文档介绍：上海交通大学工程硕士学位论文                                                         第一章  绪论 
第一章绪论
 
世界上运行的各种船舶的推进动力系统均是将现有类型的动力源和推进器进行
不同的组合。船舶推进的动力源又分为蒸汽机、柴油机、气轮机、燃气轮机、核动力
装置和蓄电池、燃料电池等;而现代船舶推进器主要有:螺旋桨、喷水推进器、明轮
推进器等[1]。
船舶推进系统的概述
目前现有的船舶推进动力系统按动力源的形式可分为 5 大类:柴油机推进动力
装置、汽轮机推进动力装置、燃气轮机推进动力装置、核动力推进动力装置以及联
合动力推进动力装置,而根据动力源的数量、齿轮箱以及推进器形式又可细分为多
种类型。其中比较常用的几种类型的推进动力装置如下[2]:
(1)柴油机动力推进系统。柴油机是船舶应用最为广泛的主机型式。多年来在
每年完成的世界造船总数中,柴油机船均占总数的 98%以上,装船功率占造船总功
率的 90%以上[3]。
柴油机按照转速可划分为高速、中速和低速柴油机。低速柴油机推进系统最为
常用的形式为:低速柴油机直接传动螺旋桨。这种形式的推进系统结构简单,效率
高,维修量少,但低速柴油机重量、体积较大。中速或高速柴油机推进系统较常用
的推进形式为:中速或高速柴油机经减速齿轮箱传动调距桨的。现代四冲程中速或
高速柴油机推进系统相对转速较高,为了使螺旋桨在最佳转速下工作,需要配有减
速齿轮箱。在柴油机和齿轮箱之间必须安装高弹性的弹性联轴节以防止对齿轮箱的
冲击。使用齿轮箱传动有可能使螺旋桨采用多台发动机驱动。很多船舶的推进装置
装备双发动机,有时甚至配备三台或四台发动机。多发动机动力装置不仅可以提高
主机的冗余度,而且具有可以采用紧凑型机械系统的优点。四冲程柴油机推进系统
在大多数情况下选择可调螺距螺旋桨。可调螺距螺旋桨由于其叶片可以通过使用液
压缸改变其位置,从而改进船舶机动性,即使在极端工作条件下,也能保持最佳的
推进效率[4]。
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(3)蒸汽轮机动力推进系统。蒸汽轮机推进系统是以锅炉产生的蒸汽作为工质
推动蒸汽轮机做功,并通过齿轮减速机组传递功率给螺旋桨[3]。在造船中使用蒸汽
轮机推进装置因经济原因仍然受到限制(燃油消耗率高)。除了仍在营运的燃重油
和燃煤蒸汽船外,运输液化天然气的 LNG 液货船是目前唯一的专门用蒸汽轮机推进
的船型。这里有其特殊的原因,在 LNG 液货船上,液化气以-162℃的温度下装在隔
热舱中运输。尽管高效隔热,但仍然不可避免每天有 -%液化气蒸发。蒸发的
天然气可用作双燃料主锅炉的燃料,生产主涡轮机用的蒸汽,提供几乎全部需要的
推进功率,重燃油则用作辅助燃料和船舶的压载物。
(4)燃气轮机动力推进系统。船舶用燃气轮机大多由航空型发展而来,其工作
原理与汽轮机大致相似,不同的是燃气轮机直接利用燃料在燃烧室内燃烧,所产生
的燃气推动叶轮做功[3]。燃气轮机通常通过多级减速齿轮组传递功率给螺旋桨以推
进船舶。燃气轮机推进系统由于其重量/功率比小,特别适用于浅吃水流线型快速船
推进系统。因此,这种推进系统越来越多地使用在快速渡船和客船上。军船装备燃
气轮机推进系统已有数十年历史,常与柴油机组合以改善燃气轮机在部分负荷时的
性能。燃气轮机推进装置与柴油机推进装置相比,其效率和性能较多地依赖于外界
空气温度,因此在设计燃气轮机装置时必须考虑预期的外界空气温度分布及由此引
起的功率减少。在船舶动力系统中,燃气轮机主要作为联合装置工作。通常采用柴
油机与燃气轮机组合,即 CODAG 装置(柴-燃联合装置),在额定负荷下柴油机和
燃气轮机一起工作。
(5)电力推进系统。电力推进是将原动机的机械能转变为电能,并以电动机驱
动螺旋桨推进器的一种推进方式。电力推进船舶的螺旋桨吸收功率来自推进电机,
电机成为了电力推进船舶的主机。电力推进系统根据电源装置型式可分为柴油机电
力推进、汽轮机电力推进、燃气轮机电力推进等;根据主回路电流种类可分为直流
电力推进、交流电力推进、交直流电力推进;而根据推进电机的布置型式,还可分
为机舱式和吊舱式[3]。
船舶电力推进系统一般由电源系统(发电机组及控制设备)、配电系统、电动
机—螺旋桨推进装置以及推进控制系统组成。电力推进装置的电源装置可以采用柴
油发电机组、汽轮机发电机组或燃气轮机发电机组。目前,一般采