世纪舰船动力发展趋势

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1、21世纪舰船动力发展趋势2005年11月2.6.1PC2-6B柴油机主要技术参数缸径/冲程：400/500mm转速:600r/min最高爆压:190bar单缸功率:750kW功率重量比:9.3~10.4kg/kW功率容积比:71~78kW/m32.7舰用柴油机两项新技术柴油机高压共轨系统降低柴油机的排放污染2.7.1柴油机高压共轨系统上世纪90年代中期，新型的共轨式电控喷射系统问世并迅速发展。瓦特西拉NSD公司于1998年研制出大型船用柴油机电控共轨系统，这是首台全电子控制喷油的4缸直列式二冲程机。MTU公司从1990年开始进行共轨电控喷射系统的开发，并于1996年在MTU

2、4000系列高速柴油机上采用。在此基础上，2000年在8000系列机上也成功地采用。共轨喷射系统开发应用，为直喷式柴油机改善低工况性能，进一步降低油耗，减少排放和降噪提供了技术保障。以电控共轨喷射、电子调速为核心的智能化技术是柴油机技术发展第三次质的飞跃，上二次分别为高压油泵（直接喷射）和涡轮增压技术的应用。2.7.1.1船用共轨燃油喷射系统结构原理图(1)瓦特西拉船用共轨系统系统由高压油泵、高压油轨、蓄油器、电控喷油器、控制油路、电控系统以及高压油管组成。系统主要优点：*可适用于不同缸数的柴油机。*把燃油总量分配在几个蓄油器中，有效消除共轨中压力波动造成的不良影响，并且每

3、个蓄油器的高压燃油并不多。*与进排气门可共用一根凸轮轴驱动。瓦特西拉船用共轨系统组成及优点(2)MTU4000系列机的共轨系统原理图系统主要由高压油泵、共轨油管、喷油器和电子控制系统组成。齿轮驱动的高压油泵以设定的压力（约120MPa）将高压燃油输送到共轨，再由共轨分配到各个喷油器。喷油量取决于共轨压力和喷油器电磁阀控制电流的持续时间，共轨压力的调整和电流持续时间的控制均通过电子控制系统来实现。燃油压力由共轨上装设的压力传感器来测定，对应于电子控制系统中设定的压力特性曲线。高压油泵的燃油流量与发动机的每一工况点相匹配。电子控制系统可灵活控制喷油量和喷油时间。MTU4000系

4、列机的共轨系统工作原理(3)MTU8000共轨系统MTU公司在4000系列机成功应用共轨系统后，又在8000系列柴油机上推出共轨系统。该共轨系统与瓦特西拉共轨系统结构相似，只是系统中的每个蓄油器只负责向一个喷油器提供喷射燃油，且喷油器的燃油喷射直接由电磁阀控制而不需要另设控制油路对其进行控制。共轨注油压力达180MPa。单体蓄油器具有足够的容量。由于高压油轨保持持续供油，使蓄油器内始终储有足够的燃油，可防止喷油器上游压力下降和燃油系统压力振荡，同时使发动机在低转速下也能得到高的喷油压力，在低工况时，也可实现有效的燃烧。MTU8000柴油机共轨系统布置和原理图2.8.1.2电

5、控高压共轨喷射系统主要优点喷射压力的选择不受柴油机转速和喷油量的影响，即喷油压力与柴油机的运行工况无关。保证整个柴油机工况内的喷射性能，改善燃烧过程;喷油定时和喷油量的调节依靠电控系统电磁阀开闭来实现，且喷油规律可调，可在一次供油过程中实现多次喷射;由于喷射压力、喷射定时、喷油量和喷油规律都可实现柔性调节，因此，在整个运行工况内能优化燃烧过程，不仅提高经济性，还可降低NOx、噪音和烟度;无需对柴油机进行大的改动，即可用共轨系统代替原喷射系统2.8.2降低柴油机的排放污染目前国外对船舶控制排污要求越来越严格。国际海事组织（IMO）于1996年12月提出的NOx规定值如图。国际

6、海事组织已确定1998年在新设计的船舶中实施排放限制规定，而且决定以后每五年对标准进行一次强化。美国联邦环境保护局规定从2001年起收缴排放税（$10000/tNOx）。20世纪90年代以来，国外各主要柴油机制造商，已把降低排放与降低油耗放在同等重要，甚至更为重要的位置加以研究。降低排放已成为推进船用柴油机技术发展的研究热点。2.8.2.1降低柴油机NOx排放的几种措施柴油机采用高压共轨系统直接喷水降NOx喷射蒸汽降NOx并提高效率利用水蒸汽降低排放三、推进器发展趋势3.1前言推进器的发展趋于简单、快速和高性能。未来舰船将更多地采用结构简单、重量轻、尺寸小，使用方便、便宜、

7、效率高的定距桨。螺旋桨存在的缺点：一是推进效率不高，尤其在高速;二是螺旋桨会产生较大的噪声，特别对潜艇的隐蔽性极为不利。除传统螺旋桨外，新世纪还将更多地采用喷水推进器、吊舱推进器等。3.1.1各种推进器应用的大致范围示意图3.2喷水推进器喷水推进的起源较早。由于喷水推进技术进展缓慢，直到二次大战后，为适应水翼艇等高速艇的发展，喷水推进第一次得到较大发展。20世纪五、六十年代建造了几型喷水推进水翼船，七十年代是它发展十分迅速的时期。自1980年KaMeWa公司推出首台混流泵喷水推进器以来，使喷水推进在军用船舶和民用船