船舶设计—船舶电力推进

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1、第!篇船舶电力推进第!章"电力推进一般问题#$!$!"电力推进的分类电力推进可按原动机类型、电流种类和装置功能来分类。!$按原动机类型分!）柴油机电力推进柴油机是目前船舶电力推进中广泛采用的原动机，特别是中小型船舶。为了减轻重量和减小体积，电力推进一般采用高中速柴油发电机组。%）汽轮机电力推进一般适用于大功率电力推进以及船上本身需要大量蒸汽消耗的船舶。汽轮机可用低级廉价的燃料，降低营运成本，其缺点是需要蒸汽锅炉，使动力装置占用面积大，重量亦大。&）燃气轮机电力推进燃气轮机功率大、体积小、重量轻、结构简单、起动快，其缺点是寿命短

2、，加之转速很高（达!’’’’()*+,以上），故需加装减速器，这样却又抵消了重量轻的优点。#）原子能装置电力推进把原子能反应堆中产生的热能，通过热交换器，加热蒸汽或惰性气体，然后通过汽轮机发电。作为船舶电力推进，它可以不需燃料储备而航行很长时间，因而特别适合于破冰船、潜艇、远洋船等大中型船舶。-）燃料电池电力推进燃料电池是直接或间接地使用燃料氧化自由能的化学电池，其热效率可达.’/，大大高于现有的一切&热机。燃料电池的单位容积和单位重量的能量输出大（可达0’123)*）。它与通常的电池不同，只要连续供应燃料就能连续产生电能。此

3、外，它工作可靠，无噪声，并可根据需要任意串、并联。这些优点使燃料电池在电力推进中的应用具有广阔的发展远景，目前尚处于试用阶段。4）太阳能电力推进利用组装在船（艇）顶上的太阳能电池，把太阳能直接转变成电能，驱动推进电动机。由于通过采用由微机控制的高效率的56)56转换器，可确保太阳能发电器在最佳工作点运行，而不管天气状况和蓄电池充电情况如何，总是给出最大合计功率。这种推进无需燃料，可满意地符合对环保的日益严格的要求，特别适用于中小型游艇。%$按电流种类分按电流种类可分成直流、交流和交直流系统电力推进。前两类将在本篇第%章、第&章

4、分别叙述。交直流系统是采用电力电子技术把交流发电机和直流电动机结合成一个系统，它既具有直流系统的操纵灵活性，又可以采用高速原动机和发电机，改善了技术经济指标，其实例见#$%$0。&$按装置功能分!）独立电力推进装置螺旋桨专由推进电动机带动，如图#$!$!$!所示，这是最常用的电力推进方式。主发电机除供电给推进电动机外，有时尚可把一部分电能供给船舶电网。%）联合电力推进装置这种装置如图#$!$!$%所示，它可以有#种工况：7$螺旋桨由推进电动机带动（此时主柴油机与螺旋桨脱开），作低速航行。—%.&—!"螺旋桨由主柴油机带动（此时

5、推进电动机与螺旋桨脱开）。#"螺旋桨由主柴油机与推进电动机共同带动，作高速航行。$"在航行时推进电动机由主轴带动，作发电运行，把电能回馈给电网（相当于轴带发电机）。这种装置常用在测量船、调查船和科学考察船上，一般只有前两种工况。如某航道测量船就是采用此类电力推进，其主机功率%&’())*+，航速为’,")*-，推进电动机功率%&((*+，在只使用推进电动机时，航速为.*-。图/"’"’"’0独立电力推进装置图/"’"’"%0联合电力推进装置.）辅助电力推进装置主发电机用来供电给主要工作机械，而在航行时，主要工作机械不工作，主发

6、电机供电给推进电动机，如图/"’"’".所示。这种装置用在自航式起重船、挖泥船和水上工厂等工程船上。图/"’"’".0辅助电力推进装置/）特殊电力推进装置主机工作时，除带动螺旋桨外，尚带动推进电动杌，此时，推进电动机实际上用作轴带发电机，供电给蓄电池充电。主机不工作时，由蓄电池供电给推进电动机，如图/"’"’"/所示。这种装置常用在潜艇上。(）主动舵电力推进装置为了获得良好的船舶低速回转性能，可在舵板内装设潜水电动机，由电网供电后带动一小螺旋桨，即—%1/—成为主动舵。我国某调查船采用了主动舵电力推进。图!"#"#"!$特殊电

7、力推进装置!"#"%$电力推进的优缺点及应用正确和全面地认识电力推进优缺点，对于编制推进装置的方案比较是十分重要的。以下优缺点是一般性的，而且是相对的，在一定条件下会相互转化，因此在应用于各类具体船舶时，应按其用途及运行方式的不同区别对待。#"优点#）可采用中、高速原动机，以减小体积和重量。%）原动机可在最大限度上统一化，以至标准化，从而可减少备品，提高互换性。如两台!&’()的柴油发电机组可驱动两个!’’()或一个*’’()的螺旋桨，四台可驱动两个*’’()或一个#+’’()的螺旋桨。也就是说，一型!&’()的柴油发电机组就

8、可适应船舶螺旋桨功串从!’’()至#+’’()的需要。,）提高船舶的营运率。通常，电力推进的原动机在两台以上，且常另有备用，故可轮换在航行中进行检修；而且由于高速柴油机体积小，甚至可在码头停泊的较短时间内，进行整台更换而不影响航行。!）有利于船舶总体布置，也便于建造和营运管理