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[摘要]随着我国海洋战略的稳步推进，船舶行业必将迎来又一次的繁荣，船舶无论是在民用邻域还是军用领域都收到了世界各国的高度重视，其中船舶的核心—动力装置更是世界各国发展的重中之重。本文针对世界上最常用的柴油机、汽轮机、燃气轮机和核动力等四种动力装置，简述了其具有的优点和缺点，及其目前的发展状况。
[关键词]船用动力装置；采油机；汽轮机；燃气轮机；核动力
中图分类号：G623.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0390-01
随着船舶向大型化、快速化和高速自动化的方向发展，要求动力装置具有低能耗、单机功率大、寿命长和可靠性好等特点，因此出现了多种类型的动力装置以满足各种船舶的发展需求。目前，最常见的动力装置有柴油机动力装置、汽轮机动力装置、燃气轮机动力装置和核动力装置等。
1.柴油机动力装置
柴油机又名狄赛尔发动机，是德国人Rudolf Diesel在1890年发明的。1912年，柴油机第一次被用作船舶的动力装置，并迅速结束了蒸汽轮机的统治，目前世界上超过90%的船舶以柴油机作为其动力装置。柴油机动力装置具有以下特点：
（1）优点
a） 具有较高的经济性，燃油消耗率低。
b）质量小。
c） 具有较好的机动性，正倒车迅速。
（2）缺点
a） 单机功率较小。
b）工作时噪声和振动都较大。
c） 中、高速柴油机运动部件磨损严重，高速重载柴油机的整机寿命较低。
d）在低转速运转时稳定性较差。
由于柴油机单机功率小和噪声大等缺陷的限制，在军事领域其逐渐被燃气轮机和核动力等动力装置所代替。目前世界上单机功率最大的船用柴油机是芬兰瓦锡兰公司制造的14缸RT-flex96C型二冲程柴油发动机。其持续输出最大功率为80080 KW，转速102 n/min，长27.3m，高13.5m，适合航速为25节左右的3000至10000标准箱（TEF）或更大的集装箱船。
2.汽轮机动力装置
1897年，英国C.A.帕森斯首次将2000马力 （1.5兆瓦）的汽轮机装于44.5吨的小艇“透平尼亚”号上，由于其超过了当时采用蒸汽机推进的驱逐舰航速，显示了汽轮机在舰船上应用的优越性，此后船用汽轮机就得到了较快的发展。汽轮机动力装置主要具有以下特点：
（1）优点
a） 单机功率大，可以达到250 MW。
b）机组振动小、噪音小。
c） 磨损部件少，工作可靠性大。
d）允许使用劣质燃油，燃油消耗率低。
（2）缺点
a） 装置的总质量及尺寸大。
b）燃油消耗大，装置效率低。
c） 机动性差启动时间长。
由于汽轮机机组体占用空间和效率低等缺陷的限制，目前汽轮机主要应用在大型水面舰艇上，比如常规动力航空母舰，我国的首艘航空母舰—辽宁号的动力系统主要就是8座锅炉4台汽轮机，共149兆瓦，200，000匹马力。
3.燃气轮机
1947年，英国是第一个将燃气轮机作为舰艇动力的国家。经过70多年的发展，燃气轮机以其优越的性能逐渐成为各国海军舰艇的主要动力装置。其中比较著名的船用燃气轮机有英国罗尔斯·罗伊斯公司生产的MT-30，其功率达到了36 MW，效率为40%。美国通用电气公司生产的LM2500系列，其中LM2500+G4这个型号的燃气轮机的功率达到了35.33 MW，效率为39.4%。燃气轮机动力装置主要具有以下特点：
（1）优点
a） 单位功率的质量和外型尺寸小。
b）良好的机动性，启动速度快，从冷态启动至全负荷时间，一般为1min～2min。
c） 燃油消耗率比柴油机低。
d）工作时噪音，振动小。
（2）缺点
a） 主机没有反转性，必须设置专门的倒车设备
b）必须借助于启动电机或其他启动机械启动。
c） 工作可靠性差，寿命短。
d）排气管道尺寸较大，舱内布置困难。
水面舰艇未来要求续航力大、火力和武器装备较强、机动性能较好。燃气轮机将是重点发展方向之一。燃气轮机目前在航母、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰等使用，舰艇航速可达30节左右。GE公司的LM2500系列燃气轮机在美国、西班牙、以色列、日本等国家水面舰艇上大规模使用；我国目前仅有少量舰艇装备燃气轮机，部分大吨位舰艇仍使用柴油机动力和蒸汽动力。随着对舰船战术性能和舰船吨位级别要求的提高，大功率、高效率、低排放的舰船燃气轮机将是重要发展方向。
4.核动力装置
1955年，美国建成第一艘核动力潜艇"鹦鹉螺"号，1961年第一艘核子动力航空母舰美国的"勇往"号下水，是当时世界最大的战舰，马力达到20万匹以上。由于人们担心放射性物质泄漏，造成祸害，因此商用核动力船未能推广。但是核动力的潜艇和航空母舰则越来越多，因为军舰最重要的是延长航程而不必补充燃料，尽量减少对岸上基地及供应船的依赖。核动力装置主要具有以下特点：
（1）优点
a） 核动力装置以及少量的核燃料而释放巨大的能量，这可以保证船舶以较高的航速航行极远的距离。
b）在限定舱室空间内所能提供的能量，比其他形式的动力装置要大得多。
c） 不消耗空气
（2）缺点
a） 单位功率的质量大。
b）和释放大量的放射性物质对人体具有杀伤作用，对环境有污染。
c） 造价昂贵。
d）操作管理检查系统复杂。
目前世界上只有美國、英国、俄罗斯、法国、中国和印度拥有核动力的舰艇，其中由于核动力不需要消耗空气的特点，对于潜艇是理想中的动力装置，而只有美国的潜艇已经全部实现核能化。核动力舰船是一个军事大国、军事强国的标志，所以核动力是各军事强国研究的重点。
5.结语
随着科学技术的快速发展，船舶动力装置种类显著增加，短期而言，船舶的动力装置仍然主要是柴油机、汽轮机、燃气轮机和核动力等四大类。在整个船舶动力装备中，柴油机占据了超过90%的份额，但由于其局限性较大，且随着燃气轮机和核动力等更具优势的动力装置的发展，柴油机的统治地位将被取代。并且目前在军事领域，燃气轮机已经取代柴油机成为船舶的主要动力装备，占比超过50%。随着世界各国对于环境问题的重视，未来船舶动力装置将朝向清洁、环保和高效的方向发展。而动力装置的智能化水平也将不断地提升，以满足不同类型船舶的实际需求，为水路运输和海洋军事活动提供更为可靠的技术支持。
参考文献：
[1] 张伟明，张远刚.船舶动力装置发展研究[J].内燃机与配件，2017（17）：39-40.
[2] 黄建新.船舶动力装置发展新趋势探讨[J].科技创业月刊，2016，29（06）：19-21.
[3] 陈永道.船舶动力系统现状及发展趋势[J].机械制造与自动化，2013，42（02）：164-166.
[4] 闻雪友，肖东明.现代舰船燃气轮机发展趋势分析[J].舰船科学技术，2010，32（08）：3-6+19.
[5] 邱俊，闫晓伟.船用柴油机的现状和发展趋势[J].船电技术，2011，31（06）：49-50+59.
[关键词]船用动力装置；采油机；汽轮机；燃气轮机；核动力
中图分类号：G623.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0390-01
随着船舶向大型化、快速化和高速自动化的方向发展，要求动力装置具有低能耗、单机功率大、寿命长和可靠性好等特点，因此出现了多种类型的动力装置以满足各种船舶的发展需求。目前，最常见的动力装置有柴油机动力装置、汽轮机动力装置、燃气轮机动力装置和核动力装置等。
1.柴油机动力装置
柴油机又名狄赛尔发动机，是德国人Rudolf Diesel在1890年发明的。1912年，柴油机第一次被用作船舶的动力装置，并迅速结束了蒸汽轮机的统治，目前世界上超过90%的船舶以柴油机作为其动力装置。柴油机动力装置具有以下特点：
（1）优点
a） 具有较高的经济性，燃油消耗率低。
b）质量小。
c） 具有较好的机动性，正倒车迅速。
（2）缺点
a） 单机功率较小。
b）工作时噪声和振动都较大。
c） 中、高速柴油机运动部件磨损严重，高速重载柴油机的整机寿命较低。
d）在低转速运转时稳定性较差。
由于柴油机单机功率小和噪声大等缺陷的限制，在军事领域其逐渐被燃气轮机和核动力等动力装置所代替。目前世界上单机功率最大的船用柴油机是芬兰瓦锡兰公司制造的14缸RT-flex96C型二冲程柴油发动机。其持续输出最大功率为80080 KW，转速102 n/min，长27.3m，高13.5m，适合航速为25节左右的3000至10000标准箱（TEF）或更大的集装箱船。
2.汽轮机动力装置
1897年，英国C.A.帕森斯首次将2000马力 （1.5兆瓦）的汽轮机装于44.5吨的小艇“透平尼亚”号上，由于其超过了当时采用蒸汽机推进的驱逐舰航速，显示了汽轮机在舰船上应用的优越性，此后船用汽轮机就得到了较快的发展。汽轮机动力装置主要具有以下特点：
（1）优点
a） 单机功率大，可以达到250 MW。
b）机组振动小、噪音小。
c） 磨损部件少，工作可靠性大。
d）允许使用劣质燃油，燃油消耗率低。
（2）缺点
a） 装置的总质量及尺寸大。
b）燃油消耗大，装置效率低。
c） 机动性差启动时间长。
由于汽轮机机组体占用空间和效率低等缺陷的限制，目前汽轮机主要应用在大型水面舰艇上，比如常规动力航空母舰，我国的首艘航空母舰—辽宁号的动力系统主要就是8座锅炉4台汽轮机，共149兆瓦，200，000匹马力。
3.燃气轮机
1947年，英国是第一个将燃气轮机作为舰艇动力的国家。经过70多年的发展，燃气轮机以其优越的性能逐渐成为各国海军舰艇的主要动力装置。其中比较著名的船用燃气轮机有英国罗尔斯·罗伊斯公司生产的MT-30，其功率达到了36 MW，效率为40%。美国通用电气公司生产的LM2500系列，其中LM2500+G4这个型号的燃气轮机的功率达到了35.33 MW，效率为39.4%。燃气轮机动力装置主要具有以下特点：
（1）优点
a） 单位功率的质量和外型尺寸小。
b）良好的机动性，启动速度快，从冷态启动至全负荷时间，一般为1min～2min。
c） 燃油消耗率比柴油机低。
d）工作时噪音，振动小。
（2）缺点
a） 主机没有反转性，必须设置专门的倒车设备
b）必须借助于启动电机或其他启动机械启动。
c） 工作可靠性差，寿命短。
d）排气管道尺寸较大，舱内布置困难。
水面舰艇未来要求续航力大、火力和武器装备较强、机动性能较好。燃气轮机将是重点发展方向之一。燃气轮机目前在航母、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰等使用，舰艇航速可达30节左右。GE公司的LM2500系列燃气轮机在美国、西班牙、以色列、日本等国家水面舰艇上大规模使用；我国目前仅有少量舰艇装备燃气轮机，部分大吨位舰艇仍使用柴油机动力和蒸汽动力。随着对舰船战术性能和舰船吨位级别要求的提高，大功率、高效率、低排放的舰船燃气轮机将是重要发展方向。
4.核动力装置
1955年，美国建成第一艘核动力潜艇"鹦鹉螺"号，1961年第一艘核子动力航空母舰美国的"勇往"号下水，是当时世界最大的战舰，马力达到20万匹以上。由于人们担心放射性物质泄漏，造成祸害，因此商用核动力船未能推广。但是核动力的潜艇和航空母舰则越来越多，因为军舰最重要的是延长航程而不必补充燃料，尽量减少对岸上基地及供应船的依赖。核动力装置主要具有以下特点：
（1）优点
a） 核动力装置以及少量的核燃料而释放巨大的能量，这可以保证船舶以较高的航速航行极远的距离。
b）在限定舱室空间内所能提供的能量，比其他形式的动力装置要大得多。
c） 不消耗空气
（2）缺点
a） 单位功率的质量大。
b）和释放大量的放射性物质对人体具有杀伤作用，对环境有污染。
c） 造价昂贵。
d）操作管理检查系统复杂。
目前世界上只有美國、英国、俄罗斯、法国、中国和印度拥有核动力的舰艇，其中由于核动力不需要消耗空气的特点，对于潜艇是理想中的动力装置，而只有美国的潜艇已经全部实现核能化。核动力舰船是一个军事大国、军事强国的标志，所以核动力是各军事强国研究的重点。
5.结语
随着科学技术的快速发展，船舶动力装置种类显著增加，短期而言，船舶的动力装置仍然主要是柴油机、汽轮机、燃气轮机和核动力等四大类。在整个船舶动力装备中，柴油机占据了超过90%的份额，但由于其局限性较大，且随着燃气轮机和核动力等更具优势的动力装置的发展，柴油机的统治地位将被取代。并且目前在军事领域，燃气轮机已经取代柴油机成为船舶的主要动力装备，占比超过50%。随着世界各国对于环境问题的重视，未来船舶动力装置将朝向清洁、环保和高效的方向发展。而动力装置的智能化水平也将不断地提升，以满足不同类型船舶的实际需求，为水路运输和海洋军事活动提供更为可靠的技术支持。
参考文献：
[1] 张伟明，张远刚.船舶动力装置发展研究[J].内燃机与配件，2017（17）：39-40.
[2] 黄建新.船舶动力装置发展新趋势探讨[J].科技创业月刊，2016，29（06）：19-21.
[3] 陈永道.船舶动力系统现状及发展趋势[J].机械制造与自动化，2013，42（02）：164-166.
[4] 闻雪友，肖东明.现代舰船燃气轮机发展趋势分析[J].舰船科学技术，2010，32（08）：3-6+19.
[5] 邱俊，闫晓伟.船用柴油机的现状和发展趋势[J].船电技术，2011，31（06）：49-50+59.