船舶动力装置概论第七章

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1、1巴基斯坦首艘AIP动力潜艇德国212潜艇本节课要点27.1特种动力装置7.2不依赖空气动力系统（AIP）3“特种发动机”是在动力机的发明和发展过程中，在一定的历史阶段，对当时流行结构以外的动力机的统称。活塞式内燃机叶片式发动机喷气式发动机火箭发动机常规发动机特种发动机热气机转子式发动机摆盘式发动机第七章特种动力装置7.1特种动力装置4第七章特种动力装置7.1特种动力装置蒸汽机蒸汽机常规发动机5RD-33喷气发动机第七章特种动力装置7.1特种动力装置常规发动机6火箭发动机第七章特种动力装置7.1特种动力装置常规发动机7火箭发动机第七章特种动力装置7.1特种动力装置常规发动机8

2、火箭发动机第七章特种动力装置7.1特种动力装置常规发动机9第七章特种动力装置7.1特种动力装置斯特林发动机特种发动机10第七章特种动力装置7.1特种动力装置旋转活塞发动机二氧化碳发动机其他特种发动机11第七章特种动力装置7.1特种动力装置涡扇涡桨涡喷12广义特种动力装置水下化学电源热能动力蓄热式非传统能源常规充电电池燃料电池半燃料电池闭式循环SE闭式循环D闭式循环ST小型核能装置闭式循环GT蓄热式热电转换蓄热式SE蓄热式CCGT第七章特种动力装置7.1特种动力装置13第七章特种动力装置7.2不依赖空气动力系统1、不依赖空气动力系统（AirIndependentPropulsi

3、on---AIP）80年代以来，西方国家如德国、英国、荷兰、瑞典等都十分积极地开展应用于常规潜艇的不依赖空气、安静、振动小、低红外线辐射的推进系统。即AIP系统。潜艇在水面和通气管航态航行时，利用柴电机组充电、航行，在水下经航状态时除了可应用原有的蓄电池推进外，主要以AIP系统提供动力。比较成熟的AIP系统有：闭式循环柴油机AIP系统、斯特林发动机AIP系统和燃料电池AIP系统。14第七章特种动力装置7.2不依赖空气动力系统2、闭式循环柴油机工作原理柴油机工作时，在排气过程中，废气经过冷却后进入CO2吸收器，在吸收器中废气中的CO2和水蒸气被海水吸收，排出艇外；洗涤过的排气加

4、入适量的氧气和惰性气体(诸如氩气、氮气)，形成人造大气，通过闭路循环回到柴油机进口，供新的循环燃烧作功，这种加入氩气的闭式循环柴油机通常被称为氩气闭式循环柴油机。15第七章特种动力装置7.2不依赖空气动力系统3、闭式循环柴油机的优缺点(1)单机功率大，100~400kw；(2)易批量生产，研制费用低；(3)与常规柴—电推进装置相容性好；(4)振动噪声较大。16第七章特种动力装置4、关键技术和设备闭式循环柴油机系统的关键技术有：液氧的储存和使用、二氧化碳的吸收，舷外高压海水和洗涤CO2的低压海水的转换，供氧、供油、供氩气的精确控制等。关键设备有：CO2吸收器，水管理系统、液氧系

5、统、控制设备等。7.2不依赖空气动力系统17第七章特种动力装置7.2不依赖空气动力系统5、海水管理系统18第七章特种动力装置7.2不依赖空气动力系统介绍3种AIP装置的组成、工作原理，分析对比各种AIP方案特点闭式循环柴油机AIP（CCDAIP）斯特林发动机AIP（SEAIP）燃料电池FC（FCAIP）19第七章特种动力装置7.2不依赖空气动力系统该系统以闭式循环柴油机为发电机原动机。为使柴油机在没有空气供气状况下工作，必须提供模拟空气成份的进气气体，使柴油机发火燃烧工作。为此，将柴油机排出的废气经CO2吸收器吸收部分CO2气体，废气中未被吸收部分气体再加入适量氧气，即组成人

6、造大气。英国、荷兰等已采用CCDAIP闭式循环柴油机AIP（CloseCycleDieselAIP）20第七章特种动力装置7.2不依赖空气动力系统斯特林发动机是一种外部加热的连续燃烧发动机，它通过外部燃烧的高温气体经加热管加热内部循环的工质，内部循环工质受热膨胀推动活塞作功，使发动机输出轴功率。为了使发动机在无空气条件下连续运行，同样需要连续不断地供应氧气燃烧供应热量，因而SEAIP也装有较大容量的液氧罐。为了排除燃烧后废气，有两种方法可选择。一种是利用废气压力直接排到舷外海水；另一种是CO2海水吸收器及水管理系统。斯特林发动机AIP（SterlingEngineAIP）21

7、第七章特种动力装置7.2不依赖空气动力系统工作原理是靠氢和氧反应直接产生电能而工作的，它唯一的副产品为水，这个过程正好与通过电解分解水的过程相反。燃料电池必须源源不断地供应氢和氧，为此，AIP装置不仅要有较大容量的液氧罐，而且要有一个较大容量的液氢贮存罐，而液氢贮存的低温要求为零下250℃，要比液氧贮存条件苛刻得多。燃料电池FC（FuelCellAIP）22第七章特种动力装置7.2不依赖空气动力系统闭式循环蒸汽轮机23第七章特种动力装置7.2不依赖空气动力系统闭式循环燃气轮机