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    破冰船動(dòng)力系統(tǒng)及主推進(jìn)器發(fā)展現(xiàn)狀

    2021-09-07 02:12:36何炎平
    造船技術(shù) 2021年4期
    關(guān)鍵詞:破冰船吊艙推進(jìn)器

    桂 陽(yáng), 何炎平*, 陳 哲

    (上海交通大學(xué) a.海洋工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;b.高新船舶與深海開(kāi)發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心;c.船舶海洋與建筑工程學(xué)院,上海 200240)

    0 引 言

    推進(jìn)系統(tǒng)作為破冰船的核心系統(tǒng)之一,隨著推進(jìn)裝置的發(fā)展和能源供給技術(shù)的進(jìn)步,發(fā)生巨大的變革[1]。目前,我國(guó)極地科考破冰船僅擁有極地級(jí)(Polar Class,PC)冰級(jí)為PC6級(jí)的雪龍?zhí)柡蚉C3級(jí)的雪龍2號(hào),極地破冰船的自主設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)尚不豐富,針對(duì)破冰船推進(jìn)系統(tǒng)的自主研制能力還有所欠缺,尤其是重型破冰船,我國(guó)尚無(wú)自主設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。

    1 世界主要破冰船發(fā)展規(guī)模

    世界范圍內(nèi)的破冰船主要分布在俄羅斯、加拿大、芬蘭、瑞典、美國(guó)、丹麥、挪威等21個(gè)國(guó)家?,F(xiàn)搜集破冰船137艘(部分已退役),環(huán)北極國(guó)家(加拿大、丹麥、芬蘭、挪威、瑞典、俄羅斯、美國(guó))共擁有破冰船124艘,占比為90.5%,其他國(guó)家占比僅為9.5%。按照注冊(cè)冰級(jí)將搜集的破冰船劃分為重型、中型及輕型。各船級(jí)社破冰船冰級(jí)對(duì)比[1]如表1所示。

    表1 各船級(jí)社破冰船冰級(jí)對(duì)比

    俄羅斯擁有破冰船數(shù)量最多,共計(jì)74艘,占比為54.0%,其中:重型破冰船11艘(含核動(dòng)力破冰船9艘,已退役6艘)。美國(guó)擁有北極級(jí)常規(guī)動(dòng)力重型破冰船2艘(北極海號(hào)停運(yùn))。加拿大、丹麥、芬蘭、瑞典合計(jì)擁有破冰船39艘,占比為28.5%,均為輕、中型破冰船。

    2 破冰船動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

    2.1 柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)

    柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)在破冰船中應(yīng)用較為廣泛,根據(jù)推進(jìn)方式分為機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)和電力推進(jìn)系統(tǒng)。

    2.1.1 柴油機(jī)機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)

    柴油機(jī)機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)如圖1所示,由柴油機(jī)作為原動(dòng)機(jī)直接或通過(guò)齒輪箱變速驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器,動(dòng)力轉(zhuǎn)換階段少,損耗低,復(fù)雜性較低,購(gòu)買成本相對(duì)較低[2]。但機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)軸系較多、可靠性低、空間占用大,柴油機(jī)固有的外特性使螺旋槳在變工況環(huán)境下無(wú)法有效利用主機(jī)動(dòng)力,因此采用機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)的破冰船常搭載調(diào)距槳以提高船舶機(jī)動(dòng)性[3]。

    圖1 柴油機(jī)機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)

    在搜集的破冰船中,23艘采用柴油機(jī)機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng),如我國(guó)的雪龍?zhí)?、德?guó)的極星號(hào)和瑞典的奧登號(hào)[4]。

    2.1.2 柴油機(jī)電力推進(jìn)系統(tǒng)

    柴油機(jī)電力推進(jìn)系統(tǒng)如圖2所示,由柴油發(fā)電機(jī)組直接或通過(guò)固態(tài)整流器和變頻器為電機(jī)供電,再由推進(jìn)電機(jī)直接或通過(guò)齒輪箱驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器,具有經(jīng)濟(jì)性好、操縱性優(yōu)良、節(jié)省空間、噪聲低和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì),但能量轉(zhuǎn)換階段增多,動(dòng)力損失變大,采用電氣設(shè)備增加航行過(guò)程中的安全隱患,需要配備種類繁多的配件,并對(duì)操作人員具有較高的技能要求。根據(jù)推進(jìn)裝置可分為傳統(tǒng)的軸槳推進(jìn)、全回轉(zhuǎn)推進(jìn)和吊艙推進(jìn)[5]。

    圖2 柴油機(jī)電力推進(jìn)系統(tǒng)

    電力推進(jìn)的優(yōu)勢(shì)在于推進(jìn)電機(jī)扭矩特性通常設(shè)計(jì)為低速高扭矩,即使螺旋槳被冰塊卡住,轉(zhuǎn)速降至零,電機(jī)的堵轉(zhuǎn)特性也可保障機(jī)組安全,短時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生事故。適用于高冰級(jí)破冰船的推進(jìn)電機(jī)通常還具備過(guò)扭矩特性(見(jiàn)圖3),在破冰工況下,螺旋槳轉(zhuǎn)速沿額定功率線下降,在轉(zhuǎn)速低至系柱工況轉(zhuǎn)速以下時(shí),電機(jī)在過(guò)扭矩區(qū)間仍以額定功率運(yùn)行,若此時(shí)冰載荷增大,則轉(zhuǎn)速持續(xù)下降,電機(jī)輸出扭矩繼續(xù)增加直至最大[6]。

    圖3 電機(jī)扭矩特性曲線

    電力推進(jìn)系統(tǒng)在破冰船上的應(yīng)用經(jīng)歷一系列發(fā)展,從最初直流發(fā)電機(jī)組向直流電機(jī)供電,到后來(lái)船用電網(wǎng)順利應(yīng)用促使交流發(fā)電機(jī)組通過(guò)電網(wǎng)向直流電機(jī)供電,再到現(xiàn)在交流發(fā)電機(jī)組向交流電機(jī)供電[7]。進(jìn)入21世紀(jì),柴油機(jī)電力推進(jìn)技術(shù)依然發(fā)展迅猛。2011年5月,ABB集團(tuán)公司推出直流電網(wǎng)概念,取消傳統(tǒng)的交流主配電板和換流變壓器,發(fā)電機(jī)組電能直接或通過(guò)整流器輸入直流電網(wǎng)并將電能進(jìn)行合理分配,特別適用于冰級(jí)船舶,通過(guò)在系統(tǒng)中增加“插入式能量存儲(chǔ)”,提高破冰操作響應(yīng)時(shí)間,螺旋槳可在幾秒鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn),并可吸收突然的負(fù)載變化,減少冰對(duì)主柴油機(jī)造成的負(fù)荷變化,從而節(jié)省燃油,減少機(jī)械維護(hù)[8]。

    由液化天然氣(Liquefied Natural Gas,LNG)驅(qū)動(dòng)的芬蘭破冰船北極星號(hào)問(wèn)世,使破冰船電力推進(jìn)雙燃料技術(shù)成為熱點(diǎn)。國(guó)際海事組織(IMO)《國(guó)際防止船舶造成污染公約》(《MARPOL公約》)附則Ⅵ中Tier Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的生效和硫排放控制區(qū)的擴(kuò)大,意味著對(duì)柴油機(jī)氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)排放控制更加嚴(yán)格,LNG和低硫柴油大幅減少船只的污染排放。隨著環(huán)保要求的增加,電力推進(jìn)雙燃料技術(shù)成為未來(lái)發(fā)展的主要方向[9]。

    在搜集的破冰船中,101艘船采用柴油機(jī)電力推進(jìn)系統(tǒng),如俄羅斯的葉爾馬克號(hào),搭載30.4 MW的柴油發(fā)電機(jī)組,為3臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電,驅(qū)動(dòng)3個(gè)四葉定距槳,可提供軸功率24.5 MW。

    2.2 聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng)

    應(yīng)用于破冰船的聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng)只有柴油機(jī)-燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng),如圖4所示。美國(guó)的重型破冰船北極星號(hào)和北極海號(hào)采用柴燃交替動(dòng)力方式(Combined Diesel or Gas,CODOG),智利的奧斯卡·維爾·托羅海軍少將號(hào)采用柴燃聯(lián)合動(dòng)力方式(Combined Diesel and Gas,CODAG)[10]。

    圖4 柴油機(jī)-燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng)

    對(duì)于重型破冰船,該類系統(tǒng)分為2種工作模式,在自航時(shí)柴油機(jī)電力推進(jìn)系統(tǒng)工作,在破冰時(shí)由燃?xì)廨啓C(jī)增壓裝置為船舶提供動(dòng)力,2個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)通過(guò)共同的軸系連接調(diào)距槳,有效改善船體的整體運(yùn)行狀況。該類系統(tǒng)具有起動(dòng)快、備航時(shí)間短、機(jī)動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn),同時(shí),CODOG搭載大功率主機(jī)無(wú)須考慮功率儲(chǔ)備,雙線工作模式具備較高的靈活性和可操作性,充分發(fā)揮柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性好和燃?xì)廨啓C(jī)功率大、尺寸小、重量輕、由初速至高速轉(zhuǎn)換快等優(yōu)點(diǎn)。但該類系統(tǒng)重量大,整體占據(jù)船體空間大,并在單一工況下部分主機(jī)只能閑置,對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行效率有一定的影響[11-13]。

    美國(guó)北極級(jí)破冰船均搭配6臺(tái)柴油機(jī)和3臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī),分別為3臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)供電,推進(jìn)器采用3個(gè)直徑為4.9 m的四葉可調(diào)螺距螺旋槳,推進(jìn)軸功率達(dá)44.8 MW。

    2.3 核能動(dòng)力系統(tǒng)

    核能動(dòng)力系統(tǒng)(見(jiàn)圖5)具備超強(qiáng)的續(xù)航力,適用于長(zhǎng)時(shí)間深入極地工作的破冰船。相較于常規(guī)動(dòng)力,核動(dòng)力系統(tǒng)能發(fā)出較大功率,使破冰船具有更強(qiáng)勁的破冰能力,且核動(dòng)力裝置運(yùn)行特性更為穩(wěn)定并易于控制,負(fù)荷跟隨特性更好,但核動(dòng)力裝置的重量尺寸較大,占用船內(nèi)空間多,對(duì)自由航行航速具有一定影響,采用核動(dòng)力電力推進(jìn)系統(tǒng)的破冰船操作管理系統(tǒng)較為復(fù)雜,對(duì)核裂變反應(yīng)放出的大量放射性物質(zhì)應(yīng)專門設(shè)置相關(guān)設(shè)備進(jìn)行處理[14-15]。

    圖5 檢測(cè)結(jié)果錄入

    圖5 核能動(dòng)力系統(tǒng)

    現(xiàn)有的核動(dòng)力破冰船均采用壓力水型的反應(yīng)堆,以原子核裂變反應(yīng)所產(chǎn)生的巨大熱能通過(guò)工質(zhì)(蒸汽或燃?xì)?推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組為直流電動(dòng)機(jī)供電,采用電力軸槳推進(jìn)方式,搭載3個(gè)四葉定距槳。俄羅斯自20世紀(jì)50年代開(kāi)始建造核動(dòng)力破冰船,是世界上唯一擁有核動(dòng)力破冰船的國(guó)家,總計(jì)10艘(北方海路號(hào)在俄羅斯船級(jí)社被定義為集裝箱船,同時(shí)具備破冰能力)。目前在役核動(dòng)力破冰船4艘,包括北極級(jí)2艘和泰梅爾級(jí)2艘。初代核動(dòng)力破冰船列寧號(hào)采用3座OK-150型(后換為2座K-900型)反應(yīng)堆,軸功率達(dá)32.8 MW;在第二代核動(dòng)力破冰船中,北極級(jí)選用2座OK-900A型反應(yīng)堆,泰梅爾級(jí)選用2座KLT-40M型反應(yīng)堆,軸功率分別達(dá)52.8 MW和36.0 MW;目前,俄羅斯核動(dòng)力破冰船發(fā)展至第三代,LK-60系列破冰船搭載2座RITM-200型反應(yīng)堆,軸功率達(dá)60.0 MW[16];第四代領(lǐng)袖級(jí)破冰船于2020年7月開(kāi)始建造。

    2.4 小 結(jié)

    在世界主要破冰船中,應(yīng)用柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的破冰船占比超過(guò)90.0%,主要為輕、中型破冰船。采用機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)的破冰船多為輕型破冰船,占比為19.0%,其中:約65.0%為20世紀(jì)八九十年代建造,近十年內(nèi)的新造船舶不足25.0%。采用電力推進(jìn)系統(tǒng)的破冰船主要為中型,占比為81.0%,其中:采用傳統(tǒng)軸槳推進(jìn)的破冰船占比為65.0%,采用吊艙推進(jìn)的破冰船占比為18.0%,采用全回轉(zhuǎn)推進(jìn)的破冰船占比為17.0%。由此可看出:在電力推進(jìn)技術(shù)日趨成熟的情況下,隨著破冰船破冰能力要求的提高,柴油機(jī)機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)將逐步被取代。在世界主要破冰船中,采用聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng)的破冰船只有美國(guó)的北極級(jí)和智利的奧斯卡·維爾·托羅海軍少將號(hào),占比不足3.0%,進(jìn)入21世紀(jì),沒(méi)有新造的破冰船搭載該類動(dòng)力系統(tǒng),其很難在破冰船上大范圍應(yīng)用。針對(duì)重型破冰船,3類動(dòng)力系統(tǒng)均被應(yīng)用,其中:采用核能動(dòng)力系統(tǒng)的破冰船占比高達(dá)70.0%,在擁有強(qiáng)大破冰能力的同時(shí),續(xù)航性能較常規(guī)船舶更為優(yōu)秀。核能動(dòng)力系統(tǒng)可作為重型破冰船動(dòng)力系統(tǒng)首選。

    3 破冰船主推進(jìn)器發(fā)展現(xiàn)狀

    3.1 定距槳

    應(yīng)用于破冰船的定距槳通常為可拆卸葉片式四葉定距槳,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、使用方便、效率較高,且單槳具備較大功率[17]。但定距槳的設(shè)計(jì)載荷固定,在采用柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)時(shí),若需要螺旋槳在破冰工況下產(chǎn)生較大推力,則在自由航行工況下推進(jìn)效率會(huì)降低,且不能充分吸收柴油機(jī)功率。定距槳無(wú)法在2種工況下同時(shí)達(dá)到最佳推進(jìn)效率,且在復(fù)雜工況下機(jī)動(dòng)性較差[18]。

    在世界主要破冰船中,72艘船采用定距槳為主推進(jìn)器,覆蓋輕型、中型、重型各級(jí),應(yīng)用非常廣泛。在采用定距槳的破冰船中,除愛(ài)沙尼亞的塔爾莫號(hào)采用柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)外,其余破冰船均采用電力推進(jìn)方式。

    3.2 調(diào)距槳

    調(diào)距槳可利用槳轂中的操縱機(jī)構(gòu)根據(jù)需要調(diào)節(jié)槳葉螺距,在不同航行狀態(tài)時(shí),主機(jī)均可充分發(fā)揮功率和轉(zhuǎn)速,有效提高推進(jìn)系統(tǒng)效率。但其機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜,在破冰工況下較易受損,且造價(jià)和維修費(fèi)用較高[19]。

    在世界主要破冰船中,30艘船采用調(diào)距槳為主推進(jìn)器,其中:21艘船采用機(jī)械推進(jìn)形式,且大部分建造于20世紀(jì)中葉。機(jī)械推進(jìn)搭載調(diào)距槳,可使船舶在不進(jìn)行主機(jī)反轉(zhuǎn)的情況下完成倒車,在需要頻繁倒車的冰區(qū)航行條件下可提高倒車性能,延長(zhǎng)主機(jī)的使用壽命。與定距槳相比,調(diào)距槳可兼具自由航行時(shí)的高效率和低速破冰時(shí)的大推力[20]。電力推進(jìn)搭載調(diào)距槳也被應(yīng)用,如南非的阿古拉斯2號(hào)搭載2個(gè)調(diào)距槳,軸功率達(dá)9.0 MW。還有采用導(dǎo)管調(diào)距槳的港口破冰船,如丹麥的布拉吉·維京號(hào)采用雙導(dǎo)管調(diào)距槳作為主推進(jìn)器,并在船首搭載2個(gè)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器用以輔助推進(jìn)。

    3.3 常規(guī)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器

    普通全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的推進(jìn)電機(jī)安置在船體內(nèi),通過(guò)較短的傳動(dòng)軸系和傘齒組連接螺旋槳,支持在360°范圍內(nèi)提供最佳推力,具有良好的操作性和機(jī)動(dòng)性,并可更好地利用船舶空間,提升電力效率,同時(shí)擁有較低的維護(hù)成本[21]。

    由于傳統(tǒng)的螺旋槳加舵操縱方式在低航速下舵效較低,在極地航行時(shí)難以在較厚的冰層中控制船舶航向,因此全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器取消傳統(tǒng)的舵葉設(shè)計(jì),有效改善推進(jìn)器水下動(dòng)力環(huán)境,憑借其良好的操縱性可在低航速下保證船舶順利轉(zhuǎn)向和倒車,并可有效減少船體與海冰間的碰撞,提高冰區(qū)船舶的航行安全性。

    但全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器受限于功率大小,主要適用于輕、中型破冰船。在世界主要破冰船中,17艘船采用普通全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器,其中:約90.0%的船舶建造于21世紀(jì),如俄羅斯國(guó)家航運(yùn)公司薩哈林號(hào)搭載2個(gè)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器,推進(jìn)功率達(dá)13.0 MW。進(jìn)入21世紀(jì),俄羅斯新造采用全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的破冰船14艘,均為中型破冰船。

    3.4 吊艙推進(jìn)器

    冰區(qū)吊艙推進(jìn)器出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代,由交流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)定距槳,與普通全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的明顯區(qū)別在于其推進(jìn)電機(jī)安置在吊艙內(nèi)部,由變頻器控制,不僅可節(jié)省船內(nèi)空間,而且可方便地冷卻電動(dòng)機(jī)。作為一個(gè)獨(dú)立的推進(jìn)模塊,吊艙推進(jìn)器集推進(jìn)裝置與操舵裝置于一體,結(jié)構(gòu)更為緊湊,可在360°范圍內(nèi)任意旋轉(zhuǎn),并產(chǎn)生任意方向推力。配備吊艙推進(jìn)器的破冰船具有較好的機(jī)動(dòng)性能,可滿足操作靈活、扭矩范圍大等要求[22]。

    搭載吊艙推進(jìn)器可改變破冰船傳統(tǒng)的破冰方式,實(shí)現(xiàn)雙向破冰。目前具備雙向破冰能力的破冰船,搭載3個(gè)冰級(jí)吊艙推進(jìn)器,2個(gè)在船尾,1個(gè)在船首,改變?cè)新菪龢牟贾眯问?,使船舶在各類工況下均具有充分的轉(zhuǎn)向能力,并可在各方向上利用螺旋槳破冰,巨大的定距槳在提供推力的同時(shí)可輔助破冰,并可將船尾碎冰沖走,從而將冰阻力降低50.0%。冰阻力降低使破冰動(dòng)力要求降低,所需要的燃料消耗減少,排放減少[23]。這不僅大幅提高船舶破冰能力,而且更符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。但冰級(jí)吊艙推進(jìn)器造價(jià)昂貴、維護(hù)費(fèi)用高,是目前尚未全面普及的原因。

    在搜集的破冰船中,所采用的吊艙推進(jìn)器均由ABB集團(tuán)公司提供,型號(hào)系列為Azipod VI和Azipod ICE,功率為2.0~17.0 MW,共計(jì)18艘,超過(guò)70.0%的該類破冰船新建于2010年后,涵蓋輕型、中型、重型各級(jí)。例如:我國(guó)的雙向破冰船雪龍2號(hào),搭載2臺(tái)吊艙推進(jìn)器,推進(jìn)功率達(dá)15.0 MW;芬蘭的LNG破冰船北極星號(hào)搭載2個(gè)吊艙推進(jìn)器,推進(jìn)功率達(dá)12.5 MW。

    3.5 小 結(jié)

    在20世紀(jì)五六十年代,破冰船主要采用直接推進(jìn)搭載定距槳推進(jìn)方式;自20世紀(jì)70年代開(kāi)始,為盡可能適應(yīng)破冰船多工況需求,更多地將調(diào)距槳應(yīng)用在破冰船上。進(jìn)入21世紀(jì),調(diào)距槳的優(yōu)勢(shì)逐漸被日趨成熟的電力推進(jìn)技術(shù)替代,傳統(tǒng)軸槳推進(jìn)方式逐漸被全回轉(zhuǎn)和吊艙推進(jìn)方式替代。在近十年新造的破冰船中,采用吊艙推進(jìn)器的破冰船超過(guò)采用全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的破冰船。由此可見(jiàn):在吊艙推進(jìn)器大力發(fā)展的今天,普通全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器優(yōu)勢(shì)不再明顯;破冰船推進(jìn)系統(tǒng)逐步向集成化、一體化的方向邁進(jìn),冰級(jí)吊艙推進(jìn)器將是未來(lái)全面應(yīng)用的方向。

    4 結(jié) 論

    按照船舶注冊(cè)冰級(jí)對(duì)搜集的137艘破冰船進(jìn)行分級(jí),并根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)及主推進(jìn)器類型進(jìn)行分析和總結(jié),得出如下結(jié)論:

    (1)在世界主要破冰船中,重型破冰船占比僅為9.5%。為開(kāi)發(fā)極地資源,俄羅斯、美國(guó)、加拿大等國(guó)均在計(jì)劃新一代的破冰船。雪龍2號(hào)問(wèn)世標(biāo)志著我國(guó)具備自主研發(fā)中型破冰船的能力,但整體實(shí)力較發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在一定的差距,為滿足我國(guó)極地戰(zhàn)略需求,應(yīng)盡早深入研發(fā)重型破冰船。

    (2)目前世界主要破冰船動(dòng)力系統(tǒng)采用柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)、柴油機(jī)-燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng)和核能動(dòng)力系統(tǒng),其中:采用柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的破冰船約90.0%,涵蓋輕型、中型、重型各級(jí)。柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)仍是輕中型破冰船的主要選擇,柴油機(jī)電力推進(jìn)系統(tǒng)是目前迭代更新最快的技術(shù),是未來(lái)大力發(fā)展應(yīng)用的方向。

    (3)破冰船采用的主推進(jìn)器包括定距槳、調(diào)距槳、全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器和吊艙推進(jìn)器。常見(jiàn)的推進(jìn)方式主要為電力推進(jìn)搭載定距槳、全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器和吊艙推進(jìn)器,機(jī)械直推搭載調(diào)距槳。進(jìn)入21世紀(jì),在新造破冰船中,電力推進(jìn)搭載全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器和吊艙推進(jìn)器的應(yīng)用程度高于傳統(tǒng)軸槳推進(jìn)方式,破冰船推進(jìn)系統(tǒng)正逐漸向集成化、一體化發(fā)展。

    (4)對(duì)于重型破冰船,3類動(dòng)力系統(tǒng)均被采用,主要分為核能電力槳軸推進(jìn)、柴電推進(jìn)搭載吊艙推進(jìn)器、聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng)搭載調(diào)距槳等3種推進(jìn)形式,其中:采用核能動(dòng)力系統(tǒng)的破冰船占比為70.0%。我國(guó)若自主研發(fā)重型破冰船推進(jìn)系統(tǒng),可將核能動(dòng)力系統(tǒng)搭載吊艙推進(jìn)器方案作為首選。

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