船舶驱动力.docx

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船舶驱动力

目的：

研究再生能源和不可再生能源的优势和劣势

人类开发利用后，在相当长的时刻内，不可能再生的自然资源叫不可再生资源。

主要指自然界的各类矿物、岩石和化石燃料，例如泥炭、煤、石油、天然气、金属矿产、非金属矿产等。

这种资源是在地球长期演化历史进程中，在必然阶段、必然地域、必然条件下，经历漫长的地质时期形成的。

与人类社会的进展相较，其形成超级缓慢，与其它资源相较，再生速度很慢，或几乎不能再生。

人类对不可再生资源的开发和利用，只会消耗，而不可能维持其原有储量或再生。

其中，一些资源可从头利用，如金、银、铜、铁、铅、锌等金属资源；另一些是不能重复利用的资源，如煤、石油、天然气等化石燃料，当它们作为能源利用而被燃烧后，虽然能量能够由一种形式转换为另一种形式，但作为原有的物质形态已不复存在，其形式已发生转变。

如煤和石油都是古生物的尸体被掩压在地下深层中，通过漫长的演化而形成的（故也称为“化石燃料”），一旦被燃烧耗用后，不可能在数百年乃至数万年内再生，因此属于“不可再生能源”。

除此之外，不可再生能源还有，煤、石油、天然气、核能、油页岩。

可再生能源是用完以后还能够通过再生成，例如风能、水能、电能；可在生能源的优缺点：

太阳能：

转化成其它能速度快，利用价值高，用之不竭，污染极小。

缺点：

费用昂贵。

风能：

用之不竭，本钱低，污染极小。

缺点：

涡轮噪音大受地域限制。

水能：

对水和空气污染小。

缺点：

受地域限制水坝会影响生态环境。

地热能：

用之不竭，没有污染。

缺点：

受地域限制。

不可再生能源是用完后就没有的了，例如石油、煤。

不可再生的能源及用途：

1煤———燃料

2石油———工业燃料和原料

3天然气————燃料

4油页岩————炼油

5核燃料————核反映堆的原料

可再生的能源及用途：

1太阳能————太阳能发电或太阳能热水器

2水能————发电

3风能————发电

4潮汐能————发电

5地热————温泉就是地热能的表现。

船舶的分类方式

按驱动方式：

桨、橹、篙、帆、轮桨、螺旋桨、喷水（喷射）、磁流体喷射、风扇（气垫船），

按动力来源分：

人力、畜力、风力、蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机、电力、喷气发动机、燃气轮机、核动力，

船舶能够利用一种或几种动力组合驱动。

1、皮划艇（人力为驱动力）

3、以蒸汽机为驱动力的船舶

4、以蒸汽轮机为驱动力的船舶

5、之内燃机为驱动力的船舶

6、以电力为驱动力的船舶

7、以喷气发动机为驱动力的船舶

八、以燃气轮机为驱动力的船舶

九、以核动力为驱动力的船舶

船舶动力装置

中文名称：

船舶动力装置

英文名称：

marinepowerplant

概念：

为船舶推动和其他需要提供各类能源的全数动力设备的总称。

应用学科：

船舶工程（一级学科）；船舶机械（二级学科）

船舶动力装置是为保证船舶正常营运而设置的动力设备，是为船舶提供各类能量和利用这些能量，以保证船舶正常航行，人员正常生活，完成各类作业。

船舶动力装置是各类能量的产生、传递、消耗的全数机械、设备，它是船舶的一个重要组成部份。

船舶动力装置包括三个主要部份：

主动力装置、辅助动力装置、其他辅机和设备。

主动力装置

1.蒸汽机动力装置

2.汽轮机动力装置

3.柴油机动力装置

4.联合动力装置

5.燃气轮机动力装置

6.

辅助动力装置

展开

主动力装置

大体介绍

　　主动力装置，又称推动装置，是为船舶提供推动动力，保证船舶以必然速度的各类机械设备，包括主机及其附属设备，是全船的心脏。

主动力装置包括主机、传动设备、轴系、推动器等。

当启动主机，即可驱动传动设备和轴系，使推动器工作。

当推动器，一般是螺旋桨，在水中旋转时就可以使船舶前进或后退。

　　主动力装置以主机类型命名，主要有蒸汽机、汽轮机、柴油机、燃气轮机和核动力装置等五类。

现代运输船舶的主机以柴油机为主，在数量上占绝对优势。

蒸汽机曾经在船舶进展史上起过重要作用，但目前几乎全被淘汰。

汽轮机在大功率船上长期占有优势，但也日趋为柴油机所取代。

燃气轮机和核动力装置仅为少数船舶所试用，尚未取得推行。

蒸汽机动力装置

　　1807年，美国工程师R.富尔顿第一次在“克莱蒙脱”号明轮船上用蒸汽机作为推动动力取得成功。

那时采用的是一台20马力的单缸摇臂式往复蒸汽机,取得每小时5英里的航速。

通过不断改良，到19世纪末，蒸汽机进展成为多级膨胀的立式装置，用以驱动螺旋桨，成为那时典型的船舶动力装置。

同时高效、高压的水管锅炉也逐渐取代了初期圆筒式苏格兰烟管锅炉。

20世纪初，航行于大西洋上的巨型奢华客船，都以往复式蒸汽机为动力,单机功率达20000马力。

蒸汽机动力装置的进展达到了顶峰。

蒸汽机动力装置的长处是结构简单，造价低廉，管理利用方便，制造工艺要求不高；缺点是热效率低，本身重量大，专门是大功率蒸汽机的活塞、连杆等运动部件运转惯性专门大，很难平衡，且低压缸尺寸过大，不能取得有效的真空度。

因此，自从汽轮机动力装置和柴油机动力装置在船上试用成功以后，蒸汽机动力装置即逐渐被淘汰。

第二次世界大战期间，美国为应付战时紧急需要而建造的“自由轮”，是最后一批利用蒸汽机动力装置的远洋运输船舶。

中国此刻还有少数沿海和内河船舶利用往复式多膨胀蒸汽机动力装置。

汽轮机动力装置

　　1896年，英国人C.帕森成功地将他发明的汽轮机作为推动动力机应用于一艘快艇上，试航速度达每小时海里。

尔后汽轮机普遍用于大功率船上。

初期用汽轮机直接驱动螺旋桨，不通过减速。

为了使螺旋桨能在理想的转速下工作，后来在汽轮机动力装置上加装了减速齿轮，使汽轮机和螺旋桨都能以各自的最佳速度运转。

到1916年，几乎所有的船用汽轮机都采用了减速装置，减速比由初期的1:

20提高到1:

80以上。

采用减速装置以后，汽轮性能够更高的速度运转，效率大为提高，机体尺寸相应缩小，整个装置加倍紧凑，重量也大大减轻,螺旋桨工作效率也大大提高,使汽轮机成为理想的大功率船用动力装置。

至今某些大型客船、超级油船和高速集装箱船等仍采用汽轮机动力装置。

汽轮机的长处是单机功率大，利用靠得住，运转平稳，无振动和噪声，检修工作量小，锅炉可燃用劣质油。

但汽轮机油耗比柴油机高，即便采用再热循环的汽轮机装置，每马力小时的油耗仍达180～190克，比低速柴油机高40%左右。

柴油机由于单机功率、燃烧劣质油的能力和靠得住性的提高，逐渐取代了汽轮机。

柴油机动力装置

　　20世纪初，柴油机开始用于运输船舶。

第一艘远洋柴油机船是1912年丹麦建造的“锡兰迪亚”号，主机为两台四冲程八缸柴油机，共1250马力，每分钟140转,直接驱动两个螺旋桨。

1914年柴油机船占全世界船舶总吨位%，到1940年上升为20%以上。

　　柴油机动力装置的最大长处是热效率高，燃料消耗明显地低于蒸汽机动力装置。

长期以来，柴油机动力装置有一系列改良，主要有：

①20年代出现以机械喷油取代用紧缩空气喷油的方式；②同一时期试制成废气涡轮增压器，提高了柴油机的功率和性能；③30年代开始燃烧重质柴油，降低了燃料费用。

初期柴油机的功率不大。

第一次世界大战时期用于商船的最大柴油机功率仅4000马力，第二次世界大战前,单机功率达到20000马力。

此刻低速柴油机单机功率已达50000马力以上。

　　现代船用柴油机大部份为低速机,转速约每分钟100转，可直接驱动螺旋桨。

80年代初，出现了长冲程和超长冲程的低速机,每分钟转速降到70转以下,使螺旋桨发挥最佳效率。

但低速机外形尺寸和重量大。

最近几年来，第二次世界大战后出现的大功率的中速机被逐渐应用于船上。

它将气缸排列成V字形,采用减速齿轮，既大大减轻了机身重量，又有利于提高螺旋桨效率。

中速机由于机身短小，能够减少机舱的面积和高度，因此特别适用于尾机舱船和机舱位于甲板下的滚装船和载驳船等。

通过不断的改良，柴油机动力装置日臻完善，它的燃料消耗量最低，能利用廉价的渣油，靠得住性较高，检修期距离长达30000小时以上，热效率接近50%,因此成为目前应用最广的船舶动力装置。

联合动力装置

为知足军用舰艇的需要，将蒸汽、柴油、燃气三种动力联合加以采用，作为船舶的推动装置成为联合动力装置。

联合动力装置的型式有蒸燃联合、柴燃联合、燃燃联合等。

这几种联合动力装置在商船上应用极少。

另外还有一种联合动力装置型式-----电力推动装置。

这种装置是船舶柴油机驱动发电机将电力产生并提供给船舶电站。

燃气轮机动力装置

燃气轮机动力装置在50年代开始用于船舶。

目前主要用于军用舰艇。

燃气轮机同柴油机和汽轮机比较，单机功率大、体积小、重量轻、加速性能好，能随时起动并专门快发出最大功率。

燃气轮机在高温、高压下工作，对燃油质量要求很高，热效率也比柴油机低得多，因此在民用运输船舶上应用不多。

仅在某些气垫船上用于驱动空气螺旋桨。

核动力装置

　　以反映堆代替普通燃料来产生蒸汽的汽轮机装置。

反映堆中核裂变产生的大能量，被不断循环的冷却水吸收，后者又通过蒸汽发生器将热量传给第二个回路中的水，使之变成蒸汽后到汽轮机中作功。

核动力装置主要用于大型军舰和潜艇。

1959年美国在客货船“萨凡那”号上试用功率20000马力核动力装置成功；1960年苏联在破冰船“列宁”号上采用核动力装置,功率44000马力。

尔后，联邦德国和日本也别离建造了核动力商船。

这些船在试航一段时刻后，出于法律和民意上的原因停驶。

人们担忧放射性物质污染航道、口岸和城市环境，因此很多口岸拒绝核动力船进港。

对核燃料利用后的核废料也还缺乏妥帖处置办法。

目前这些民用核动力船都已改装为常规动力装置船。

辅助动力装置

　　辅助动力装置是用于提供除推动装置之外的各类能量，供船舶航行、作业和生活需要的装置，包括为全船提供电力、照明和其他动力的装置，如发电机组、副锅炉等。

发电机组是船上最重要的辅助动力装置。

蒸汽机船上的发电机组由蒸汽机驱动（有时用小型汽轮机驱动），但容量较小，以供照明电源为主。

在汽轮机船上，发电机组由汽轮机驱动，为全船电气设备提供电源。

这种汽轮发电机组大部已系列化，容量从500千瓦到2500千瓦不等,能够自由

选择。

在柴油机船上，有2～3台发电机组，由单独设置的中速或高速柴油机驱动。

容量据全船电动机械设备的数量肯定，普遍采用400伏三相交流电,频率有50赫兹和60赫兹两种。

副锅炉在蒸汽机船和汽轮机船上是供停泊时利用，在柴油机船上供平时取暖和加热用。

柴油机船上的副锅炉的燃料能够是燃油，也能够利用柴油机排出的废气所产生的蒸汽。

除发电机组和副锅炉外，由于现代船上液压机械设备的驱动需要，还设有液压动力装置，其主要部件为液压油泵，能够用电动机或单独的柴油机驱动。

其他辅机和设备

　　随着运输船舶性能上的不断完善，船上的辅机和设备也日趋复杂,最大体的有：

　　船舶甲板机械，有舵机、锚机、起货机等辅助机械。

这些机械在蒸汽机船上用蒸汽作为动力，在柴油机船上先是采用电动，现多数已改用液压驱动。

　　各类管路系统，有为全船供给海水和淡水的供水系统；为调节船舶压载用的压载水系统；为排除舱底积水用的舱底水排出系统；为全船提供紧缩空气用的紧缩空气系统；为灭火用的消防系统等等。

这些系统所采用的设备如泵和紧缩机等绝大部份是电动的，并能自动控制。

　　机舱自动化设备，用于保证明现动力装置远距离操纵与集中控制，以改善工作条件，提高工作效率。

机舱自动化设备包括有自动控制与调节系统，自动操纵系统，集中监测系统。

全船系统，用于保证船舶生命力和安全，为船员和旅客生活服务的取暖、空调、通风、冷藏等系统。

这些系统一般都自动调节和控制。

建议：

希望在此后的日子里，船舶的驱动方式能加倍的多样化，而且加倍环保。

希望能发觉或发明一种新能源，在有足够快的速度，知足人类生活的实际需求的情形下，做到保护地球环境、资源，最好能结合再生能源和不可再生能源的益处和优势，舍去再生能源和不可再生能源的坏处、劣势。

制作人：

屠飞阳

六（9）班24号