2.1 Marine Propulsion Plant在线视频

同学们好

相信大家都看过这幅画

这是伏尔加河上的纤夫

是俄国杰出的批判现实主义画家

列宾的作品

估计大家也有人听过《纤夫的爱》这首歌

抛开里面的意义和感情不说

显而易见

这里的船舶都是靠人拉着走的

是人力驱动的

那大家想一想

海上的大船是不是靠人力驱动呢

我感觉是的

老师 有一首歌叫做“众人划桨开大船”

一支竹篙耶 难渡汪洋海

众人划桨哟 开动大帆船

而且这里不光有人力 还有帆呢

海大大同学 你说的非常对

我国历史上郑和下西洋

乘坐的郑和宝船就是

“众人划桨的大帆船”

这也是船舶动力发展的过程

从人力驱动到风力驱动

那现在的巨轮是怎么徜徉在大海上的呢

俗话说

火车跑的快 全凭车头带

而船儿快些跑 动力很重要

那发出动力的东西是什么呢

就是我们前面提到的推进装置

又叫做主动力装置

可能大家不太熟悉 这很正常

大家如果不是船上的工作人员

即使您乘坐了客船

也很难见到它的“庐山真面目”

而今天 我就带大家揭开它神秘的面纱

这是一条集装箱船的机舱部分

我们已经把机舱打开了

首先映入大家眼帘的

最大的绿色这个物件就是主机

推着船舶前进的设备

就是船尾的螺旋桨

而连接主机和螺旋桨的就是轴系

这里的主机 轴系 螺旋桨

就组成了推进装置

主机转动

通过轴系带动螺旋桨转动

推着船舶前进

这里的主机呢 又叫做原动机

它可以是蒸汽机 蒸汽轮机

燃气轮机和柴油机

泰坦尼克号上就设置了蒸汽机

它又叫做往复式蒸汽机

工作起来是这样的

蒸汽驱动气缸里的活塞做往复运动

再转换成回转运动

但现在船上已经很少用往复式蒸汽机了

而蒸汽轮机也是用蒸汽驱动

但它是回转运动

蒸汽轮机的单机功率可以做的很大

在大型军用舰艇

比如说航空母舰上用的就比较多

当然还有的大型油轮和LNG船上

也用蒸汽轮机作为原动机

燃气轮机

它的原型是我国宋代的走马灯

热气上升带着上面的风车转动

连在风车杆上的剪纸就跟着动了

原理其实还是这个原理

但是现在的燃气轮机要比这个要复杂的多

燃气轮机的功率重量比比较大

也就是说如果发出同样的功率

它所需的重量就会比较小

所以在军用舰艇上用燃气轮机的比较多

有的同学可能有疑问

说 老师 军舰不是核动力的吗

核动力是怎么驱动呢

其实啊 说白了

核动力也是通过蒸汽轮机驱动

只不过是利用核反应堆的能量产生蒸汽

而反应堆的热量传给蒸汽发生器

产生蒸汽后带动蒸汽轮机

再驱动螺旋桨

柴油机大家可能比较熟悉了

我们农村用的拖拉机上面就是柴油机

只不过船上的柴油机要比

拖拉机用的柴油机大多了

但是原理都差不太多

关于柴油机的内容

我们后面会详细的讲解

好了 我们再把这条

集装箱船的推进装置简化一下

就是这样 大家看

主机呢是原动机 它能够产生能量

所以我们可以叫它“能量发生器”

而螺旋桨是通过轴系获取能量

并且把能量转化成推着船舶前进的动力

所以螺旋桨又叫做“能量转换器”

而轴系是传递能量的

所以也可以叫做“能量传递者”

最终的这些能量会传递给船体

推着船舶前进

所以船体就是“能量消费者”

我们再看这个简图里

主机和螺旋桨之间只有轴系

没有其他的传递环节

而这种传动方式呢就叫做直接传动

那它有什么好处呢

我们来看 由于传动环节只有轴系

它的结构比较简单 工作就可靠

而它的传动环节比较少

所以能量损失的也就比较少

传动的效率就相对比较高

现代大型的远洋商船上

一般都是采用这种直接传动的推进方式

当然 我们也可以看到

直接传动的主机

重量和尺寸都比较大

船舶要是后退的话

需要主机能够反转

而且船舶的微速航行

会受到主机能够维持运转的

最低转速的限制

这个转速的专业名称叫做最低稳定转速

刚才我们提到的核动力推进

在螺旋桨和蒸汽轮机之间

还设置了齿轮箱

为什么要设置这个齿轮箱呢

因为蒸汽轮机的转速比较高

而螺旋桨转速如果太高的话

效率就会显著的下降

所以我们就需要把螺旋桨的转速降低

这就需要设置减速齿轮箱

来降低螺旋桨的转速

以达到比较高的效率

而这种除了轴系

还有齿轮箱的传动方式就叫做间接传动

当然 在间接传动中

除了齿轮箱还有可能设置离合器

制动器等等

间接传动中如果设置倒顺车离合器

主机就不用反转

它的结构就会简单 工作就会可靠

有了减速齿轮箱和离合器

船舶微速前进也就不用受到

主机最低稳定转速的限制了

不知道同学们有没有见

有一些快艇啊

它的尾部啊一直在喷水

速度也很快

那这是属于哪种推进方式呢

这种叫做喷水推进

来看这个

它是通过泵把水吸上来

然后从船尾把水喷出去

推着船舶前进

而喷嘴可以左右摆动让船舶转弯

喷嘴上面还有一个挡板

放下来后可以改变水流的方向

让船舶后退

这既不属于直接传动

也不属于我们传统的间接传动

它属于“特殊传动”

而除了这种

船上还有不少其他的特殊传动

比如 大家看大船靠港的时候

旁边总有一些小船挨着它

这种小船叫做拖轮

它是协助大船靠离泊的

有的拖轮上用的推进方式是Z型传动

通过这张图

我们很清晰的可以看到

主机的轴与螺旋桨的轴

通过中间的竖轴连接

形成了一个Z型

所以我们叫它Z型传动

来看这个视频

Z型传动的两个横轴

和竖轴中间通过齿轮传动

并且这个螺旋桨

可以绕着竖轴360°转动

这样就可以直接通过

让螺旋桨转动不同的方向

来使这个船舶能够转弯或者是后退

但是这种传动方式的中间环节比较多

结构呢 就更加复杂

所以 它的效率比较低

一般用在小型的港口作业船舶上

还有一种特殊的推进方式

跟我们现在的新能源汽车类似

叫做电力推进

其中 在船上常用的一种电力推进方式

叫做吊舱式推进器

看 在这条船尾部也吊着一个设备

长得很像Z型传动的推进器

但是 我们把它剖开来看

它的内部没有机械传动轴

而是放置了一个电动机

电动机转动就能够带着螺旋桨转动

通过改变电流的方向

就可以改变螺旋桨的转动方向

这样船舶就可以改变方向了

并且 吊舱式推进器也可以360°回转

所以它也可以轻易的实现船舶转向和后退

但是这里面涉及很多次的能量转化

所以它的传动效率比较低

另外 电动机长时间运转以后会产生热量

而如果温度太高的话就容易把电机烧坏

那这些热量是怎么散发出去呢

其实大家不用担心

大家可以想一下

这个吊舱式推进器是不是一直在海水中啊

海水温度是比较低的

所以大部分热量通过海水就传递出去了

好了 今天我们了解了船舶前进动力的来源

揭开了“推进装置”的神秘面纱

那大家想一想除了我们提到的这些推进方式

大家还见过哪些不同的推进方式呢

同学们可以把了解到的相关内容给我们留言

咱们可以互相交流

这一讲 咱们就聊到这里

同学们 咱们下次再见吧