船舶動(dòng)力裝置發(fā)展新趨勢(shì)探討

楊勝國(guó) 孫 慧

（煙臺(tái)中集來(lái)福士海洋工程有限公司 山東省煙臺(tái)市 264670）

船舶動(dòng)力裝置發(fā)展新趨勢(shì)探討

楊勝國(guó) 孫 慧

（煙臺(tái)中集來(lái)福士海洋工程有限公司 山東省煙臺(tái)市 264670）

各種能源控制技術(shù)對(duì)于船舶動(dòng)力系統(tǒng)的影響非常大，從最原始的蒸汽動(dòng)力到電力推進(jìn)，船舶的動(dòng)力轉(zhuǎn)換效率也越來(lái)越高，安全系數(shù)也得到了質(zhì)的改善。但隨著船舶動(dòng)力需求的快速增長(zhǎng)，人們需要對(duì)大功率的主機(jī)系統(tǒng)和動(dòng)力傳送系統(tǒng)進(jìn)行最大限度的優(yōu)化，從經(jīng)濟(jì)和效率上達(dá)到最高。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，在一定程度上為人們找到了最優(yōu)的配置方法并提供了技術(shù)支持。故在本文中主要對(duì)船舶動(dòng)力裝置發(fā)展新趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

船舶；動(dòng)力裝置；發(fā)展新趨勢(shì)

1 船舶動(dòng)力裝置的含義

船舶動(dòng)力裝置是在船舶營(yíng)運(yùn)過(guò)程中為其提供動(dòng)力以及能量的重要設(shè)備。一般情況下，船舶動(dòng)力裝置主要包含了主動(dòng)力裝置、輔助動(dòng)力裝置與其他的動(dòng)力設(shè)備等。在技術(shù)演化的過(guò)程中，船舶動(dòng)力經(jīng)歷了蒸汽動(dòng)力、內(nèi)燃動(dòng)力以及燃?xì)鈩?dòng)力、混合動(dòng)力等幾種不同的類型。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及船舶運(yùn)輸行業(yè)各種新需求的不斷出現(xiàn)，船舶動(dòng)力裝置的技術(shù)研發(fā)、設(shè)備革新以及制造等領(lǐng)域的發(fā)展也非常的迅速。但是目前使用范圍最廣的動(dòng)力裝置主要是綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)、混合動(dòng)力系統(tǒng)、船舶燃?xì)廨啓C(jī)以及最近興起的特種推進(jìn)裝置等不同的類型。

2 船舶常規(guī)動(dòng)力裝置的類型

2.1 柴油機(jī)動(dòng)力裝置

柴油機(jī)動(dòng)力裝置是以柴油為燃料的內(nèi)燃機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)在于啟動(dòng)速度快、運(yùn)行狀態(tài)可靠和功率大等。柴油機(jī)動(dòng)力裝置是目前應(yīng)用最為普遍的船舶動(dòng)力裝置，因此其技術(shù)成熟度也相對(duì)更高。柴油機(jī)動(dòng)力裝置在20世紀(jì)60年代開(kāi)始全面取代了蒸汽輪機(jī)，成為最主流的船舶動(dòng)力裝置。

2.2 燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置

燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置其突出的特點(diǎn)在于裝置體積較少、重量輕、加速性能強(qiáng)，且燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的污染物遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于柴油機(jī)動(dòng)力裝置。但是，燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置也存在著較多的缺點(diǎn)和不足，如燃?xì)廨啓C(jī)的燃料——蒸餾油價(jià)格非常昂貴、燃?xì)廨啓C(jī)油耗較高、經(jīng)濟(jì)性不高等，因此很難在船舶當(dāng)中得到普及。

2.3 電力推進(jìn)裝置

電力推進(jìn)裝置工藝較柴油機(jī)動(dòng)力裝置要更為復(fù)雜，目前多數(shù)的電力推進(jìn)裝置還需要配備柴油機(jī)或者燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生電力能源，為電動(dòng)機(jī)提供能源。電力推進(jìn)裝置的特點(diǎn)在于安全性較高、可操作性強(qiáng)，船舶運(yùn)行更為穩(wěn)定，并且經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

2.4 混合動(dòng)力裝置

混合動(dòng)力裝置中，軸帶電機(jī)工作模式為電動(dòng)機(jī)，負(fù)責(zé)為船舶提供輔助動(dòng)力。這類船舶當(dāng)中柴油機(jī)為主要?jiǎng)恿ρb置，但是由于電動(dòng)組提供必要的輔助推力，因此柴油機(jī)可選擇功率較小的型號(hào)，以降低柴油油耗，并節(jié)省大量的機(jī)艙內(nèi)部空間。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，混合動(dòng)力裝置的運(yùn)行狀況更加穩(wěn)定，很大程度上保證了兩大動(dòng)力能源的穩(wěn)定并車，這也使混合動(dòng)力裝置的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在許多船舶上都能夠發(fā)現(xiàn)混合動(dòng)力裝置的身影。

3 船舶動(dòng)力裝置發(fā)展趨勢(shì)

3.1 柴油機(jī)動(dòng)力裝置的發(fā)展趨勢(shì)

①柴油機(jī)具有相對(duì)龐大的體積，占用了大量船艙內(nèi)部空間。而柴油機(jī)多缸運(yùn)作也使得燃料需求過(guò)高。②柴油機(jī)將會(huì)向著低排放、低污染的方向發(fā)展。柴油機(jī)工作中產(chǎn)生大量的廢氣，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成重大影響。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題和能源危機(jī)問(wèn)題日趨嚴(yán)重，柴油機(jī)必然會(huì)順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，不斷優(yōu)化裝置的作業(yè)功率，提升燃油效率。此外，柴油機(jī)動(dòng)力裝置還會(huì)安裝用于廢氣處理的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，以降低廢氣的環(huán)境污染問(wèn)題。

3.2 電力推進(jìn)裝置的發(fā)展趨勢(shì)

常電力推進(jìn)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)靈活性、經(jīng)濟(jì)性以及可靠性等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但同樣也有一定的不足。同時(shí)，電力推進(jìn)裝置在高效工作的前提下，需要大量的原動(dòng)力裝置，一定程度上增加了經(jīng)濟(jì)成本。如果這些問(wèn)題可以得到解決的話，電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景會(huì)更加廣闊。在未來(lái)，電力推進(jìn)系統(tǒng)更加注重各個(gè)設(shè)備的優(yōu)化布置、減少振動(dòng)和噪音、提高能源利用效率。同時(shí)加大交流變頻技術(shù)的應(yīng)用、在有效結(jié)合電力系統(tǒng)與推進(jìn)系統(tǒng)的前提下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的一體化供電也是未來(lái)主要的研究趨勢(shì)。

3.3 混合動(dòng)力裝置的發(fā)展趨勢(shì)

混合動(dòng)力裝置主要有柴－電推進(jìn)裝置、柴－燃推進(jìn)裝置以及柴－電－燃?xì)馔七M(jìn)裝置。混合動(dòng)力裝置的特點(diǎn)在于綜合了各類電力推進(jìn)裝置的部分優(yōu)點(diǎn)，保證動(dòng)力裝置功率的同時(shí)，又能減少動(dòng)力裝置對(duì)環(huán)境的污染。混合動(dòng)力裝置目前主要在軍事艦船上應(yīng)用，近年來(lái)混合動(dòng)力裝置也開(kāi)始逐步應(yīng)用于商用船舶上。

從混合動(dòng)力裝置的特點(diǎn)來(lái)看，混合動(dòng)力裝置屬于船舶動(dòng)力裝置的過(guò)渡機(jī)型。混合動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)和研發(fā)，主要是從柴油機(jī)動(dòng)力裝置的缺陷出發(fā)，試圖通過(guò)集成其他動(dòng)力裝置的優(yōu)點(diǎn)以提升柴油機(jī)動(dòng)力裝置的性能。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，混合動(dòng)力裝置將面臨更多的技術(shù)難題和發(fā)展任務(wù)。首先，混合動(dòng)力裝置必須要在原有的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步弱化柴油機(jī)動(dòng)力裝置的主動(dòng)性，甚至是從混合動(dòng)力裝置中去除柴油機(jī)設(shè)備，從而提升裝置的環(huán)保性和可再生性。

同時(shí)，混合動(dòng)力裝置必須要加強(qiáng)對(duì)全新能源的尋求和探索，為動(dòng)力裝置提供源源不斷的能源。比如，太陽(yáng)能作為當(dāng)前重要的能源研究方向，混合動(dòng)力裝置中可以嘗試將太陽(yáng)能與動(dòng)力裝置相結(jié)合，或者是加強(qiáng)對(duì)風(fēng)能和海洋能的利用，以最大化地保持混合動(dòng)力裝置的使用效果，為混合動(dòng)力裝置的使用提供更為可靠的保障。

3.4 特種推進(jìn)裝置的發(fā)展趨勢(shì)

特種推進(jìn)裝置主要是在一些特種船舶的動(dòng)力系統(tǒng)中使用，但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在某些經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域也出現(xiàn)了特殊的需要，通過(guò)特種船舶就能夠解決一些技術(shù)上的難題，例如：遠(yuǎn)洋勘探船以及海洋工程船等，這類的船舶通常對(duì)推進(jìn)設(shè)備的性能要求比較高，所以特種推進(jìn)裝置的發(fā)展方向也在不斷的提高動(dòng)力系統(tǒng)的各種性能指標(biāo)。與此同時(shí)，特種推進(jìn)裝置的研究也會(huì)逐漸的注重大功率推進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)，在滿足高速度、高功率以及高效率等新的船舶發(fā)展需求的同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)間的優(yōu)化設(shè)計(jì)與良好配合實(shí)現(xiàn)動(dòng)力裝置一體化發(fā)展的目標(biāo)。

總之，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，船舶動(dòng)力裝置種類顯著增加，從柴油機(jī)動(dòng)力裝置到混合動(dòng)力裝置，其各自都具備一定的優(yōu)點(diǎn)，為船舶的運(yùn)行提供相關(guān)保障。隨著環(huán)境污染問(wèn)題的加劇，未來(lái)船舶動(dòng)力裝置將朝向清潔、環(huán)保和高效的方向發(fā)展，動(dòng)力裝置的智能化水平也將不斷地提升，以滿足不同類型船舶的實(shí)際需求，為水路運(yùn)輸和海洋軍事活動(dòng)提供更為可靠的技術(shù)支持。

[1]李強(qiáng).基于船舶動(dòng)力裝置發(fā)展的新趨勢(shì)分析[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2014，07：139～140.

[2]陳重萬(wàn).船舶動(dòng)力裝置發(fā)展的新趨勢(shì)[J].電子世界，2013，18：228.

[3]徐匯濤.船舶動(dòng)力裝置發(fā)展研究[J].機(jī)電技術(shù)，2015，02：70～71+75.

U664.1

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1004-7344（2016）29-0238-01

2016-9-26