《船舶动力系统》课件.ppt

船舶动力系统欢迎参加航海工程学院开设的《船舶动力系统》课程。作为海洋工程专业的核心课程，本课程将系统介绍船舶推进与动力系统的工作原理、技术特点及发展趋势。本课程将于2025年春季学期正式开始，为期16周，包括理论讲授与实践操作环节。通过本课程的学习，学生将掌握船舶动力系统的设计、选择与运行管理能力，为未来从事船舶设计、建造与运营工作奠定坚实基础。让我们共同探索驱动船舶前行的强大心脏，了解这些复杂而精密的工程系统如何使庞大的海上巨轮能够安全、高效地航行于全球各大洋。

课程概述教学目标通过本课程的学习，学生将掌握船舶动力系统的基本原理、结构组成及工作特性，具备船舶动力系统设计、选型与运行管理的基本能力。课程内容包括船舶动力系统发展历程、各类推进系统原理与特点、动力系统辅助设备、船舶能效与排放控制、新能源动力技术等模块。学习要求学生需完成课堂学习、实验报告、案例分析与期末设计，要求掌握各类动力系统的计算方法与性能评估技术。评分标准平时表现30%、实验报告20%、课程项目20%、期末考试30%。注重理论与实践结合，鼓励创新思维。

船舶动力系统的发展历程1帆船时代公元前3000年至19世纪初，人类主要依靠风力推动船舶航行，通过多种帆型设计提高航行效率，大型帆船可达到约15节的速度。2蒸汽时代19世纪初至20世纪初，蒸汽机的应用彻底改变了航海历史，首艘成功的蒸汽船为1807年的克莱蒙特号，航速可达5节，标志着机械动力时代的开始。3内燃机革命20世纪初至今，船用柴油机因其高效率、可靠性和经济性成为主流推进系统，从早期的4000马力发展到现代超过10万马力的巨型发动机。4新能源时代21世纪以来，LNG、氢燃料电池、电池混合动力等新型推进系统逐渐应用，响应全球减排要求，引领船舶动力系统向清洁化、智能化方向发展。

船舶动力系统的基本组成主推进系统产生船舶前进动力的核心系统辅助系统支持主系统正常运行的必要设备控制系统监测、控制和优化动力系统的运行能源管理系统负责能源分配、储存和优化利用船舶动力系统是船舶的心脏，由多个相互关联的子系统组成。主推进系统通常包括主机、传动装置和推进器，负责产生推进力；辅助系统包括冷却、润滑、燃油处理等设备，确保主机正常运行；控制系统负责动力参数监测与调节；能源管理系统则优化船舶整体能源利用效率。这些系统协同工作，形成一个复杂而高效的动力链，确保船舶在各种海况下稳定、安全、高效地航行。现代船舶动力系统设计越来越注重系统集成与智能化，以提高整体性能和环保水平。

船舶动力性能参数功率与转速船舶动力系统的核心参数，包括：最大连续额定功率(MCR)常用功率(NCR，通常为MCR的85%)额定转速范围最佳经济转速大型集装箱船主机MCR功率可达50,000-80,000kW，低速二冲程发动机转速一般为60-120rpm。燃油消耗率与推进效率衡量经济性的重要指标：比燃油消耗率(SFOC)：g/kWh日燃油消耗量：吨/天推进效率：螺旋桨效率×轴系效率总体推进系数(OPC)现代大型船舶主机SFOC可达160-170g/kWh，推进系统总效率在65%-75%之间。环保指标国际海事组织IMO规定的排放指标：NOx排放：TierI/II/III标准SOx排放：全球0.5%硫含量上限CO2排放：EEDI与EEXI指数颗粒物排放限值新建船舶必须符合IMONOxTierIII和SOx排放控制区0.1%的严格要求。

船舶动力系统分类按能源类型分类传统燃油系统双燃料系统气体燃料系统核动力系统电动与混合动力系统按推进方式分类直接推进系统齿轮减速推进系统电力推进系统吊舱推进系统水射流推进系统按应用船型分类商船动力系统客船动力系统特种船舶动力系统军用船舶动力系统市场份额低速柴油机：约70%中速柴油机：约20%燃气轮机：约3%其他系统：约7%

柴油机推进系统基本工作原理船用柴油机采用压燃原理工作，空气在压缩冲程末期被压缩至高温高压，燃油喷入后自行点燃。与火花点火发动机相比，热效率更高，耐久性更好，适合长时间连续运行。船用柴油机燃烧压力可达150-200bar，热效率可达45%-55%，远高于其他热力循环发动机。四冲程与二冲程柴油机四冲程柴油机完成一个工作循环需要曲轴旋转两周，包括进气、压缩、做功、排气四个冲程；二冲程柴油机仅需曲轴旋转一周，完成压缩-做功和排气-进气两个冲程，功率密度更高。四冲程发动机结构复杂但排放控制较好，二冲程发动机简单可靠但排放控制难度大。中速与低速柴油机对比低速柴油机转速一般在60-120rpm，直接连接螺旋桨，多为二冲程设计，单缸排量大，适合大型商船；中速柴油机转速在400-1000rpm，需通过减速齿轮连接螺旋桨，多为四冲程设计，体积更小，适用于中小型船舶。低速机燃油消耗率更低，中速机维护更便捷。

大型低速二冲程柴油机结构特点采