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摘要：船舶动力装置是为保证船舶正常营运而设置的动力设备，是各种能量的产生、传递、消耗的全部机械、设备，它是船舶的一个重要组成部分。船舶动力装置包括三个主要部分：主动力装置、辅助动力装置、其他辅机和设备。文中笔者简单介绍了船舶动力装置的简要发展趋势，详细论述了船舶动力装置的应用及发展前景。
关键词：船舶动力装置 主动力装置 电力推进系统 混合动力系统 绿色环保措施
一、船舶动力装置发展趋势简介
在船舶的正常营运中船舶动力装置为其提供动力及能量，是船舶的重要设备之一。一般情况下，船舶动力装置包括主动力装置、辅助动力装置等。在技术日新月异的今天，船舶的动力装置历经蒸汽、内燃机、燃气以及混合动力装置的发展。新时期船舶动力装置的技术研发尤为重要，随着船舶设备不断革新，制造领域的不断发展，现在使用范围比较广泛的有综合电力推进系统、船舶燃气轮机以及混合动力系统等，目下装载了特种推进装置的船舶也应运而生。
人类对自然能源的利用的同时也促进了船舶动力装置的发展。早在19世纪煤就作为船舶动力的主要燃料，进入20世纪后石油的大规模开采替代了煤的使用。随着二战结束后，各国着眼于经济发展，以至于在70年代发生石油危机，加上不断遭到污染的环境，人类的目光从石油燃料转向非石油燃料上。由此生物燃料应运而生，然而生物燃料的主要成分是碳，在生物燃料使用时所释放的CO2仍会污染环境。各种清洁能源也被提及出来，如天然气、氢气等。天然气作燃料时对环境的污染较小，氢气作为最理想的能源逐步被人们所利用，得到全世界的认可。氢气作为燃料在汽车发动机的领域已经取得了突破，作为船舶动力系统中的应用也指日可待。再者核能的使用已经用于军用舰船，文中不涉及。伴随着经济与科学技术的不断发展，人们对船舶动力系统的性能提出了更高的要求，这也激励着我们船舶人不断的探索。
二、船舶动力装置的应用
2.1 电力推进系统的应用
随着船舶动力的发展电力推进系统作为一种新的技术得到推广，并成为世界范围的研究热点。其优势主要有以下几点，一是该系统中所使用的全电缆连接法使船舶动力的输出设备在布置设计中更加灵活方便；二是该系统的推广使得安全系数得到提高，它所采用的备用电路方法可以提前预防动力系统在运行中出现的电路故障；三是该系统的使用使得电能化比较集中，主推进电动机的选择更加多样化，在减少了辅助动力设备使用的同时，根据设计方案、安装布置要求、能源消耗、系统维护、经济性等不同的指标选择主推进电动机。电力推进系统可以满足不同类型船舶的动力推进要求，但该系统在安装时有着特殊要求，尤其是在安装条件跟安装环境中，所以一般只会在要求船舶动力系统具有高度机动性能、特殊工作性能、大容量辅助机械等条件下才有应用。其代表船舶类型有：消防船、破冰船、渡轮、工程船、潜艇等。
2.2 混合动力系统在船舶中的应用
混合动力装置的技术优点是管理者可以通过将辅助内燃驱动模块设置成恒定速率运行的状态来带动发电机的运转，同时给电网输送能量，从而带动发动机的转动。如果此时采用智能控制系统来对动力装置进行管理，那么混合动力系统中就可以只运转船舶运营所必需的柴油动力发电机，而电力驱动模块可以依据船舶不同的发动速度对发电、配电、能源消耗等环节进行优化，从而提高能源利用效率。目前混合动力装置具体可以分为：柴油机余热混合式推进系统、太阳能电力混合动力推进系统、基于超级电容混合动力推进系统、发动机联合工作的联合动力推进系统等。
对于单纯的使用柴油机作为动力装置的船舶而言，柴油机的动力效率非常低，能耗巨大，还有烟雾、柴油废气等污染的问题。在这种背景下，柴油机余热混合式动力装置具有低能耗和节能环保的特点，得到现代航运界的普遍关注。目前，也逐渐成为人们的研究热点，随着现代造船科技的不断创新、进步和发展，以及该项技术日趋成熟，具有较高的安全可靠性、经济节能性、绿色环保性等优点，在造船界和航运市场广泛受到青睐，特别在民用商船航运市场中具有非常广阔的应用前景。
柴油机余热混合式推进系统原理①组成：混合式推进装置主要由主机、轴带发电机/电动机、废气锅炉、动力透平/蒸汽透平发电机、电站管理系统（PMS）、主机离合器等组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆②排气热能的回收：动力、热媒、冷媒三联产技术（下简称三联产技术）。该技术是利用船舶主机、发电机组在生产动力和电能时柴油机的废热生产蒸汽（或其它热媒介质）和空调用冷媒水，从而达到跟有效地利用资源、节省燃料消耗的目的。三联产的基本形式如图1所示。燃油在柴油机内释放的能量一部分转变成机械能从主轴上输出，变成船舶所需的推力和电力；一部分转变为烟气的内能，经废气锅炉生产饱和水蒸气。该蒸汽除少数用于全船生活外，绝大多数用作溴化锂吸收式冷水机组的热源，生产7℃的空调用冷媒水；还有一部分转变为主机冷却介质的热能，视需求可用于全船加热和单效溴化锂吸收式冷水机组。
2.3 船舶燃气轮机动力装置的应用
近些年来，船舶燃气轮机的技术研究取得了很大的进步，燃气轮机的效率以及性能都得到了很大程度的提升。随着简单循环技术更新、中间冷却回热复杂循环技术不断完善、先进的余热利用式燃蒸联合循环技术开始出现等都使燃气轮机的发展和应用提升到了一个新的水平。燃气轮机具有动力性能良好、功率大、利用效率高、自动化控制相对容易实现等优点，已经成为大型、中型等水面舰艇以及船舶的主要选择，在各个国家的军事领域中，燃气轮机动力装置在新型护卫舰、远洋驱逐舰、高性能巡洋舰以及大型的航空母舰等不同类型的军用船舶中有非常广泛的应用。
四、船舶动力装置的发展前景探讨
3.1 电力推进系统的发展趋势
电力推进系统的技术优势在2.1电力推进系统的应用中已有介绍，其优势存在的前提下也有某些不足，比如在运行中存在一定的能量损失，再有可能会增加经济成本。其一在电力推进系统工作时会经过2次的能量转换，这也就是能量损失所在；其二船舶在运行时在电力推进系统需要大量的原动力装置来保障其高效工作，这也增加了部分经济成本。如果顺利解决这些问题的话，电力推进系统的应用会更加广阔。在以后的发展中，电力推进系统应该发挥其优势所在，优化布置提供能源利用率。加大交流变频技术的应用、在有效结合电力系统与推进系统的前提下实现系统的一体化供电也是未来主要的研究趋势。
3.2 混合动力系统的发展趋势
目前，对“混合动力电动船舶”的定义指具有两种以上储能器、能量源或能量转换器作为动力源，其中至少有一种可以提供电能作为航行动力的船舶。虽然，国际上许多关于船舶动力、设计等方面的科研院所正处于研发、探索和论证阶段，在实际推广应用方面还存在着一定的局限性和较多的技术难题需要解决。但是，该项技术也取得了试验航行成功的实例，如德国建造的以燃料电池和柴-电混合动力系统为主的潜艇，已于2003年4月在德国基尔港试航成功；2010年，意大利和斯洛文尼亚联合成功研制了GREE NIINE 33混合动力游艇等案例。国内在混合动力船舶领域的研制和技术起步相对较晚，目前所知，只有曾在2010年上海世博会上亮相的“尚德国盛”号游轮，从公布的性能和参数等信息资料中可知，该游轮采用了太阳能和柴油机组合动力，时速约15Km，节省电能和减排可达到30%以上。混合动力系统具有技术可靠性，节约能源消耗和经济成本的良好优势，应当大力推动新能源的混合动力推进系统的应用，以确保船舶动力供给和能源平衡的前提下，实现绿色、节能、环保的目标。
3.3 特种推进装置应用及发展
随着世界经济及科学技术的发展，在某些领域出现需要特殊船舶的需求，利用这种特殊船舶来解决一些技术难题。这就需要将特种推进装置利用在船舶的动力系统中，提高船舶的各项性能指标，比如：远洋勘探船、海洋工程船等。例如：一些超大型船舶采用动力装置加可调桨推进系统的方法，不仅能够实现节能的目标，同时也使动力系统的可操作性大大提高。特种推进装置的发展方向不仅仅是提高动力系统的性能指标，还要通过系统间的协调促进达到动力装置一体化的发展目标。
结束语：
综上所述，船舶推进技术以及船舶动力装置是现代船舶运行的核心与关键，其重要的技术指标是安全性、系统稳定性以及节能性等。船舶动力装置的性能是影响船舶运行性能与整体功能的决定性因素。将几种动力装置结合在一起即混合动力装置，可靠性高，经济适用性强，具有良好的应用前景。大功率可调桨、大功率喷水推进等新技术的出现，使得船舶动力装置朝着大功率、系统化、多样化、高安全性以及节能环保等方向发展。
参考文献：
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[2]张旭.船舶机舱监测和报警系统的设计与实现系统仿真学报 2017.15
[3]胡豪杰.轮机模拟器主动力装置模型研究大连海事大学 2017.23
[4]张理.基于音/视频的机舱监测及报警系统研制集美大学2016.3
论文作者:邱增斌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/18
标签：船舶论文; 动力论文; 装置论文; 系统论文; 混合动力论文; 电力论文; 燃气轮机论文; 《建筑学研究前沿》2018年第26期论文;