(dòng)力裝置

往復(fù)式蒸汽機(jī)工作原理：是靠蒸汽的膨脹作用來(lái)作功的，用鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽，進(jìn)入蒸汽機(jī)膨脹作功，推動(dòng)汽機(jī)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，

活塞通過(guò)連桿，將往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，從而使船舶獲得動(dòng)力。往復(fù)式蒸汽機(jī)

往復(fù)式蒸汽機(jī)工作優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，管理方便及噪音小。但是經(jīng)濟(jì)性差，體積和重量大，現(xiàn)已退出船舶動(dòng)力機(jī)械領(lǐng)域。第十章船舶動(dòng)力裝置

旋轉(zhuǎn)式汽輪機(jī)工作原理：利用蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)噴嘴膨脹降壓增加流速按一定的方向噴射出來(lái)，進(jìn)入葉片推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，從而使連接軸轉(zhuǎn)到。第十章船舶動(dòng)力裝置

旋轉(zhuǎn)式汽輪機(jī)工作優(yōu)缺點(diǎn)：?jiǎn)螜C(jī)功率大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，摩擦磨損小，振動(dòng)輕，噪聲小，但是裝置熱效率低，要配置較大笨重的輔助設(shè)備，應(yīng)用范圍較窄。15四月202513汽輪機(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):a.單機(jī)功率大,可達(dá)7.5×104kW以上；b.轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，無(wú)周期性擾動(dòng)力，機(jī)組振動(dòng)噪聲??；

c.工作可靠性高；

d.可使用劣質(zhì)燃料油。缺點(diǎn):a.總重量大，尺寸大；

b.燃油消耗率高；

c.機(jī)動(dòng)性差,啟動(dòng)前準(zhǔn)備時(shí)間約為30~35min，緊急須15~20min。Tips:汽輪機(jī)推進(jìn)裝置主要采用的是汽輪機(jī)+減速齒輪箱+定距槳的形式；少數(shù)采用汽輪機(jī)電力傳動(dòng)形式。復(fù)習(xí)提問(wèn)(一）1.動(dòng)力裝置的組成；2.柴油機(jī)

動(dòng)力裝置的優(yōu)缺點(diǎn)；3.汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的優(yōu)缺點(diǎn)；4.汽輪機(jī)

的

應(yīng)用場(chǎng)合16第十章船舶動(dòng)力裝置

3.燃汽輪機(jī)動(dòng)力裝置15四月202516燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置1-螺旋槳2-減速齒輪3-壓氣機(jī)4-燃燒室5-燃?xì)廨啓C(jī)6-聯(lián)軸器7-起動(dòng)電動(dòng)機(jī)（1）壓氣機(jī)（2）燃燒室（3）燃?xì)廨啓C(jī)輕型燃?xì)廨啓C(jī)第十章船舶動(dòng)力裝置

燃?xì)廨啓C(jī)工作原理：利用壓氣機(jī)(即壓縮機(jī))連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮；壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃?xì)?，隨即流入燃?xì)鉁u輪中膨脹做功，推動(dòng)渦輪葉輪帶著壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)；加熱后的高溫燃?xì)獾淖龉δ芰︼@著提高，因而燃?xì)鉁u輪在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，尚有余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。燃?xì)廨啓C(jī)由靜止起動(dòng)時(shí)，需用起動(dòng)機(jī)帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨(dú)立運(yùn)行后，起動(dòng)機(jī)才脫開(kāi)。15四月202519燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)動(dòng)力裝置的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):a.單位功率的重量尺寸??；b.啟動(dòng)加速性能好；c.振動(dòng)小，噪聲小。

缺點(diǎn):a.主機(jī)沒(méi)有反轉(zhuǎn)性；b.必須借助啟動(dòng)機(jī)械啟動(dòng)；c.葉片材料昂貴，工作可靠性較差，壽命短；d.進(jìn)排氣管道尺寸大，艙內(nèi)布置困難。

第十章船舶動(dòng)力裝置

4.核動(dòng)力裝置核動(dòng)力裝置（nuclearpowerplant）?核動(dòng)力的裝置定義–利用原子核反應(yīng)堆內(nèi)核燃料的裂變反應(yīng)產(chǎn)生熱能并轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力的裝置。?核動(dòng)力裝置結(jié)構(gòu)–核反應(yīng)堆、產(chǎn)生動(dòng)力的系統(tǒng)和設(shè)備（如核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)和核電站汽輪機(jī)），

以及為保證設(shè)備正常運(yùn)行、人員健康和安全所需要的系

統(tǒng)和設(shè)備。?核動(dòng)力裝置的主要推進(jìn)方式–核反應(yīng)堆-蒸汽輪機(jī)–核反應(yīng)堆-電機(jī)23核能推進(jìn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單原理

第十章船舶動(dòng)力裝置

核動(dòng)力裝置工作原理：是利用可控核反應(yīng)來(lái)獲取能量，從而得到動(dòng)力、熱量和電能。核能在反應(yīng)堆中被轉(zhuǎn)化為熱能，熱能將水變?yōu)檎羝苿?dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電或作為推進(jìn)動(dòng)力。產(chǎn)生動(dòng)力的系統(tǒng)和設(shè)備船舶核動(dòng)力裝置的優(yōu)點(diǎn)1）核動(dòng)力裝置使核潛艇能在水下長(zhǎng)期連續(xù)航行：核動(dòng)力裝置以核能為能源，核裂變時(shí)不需要空氣，因此核潛艇能在水下長(zhǎng)期連續(xù)航行，其隱蔽性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)動(dòng)力潛艇。2）續(xù)航力不受限制：核反應(yīng)堆一次裝料，可運(yùn)行幾年甚至幾十年，如美國(guó)建造的“弗吉尼亞”級(jí)潛艇上使用的S9G反應(yīng)堆，其壽命可達(dá)33年。從而使核潛艇具有“無(wú)限”的續(xù)航力。1千克鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒放出的能量3）功率大：

現(xiàn)在已運(yùn)行的艦艇動(dòng)力反應(yīng)堆，單堆功率在30~300兆瓦（MW）之間，有的核動(dòng)力艦艇（如航空母艦）裝有多個(gè)反應(yīng)堆，強(qiáng)大的動(dòng)力使得這些龐然大物能以20~50節(jié)的高航速航行。27核動(dòng)力推進(jìn)動(dòng)力裝置的特點(diǎn)?a.極少的燃料釋放巨大的能量；?b.功率大；?c.無(wú)需空氣。?a.裝置大；?b.操縱管理檢查系統(tǒng)比較復(fù)雜；俄羅斯阿庫(kù)拉Akula(鯊魚(yú))級(jí)戰(zhàn)略核潛艇?c.裝置造價(jià)昂貴。33094a攻擊型核潛艇15四月202527聯(lián)合動(dòng)力推進(jìn)動(dòng)力裝置汽輪機(jī)＋加速燃?xì)廨啓C(jī)（COSOG或COSAG）柴油機(jī)＋加速燃?xì)廨啓C(jī)（CODOG或CODAG）燃?xì)廨啓C(jī)＋加速燃?xì)廨啓C(jī)（COGAG或COGOG）

尼米茲級(jí)航空母艦（美）“林肯”號(hào)115四月202528聯(lián)合動(dòng)力推進(jìn)動(dòng)力裝置的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):a.重量尺寸?。籦.操縱方便，備車(chē)迅速；c.自巡航到全速工況加速迅速；d.具有多機(jī)組并車(chē)的可靠性；e.管理與檢修費(fèi)較低。

缺點(diǎn):a.必須配備不同燃料及相應(yīng)的管路及貯存設(shè)備；b.主減速器的小齒輪數(shù)目多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；c.在減速器周?chē)贾糜须y度。（英）“無(wú)敵”號(hào)意-加里博迪號(hào)新型船舶動(dòng)力裝置?噴水推進(jìn)?吊艙推進(jìn)?全電力推進(jìn)?超導(dǎo)磁流體推進(jìn)?表面驅(qū)動(dòng)?對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳?高效一體舵槳39噴水推進(jìn)噴水推進(jìn)第十章船舶動(dòng)力裝置

吊艙推進(jìn)吊艙式推進(jìn)器15四月202535吊艙推進(jìn)技術(shù)（PoddedPropulsion）Pod指吊于船外的水下艙室，室內(nèi)有推進(jìn)電機(jī)，通過(guò)軸系及推進(jìn)軸承和推進(jìn)器，電機(jī)與母船只有動(dòng)力電纜及通信電纜相連接。

FixPod與Azipod：Azipod指可沿Z軸360o旋轉(zhuǎn)動(dòng)的吊艙，其中Azi－指Azimurth。Azimurth傳動(dòng)過(guò)去由錐齒輪系組成的Z－drive實(shí)現(xiàn)，后來(lái)又用于側(cè)推器（Thruster）。上世紀(jì)中期ABB率先將Azimurth概念用于主電力推進(jìn)。其后又提出了對(duì)向反轉(zhuǎn)吊艙推進(jìn)裝置的概念。生產(chǎn)吊艙系統(tǒng)的著名公司ABBIndustry（Azipod）Rolls-Royce（Mermaid）Schottel-Siemens（SSP）JohnCranelips（Dolphin）15四月202536其他吊艙15四月202537瑞典KAMEWA“美人魚(yú)”吊艙推進(jìn)裝置

15四月202538吊艙裝置的結(jié)構(gòu)電力裝置部分由以下設(shè)備和部件組成：發(fā)電機(jī)組；雙繞組電動(dòng)機(jī)，功率最大可達(dá)數(shù)十兆瓦；滑環(huán)裝置及其相關(guān)的冷卻室；功率轉(zhuǎn)換器傳動(dòng)箱；主配電板；船舶管理系統(tǒng)，包括電力管理系統(tǒng)；諧波過(guò)濾系統(tǒng)；動(dòng)力定位系統(tǒng)；綜合監(jiān)控系統(tǒng)；15四月202539吊艙裝置的類(lèi)型和用途

牽引式（PullingMermaid）:適用于高速雙螺旋槳船，如客滾船和豪華游船等頂推式（PushingMermaid）:適用于中速單螺旋槳船高推力頂推式（HighThrustPushingMermaid）:用于需要最大系柱拉力的低速船，如拖輪、近海工程船和海洋平臺(tái)等?！懊廊唆~(yú)”電力推進(jìn)裝置可用于油輪、車(chē)客渡船、滾裝船、豪華游船、拖輪、近海工程船和半潛式海洋平臺(tái)以及軍用艦船等。15四月202540吊艙裝置的應(yīng)用第十章船舶動(dòng)力裝置

電力推進(jìn)系統(tǒng)工作原理：是利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳來(lái)推進(jìn)船舶運(yùn)行。第十章船舶動(dòng)力裝置

燃料電池推進(jìn)裝置：與電力推進(jìn)系統(tǒng)差不多，只是產(chǎn)生電能的方式不一樣。第十章船舶動(dòng)力裝置

燃料電池核心部件氫的制備太陽(yáng)能制氫水電能源制氫高壓氫氣儲(chǔ)存

液態(tài)氫儲(chǔ)存金屬氫化物儲(chǔ)氫首先使氫與金屬形成金屬氫化物加熱后，金屬氫化物分解脫氫而得氫氣。活性炭吸附貯氫

活性炭低溫吸附具有相當(dāng)好的儲(chǔ)氫能力，在

-196℃，4.2MPa時(shí)，活性炭的儲(chǔ)氫量約總重的5％；但是-196℃的低溫、4.2MPa的壓力，兼有高壓容器法和液氫法的弱點(diǎn)，在車(chē)上也不是可行的方法。碳納米材料貯氫

碳納米管是一種納米尺度的、具有完整分子結(jié)構(gòu)的新型碳納米材料，是由石墨的一層碳原子卷曲而成的無(wú)縫、中空的管體。碳納米管具有優(yōu)良的貯氫性能.氫燃料電池渡輪“海洋變革號(hào)”“海洋變革號(hào)”（SeaChange）商用氫燃料電池渡輪已建成，2021年第三季度在舊金山灣區(qū)投入使用。它由通過(guò)燃料電池運(yùn)行的壓縮氫氣提供動(dòng)力，這將是同類(lèi)產(chǎn)品中的第一艘，一次加氣可運(yùn)行兩天。“MFHydra”號(hào)將是全球首艘最大液氫動(dòng)力渡輪首艘獲得挪威海事局、挪威民防和應(yīng)急規(guī)劃局(DSB)和DNV船級(jí)社批準(zhǔn)的氫動(dòng)力船，該船已于2021年7月由Westcon船廠交付至Norled公司，這艘船可容納300名乘客和80輛汽車(chē)?！癕FHydra”號(hào)將是全球首艘最大液氫動(dòng)力渡輪2022年1月9日，武漢眾宇動(dòng)力系統(tǒng)科技有限公司與廣東眾江船艇科技有限公司簽署合作協(xié)議，在佛山聯(lián)合開(kāi)發(fā)氫燃料電池游覽船，這將是中國(guó)第一艘經(jīng)過(guò)認(rèn)證、正式商用的氫燃料電池船舶。中國(guó)第一艘商用的氫燃料電池船舶國(guó)外太陽(yáng)能船舶日本太陽(yáng)能為動(dòng)力的大型貨船“御夫座領(lǐng)袖號(hào)”國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能船舶“中遠(yuǎn)騰飛”國(guó)內(nèi)目前最大太陽(yáng)能船舶HQ2380太陽(yáng)能船HQ2380太陽(yáng)能船?超導(dǎo)磁流體推進(jìn)

?超導(dǎo)磁流體推進(jìn)

?超導(dǎo)磁流體推進(jìn)

?超導(dǎo)磁流體推進(jìn)

超導(dǎo)船“大和”1號(hào)第十章船舶動(dòng)力裝置

知識(shí)拓展與鞏固包含有哪些具體的動(dòng)力應(yīng)用？73優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)1、在設(shè)計(jì)功率效率較高；2、系統(tǒng)的傳動(dòng)損耗比較低；3、造價(jià)成本低。1、在部分工況效率較低；2、振動(dòng)和噪音；3、排放CO2和NOx、PM等污染物傳統(tǒng)船舶柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)74優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)1、多機(jī)、單機(jī)工作模式切換，發(fā)動(dòng)機(jī)效率高；2、起動(dòng)運(yùn)行速度更快；

3、振動(dòng)、噪聲低，1、設(shè)備多，造價(jià)較高。2、多種能量之間傳遞導(dǎo)致能量損失增加。3、仍有溫室氣體和有害物排放。船舶柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電力推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)1、低碳環(huán)保，少有害物質(zhì)排放；2、安全系數(shù)高，不易著火和爆炸；3、燃料價(jià)格相對(duì)便宜。1、LNG發(fā)動(dòng)機(jī)反應(yīng)較慢，操控性較差；2、設(shè)備要求高，造價(jià)較高；3、占據(jù)空間大，布置要求高；4、LNG供應(yīng)鏈不完善，加氣困難。船舶天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)1、綠色環(huán)保，無(wú)污染；2、通過(guò)市電補(bǔ)充電能，運(yùn)營(yíng)成本低；3、運(yùn)動(dòng)部件少，工作時(shí)振動(dòng)、噪聲低。1、電池能量密度低，續(xù)航能力較弱；2、普通電池比能量低，壽命短；3、鋰電池價(jià)格高，需要過(guò)充、過(guò)放保護(hù)。船舶純電力推進(jìn)系統(tǒng)常規(guī)電池電力推進(jìn)系統(tǒng)77優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)1、發(fā)電效率高，燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能；2、綠色環(huán)保，零碳、零排放；3、功率密度大，續(xù)航里程長(zhǎng)；1、系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)不成熟，價(jià)格昂貴。2、加氫、儲(chǔ)氫困難。3、有待規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。氫燃料電池電力推進(jìn)系統(tǒng)船舶純電力推進(jìn)系統(tǒng)船舶動(dòng)力裝置發(fā)展歷史?火藥機(jī)的嘗試?yán)_(kāi)了動(dòng)力裝置的序幕?瓦特蒸汽機(jī)的發(fā)明?Diesel1895年發(fā)明柴油機(jī)?1807年，美國(guó)人富爾頓將蒸汽機(jī)安裝在木船上?1887年，汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的輪船航行在江河上?1900年英國(guó)制成了艦用柴油機(jī)?1902年德國(guó)首先把柴油機(jī)用做商船動(dòng)力，1904年用于潛艇?1905年瑞士Sulzer廠建成第一臺(tái)可倒轉(zhuǎn)式二沖程柴油機(jī)?1908年俄國(guó)制成缸徑1m的預(yù)燃室式柴油機(jī)?1912年丹麥B&W公司制成缸徑520mm、轉(zhuǎn)速140r/min、功率

1486kW的八缸四沖程柴油機(jī)，以雙機(jī)雙軸方式裝在7500

噸的“雪蘭地亞”號(hào)遠(yuǎn)航曼谷成功?隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高集成、模塊化、數(shù)據(jù)總線、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、人工智能技術(shù)在船舶上的應(yīng)用9原動(dòng)機(jī)的分類(lèi)及用途汽油機(jī)GasolineEngine柴油機(jī)DieselEngine蒸汽渦輪裝置SteamTurbine燃?xì)鉁u輪裝置GasTurbine熱效率較低，功率小于200千瓦，大量用于汽車(chē)，僅游艇等小型船舶使用。

熱效率最高，低速柴油機(jī)可與螺旋槳直聯(lián)。80%以上的民用商船采用柴油機(jī)為主機(jī)，通常小于10萬(wàn)千瓦

由渦輪和鍋爐組成，熱效率較柴油機(jī)低。功率可很大，以煤為燃料的裝置常用于發(fā)電廠，在船舶上常用于核動(dòng)力船及液化天然氣船

重量輕而功率大，常用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，船舶中主要用于軍艦

電力推進(jìn)的船舶動(dòng)力裝置（MarineElectricPropulsion）電力推進(jìn)船舶有一個(gè)集中的中央電站，向全船供應(yīng)動(dòng)力，包括推進(jìn)動(dòng)力在內(nèi)。電力推進(jìn)船舶目前大約只占1/6，但未來(lái)將會(huì)成倍增長(zhǎng)。

迄今為止，柴油機(jī)仍然是熱效率最高，應(yīng)用最廣泛的發(fā)動(dòng)機(jī)。在船舶動(dòng)力及大功率車(chē)輛的應(yīng)用上占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。船用柴油機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

自從柴油機(jī)誕生以來(lái)，技術(shù)性能已經(jīng)發(fā)生了極大的變化：——效率已經(jīng)從25%提高到50%，在近十年