ship diesel engine power plant
jianting chaiyouji dongli zhuangzhi
以柴油机为主机的舰艇动力装置。由柴油机、传动装置、轴系、推进器等构成。
特点 热效率高，燃油消耗率低，可燃烧重柴油，经济性好；启动、加速快，能正反转运行，机动性好；空气耗量少，对环境条件的敏感性低，能在较大的进气真空度和较高的、波动的排气背压下运转；结构紧凑，独立性强，抗冲击性好；易于实现远距离操纵和自动化控制；能采用低磁性材料；但振动和噪声较大。是舰艇上使用最广泛的动力装置。
类型 舰艇柴油机动力装置，按工作原理，分为四冲程柴油机动力装置和二冲程柴油机动力装置。按柴油机活塞平均速度和转速，分为低速、中速、高速等柴油机动力装置。①低速柴油机动力装置，采用低速大功率柴油机为主机。其特点：速度低(活塞平均速度5米／秒以下，转速300转／分以下)，可靠性好，寿命长，可直接传动推进器，传动机构简单，传动效率高；单机功率大，可达到49320千瓦(67102马力)；经济性好，可用重柴油为燃料；振动噪音较低，运行平稳，但重量尺寸较大。主要用于大型勤务舰船。②中速柴油机动力装置，采用中速大功率柴油机为主机(活塞平均速度6～9米／秒，转速300～1000转／分)。其特点：单机功率较大，可达到16290千瓦(22163马力)；经济性好，可用重柴油为燃料；结构紧凑，重量、体积较小；可靠性好，寿命长；传动机构简单，传动效率高。多用于中小型水面战斗舰艇、常规动力潜艇和勤务舰船。③高速柴油机动力装置，采用高速大功率柴油机为主机(活塞平均速度9米／秒以上，转速1000转以上／分)。其特点：强载度高(活塞平均速度×平均有效压力)；结构紧凑，重量轻，体积小；传动装置复杂，需配有可逆转离合器，减速齿轮箱，高弹性联轴器等；振动噪声大，在某些特殊用途下需采用双层隔振及箱装体；可靠性较差，寿命较短。多用于鱼雷艇、导弹艇、巡逻艇等高速小型战斗舰艇作为主推进动力；也可用作联合动力装置中的巡航机组。
结构及工作原理 柴油机的基本结构包括固定机件，如气缸盖、气缸套、机架、机座等；运动机件，如活塞、连杆、曲轴等；气阀机构，如进、排气阀等；传动机构，如凸轮轴、顶杆、摇臂等；附属系统，如燃油、滑油、冷却、进排气、启动、正倒车、增压等系统。基本工作原理可按四冲程柴油机工作原理和二冲程柴油机工作原理分述。四冲程柴油机工作原理(图1)，是指在完成一个工作循环时，活塞在汽缸内上下走4个行程(冲程)，即进气、压缩、膨胀和排气。工作程序是：空气自外界或通过压气机，经过进气阀进入气缸，在气缸内空气被往复运动的活塞所压缩，使其压力和温度升高，在压缩终了时燃油被喷入气缸与高温空气混合并被点燃燃烧，将燃料的化学能转化为热能，燃烧产生的高温、高压气体在气缸内急剧膨胀，推动活塞，通过连杆使曲轴转动输出机械功。每完成一个循环作一次功，这时柴油机的曲轴转动两周。二冲程柴油机工作原理(图2)，是指在2个行程(冲程)内，即柴油机的曲轴，每转一周完成一个循环，作一次功，没有专门的进、排气冲程，进排气是在膨胀冲程末及压缩冲程之初进行的，新鲜空气由压气机供应。两种柴油机，都是当膨胀结束时，废气经排气阀排出气缸，然后经排气管直接排入大气或用以驱动涡轮增压器压缩空气，提高进压力，增大柴油机功率。传动装置、轴系、推进器等与其他动力装置基本相同。
(a)进气冲程
(b)压缩冲程
(c)燃烧膨胀冲程
(d)排气冲程
图1 四冲程柴油机工作原理图
1．进气阀 2．排气阀 3．啧油嘴 4．连杆 5．曲轴
图2 二冲程柴油机工作原理图
a．压气机 b．进气阀 c．排气阀 d．扫气箱 e．扫气口 f．排气口 g．排气管
简史 1892年，德国工程师R．狄塞尔取得了柴油机发明专利权，并于1897年研制成功世界上第一台柴油机，1903年生产第一台船用柴油机，1905年德国MAN公司生产世界上第一台潜艇用柴油机，英国Paxman公司于1937年开始生产潜艇用高速柴油机，苏联于1947年开始生产M50型高速柴油机。中国于1959年试制成功低速大功率柴油机，并于20世纪60年代装舰使用；1961年试制成功高速大功率柴油机，并于1964年转入批量生产；1965年试制成功首台潜艇用中速大功率柴油机；1969年自行设计并制成了中速大功率柴油机，于70年代开始装舰使用。
发展趋势 现代舰艇柴油机动力装置为提高柴油机的功率，普遍采用废气涡轮增压技术，即利用气缸排出的废气能量驱动涡轮增压器，压气机将加压后的空气送入气缸，通过增加空气密度的方法增加缸内的空气量，以提高柴油机的功率，到80年代涡轮增压柴油机的比功率已比非增压柴油机的比功率提高4～5倍。今后发展趋势：研究采用高增压和超高增压继续提高功率；采用新型结构和材料(如陶瓷材料)，进一步降低热损失，提高零部件的可靠性和寿命；降低燃油消耗率，提高经济性；发展机电一体化技术，如采用电子调速器，电子喷射，可调进排气定时，可调式增压器等将逐步在柴油机上得到应用；采用监控技术，提高操纵自动化程度，使舰艇的机动性及经济性得到进一步改善；应用减震降噪技术，如加装隔声罩、箱装体等以降低空气噪声，安装双层隔振座以降低结构噪声，提高舰艇的隐蔽性和抗冲击能力等。
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