船舶動(dòng)力系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展探討

林啟波

摘 要：船舶動(dòng)力系統(tǒng)作為船舶的核心系統(tǒng)，對(duì)船舶的良好運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。在現(xiàn)代船舶工業(yè)中，對(duì)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的研究一直處于不斷的發(fā)展中，對(duì)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的研究也是各國(guó)各輪船廠商關(guān)注的焦點(diǎn)。本文對(duì)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行的展望，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有動(dòng)力系統(tǒng)的改進(jìn)以及對(duì)新能源系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行論述，希望能夠?qū)Υ皠?dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展提供一點(diǎn)幫助。

關(guān)鍵詞：船舶；動(dòng)力系統(tǒng)；發(fā)展趨勢(shì)

前言

船舶動(dòng)力系統(tǒng)是整個(gè)船舶的核心，也是船舶造價(jià)最為昂貴的一部分，船舶動(dòng)力系統(tǒng)的性能對(duì)船舶整體的性能影響十分巨大，因此，船舶動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展是全球造船業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)核心技術(shù)的掌握是全國(guó)造船國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。船舶動(dòng)力系統(tǒng)是船的動(dòng)力源泉，充當(dāng)著人體心臟的功能，船舶動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)保障船舶的安全運(yùn)行具有重要的作用。

一、船舶動(dòng)力系統(tǒng)概述

船舶動(dòng)力系統(tǒng)主要由船舶主機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及推進(jìn)器組成，船舶動(dòng)力系統(tǒng)的造價(jià)占船舶設(shè)備的35%，占全船總造價(jià)的25%。動(dòng)力系統(tǒng)是保證船舶正常運(yùn)行、作業(yè)以及停泊等所必須的船舶機(jī)械設(shè)備，船舶動(dòng)力系統(tǒng)的性能關(guān)系到船舶運(yùn)行安全，船舶系統(tǒng)的動(dòng)力選擇決定著船舶運(yùn)行的費(fèi)用，船舶動(dòng)力系統(tǒng)的重要性對(duì)船舶不言而喻。

面對(duì)全球資源能源的緊張與缺乏，降低能源消耗成為全球的共識(shí)，在船舶動(dòng)力系統(tǒng)研究制造領(lǐng)域，提高船舶動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行效率、降低資源能源消耗、提高船舶的載重能力和續(xù)航能力對(duì)資源能源節(jié)約與高效利用有著重要的幫助作用；面對(duì)全球變暖等極端氣候的頻繁出現(xiàn)，降低二氧化碳排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境成為全球的共識(shí)，國(guó)際海事組織以及各國(guó)政府對(duì)船舶運(yùn)行產(chǎn)生的環(huán)境污染高度重視，加強(qiáng)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化，降低船舶運(yùn)行尾氣的排放成為船舶動(dòng)力系統(tǒng)性能優(yōu)化的重要考慮的問(wèn)題。

船舶動(dòng)力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)人力、風(fēng)力的運(yùn)行后，近200年來(lái)開(kāi)始實(shí)行了機(jī)械性能操作，隨著蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)、柴油機(jī)等運(yùn)用到船舶上來(lái)，船舶動(dòng)力系統(tǒng)不斷改進(jìn)與完善。

二、船舶動(dòng)力系統(tǒng)的現(xiàn)狀

柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)。柴油機(jī)作為船舶動(dòng)力系統(tǒng)是使用最為廣泛的，這是由于柴油機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)具有啟動(dòng)速度快、負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)性能強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)安全、可靠、效率高，廣泛被應(yīng)用于船舶主機(jī)和船舶電站。當(dāng)前我國(guó)的船舶動(dòng)力系統(tǒng)主要以柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)為主，柴油機(jī)也作為船舶的主機(jī)。柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)主要分為柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)和柴油機(jī)齒輪驅(qū)動(dòng)，分別應(yīng)用于大中型遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶和中小型客貨運(yùn)船上。當(dāng)前我國(guó)的柴油機(jī)通過(guò)進(jìn)行技術(shù)合作、專利許可的引進(jìn)以及開(kāi)展自主研發(fā)工作，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成了較強(qiáng)的生產(chǎn)、研發(fā)能力，但盡管我國(guó)自主生產(chǎn)能力已經(jīng)有了快速的發(fā)展，但與世界先進(jìn)國(guó)家相比還有較大的差距，我們還需要不斷進(jìn)行科技研發(fā)，提高自主創(chuàng)新能力。

燃?xì)鈾C(jī)輪動(dòng)系統(tǒng)。燃?xì)廨啓C(jī)在尺寸和質(zhì)量方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其加速性能好、可靠性強(qiáng)以及NOX排量低，因此被廣泛應(yīng)用在高速客船中。相比于柴油動(dòng)力系統(tǒng)，燃?xì)鈾C(jī)輪動(dòng)系統(tǒng)燃油經(jīng)濟(jì)性能低，不僅其油耗高，燃?xì)廨啓C(jī)不能實(shí)現(xiàn)燃油的充分燃燒使用，并且還需要干凈清潔、價(jià)格較為昂貴的蒸餾油，導(dǎo)致船舶的耗油量高、燃油成本大，大大降低了其經(jīng)濟(jì)性，因此被大多數(shù)航運(yùn)公司所拋棄。但燃?xì)廨啓C(jī)也有其特殊的優(yōu)勢(shì)，其質(zhì)量輕功率大，動(dòng)力響應(yīng)性能良好，具有高可靠性、實(shí)用性以及低排污。

三、船舶動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

船舶動(dòng)力系統(tǒng)是對(duì)能源的消耗十分巨大，也是當(dāng)前環(huán)境污染和溫室氣體排放的主要來(lái)源，船舶動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)一定是要節(jié)約資源能源，降低能源消耗，減少污染廢棄的排放量，積極應(yīng)用新能源、新技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)船舶動(dòng)力系統(tǒng)不斷朝著綠色、節(jié)能、環(huán)保方向的發(fā)展。

（一）對(duì)現(xiàn)有動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)

柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)噪音大，但經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及操縱性等都具有良好的優(yōu)勢(shì)，因此，對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)是船舶動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，我們可以通過(guò)運(yùn)用機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)，包括利用增壓中冷技術(shù)、燃燒室改進(jìn)技術(shù)以及高壓噴射技術(shù)等來(lái)提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和燃燒效率，同時(shí)也可以有效地控制二氧化碳以及一氧化碳等有害氣體的排放，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。當(dāng)前常規(guī)柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)集成供貨被設(shè)計(jì)院、船舶制造廠商廣泛的接受起來(lái)，船舶生產(chǎn)廠家通過(guò)模塊設(shè)計(jì)方法來(lái)提供主推動(dòng)力系統(tǒng)完整的解決方案，由廠家來(lái)對(duì)船舶主推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行制造，將設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試以及維修服務(wù)進(jìn)行集成化，這樣的做法在顯著的提高主推進(jìn)系統(tǒng)的技術(shù)性能、可靠性的同時(shí)，也延長(zhǎng)了船舶的生命力。

鑒于燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的耗油量高、燃油成本量大的問(wèn)題，其發(fā)展趨勢(shì)可以考慮在傳播中安裝燃?xì)廨啓C(jī)與柴油機(jī)組合裝置，這樣一來(lái)可以發(fā)揮燃?xì)廨啓C(jī)質(zhì)量輕、尺寸小，并且加速性能好的優(yōu)勢(shì)，二是可以利用柴油機(jī)對(duì)燃油進(jìn)行充分的燃燒，以此來(lái)發(fā)揮燃?xì)廨啓C(jī)的真正價(jià)值，也可以將燃?xì)廨啓C(jī)的適用范圍進(jìn)行擴(kuò)大。近年來(lái)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)也開(kāi)始出現(xiàn)，為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放，各大發(fā)動(dòng)機(jī)廠商都開(kāi)始進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，尋找降低發(fā)動(dòng)廢氣排放的解決辦法，將液化天然氣作為船機(jī)的新型燃料進(jìn)行研究，部分廠家現(xiàn)已取得一定的進(jìn)展，逐漸開(kāi)始推廣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。

（二）對(duì)新能源系統(tǒng)的應(yīng)用

太陽(yáng)能具有清潔、環(huán)保、資源豐富且取之不盡、用之不竭。當(dāng)前太陽(yáng)能技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)。船舶動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用太陽(yáng)能動(dòng)力系統(tǒng)也是其發(fā)展趨勢(shì)之一，通過(guò)利用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，將太陽(yáng)能電池作為船舶的主動(dòng)力系統(tǒng)或輔助動(dòng)力系統(tǒng)。當(dāng)前，太陽(yáng)能動(dòng)力系統(tǒng)在船舶動(dòng)力系統(tǒng)的應(yīng)用中還處于起步階段，技術(shù)還有待于進(jìn)一步完善，在我國(guó)太陽(yáng)能船舶動(dòng)力系統(tǒng)也剛剛進(jìn)入實(shí)用化階段，未來(lái)有待于進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)太陽(yáng)能動(dòng)力系統(tǒng)的應(yīng)用，還需要進(jìn)一步提高光電技術(shù)的能量轉(zhuǎn)化效率，加大太陽(yáng)能電池板的表面積，以此來(lái)提高船舶的續(xù)航能力，提高航行里程和航行時(shí)間。

燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)是利用燃料電池作為船舶主動(dòng)力或輔助動(dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)。燃料電池是一種通過(guò)電化學(xué)反映將化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換裝置。燃料電池具有很多的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的能量轉(zhuǎn)換率，能量轉(zhuǎn)換持續(xù)性長(zhǎng)，且十分節(jié)能環(huán)保，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用到船舶動(dòng)力系統(tǒng)中來(lái)。在我國(guó)，燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入到實(shí)用階段，燃料電池噪音小、污染低且能效高，軍用船舶、科考船、游覽船、客船等都廣泛的采用了燃料電池作為傳播的動(dòng)力系統(tǒng)。當(dāng)前，燃料電池的應(yīng)用還具有一定的限制性，燃料電池價(jià)格高、燃料供應(yīng)與提取的技術(shù)還不夠成熟，這些都成為限制燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)普及的阻礙。加強(qiáng)燃料電池作為船舶動(dòng)力系統(tǒng)的應(yīng)用，一是提高燃料電池燃料提取水平，促進(jìn)燃料供應(yīng)站以及然后供應(yīng)網(wǎng)的建設(shè)工作；二是加強(qiáng)對(duì)燃料電池的研發(fā)工作，以提高燃料電池的使用性能和可靠性，保障燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)使用的安全。

總結(jié)

隨著經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的快速發(fā)展，船舶運(yùn)輸業(yè)也在快速發(fā)展中，對(duì)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的研究工作也引起人們的關(guān)注，各國(guó)各船舶生產(chǎn)廠家都在致力于更好的降低能源消耗，減輕環(huán)境污染，降低燃油成本。當(dāng)前許多新技術(shù)的研發(fā)也逐漸開(kāi)始推廣起來(lái)，并廣泛應(yīng)用于船舶動(dòng)力系統(tǒng)中來(lái)，不僅促進(jìn)了船舶運(yùn)輸?shù)陌踩矠榇邦I(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，對(duì)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的研究對(duì)船舶事業(yè)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。

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（作者單位：清遠(yuǎn)市附城鎮(zhèn)白廟船廠）