船舶动力装置综述(下)

　　燃气轮机动力装置的发展方向是提高单机功率、热效率和使用寿命，改善低负荷性能，使用低质液体燃料、燃气和天然气。

　　核动力装置利用原子核的裂变能通过工作介质(蒸汽或燃气)推动汽轮机或燃气轮机以带动螺旋桨的一种动力装置。已获得实用的唯一装置是压水堆-汽轮机推进装置。以铀235为主的核燃料在压水堆内进行裂变并放出大量热能。压力较高的冷却水在反应堆与蒸汽发生器之间进行循环，一方面使反应堆冷却，同时在蒸汽发生器中将热量传给水，产生蒸汽供给汽轮机作功。核动力装置的特点是核燃料的消耗很少，续航力很大，这对远航军舰和破冰船是很有利的。此外，它不需要空气助燃，发动机无需进气和排气，能为潜艇提供在水下长期航行的可能，同时大大提高潜艇的隐蔽性和水下作战能力。它的缺点是必须备有质量和尺寸较大的防护屏装置和一整套安全防护设施，而且造价昂贵，操纵管理技术复杂，换料和核废物处理等都很麻烦，所以主要是在潜艇和大型水面舰上应用，而在民用船舶中尚难以推广。

　　性能要求 为推进船舶和供应船上所需的各种能量，要求船舶动力装置可靠性高、机动性和操纵性好、燃料消耗费用低、振动小、噪声低。对于军舰，还要求耐冲击和有核防护。

　　可靠性 动力装置应在规定的航行环境(如风浪盐雾、冰区)和航行状态(如规定风浪下的摇摆、纵倾、横倾等)下安全可靠的运行，这是船舶最重要的性能要求。为此，对动力装置的设计、制造、安装和试验均有专门的船舶建造规范和章程予以规定。可靠性还取决于正确的操纵管理和设备的配置。对重要辅助设备的配置需要考虑到有部分损坏时不致影响动力装置的正常运行。

　　机动性 包括启动、加速、换向、倒车持续能力和低速稳定工作能力等性能。机动性对于军舰和经常变负荷、变工况的船舶(如拖船、破冰船、渔船和救助船等)尤为重要。各种动力装置的机动性各有优缺点。柴油机和燃气轮机的启动性能好，但低速稳定性较差。汽轮机低工况稳定性好，但启动性较差。双机双桨动力装置能提高船舶的转向能力。调距桨在加速、急停、倒航等机动性能方面较定距桨优越。电力传动虽然两次能量损失较大，但由于有较好的操纵性能而在某些船上得到应用。

　　燃烧消耗费用 燃料消耗费用与燃料的种类、价格和消耗率等有关。柴油机的燃料消耗率最低，低速柴油机已达163克/(千瓦•时)以下。蒸汽动力装置可使用包括煤在内的各种燃料，而其他装置尚只能使用液体和气体燃料。低速柴油机已能普遍燃用较高粘度的燃料油(即重油)，甚至已有试用高粘度劣质燃料油的。某些中速柴油机也能使用燃料油，因此可降低燃料费用。高速柴油机和航空派生型燃气轮机用轻柴油，而工业型燃气轮机和大部分中速柴油机则使用重柴油。进一步降低燃料消耗率和采用劣质燃料是动力装置的一个发展方向。军舰因长时间低负荷运行，还应考虑低负荷时的经济性。

　　建造成本 建造成本往往与热经济性有矛盾。例如利用废热可以节约燃料，但要增加设备而使造价相应增加。因此在采用新型动力装置和某种节能措施时必须考虑建造成本。采用标准化、系列化产品，简化施工过程等都能降低建造成本。

　　重量和尺寸 安置动力装置的机舱是船的非生产性容积,应尽量减小,因而对动力装置的重量和尺寸大小就有一定的限制。军舰航速高、功率大，对动力装置的重量和尺寸有更高的要求。例如，高速驱逐舰汽轮机动力装置的比重量通常只有13.5～20千克/千瓦,但动力装置的重量却占去军舰标准排水量(指军舰空载排水量加上额定人员、淡水、粮食、弹药、供应品、给水、锅炉和凝汽器内常用水位的水、机器内的润滑油，但不包括燃料、备用润滑油和备用锅炉水时的排水量)的1/6～1/4。在各种动力装置中，航空派生型燃气轮机装置重量最小，而低速柴油机和蒸汽机装置重量最大。低速柴油机装置重量虽大，但耗油少，故燃料储量也少，对总重量仍然有利。

　　振动 振动影响船员和旅客的舒适性，对于军舰还影响其隐蔽性。严重的振动会导致设备、仪表和船体局部结构损环。振动主要来源于往复式机器和螺旋桨。柴油机运转时,其动力是不平衡的,因此在设计和制造时应采取适当的平衡措施，如装设平衡质量、平衡装置。在发动机与机座之间安放弹性隔振器可以减少和隔离机器振动向船体传递。螺旋桨因机械不平衡和工作在不均匀流场中而引起的船舶振动，在制造时可通过精细的平衡和采用合适的桨叶叶梢与船体之间的间隙来解决。

　　发动机与螺旋桨的激励力会使推进轴系发生振动，包括扭转振动、回旋振动和纵向振动。推进轴系的扭转振动是由发动机和螺旋桨的不均匀扭矩引起的，它会导致轴系断裂和传动齿轮损坏。划定转速禁区、改变推进系统的自振频率(如加大轴径、采用弹性联轴节)、降低干扰力矩和采用减振器等，可减少以至消除扭转振动。回旋振动又称横向振动，是由轴系设备的制造和安装误差、材质不均匀、螺旋桨的干扰力引起的，它会导致艉管密封漏水或漏油、轴承磨损、轴承座松动，甚至破裂。调整中间轴承位置和数目和改变螺旋桨叶数，可减少回旋振动。纵向振动是由螺旋桨推力不均匀引起的，它严重时会使推力轴承严重磨损和烧坏、曲柄箱破裂、传动齿轮损坏。改变桨叶数、加强推力轴刚度、对轴系进行中校核等，可减少纵向振动。

　　噪声 中速柴油机、高速柴油机、燃气轮机、减速齿轮箱、通风机、增压器、空压机和齿轮泵等设备是最强的噪声源。为降低机舱噪声级、改善工作环境，一般采取下列措施：①减少噪声的传出，如装设消声器和隔声罩；②吸收噪声的能量，如装设吸声屏板和敷设吸声材料；③设置隔声效果好的集中控制室，使轮机员和机器设备分开。

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