浅析船舶动力系统现状及发展趋势

盛德奎 黄宏友

摘 要：船舶的核心部分就是船舶动力系统，该系统可以为船舶提供动力，并且还与船舶的运行稳定性、节能、安全性等因素密切相关。现代科学技术的快速发展，使得船舶动力系统的发展也变得更加新型化。本文分析了船舶动力系统的优势以及不足之处，同时介绍了新型船舶动力系统的应用、优点，并且对其今后的发展方向进行了分析。

关键词：船舶；动力系统；发展趋势

1 船舶动力系统种类及产业格局

船舶动力系统是由船舶主机、传动系统以及推进器所组成，船舶动力系统是船舶中最重要和最主要的设备，用列数字的说明方法来举例，就是其价值是总船价的百分之二十，是全船设备总成本的35%。如今，全世界所有的船舶动力系统都是使用以下四种推进方式来运转的：第一，蒸汽轮机推进系统替代了往复式蒸汽机，而后又被柴油机替代，当前一般在LNG船和核动力军船上使用，蒸汽轮机这一技术的原理是通过不间断地增强其机动性、可靠性，从而使其操纵性提升，达到设备简化的目的。第二，柴油机推进系统全面替代了往复蒸汽轮机，变成了如今最重要的船舶动力，当前应用在各种船舶上，变成了柴油机推进系统的重要设备之一。第三是燃气轮机推进系统，在20世纪50年代它作为主机在商船上应用，不过一直没有进行大规模的应用，如今重点在军船上应用，变成了燃气轮机推进系统的重要设施。第四，电力推进系统，当前主要在军船上以及小型商船上应用，但是日前使用电力推进的船舶可能性还很小。

如今，美国、欧洲、日本等国家在船舶动力系统的研制方面仍占居领先及垄断的地位，同时这些国家的企业工厂还分别掌握了燃气轮机、蒸汽轮机和锅炉以及电力推进装置的生产技术。而中、日、韩三国目前已基本掌握了船舶动力系统最大比例的柴油机推进系统的生产方法。

2 船舶新能源动力系统推广的意义

日前，在船舶动力系统中，有百分之九十五以上都使用了柴油机动力装置，所以船舶柴油机在节能、环保方面有一些不足，其一，使用不可再生的能源柴油以及重油。其二，存在大量的老旧柴油机，对环境造成了严重污染。其三，由于柴油机的自身结构以及它的工作原理使得其振动、噪音等问题无法得到解决，这对员工的工作质量以及生活水平造成了严重的影响。对于船舶柴油机在排放、能源类型、振动以及噪音方面的不足，世界上所有的研究人员均在分析能够替代柴油的能源以及新型船舶动力装置。

3 动力船舶的发展趋势

3.1 柴油机推进系统

热效率最高的一种热机是活塞往复式柴油机，它有着部分负荷运转性能好、效率高、启动迅速、功率范围大、安全可靠、技术成熟的优势，柴油的能量密度比较高、其成本低、安全性好和便携性的优势也让它受到用户的欢迎。船舶主机以及船舶电站常常使用柴油机。自20世纪60年代开始，柴油机全面取代了往复式蒸汽轮机，使其成为了最主要的船舶动力。由于二冲程柴油机以及四冲程柴油机做主机时的性能的不同，可以将柴油机动力系统变为柴油机齿轮传动与柴油机直接驱动。柴油机直接驱动的概念是依据二冲程柴油机来使用螺旋桨的推进方法，它常常是由轴系、低速柴油机以及螺旋桨构成，经常是在大中型的远洋运输船舶上使用。柴油机齿轮传动一般通过四冲程柴油机流经齿轮箱来降速，然后驱使轴系与螺旋桨来推进，它一般由齿轮箱、中速柴油机、轴系以及螺旋桨构成，一般在中小型船、滚装船、客船、豪华游船以及军船上使用。当前世界商船队的95%以上的船舶都是以柴油机为动力，其中，柴油机齿轮传动占39%，柴油机直接驱动占55%。除此之外，船舶燃气轮机推进系统以及电力推进系统的重要设备还是柴油机。

3.2 电力推进系统

提供的扭矩就是船舶使用的电力推进系统，它是使用机械传动到螺旋桨来同时将扭矩化为向前推进的动力。它一般由原动机、电动机、配电设备、发电机、螺旋桨以及调节控制辅助设备等构成。如今，很多船舶电力推动系统的动力一般来源为燃气轮机，这些燃气轮机是使用高速和中速柴油机。依据动力来源的不同，从而把电力推进系统分为燃气轮机式电力系统以及柴油机式电力推进系统；还可以依据电源的形式不同，将其分为直流电力推进系统、交流电力系统以及交直流电力推进系统；还可以划分为吊舱式和机舱式，这是依据电动机不同的布置方式。电力推进系统有着环保、安全性高、方便布置、舒适、强操纵性、经济等优点。在20世纪末的时候，船舶的推动形式就使用了电力推进系统，这一系统一般使用在豪华游船、军船领域、渡船、海洋工程船舶等方面。就现在的发展技术来说，电力推进系统的原动力一般是柴油机提供的，主要使用在体型较小的船舶上，而且绝大部分是小型的船舶，所以说电力推进系统还是有较为广阔的发展前景的。

3.3 混合动力推进系统

混合动力推进系统是根据电动组以及主柴油机一起作用在齿轮减速箱的输入轴从而达到联合动作实现的目的。这时，轴带电机的工作模式是电动机，它可以给船舶提供辅助的推力。所以，选择主柴油机时，要优先选择类型小、功率小的柴油机，这样可以减少燃油的消耗，从而使机舱内的空间节省，提升它的经济效益以及使用性。在一般的设计方法里，因为不使用变频器，所以即使是把电动组或者主柴油机一起接入到齿轮减速箱的输入轴也不可以确保二者的稳定性，就算实现并车也不可以一直合理分配柴油机和轴带电动机的输出功率。所以不可以达到柴油机和轴带电动机的稳定并车，就算是使用小型号柴油机也依然不能确保其不过载运行。

4 结语

近些年，在柴油机、混合推進、电力推进以及推进装置方面，船舶动力系统有了新的技术以及新的发展趋势，尤其是特种船舶以及海洋作业船舶的发展，这使得船舶动力系统逐渐开始往智能化、大型化以及节能环保的方向发展。我国的企业也开始发现新型动力系统的潜力巨大，也开始对其进行研究，并有了相对成熟的产品。

参考文献

[1]刘昌盛，张大庆，蒋苹，等.工程机械混合动力技术的发展与应用[J].建筑机械月刊， 2009，（5）：59-62.

[2]秦立新，查长松，徐建中.船舶综合电力推进系统的发展及应用[J].舰船科学技术，2009， 31（5）：42-45.

（作者单位：中国人民解放军92213部队）