科学瞎想系列之三十五 船舶动力系统(1)

说了那么多与老师专业不搭嘎的东东,现在回到老师的老本行上来,让老师好好给宝宝们瞎想一把船舶动力的事。 船舶动力系统是为保证船舶正常营运而设置的动力设备,是为船舶提供各种能量和使用这些能量,以保证船舶正常航行,人员正常生活,完成各种作业。船舶动力装置是各种能量的产生、传递、消耗的全部机械、设备,它是船舶的一个重要组成部分,被誉为船舶的"心脏"。船舶动力系统包括三个主要部分:主动力装置、辅助动力装置、其他辅机和设备。 在蒸汽机发明之前,船舶航行都是靠人力划桨和利用风帆吸收风能作为动力能源使船舶航行。直到1807年,有个叫R.富尔顿的美国哥们儿首次在“克莱蒙脱”号明轮船上用蒸汽机作为推进动力获得成功。当时采用的是一台20马力的单缸摇臂式往复蒸汽机,获得每小时5英里的航速。从此拉开了机动船舶的序幕,后来经过不断改进,直到20世纪初,航行于大西洋上的巨型豪华客船,都以往复式蒸汽机为动力,单机功率达20000马力。蒸汽机动力装置的发展达到了顶峰。著名的泰坦尼克号就是采用蒸汽机作为动力的典型代表,其动力装置包括两台往复式蒸汽机以及一台帕森斯式低压蒸汽轮机,驱动三个螺旋桨。汽轮机和柴油机在船上试用成功以后,蒸汽机动力装置即逐渐被淘汰。第二次世界大战期间,美国为应付战时紧急需要而建造的“自由轮”,是最后一批使用蒸汽机动力装置的远洋运输船舶。由于这些用蒸汽作为动力的船舶需要人工用火烧锅炉,所以和火车一样,也叫"火轮",老师小时候光着屁股在家乡的小河沟里摸鱼玩耍时,看见火轮激动得一塌糊涂! 随着燃料由油和燃气取代了煤,船舶也告别了"火轮"时代,汽轮机、柴油机、燃气轮机被广泛地应用在船舶动力系统。甚至某些大型的军用战舰还使用了核动力(这个话题比较敏感,老师还是不要找死)。 老师不是研究历史的,对那些陈芝麻烂谷子的事也不怎么感兴趣,老师要说的是,早期(包括现在大部分)船舶的主动力都是采用汽轮机、燃气轮机、柴油机等动力机械,通过主轴、齿轮箱直接与螺旋桨相联接构成船舶的推进系统,姑且称其为传统的动力推进系统,而船舶的辅助动力,则由另外的多套柴油发电机组组成船舶的电力系统,为全船的辅助设备(如风机、水泵、油泵、甲板机械)及生活用电提供电力。也就是说,这些船舶动力和电力是完全独立的两套系统,从能量管理角度,它们互不打噶,这不仅使能量的统一管理调度不够灵活,不利于节能降耗,而且在设备布置方面也存在许多弊端,主机、主轴系、齿轮箱和螺旋桨的相对位置必须严格固定,更重要的是由于主机通常是按照船舶的最大载重量和最大航速配置的,在轻载和低航速经济巡航时主机的功率很低,效率极低,而且容易积碳,损坏机器,由于主机通常体积重量很大,不宜备份,一旦主机发生故障,就会导致全船失去动力,海上失去动力抛锚可不比我们的汽车抛锚那么容易救援,那是非常危险的事情,因此可靠性较低。 随着技术的发展,现代船舶出现了混合动力推进和全电力推进系统两种技术途径。这一期老师就先说到这儿,接下来的几期老师会详细给宝宝们说说现代船舶的混合动力系统和全电力推进系统,以及未来船舶更先进的动力推进系统,期待吧!

原文发布于微信公众号 - 龙行天下CSIEM(gh_a8911987218e)

原文发表时间:2017-01-10

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