船舶电力推进系统现状及未来发展方向

摘 要：针对船舶电力推进系统的优点，梳理其国内外发展现状，研究和探索未来的发展方向，具有现实的参考价值和指导意义。

关键词：电力推进系统；现状；发展方向

1 船舶电力推进系统概述

船舶电力推进系统主要由发电机、配电装置、变频调速装置、驾驶控制系统、推进电动机、螺旋桨、吊舱等部分组成。船舶电力推进系统是利用推进电机驱动螺旋桨转动，从而推动船舶前进的一种推进方式。它通过发电机将机械能转换成电能，再通过电机将电能转换成机械能，实现能量的非机械传动，将传统船舶的柴油机推进与发电机供电合二为一。作为一种新的推进方式，它具有良好的经济性、操纵性、安全性以及环保性能，已逐步代替柴油机推进，广泛应用于各型船舶中。

2 船舶电力推进系统国内外发展现状[1，2，3]

2.1 国外发展现状

（1） 潜艇的AIP（不依赖空气推进）技术

采用AIP技术可以增加潜艇的水下续航力和自持力。所谓的AIP技术是指不依赖空气推进的推进技术，目前实现的主要方式有闭式循环柴油机、燃料电池、斯特林发动机等。目前的应用方式是联合推进，即在原有的柴—电推进的基础上，另外配置一套小功率的AIP系统以增加潜航时间。德国IKL/HDW公司开发的氢氧燃料电池于1998-1999年在UL艇上进行了海上试航。实验表明，采用AIP技术后该艇的水下续航时间提高了4倍。

（2） 吊舱式电力推进系统

吊舱式电力推进系统是如今备受推崇的一种电力推进方式。它是一种全方位转动的装置，电动机位于吊舱内，直接驱动螺旋桨。该系统的操纵性能和推进效率非常好，而且由于不需要轴系、舵及助推器，节省了大量空间，自身重量得到减轻，噪声和振动也降低了，机动性能更佳，安装也更方便。采用吊舱式推进系统最成功的例子是狂欢节旅游公司第8艘幻想级客轮“天堂”号，该船为74000t。经海上航行证明，其速度、燃油消耗率和操纵性能都获得了提高，推进效率比以前的幻想级客轮提高了8%，一周可以节省40t燃油，全速回转半径减少了30%，说明其操纵性极好。

（3） 超导电磁推进技术

超导电磁推进技术首先是美国人提出来的，它是利用安装在船上的超导线圈产生的磁场，与通过海水的电流之间作用，产生一个沿着船的纵轴方向的劳伦磁力，并由向船尾运动的海水喷射而获得推力。美国于1980年完成了300KW的电磁推进船海上试验，并制造了2250KW的样机。1992年，世界上第一艘载人超导电磁推进船“大和一号”在日本神户港正式试航成功，标志着超导电磁推进技术进入实用阶段。电磁推进器由于不需要螺旋桨和轴系之间的运动部件，而是直接将电磁能转换成推力，因此不会产生“空泡”现象，也不存在传动轴振动造成的噪声，所以速度快、效率高、隐蔽性好，它在潜艇、超高速客货船等方面有着很好的应用前景。

2.2 国内发展现状

我国的电力推进技术还处于起步阶段，电力推进技术的应用并不广泛。在国内，2002年12月17号，广船国际为中远广州公司建造的半潜船“泰安口”号正式交付使用。该船采用6.6KV中压电力系统和两套SSP-5吊舱式电力推进系统代替传统的大型主柴油机、巨型舵叶，轻巧的螺旋桨可360度回转，使船舶能够在极小的回旋半径和范围内灵活操纵。这是中国自己建造并投入营运的第一艘具有极高商业价值和广阔市场前景的海洋工程大型特种船舶。目前，它的姊妹船“康盛口”号也己经投入运行。上海爱德华船厂己把额定功率为1.5MW的SSP推进器系统安装在由瑞典船东定购的“帕劳斯佩拉”号化学品运输船上。由上海船舶研究设计院设计，江南重工建造的科学考察船于2005年在南海运行，采用Compact Azipod推进系统，这是中国设计的第一条采用Azipod电力推进的船舶。中国船舶工业总公司和中国水产科学研究院为北京颐和园管理处建造的太和号游船应用了电力推进方式，采用交流变频电力推进方式，即用蓄电池作为电源，通过变频器控制交流电机带动螺旋桨来推进船舶。

3 未来发展方向[4]

3.1 能源的多样化[5]

目前船舶动力源大都采用柴油、汽油以及核动力作为引擎，消耗所排放的废气和废料等对空气、水域或者土壤都会造成污染。寻求更清洁的能源作为船舶动力源势在必行。生物柴油、燃料电池、风能、波浪能、太阳能等方面都有比较诱人的前景，但如何充分有效地将自然能直接转换成船舶动力或者转化成电能将是未来船舶电力推进系统发展将要攻克的一个难题。

3.2 推进器的新颖化

伴随着船舶向大功率化以及快速化方向发展时，开发适合的推进器将是船舶电力推进系统发展的另一个方向。一是磁流体推进器。即把带电的电极插在水筒中，通电后再水中产生电流，安装在船上的磁铁产生磁场通过与这一电流相互作用，产生电磁力把水从水筒的末端作为高速水流喷出推动船舶；二是喷水推进。即依靠位于船尾的喷水机产生高压高速水流，经喷头喷射而出，使船舶获得强大的反冲动力，并通过调向阀门的阀轴转动改变出水方向，使船舶或前进，或转向，或倒退。

4 结论

船舶电力推进系统已成为目前以及未来船舶推进的重要方式，在现阶段发展现状的基础上，研究和探索未来的发展方向，具有现实的参考价值和指导意义。

参考文献

[1]王滢.浅谈电力推进系统的发展现况与趋势[J]. 科技咨讯，2010（35）：102.

[2]栾胜利.船舶电力推进技术的发展[J]. 船电技术，2009（4）：47-49.

[3]韩彦芳.电力推进装置在小型船舶上的应用[J]. 科技创新导报，2008（17）：125.

[4]俞文胜.船舶电力推进未来发展方向[J]. 世界海运，2007（3）：44-45.

[5]汤天浩.新能源与电力电子在船舶电力推进中的发展和应用[J]. 上海海运学院学报，2004（1）：19-20.

作者简介

刘佳（1982-），硕士研究生，工程师，研究方向：船舶电气工程。