第三章-船用柴油机

速，影响船舶的低速航行性能。
⒉汽轮机动力装置
汽轮机动力装置是由锅炉、汽轮机、冷疑器、轴系、管系及其它有关机 械设备等组成。其工作原理如图1-2-1所示。图中燃料在锅炉1里燃烧，放 出热量，水在水管中吸热，汽化成饱和蒸汽；饱和蒸汽在蒸汽过热器2中 吸热成为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机4、5膨胀作功，使汽轮机叶轮 旋转，再通过减速齿轮6带动螺旋桨7工作。作过功的乏汽在冷凝器8中将 热量传给冷却水，同时本身凝结成水，然后由凝水泵10抽出，并经给水 泵11通过给水预热器打入锅炉中，从而形成一个工作循环。冷凝器的冷 却水用循环泵9由舷外打入，吸热后又排至舷外。
其螺旋桨可以360度回转，船舶在航行时可以在极小的范围内灵活运动。 电网由三个层次组成：一是6.6KV的中压主系统，二是450V的辅助
低压系统，三是450V的应急系统。 电源：3台5200KVA，720r/min，60Hz的主发电机组，柴油机为
Warslia 9L32，可以单独或者并联向中压电网供电。 负载：船尾左右舷各一台吊舱式电力推进器SSP的4.7MW永磁同步
三、Z型传动
Z型传动装置又称悬挂式螺旋桨装置。 它有以下优点：
（1）操纵性能好。 特别是采用两台主机时，而每台分别带 动一个Z型传动装置时，可以使船舶原地回转、横向移 动、快速进退以及微速航行等。
（2）可以省掉duo、尾柱和尾轴管等结构，使船尾形状简 单，船体阻力减少。
（3）可用重量轻、体积小的中、高速柴油机，而不需要单
2005年8月13日，我国首条自行设计，配备全 电力推进Azipod系统的科学考察船成功交船
第一条完全由国内自主设计，采用紧凑式吊舱 电力推进装置及I级动力定位系统的3000吨级 科学考察船
与常规推进相比，它能带来10％到15％的燃油 节约，另外它还有噪音少、震动小、操作灵活 的优点
采用SSP（海豚）推进器
6.自动化设备 为改 善 船 员工作条件、减轻劳动强度
和维护工作量、提高工作效率以及减少人为 操作错误所设置的设备。主要由遥控、自动 调节、监视、报警和打印等设备组成。
㈢船舶动力装置的类型及特点
船舶动力装置的类型一般以主机的结构型式 来命名。目前常见的有柴油机动力装置、汽 轮机动力装置、燃气轮机动力装置、联合动 力装置和核动力装置等。
第三章 船用柴油机
第一节 船舶动力装置基本知识
㈠船舶动力装置的含义
保证船舶正常航行、作业、停泊以及船员、 旅客正常生活所必需的的机械设备的综合体。
可以说船舶动力装置包括船上所有的机械设 备。
㈡船舶动力装置的组成
辅助动 力装置
推进装置 系统
管路系统
轮机 自动化
甲板机械
⒈推进装置
主机：产生推进动力的原动机。 后传动装置：主机与轴系的连接装置。作用：合、
船用燃气轮机由压气机 、燃气轮机和燃烧室组成。 工作原理与汽轮机相似，只是在作功的工质方面有所不同。
汽轮机中使用的燃料是在锅炉内燃烧，使锅炉中的水加热产 生蒸汽，推动叶轮作功；而燃气轮机则利用燃料在燃烧室内 燃烧，所产生的燃气推动叶轮作功。其工作原理如图1-2-2所 示：供燃料燃烧的空气首先进入压气机，经压缩后温度升高 到100～200℃左右，然后再送到燃烧室(即燃气发生器)中去。 与此同时，燃料通过喷油嘴喷入燃烧室，与高温高压的空气 混合后经点火即进行燃烧，这时温度可高达2000℃左右。一 般用渗入压缩空气的方法，也即二次进风的方法降低燃气温 度至600～700℃。燃气进入燃气轮机，在叶片槽道内膨胀， 将其动能转换为机械功，使燃气轮机旋转，驱动压气机，随 后通过减速齿轮带动螺旋桨工作。装置的起动依靠电动机， 电动机通过联轴器与燃气轮机联接。
➢ 其缺点是：
（1）需要经过机械能变电能、电能变机 械能两次能量转换，传动效率ຫໍສະໝຸດ Baidu；
（2）增加了主发电机及主电动机，使动 力装置总的重量和尺寸都增加，造价和维 护费用提高。
（3）对维护人员的技术要求，特别是
电气工程技术水平的要求较高。
图片
图
片
实
例
实
例
电力推进--中国海监83号
中国海监83号
SSP推进器
SSP
推 进 器
推进器图例
泰安口轮
船舶领域的应用
COSCO”泰安口“轮简介：
“泰安口”半潜船载重量18000吨，总长156米，可以装载海洋钻井 平台。船尾左舷和右舷安装了SIEMENS公司和SCHOTTEL公司联合
生产的吊舱式电力推进系统（Siemens Schottel Propeller，简称SSP），
⑷不能倒转，需设倒车汽轮机或倒车级（空转）
⒊燃气轮机动力装置
燃气轮机是在1947年开始应用于船舶，而得到迅速 发展则在50年代后期。并且，船用燃气轮机主要用 于军舰。从70年代起，英、美建造的大小型水面舰 艇（除航空母舰外）绝大多数都是采用燃气轮机作 为推进动力的。
船用燃气轮机的组成和工作原理
电动机及为其变频调速服务的变压器、晶闸管装置；左右舷各一台侧推 器的800KW电动机及为其变频调速服务的变压器、晶闸管装置；和可以 为450V的辅助低压系统供电的2台900KV、将电压从6.6KV转变为450V的 旋转变流器。
根据船舶不同运行状态时，对功率的不同需要，提供经济可靠的 供电，“泰安口”半潜式电力推进船电力系统可以提供航行模式、机动 操纵模式、港内停泊模式、装载货物模式等多种运行模式。
⑵汽轮机叶轮转速稳定，无周期性扰动力，因此机组振动小， 噪声小。
⑶磨损部件少，工作可靠性大，使用期限长，10万小时以上。 ⑷可使用低质燃油，滑油消耗率也很低。 缺点： ⑴装置总重量、尺寸大。 ⑵燃油消耗大，装置效率差，经济性较柴油机动力装置差。
⑶备车时间长，机动性差。另外，从一个工况变换到另一个 工况的过渡时间也较柴油机装置长2～3倍。
1螺旋桨、 2减速齿轮、3压气机、4燃烧室、5燃气 轮机、6联轴器、7-起动电动机
⒋核动力装置
舰用蒸汽轮机动力装置是由锅炉提供蒸汽，舰艇核 动力装置就是用核反应堆代替燃烧重油的蒸汽锅炉， 核动力装置的第二回路也是蒸汽轮机动力装置。
优点： ⑴具有极大的能量贮备，在限定舱室空间所能提供
的能量比其它型式的动力装置大得多； ⑶不需要消耗空气而获得热能。 缺点： ⑴重量尺寸较大； ⑵操纵管理检查系统比较复杂； ⑶造价昂贵。
一种传动方式。 主要优点是：
（1）主机转速可以不受螺旋桨要求低转速的限制。 （2）轴系布置比较自由。主机曲轴和螺旋桨轴可以同心
布置也可以不同心布置 。 （3）在带有倒顺车离合器的装置中，主机不用换向，使 主机结构简单，工作可靠，管理方便，机动性提高。
（4）有利于多机并车运行及设置轴带发电机。
主要缺点是轴系结构复杂，传动效率较低。 多用于中小型船舶及大功率中速柴油机。
在大功率船舶动力装置中，汽轮机占有一定优势，统计资料 表明，功率小于2×104kW的船舶，多采用柴油机动力装置， 而大于2×104kW的多采用汽轮机。高速客船、集装箱船、大 型油船以及大中型舰艇多采用汽轮机动力装置。
优点：
⑴单机功率远比活塞式发动机大。现代舰用汽轮机的单机组 功率已达75000kW以上
（3）工作可靠，寿命长。普遍应用于大、中功率的民用船上。 缺点是：整个动力装置的重量尺寸大，要求主机有可反转性能， 非设计工况下运转时经济性差，船舶微速航行速度受到主机最低稳定
转速的限制。
二、间接传动
间接传动是主机和螺旋桨之间的动力传递除经过轴系 外，还经过某些特设的中间环节（离合器、减速器等）的
独的减速齿轮装置，主机不需要换向机构 。 （4）由于这种传动装置是垂直悬挂在船尾，可由船尾部甲
板开口处吊装，检修不用进坞 。 但传递功率受到一定的限制，仅适用于小型船舶，如港作船等。
四、电力传动
电力传动是主机驱动主发电机，将发出的电供到主配电板，再由主配电
板供电给主电动机，从而驱动螺旋运转的传动方式。
⒌船舶联合动力装置
由两台或两台以上不同类型的热力发动机如燃气轮机和汽轮 机、柴油机和燃气轮机、柴油机和汽轮机、核动力和燃气轮 机，或不同型号的两台或两台以上的燃气轮机供船舶推进和 其它船舶设备所必需的能源，或只供船舶推进所需能源的装 置称为船舶联合动力装置。
按照不同发动机热力学上有无联系，联合动力装置分成有联 系的经济型和无联系的加速型两大类。
⒈柴油机动力装置
广泛应用。目前以柴油机作为主机的船舶占98%以上，柴油 机船总功率占造船总功率的90%以上。
优点： ⑴有较高的经济性，在整个功率范围内燃油耗率较低， 耗油率比蒸汽、燃气动力装置低得多。这一优点使柴油机船 的续航能力大大提高，换句话说，一定续航力下所需的燃油 贮备量较小，从而使营运排水量相应增加。运行费用也比较 低。
➢ （5）优化机舱
机械噪声下降，振动减少，工作区整洁，减少废气排放，机舱内空气 新鲜，环境质量得到改善。
➢ （6）维护减轻
实现自动化监控，能很快发现问题，排除故障，可进行有针对性的适
、 情和适时维护， 提高了适航性 减轻了工作量。
➢ （7）实现自控
有利于计算机网络管理，有助于实现系统的自动控制，全面提升船舶 信息化、智能化、自动化水准。
2002年12月18日,我国新型半潜船 ，具有世界 半潜船“全能冠军”和“亚洲第一船”美誉的 泰安口轮投入营运，填补了我国造船史上的一 项空白。2003年8月，泰安口轮的姊妹船—康 盛口轮强势加盟中远航运，又极大地增强了中 远航运挑战超极限运输的能力。具有5个吊舱 推进器
两条船可以合在一起，装货能力达3万吨，下 潜达到9米
⒋船舶甲板机械
保证船舶航向、停泊及装卸货物所需要的机 械设备。
锚泊机械设备：包括锚机、绞盘等。 操舵机械设备：包括舵机及操作机械、执行
机构等。 起重机械设备：如起货机、吊艇机及吊杆等
设备。
5.防污染设备 用来 处 理 船上污油水、油泥、生活污
水及各种垃圾的设备。其中有油水分离装置、 焚烧炉及生活污水处理装置等。
目前最常用有三种：即汽轮机+加速燃气轮机，柴油机+加 速燃气轮机，燃气轮机+加速燃气轮机。
四、船舶动力装置的传递方式
一、直接传动
直接传动是主机动力直接通过轴系传给螺旋桨的传动方式。
主要优点是：
（1）结构简单，维护管理方便。 （2）经济性好，传动损失少，传动效率高。主机大型低速柴油机。
螺旋桨转速较低，推进效率较高。
能，它由发电机、配电板及其它电气设备组 成。 辅助锅炉装置：民用船舶一般用它产生低压 蒸汽，以满足加热、取暖及其它生活需要。 它由辅助锅炉及为它服务的燃油、给水、鼓 风、送汽设备及管路、阀件组成。
⒊船舶管路系统
血管 船舶为了完成一定任务而专门用来输送和排
出液体或气体的管路、附件、机械设备和仪 表的总称。它包括动力管路和船舶管路。 动力管系：主要用来为主机和辅助机械服务 的管路。如：燃油、滑油、冷却水、压缩空 气、排气及废气利用管路。 船舶系统：为保证船舶安全及船员和旅客的 正常生活所需的系统。
并车，离合，倒顺，减速，隔振及调节推进装置的 布置等等。离合器、减速箱、联轴器 轴系：将主机发出的功率传递给螺旋桨，同时将桨 旋转所产生的轴向推力传给船体以推动船舶前进。 传动轴、轴承、密封件 推进器：将主机发出的能量转换为推力的设备，如 螺旋桨等。
⒉辅助动力装置
提供推进动力以外的各种能源。 船舶电站：供给辅助机械及全船所需要的电
优点是：
（1）主机和螺旋桨之间没有机械联系 ；
（2）主机转速不受螺旋桨转速的限制，可选用中、高速柴油机，并可在柴 油机恒定转速下调节电动机转速，使螺旋桨转速得到均匀、大范围的调节；
（3）螺旋桨反转是靠改变主电动机（直流）电流方向来完成的，倒车功率 大，操纵容易，反转迅速，船舶机动性能提高；
（4）主电动机对外界负荷的变化适应性好，甚至可以短时间堵转。
⑵在低转速时有良好的扭矩特性，可用低质燃油，空气耗率 低、排气红外辐射少。
⑶重量轻，辅助设备较少，布置简单，单位重量指标较小。 ⑷具有良好的机动性，起动、加速、换向性能良好等。 缺点： ⑴柴油机尺寸和重量按功率比例增长快，因此单机组
功率受到限制。 ⑵柴油机工作中的噪声、振动较大。 ⑶高中速柴油机的运转部件磨损厉害。 ⑷柴油机在低速时稳定性差，因此不能有较小的最低稳定转