船舶动力装置综述(上)

　　船舶动力装置(marine power plant)

　　推进船舶和为船舶提供其他所需的动力和能源(电、蒸汽、热水、压缩空气、压力液体等)的全部动力设备。

　　组成 船舶动力装置主要由推进动力装置和辅助动力装置组成。

　　推进动力装置 也称主动力装置，是提供推进动力的成套动力设备，由主机、主锅炉、传动装置和轴系、推进器以及为这些推进设备服务的辅助设备、管系和仪表所组成。

　　①主机:用于船舶推进的热力发动机,有蒸汽机、汽轮机、柴油机、汽油机和燃气轮机等。对于无推进器的工程船舶,用于驱动主发电机、液压油泵或工程机械(如泥浆泵)等的发动机也称为主机。

　　②主锅炉：在蒸汽动力装置中利用燃料燃烧的热量产生蒸汽，主要供给主机做功的蒸汽发生器。现代汽轮机动力装置均采用水管式锅炉。船舶上除主机和主锅炉以外的其他辅助机械和动力设备统称为辅机。

　　③传动装置：将主机功率传递给轴系和推进器，并根据需要起减速、倒顺车、调速、并车或分车、离合等作用的装置。

　　④轴系：从主机(或传动装置)输出法兰到螺旋桨之间的传动轴设备。它的作用是将主机的能量传给螺旋桨，螺旋桨产生的推力又传给船体，从而推动船舶运动。轴系由推力轴和推力轴承(或附设于主机)、艉轴(或螺旋桨轴)、连接艉轴与推力轴的中间轴、轴承、联轴节、艉轴管装置等组成。轴系的长短视主机位置而定，主机布置在艉部时轴系可显著缩短。单轴系船舶的轴系布置在船的舯纵剖面上，尽可能与船体基线平行；双轴系和多轴系则两舷对称布置。用油润滑的艉轴轴承应有可靠的艉轴密封装置，以防外流损失和污染环境。

　　⑤推进器：它将主机的能量(或风力、人力)转换成使船舶运动的能量。推进器有反作用式和主作用式两种。明轮、喷水推进器和螺旋桨等均为反作用式，即利用水给推进器的反作用力推动船舶运动，而风帆则属主作用式。螺旋桨是使用最广泛的一种推进器，可分为普通螺旋桨(即定螺距螺旋桨)和特种螺旋桨(如调距螺旋桨、导管螺旋桨、立桨)。螺旋桨的转速越低、直径越大,效率就越高。螺旋桨的数目一般为1～4只,由船舶的类型、用途、排水、主机功率及型式等因素决定。运输船舶一般采用单桨，大、中型客船和军舰则采用双桨或多桨。

　　⑥辅助设备和管系：用以保证主机、主锅炉、传动装置和轴系等主要部件正常工作。包括输送油、水、气体、蒸汽等工质的油泵、水泵、风机和管道；传递热量的各种换热器；储存工作介质的容器、压缩空气瓶和箱柜等;油、水的处理和净化设备,如分油机、过滤器、水处理设备等；海水淡化装置；冷凝蒸汽的设备等。

　　⑦操纵调节设备和仪表：包括推进动力装置各组成部件的操纵设备、自动控制设备、监控仪表、操纵台和仪表屏等。

　　辅助动力装置 为船舶的正常运行、作业、生活杂用和其他需要提供各种能量的成套动力设备。一般包括船舶电站、辅助锅炉和废气锅炉装置、供应其他能源的辅助装置和系统等。

　　①船舶电站：它是提供船上电能的动力装置，由发电机组及其辅助机械设备和管系、电缆、操纵控制设备和仪表等组成。电站除提供照明和生活用电外，主要是提供电动辅机、通信、雷达、航海仪器、报警、检测和控制设备所需的电能。电站对船舶的运行和安全至关重要。发电机组的台数和容量选择应考虑安全性和经济性，通常是设置2～3台以上的发电机组，其中包括备用机组。发电机的原动机有蒸汽机、汽轮机、柴油机和燃气轮机。在汽轮机动力装置中一般采用汽轮机，而在柴油机动力装置中则采用柴油机。为了节约能源，柴油机船舶可采用主机轴带动发电机，或利用以主机排气作为能源的小型汽轮机带动发电机，但这时须有备用电源，以便在主机停车或倒车时保证船舶的正常安全航行。此外，客船和较大的货船上还须设有独立的应急电源，如应急发电机组或应急蓄电池组。

　　②辅助锅炉和废气锅炉装置：利用燃料燃烧的热量或主机废气的能量产生蒸汽，以满足汽轮发电机或其他辅机的原动力、燃油和润滑油的加热、空气调节和取暖、生活杂用等需要的蒸汽发生装置。由辅锅炉或废气锅炉及其辅助设备和管系、调节设备和仪表等组成。

　　③供应其他能源的辅助装置和系统：一般包括供应各种液压作业高压液体的液压系统、供应作业压缩空气的压缩空气系统和热水器装置等。在有些船上(如挖泥船、消防船等)还应包括提供作业动力的装置。

　　习惯上，船舶动力装置还包括如下设备：疏水、压载、舱底水等管系，消防设备，检修设备等保证航行安全的设备；通风、空调、制冷、照明、生活用水等保证正常生活所需的设备；操舵、收放锚、装卸货、污油水分离等甲板机械和环境保护设备等。

　　类型 船舶动力装置一般可按主机类型分为蒸汽机动力装置、汽轮机动力装置、汽油机动力装置、柴油机动力装置、燃气轮机动力装置、核动力装置和各种联合动力装置。还可按主机能量传递给推进器的形式分为直接传动和间接传动两种。

　　直接传动时，主机通过轴系与推进器直接相连，主机与推进器转速和转向相同。这种传动方式可减少中间环节的损失，传动效率高，设备简单。低速柴油机、蒸汽机等常采用这种传动方式。

　　间接传动时，主机能量通过传动装置传给轴系和推进器，主机和推进器转速不相同。传动装置有齿轮传动、液力传动、电力传动几种，其中以齿轮传动装置应用较广。齿轮传动装置可将高转速主机的输出转速降低到螺旋桨所要求的转速，而且可将几台发动机的能量合并到一根桨轴上,实现多机并车,或将一台发动机的能量分配到两根桨轴上,实现一机分车。对于不可反转的主机,可利用倒顺车齿轮箱和离合器进行换向。液力传动装置是利用液体耦合器来传递能量的，它在船舶上还可起离合、换向、调速、缓冲和减振作用，适用于工程船舶(如救助拖轮、挖泥船和破冰船)。电力传动是由主机带动发电机供应电力，使电动机驱动螺旋桨。电力传动要经过两次能量转换，故效率低、质量大、造价高；但转速和转向调节方便,且主机和推进电动机能分开布置,有利于布置机舱和缩短轴系。电力传动装置常用于破冰船、潜艇、调查船和渡船等要求有较好操纵性和机动性的船舶。

　　船舶航行时须使螺旋桨反转以获得反向推力。有些主机可直接反转，但有些主机不能反转，这时除可以用不同的传动方式解决反转问题外，还可采用调距螺旋桨，将螺旋桨从正螺距转到负螺距，即可在主机转向不变的情况下实现倒航。

　　各种主机、传动方式与推进器的不同组合可构成各种特性不同的推进动力装置。

　　蒸汽机动力装置 以蒸汽机为主机的动力装置，是最早在船舶上使用的动力装置。蒸汽机因其热效率低、质量大、功率小，已渐被淘汰。

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