船舶推进器的发展 - 范文无忧网

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本文总结概括了船舶推进器的演变历史，分析了各时期推进器的发展状况，简单介绍了几种新型推进器，展望了推进器的前景。摘要：推进器是船艇的关键部件，是能量转化的设备，是将主机发出的能量转化成船艇推动力的设备。提高推进器性能，开发高性能推进器一直是船艇推进器研究领域的主要方向。自从19世纪初期螺旋桨作为一种实用推进器被应用于船艇，一直到现在人们以螺旋桨为核心发展了各种推进器形式：如吊舱推进器、导管桨、泵喷推进器、对转桨、泵喷推进器，同时也产生了替代螺旋桨的推进方式的推进器：如喷水推进和超导磁流体推进等。关键词：船舶;推进器;展望1 、船艇推进器的演变从推进器的诞生到现在，经过人们的探索与研究，船艇推进器的发展已经逐渐向高性能的方向靠近，从古到今，推进器的形式逐渐增多。1.1 原始推进原始推进主要包括人力、畜力和风力推进。这种推进技术应用于独木舟和木板船的时代，其效率低、稳定性差、降低了船舶的总体性能。自19世纪末第一艘钢船诞生后，原始推进技术也逐渐被机器推进所取代，船舶行业开始进入以钢船为主的时代。1.2 螺旋桨推进器螺旋桨推进器可分为普通螺旋桨、导管螺旋桨、可调距螺旋桨、串列螺旋桨和对转螺旋桨。1)普通螺旋桨的结构最为简单，船舶在低速航行下效率较高。因此普通螺旋桨的制造工艺较为简单、安装方便，但其在推进过程中会存在相当多的能量损失：①轴向诱导速度的损失。②周向诱导速度的损失，也可以称为水流扭转损失。③剖面阻力损失，即运转时水与桨叶的粘性摩擦作用而产生的损失。2)导管螺旋桨也叫做套筒螺旋桨，它是将一个环形的套筒加在螺旋桨的外围，分为加速型导管(收缩管)和减速型导管(扩张管)。优点：①船舶的螺旋桨载荷较大时，效率比较高。②船舶在航行时，导管螺旋桨受外界情况变化影响较小。③导管对螺旋桨起到一定的保护作用。缺点：①在倒车时，降低了船艇的操纵性。②船艇在浅水区时，导管容易吸入沙石、杂物，遭到损坏。3)可调距螺旋桨，主要应用于多工况船舶，能够充分发挥主机效率，适应各种工况的变化，提高船艇的操纵性。4)串列螺旋桨，是将两只特定的螺旋桨安装在同一轴上，并且转速相同、方向相同。5)对转螺旋桨，是由两个普通螺旋桨分别装于同心的两轴上，以相反的方向旋转的一种推进方式，也叫做双反转螺旋桨。1.3 喷水推进器推进机构位于船内，利用喷射流体所产生的反作用力推动船舶前进的推进器。其原理是利用水泵作为动力，将水从船底孔吸入，经过舷部的管子，把水从船后方向排出，依靠水的反作用力来使船舶行进。1.4 电力推进器电力推进器主要由电站、配电板、变压器、变频器、推进电机、全回转型推进器、服务系统、监控系统等组成。电力推进器的主要代表为吊舱式推进器，在下一章节中会有所详细的介绍。1.4.1 电站与配电板电站由柴油发电机组和一套主配电板组成，通过柴油机发电供电给高压电网再到中压电网，为主要设备进行供电。中低压配电板确保电力分配，经过变压到变频器再到推进电机，实现推进电机的动力供给。另外变压器和高压电缆的洁净度、接地保护、中性点等都有严格的要求，要确保符合标准。1.4.2 变频器变频器主要是进行交流推进电机的控制或变速驱动。变频器内部有冷却单元，通过专用的外部淡水冷却系统，经过内部热交换器，将变频器实现自我冷却，除此之外，为了防止各种原因的漏水，设备还自带漏水检测传感器。1.4.3 推进电动机是整个系统中的动力源，因需要大功率长时间的运转，导致发热严重，因此需供给外部冷却水，且为了防止冷却水在内部泄露，通常会安装漏水检测系统。电动机的主要类型有：1)交流电动机。由异步电动机和同步电动机两种。异步电动机结构简单，没有电刷装置;同步电动机气隙较大，能够承受冲击，励磁损耗小，功率因数可以为1。2)永磁电动机。有多种不同结构的永磁同步电机，其功率范围从几百瓦到应用于船舶推进的几兆瓦。永磁电机与常规电机相比具有功率密度高、转矩密度高的特点，其构成的推进系统噪声低、效率高、维护性好。1.4.4 服务系统主要包括：滑由单元、液压油单元、淡水冷却单元，泄放泵单元。滑由与液压油单元主要为推进器设备服务;淡水冷却系统为变压器、变频器、推进电机冷却服务，泄放泵单元为推进器为多余滑由泄放服务。1.4.5 电站管理及监控系统1)电站管理系统是将控制器和可编程序控制器相连，通过预设好的管理程序，相互连接的计算机化的数字同步和负荷控制器，来实现PLC处理上层功率管理任务、启动柴油机、发电机合闸、自动离闸、停机等。2)监控系统。由推进器控制中心、推进操纵单元、舵角控制单元和报警、监视单元组成。1.4.6 新型推进方式例如模拟鱼类游动的水下仿生推进器、超导磁流体推进器等。1)各种模拟鱼类游动的水下仿生推进器。是将仿生学与船艇推进技术相结合的一种新型推进技术，与传统的推进器相比较，有着低噪音、低扰动、高效率等突出优点。2)超导磁流体推进器。超导磁流体推进是用电磁力推进船舶运动的一种新颖船舶推进方式，它的设计概念比其它推进技术更为超前，不仅消除了传统螺旋桨推进器产生的巨大噪声，还可以抑制潜艇机械噪声和流体动力噪声的产生。超导磁流体推进器去除了一些传统推进装置的部分机构，减轻了总重量，受各类影响程度减小效率得到提高。

2、新型船舶推进器的发展前景综合船舶推进器的各项性能来看，电力推进系统存在更多的优越性，在未来的十五至二十年后，全电力推进系统在民用远洋船舶的使用率有望从10%升至50%左右。掌握船舶全电力推进系统的开发设计以及制造核心是一项技术变革，只有加快民用船舶电力推进系统装备研究及产业化工作，才能在未来的市场竞争中占领制高点。船舶推进器的发展