祝備

【摘? 要】船舶動(dòng)力裝置的質(zhì)量決定了船舶的長(zhǎng)久性發(fā)展。傳統(tǒng)的船舶動(dòng)力裝置已經(jīng)跟不上時(shí)代發(fā)展的步伐，只有不斷探尋船舶動(dòng)力裝置的新技術(shù)，開發(fā)節(jié)能環(huán)保的動(dòng)力裝置，才能推動(dòng)船舶行業(yè)的健康發(fā)展。論文簡(jiǎn)要闡述了船舶動(dòng)力裝置的定義及類型，根據(jù)船舶動(dòng)力裝置的現(xiàn)狀探究了未來(lái)的發(fā)展方向，即以節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)為目標(biāo)，為航運(yùn)企業(yè)節(jié)省能源資源，降低對(duì)環(huán)境的污染，使船舶企業(yè)獲得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

【Abstract】The quality of marine power plant determines the long-term development of the ship. The traditional marine power plant has not kept up with the pace of the development of the times. Only by continuously exploring new technology of marine power plant and developing energy-saving and environmental protection power plant， can the healthy development of the marine industry be promoted. This paper briefly describes the definition and type of marine power plant， and according to the current situation of marine power plant， explores the future development direction， which takes energy-saving， emission reduction and environmental protection as the goals， saves energy resources for shipping enterprises， reduces environmental pollution， and enables shipping enterprises to obtain good social and economic benefits.

【關(guān)鍵詞】船舶;動(dòng)力裝置;節(jié)能;環(huán)保

【Keywords】ship; power plant; energy-saving; environmental protection

【中圖分類號(hào)】U664.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）03-0166-02

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)船舶產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，各項(xiàng)研究也不斷深入。由于船舶作為水上重要的交通工具，其直接影響到海上的經(jīng)濟(jì)，也關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的軍事安全。船舶動(dòng)力裝置作為船舶的重要部分，對(duì)船舶的運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的船舶動(dòng)力裝置主要是蒸汽機(jī)，目前我國(guó)開始使用聯(lián)合型的發(fā)動(dòng)機(jī)，標(biāo)志船舶動(dòng)力裝置在不斷地演變和革新，未來(lái)也會(huì)朝著節(jié)能減排環(huán)保的方向前進(jìn)。

2 船舶動(dòng)力裝置的定義

2.1 什么是船舶動(dòng)力裝置

所謂船舶動(dòng)力裝置，是一種為船舶行駛提供動(dòng)力的裝置，在一定程度上保證船舶正常運(yùn)行。只有船舶在動(dòng)力源的支持下，才能促使船舶在海上正常航行，為船上人員提供較為正常的生活保障。因此，船舶作為海上運(yùn)輸極為重要的部分，其動(dòng)力裝置更是船舶中必不可少的關(guān)鍵組成部分，主要包括主動(dòng)力裝置、輔助動(dòng)力裝置以及輔機(jī)和其設(shè)備等。

首先，主動(dòng)力裝置是用來(lái)提供推進(jìn)動(dòng)力的裝置，其可以保證船舶實(shí)現(xiàn)正常航行。只有主動(dòng)力裝置啟動(dòng)后，結(jié)合螺旋槳的使用，才能推動(dòng)整個(gè)船舶的前進(jìn)后退的運(yùn)行。其次，輔機(jī)設(shè)備主要是甲板、錨機(jī)等相關(guān)的機(jī)械。隨著社會(huì)的進(jìn)步，我國(guó)的船舶性能也在提高，輔機(jī)設(shè)備也會(huì)隨之相應(yīng)地增加或減少。輔機(jī)設(shè)備主要為船舶上的壓載水系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、排水系統(tǒng)及其消防系統(tǒng)提供動(dòng)力，是船舶動(dòng)力裝置中不可忽視的部分。

2.2 船舶動(dòng)力裝置的類型

目前，我國(guó)船舶動(dòng)力裝置的類型主要包含蒸汽、汽油、柴油、燃?xì)獾?，同時(shí)，部分動(dòng)力裝置利用核能為船舶行駛提供動(dòng)力。蒸汽機(jī)最早應(yīng)用在火車上，之后應(yīng)用于船舶中。蒸汽機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、制作成本低，但機(jī)身較重，隨著時(shí)間的推移，已經(jīng)發(fā)展成多項(xiàng)復(fù)合型的鍋爐。汽油機(jī)和柴油機(jī)都是屬于燃油機(jī)械，需要通過(guò)氣囊燃燒油產(chǎn)生熱量。船舶中柴油機(jī)的熱效率極高，熱量損失少，但在汽油機(jī)燃燒時(shí)，散失的熱量往往較多，單機(jī)的功率比不上柴油機(jī)。因此，柴油機(jī)成為船舶動(dòng)力裝置中廣泛應(yīng)用的一種類型。相較于前幾種類型的動(dòng)力裝置來(lái)說(shuō)，核動(dòng)力裝置是較為環(huán)保的船舶動(dòng)力裝置，其主要利用反應(yīng)堆來(lái)產(chǎn)生蒸汽，核反應(yīng)堆的巨大能量連續(xù)不斷地被冷水黏附，熱量通過(guò)這樣的方式傳遞下去就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力裝置的有效運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。

3 船舶動(dòng)力裝置的發(fā)展方向

3.1 船舶動(dòng)力裝置的節(jié)能化

一般來(lái)說(shuō)，船舶柴油機(jī)最低燃油消耗率運(yùn)行點(diǎn)大約占80%的額定負(fù)荷。在此狀況下，如果再通過(guò)多種措施不斷提高最高燃燒壓力Pmax，進(jìn)而提升柴油機(jī)的熱效率，在這樣的運(yùn)行狀態(tài)下柴油的消耗率則會(huì)不斷降低。節(jié)能運(yùn)行點(diǎn)的選擇如圖1所示。

如果需要將最高燃燒壓力Pmax保持不變，然后降低平均有效壓力Pe就可以減小噴油量，此時(shí)的轉(zhuǎn)速n不變。這就相當(dāng)于發(fā)電機(jī)特性或者負(fù)荷特性節(jié)油運(yùn)行點(diǎn)ERG在n和Pe同時(shí)降低的情況下能夠提升特性節(jié)油運(yùn)行點(diǎn)ERG。根據(jù)相關(guān)研究，轉(zhuǎn)速n在降低1%時(shí)，螺旋槳的推進(jìn)效цp可提高0.26%～0.31%。一旦Pe出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，此時(shí)Pmax不變，再進(jìn)行調(diào)整，可以改善柴油機(jī)的熱效率。使Pe再降低1%時(shí)，燃油消耗率也可以降低0.21%～0.26%。實(shí)踐說(shuō)明，合理選擇節(jié)油運(yùn)行點(diǎn)可以使得燃油消耗率降低4.5%，轉(zhuǎn)速n的降低能夠使цp提高2.5%，Pe的降低則使燃油消耗率也隨之降低。對(duì)船舶柴油機(jī)使用功率的確定，除了考慮經(jīng)濟(jì)條件外，需要考慮船舶在使用過(guò)程中會(huì)結(jié)下污垢，導(dǎo)致船舶阻力增加，出現(xiàn)主機(jī)超載的現(xiàn)象。如果出現(xiàn)螺旋槳表面磨損，也會(huì)降低船舶運(yùn)行的效率?？傊裼蜋C(jī)的使用功率通常選擇在額定功率的80%～92%。

3.2 調(diào)整船舶的最佳航速

船舶的行駛速度也至關(guān)重要，合理的航速能夠衡量技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中較為有利的條件，在某一范圍內(nèi)或條件下關(guān)鍵指標(biāo)起著決定性作用，此指標(biāo)代表船舶航速的理想狀態(tài)。所謂船舶最佳航速需要達(dá)到兩個(gè)指標(biāo)：最低能耗航速和最低營(yíng)運(yùn)費(fèi)用航速。最低能耗航速代表消耗率最低的航速，不僅由動(dòng)力裝置決定的，還是要考慮燃油的費(fèi)用。在一定的航程內(nèi)，由于航速的降低，會(huì)增加航行的時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致航運(yùn)費(fèi)用的增加[2]。因此，航速越低、燃油消耗越低，并不代表船舶的理想航速（見圖2）。

在圖2中，3個(gè)交點(diǎn)Vg代表船舶的最佳航速，其接近于船舶運(yùn)輸總費(fèi)用的最低點(diǎn)。最高營(yíng)運(yùn)航速是在船舶長(zhǎng)途行駛過(guò)程中盈利最大的航速，相當(dāng)于在行駛過(guò)程中能夠得到較好的經(jīng)濟(jì)效益，需要同時(shí)考慮支出和收入。最低的航行費(fèi)用航速，主要就是航行時(shí)間內(nèi)燃油費(fèi)用以及其他費(fèi)用相加后最小的航速，反復(fù)計(jì)算后，航行費(fèi)用最低的航速為Ve=。

其中，f代表船舶需要支出的運(yùn)營(yíng)費(fèi)，k代表系數(shù)。

船舶在運(yùn)行過(guò)程中需要選擇合理的航速運(yùn)行，此過(guò)程中需要進(jìn)行科學(xué)有效的計(jì)算，保障船舶運(yùn)營(yíng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 船舶動(dòng)力裝置的環(huán)保化

我國(guó)船舶動(dòng)力裝置中柴油機(jī)是經(jīng)濟(jì)合理的選擇，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)。在未來(lái)，船舶動(dòng)力裝置將設(shè)計(jì)各種低污染的動(dòng)力裝置，例如，太陽(yáng)能、風(fēng)能，降低資源能源的消耗。新型的動(dòng)力裝置利用太陽(yáng)能、風(fēng)能既節(jié)約了資源，又環(huán)?？稍偕?。

4 船舶動(dòng)力裝置的技術(shù)發(fā)展方向

4.1 開發(fā)新的燃料

船舶動(dòng)力裝置中應(yīng)用了大量的油基燃料，但地球上的油基燃料是有限的，長(zhǎng)期的使用會(huì)出現(xiàn)燃料的短缺。我國(guó)船舶動(dòng)力裝置的研究方向需要考慮原油的儲(chǔ)存量以及動(dòng)力生產(chǎn)過(guò)程中的消耗。未來(lái)，船舶動(dòng)力裝置不僅是以石油為基本的原料，還需要考慮其他新的原料代替石油作為基礎(chǔ)燃料。

4.2 借助風(fēng)帆起航

船舶動(dòng)力裝置必須實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果。利用風(fēng)力資源是促進(jìn)船舶節(jié)能減排的重要途徑。隨著自動(dòng)化技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制風(fēng)帆及風(fēng)帆與動(dòng)力裝置的優(yōu)化配合，節(jié)約資源，降低污染，開啟船舶企業(yè)的新時(shí)代。

4.3 研究智能新技術(shù)

想要實(shí)現(xiàn)船舶動(dòng)力裝置的節(jié)能減排，需要開發(fā)智能化技術(shù)，主要是能夠妥善使用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。針對(duì)柴油機(jī)和船舶的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，做到有效控制和管理，保證柴油機(jī)每時(shí)每刻處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)的船舶企業(yè)在不斷發(fā)展和進(jìn)步，船舶動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)創(chuàng)新勢(shì)在必行。當(dāng)前，我國(guó)的柴油、汽油等多種動(dòng)力來(lái)源已經(jīng)不能滿足船舶行駛的實(shí)際需求，需要開發(fā)優(yōu)質(zhì)、合理的動(dòng)力裝置、能源，推動(dòng)船舶行業(yè)有序發(fā)展。未來(lái)，船舶動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)主要以節(jié)能減排環(huán)保為目標(biāo)，只有將更多新型技術(shù)、綠色技術(shù)應(yīng)用到船舶動(dòng)力裝置中，才能保證船舶動(dòng)力裝置的良性運(yùn)轉(zhuǎn)，使船舶企業(yè)獲得更高的環(huán)境效益、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

【1】梁恩勝，劉文科，惠節(jié).船舶主推進(jìn)動(dòng)力裝置的發(fā)展趨勢(shì)探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（36）：128.

【2】黃建新.船舶動(dòng)力裝置發(fā)展新趨勢(shì)探討[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2016，29（06）：19-21.