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[摘 要]随着海上石油开采的不断发展，船舶也向着多功能化的方向发展，因此对船舶总体设计重要部分之一的电力系统也有了更高的要求。由于电力推进船舶具有良好的性能和明显的节能效果，因此对电力推进系统的研究具有重要的意义。
[关键词]船舶 机械 电力 推进
中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0302-01
一、前言
船舶依靠自身配备的发电装置获取电能来驱动船舶运动的推进方式称为船舶电力推进，同传统的机械推进方式相比，采用电力推进的船舶在经济性、振动、噪声、船舶操纵、布置和安全可靠性等方面具有明显优点。
电力推进的船舶在各方面具有明显优点，因此采用电力推进己经是现代船舶推进的必然趋势，在海上石油开采过程中，电力推进系统直接影响到船舶工作的稳定性，进而影响到经济效益的提高，而在实践过程中，仍存在很多问题，例如电力负荷变化幅度过大，原动机响应速度不协调等都影响了工作的安全运转，因此研究电力推进系统对船舶的稳定运转具有重要的作用。
二、船舶机械电力推进系统的简介
1、船舶电力推进系统组成
船舶电力推进系统主要包括发电装置、输配电装置、推进装置等，这些部分按照一定的连接方式，组成一个有机的整体，将其他形式的能量转化为动能，动能转化为电能，再转化为动能，通过这种能量的转换来推动船舶安全可靠的前进
（l）发电装置
发电装置一般包括发电原动机和发电动机两部分。发电原动机可以采用燃气轮机、汽轮机或柴油机（使用最广）等；发电动机采用直流发电动机或交流同步发电动机。发电动机组将其他形式的能量转变成动能，在转化为电能，经配电和输电装置供推进电动机使用。
（2）输、配电装置
輸、配电装置对发电装置发出的电能进行分配、管理和监控，然后传输给推进电动机。船舶在航行过程中，推进电动机的负荷随时在变，所以电力推进船舶需要一个稳定、安全可靠的配电和输电装置对推进电动机供电控制，在必要时实施过载、过压、过流等保护。
（3）推进装置
推进装置是船舶电力推进系统的重要组成部分，目前，应用于电力推进船舶的推进装置主要包括吊舱式推进装置、舵板式电力推进装置、磁流体推进装置和喷水推进装置等。
2、船舶电力推动的类型
船舶电力推进，有直流推进和交流推进两大类。
直流电力推进系统，因为直流电机转速调整范围宽广和平滑，过载起动和制动转矩大，逆转运行特性好；而交流电动机尽管具有输出功率大、极限转速高、结构简单、成本低、体积小、运行可靠等优点。目前，船舶采用的电力推进系统，型式多种多样，但归纳起来基本可分为以下五类：可控硅整流器+直流电动机；变距桨+交流异步电动机；电流型变频器+交流同步电动机；交一交变频器+交流同步电动机；电压型变频器+交流异步电动机。
3、电力推动系统的特点
同传统的机械推进方式相比，采用电力推进的船舶在经济性、振动、噪声、船舶操纵、布置和安全可靠性等方面具有明显优点，具体体现如下：
（1）无主、副原动机之分，易于模块化且可在高效区工作：
电力推进方式的船舶实现了推进、辅助和日常用电的综合电力系统，原动机--发电机组模块的总数完全能根据船舶若干种常用典型工况下的负载并考虑到使其工作在高效区、生命力和合理布局等原则综合优选确定。
（2）为船舶结构设计提供灵活性
由于推进电动机的外形尺寸特别是径向尺寸比较小，因而电力推进的船舶不必使推进轴系与原动机置于同一直线上，可以将推进电动机置于一个最佳位置
（3）能减小船体阻力，提高轴系传动效率
电力推进模块紧凑、体积比很小，进而可以充分地优化船体舰部的线型，减少阻力，电力传动所需的轴系长度最短，因此其轴承数也最少，必然对提高轴系传动效率有利。
（4）推进装置的总功率可以由多个机组承担，增加了设备选择的灵活性，提高了船舶的生命力
（5）可以采用中高速不反转原动机。
不反转柴油机结构简单、运行可靠、寿命长。在其他条件相同时，不反转柴油机比反转柴油机寿命要长得多。
三、船舶电力推进系统的分类
1、永磁电机技术
现代永磁电机采用稀土材料励磁，不仅使电机尺寸大大减小，重量减轻，而且使之维护方便，运行可靠，效率提高。与同容量的异步电动机相比，永磁电机效率提高了4%～13%，功率因子提高了5%～20%。但由于转子磁场强度受到当前永磁材料的限制，10～30 MW额定功率的永磁电动机的设计仍面临极大的困难。
2、超导电磁推进技术
超导电磁推进技术是利用安装在船上的超导线圈产生的磁场与通过海水的电流之间的作用，产生一个沿着船的纵轴方向的劳伦磁力，并由向船尾运动的海水喷射而获得推力。
3、燃料电池电力推进装置
燃料电池是一种能把化学能直接转换成电能的能量转换装置，电池本体加上燃料、氧化剂及它们的贮存器构成一个完整的燃料电池系统。其特点是：在能量转换方式上与蓄电池相同，都是化学能转换成电能，因此具有安静、效率高的优点；在构成方式上则与柴油发电机组相似，即贮能部分（贮存燃料及氧化剂的贮存器）与能量转换装置部分相分离，因此具有长时间连续工作的能力（只要燃料和氧化剂足够），而不像蓄电池那样需要来回充放电。
4、吊舱式电力推进系统
吊舱式电力推进系统是当今备受推崇的一种推进方式。它是一种全方位转动的装置，电动机位于吊舱内，直接驱动螺旋桨。该系统的操纵性能和推进效率非常好，而且由于不需要轴系、舵及助推器，节省了大量的空间，减轻了自身重量，降低了噪声和振动，机动性能更佳，安装也更方便。
吊舱式推进装置由于具有如下优点，广泛用于电力推进船舶的应用：
（1）操纵灵活，机动性能好。吊舱可以水平360度连续旋转，各个方向都可产生推力。
（2）机舱布置灵活。发电动机与推进电动机之间采用柔性连接，发电动机安装位置可不受限制，推进电动机装在船体外，省去长传动轴和舵，减轻了自重，增加船舶有效载货空间和有效载荷。
（3）推进效率高。吊舱式电力推进船舶采用定距桨代替变距桨，螺旋桨受船体伴流的影响明显减小，阻力可下降15%--20%，与传统的定距桨（特别是大功率船用双桨）相比推进效率提高了6%--10%。
（4）推进时无须减速齿轮箱，所以噪声和震动小，此外还减少了燃油和滑油的消耗，从而使温室气体排放量也相应减少。
（5）有很好的低速特性，恒功率特性，恒电流特性和陡转特性。柴油机的最低和最高速度比为l：3，然而电动机的最低和最高速度比能达到1：10或更大，因此，电推船舶可以使得螺旋桨平稳的运转在一个相当低的转速上这使船舶更容易操控。
（6）模块化设计原理使吊舱模块可以在船舶建造完成时安装，缩短了建造时间，不需要进坞就可以维修螺旋桨。。
四、结论
我国在船舶电力推进系统研究及应用方面起步较晚，但在原动机、发电机、配电、变频调速等关键技术方面有一定的研究基础。我国应进一步加强相关技术的研究和开发应用，使船舶能安全运转的投入到生产中，提高经济效益。
参考文献
[1] 张伟，陈辉.面向21世纪的船舶电力推进技术.交通科技，2003，197（2）：48-50.
[2] 张敏，侯馨光.船舶电力推进的新发展.机电设备，2001年6月.
[关键词]船舶 机械 电力 推进
中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0302-01
一、前言
船舶依靠自身配备的发电装置获取电能来驱动船舶运动的推进方式称为船舶电力推进，同传统的机械推进方式相比，采用电力推进的船舶在经济性、振动、噪声、船舶操纵、布置和安全可靠性等方面具有明显优点。
电力推进的船舶在各方面具有明显优点，因此采用电力推进己经是现代船舶推进的必然趋势，在海上石油开采过程中，电力推进系统直接影响到船舶工作的稳定性，进而影响到经济效益的提高，而在实践过程中，仍存在很多问题，例如电力负荷变化幅度过大，原动机响应速度不协调等都影响了工作的安全运转，因此研究电力推进系统对船舶的稳定运转具有重要的作用。
二、船舶机械电力推进系统的简介
1、船舶电力推进系统组成
船舶电力推进系统主要包括发电装置、输配电装置、推进装置等，这些部分按照一定的连接方式，组成一个有机的整体，将其他形式的能量转化为动能，动能转化为电能，再转化为动能，通过这种能量的转换来推动船舶安全可靠的前进
（l）发电装置
发电装置一般包括发电原动机和发电动机两部分。发电原动机可以采用燃气轮机、汽轮机或柴油机（使用最广）等；发电动机采用直流发电动机或交流同步发电动机。发电动机组将其他形式的能量转变成动能，在转化为电能，经配电和输电装置供推进电动机使用。
（2）输、配电装置
輸、配电装置对发电装置发出的电能进行分配、管理和监控，然后传输给推进电动机。船舶在航行过程中，推进电动机的负荷随时在变，所以电力推进船舶需要一个稳定、安全可靠的配电和输电装置对推进电动机供电控制，在必要时实施过载、过压、过流等保护。
（3）推进装置
推进装置是船舶电力推进系统的重要组成部分，目前，应用于电力推进船舶的推进装置主要包括吊舱式推进装置、舵板式电力推进装置、磁流体推进装置和喷水推进装置等。
2、船舶电力推动的类型
船舶电力推进，有直流推进和交流推进两大类。
直流电力推进系统，因为直流电机转速调整范围宽广和平滑，过载起动和制动转矩大，逆转运行特性好；而交流电动机尽管具有输出功率大、极限转速高、结构简单、成本低、体积小、运行可靠等优点。目前，船舶采用的电力推进系统，型式多种多样，但归纳起来基本可分为以下五类：可控硅整流器+直流电动机；变距桨+交流异步电动机；电流型变频器+交流同步电动机；交一交变频器+交流同步电动机；电压型变频器+交流异步电动机。
3、电力推动系统的特点
同传统的机械推进方式相比，采用电力推进的船舶在经济性、振动、噪声、船舶操纵、布置和安全可靠性等方面具有明显优点，具体体现如下：
（1）无主、副原动机之分，易于模块化且可在高效区工作：
电力推进方式的船舶实现了推进、辅助和日常用电的综合电力系统，原动机--发电机组模块的总数完全能根据船舶若干种常用典型工况下的负载并考虑到使其工作在高效区、生命力和合理布局等原则综合优选确定。
（2）为船舶结构设计提供灵活性
由于推进电动机的外形尺寸特别是径向尺寸比较小，因而电力推进的船舶不必使推进轴系与原动机置于同一直线上，可以将推进电动机置于一个最佳位置
（3）能减小船体阻力，提高轴系传动效率
电力推进模块紧凑、体积比很小，进而可以充分地优化船体舰部的线型，减少阻力，电力传动所需的轴系长度最短，因此其轴承数也最少，必然对提高轴系传动效率有利。
（4）推进装置的总功率可以由多个机组承担，增加了设备选择的灵活性，提高了船舶的生命力
（5）可以采用中高速不反转原动机。
不反转柴油机结构简单、运行可靠、寿命长。在其他条件相同时，不反转柴油机比反转柴油机寿命要长得多。
三、船舶电力推进系统的分类
1、永磁电机技术
现代永磁电机采用稀土材料励磁，不仅使电机尺寸大大减小，重量减轻，而且使之维护方便，运行可靠，效率提高。与同容量的异步电动机相比，永磁电机效率提高了4%～13%，功率因子提高了5%～20%。但由于转子磁场强度受到当前永磁材料的限制，10～30 MW额定功率的永磁电动机的设计仍面临极大的困难。
2、超导电磁推进技术
超导电磁推进技术是利用安装在船上的超导线圈产生的磁场与通过海水的电流之间的作用，产生一个沿着船的纵轴方向的劳伦磁力，并由向船尾运动的海水喷射而获得推力。
3、燃料电池电力推进装置
燃料电池是一种能把化学能直接转换成电能的能量转换装置，电池本体加上燃料、氧化剂及它们的贮存器构成一个完整的燃料电池系统。其特点是：在能量转换方式上与蓄电池相同，都是化学能转换成电能，因此具有安静、效率高的优点；在构成方式上则与柴油发电机组相似，即贮能部分（贮存燃料及氧化剂的贮存器）与能量转换装置部分相分离，因此具有长时间连续工作的能力（只要燃料和氧化剂足够），而不像蓄电池那样需要来回充放电。
4、吊舱式电力推进系统
吊舱式电力推进系统是当今备受推崇的一种推进方式。它是一种全方位转动的装置，电动机位于吊舱内，直接驱动螺旋桨。该系统的操纵性能和推进效率非常好，而且由于不需要轴系、舵及助推器，节省了大量的空间，减轻了自身重量，降低了噪声和振动，机动性能更佳，安装也更方便。
吊舱式推进装置由于具有如下优点，广泛用于电力推进船舶的应用：
（1）操纵灵活，机动性能好。吊舱可以水平360度连续旋转，各个方向都可产生推力。
（2）机舱布置灵活。发电动机与推进电动机之间采用柔性连接，发电动机安装位置可不受限制，推进电动机装在船体外，省去长传动轴和舵，减轻了自重，增加船舶有效载货空间和有效载荷。
（3）推进效率高。吊舱式电力推进船舶采用定距桨代替变距桨，螺旋桨受船体伴流的影响明显减小，阻力可下降15%--20%，与传统的定距桨（特别是大功率船用双桨）相比推进效率提高了6%--10%。
（4）推进时无须减速齿轮箱，所以噪声和震动小，此外还减少了燃油和滑油的消耗，从而使温室气体排放量也相应减少。
（5）有很好的低速特性，恒功率特性，恒电流特性和陡转特性。柴油机的最低和最高速度比为l：3，然而电动机的最低和最高速度比能达到1：10或更大，因此，电推船舶可以使得螺旋桨平稳的运转在一个相当低的转速上这使船舶更容易操控。
（6）模块化设计原理使吊舱模块可以在船舶建造完成时安装，缩短了建造时间，不需要进坞就可以维修螺旋桨。。
四、结论
我国在船舶电力推进系统研究及应用方面起步较晚，但在原动机、发电机、配电、变频调速等关键技术方面有一定的研究基础。我国应进一步加强相关技术的研究和开发应用，使船舶能安全运转的投入到生产中，提高经济效益。
参考文献
[1] 张伟，陈辉.面向21世纪的船舶电力推进技术.交通科技，2003，197（2）：48-50.
[2] 张敏，侯馨光.船舶电力推进的新发展.机电设备，2001年6月.