Оглавление
А. Введение
Б. Что такое морская двигательная установка?
C. Различные типы судовых двигательных установок
1. Двигатели внутреннего сгорания (дизельные двигатели)
2. Паровые турбины
3. Газовые турбины
4. Ядерная тяга
5. Дизель-электрическая силовая установка
6. Гибридная силовая установка
7. Движение стручков
8. Ветровая тяга
9. Водометный движитель
10. Подвесные лодочные моторы
Д. Заключение
E. Ссылки
Введение
Морская тяга представляет собой важнейшую систему, отвечающую за создание силы, необходимой для движения судна по водной среде. В то время как на небольших судах по-прежнему используются традиционные методы, такие как весла и паруса, современные суда в основном полагаются на механические системы с электродвигателями или двигателями внутреннего сгорания, соединенными с гребными винтами, а иногда и на водометные двигатели с рабочими колесами. Область морской инженерии посвящена тщательному проектированию и разработке этих движительных систем.
Исторически ранние методы морского движения включали в себя весла, приводимые в движение человеком, а позднее и парусные суда, играя ключевую роль в ранних морских исследованиях и войнах. Появление морского парового двигателя в начале 19 века ознаменовало значительный прогресс в механическом морском движении. Впоследствии, в 20 веке произошел переход к двухтактным и четырехтактным дизельным двигателям, подвесным моторам и газотурбинным двигателям, особенно для более быстрых судов. Морские ядерные реакторы появились в 1950-х годах, используя пар для приведения в движение военных кораблей и ледоколов, хотя их широкое коммерческое использование оставалось ограниченным. Электродвигатели, работающие от аккумуляторных батарей, нашли применение на подводных лодках и электрических лодках, предлагая многообещающие перспективы для энергоэффективного движения.
В последних разработках двигатели, работающие на сжиженном природном газе (СПГ), приобретают известность из-за их сниженных выбросов и преимуществ в плане стоимости. Двигатели Стирлинга, известные своей более тихой и плавной работой, используются на некоторых небольших подводных лодках для минимизации акустических сигнатур, хотя их использование в гражданских морских приложениях ограничено из-за более низкой общей эффективности по сравнению с двигателями внутреннего сгорания или силовыми турбинами.
В этой статье мы дадим краткий обзор различных типов методов морского движения и того, как они работают. Давайте начнем с определения морского движения.
Что такое морская двигательная установка?
Морская пропульсивная система охватывает технологию, отвечающую за движение плавучих судов по водной среде. Центральным в работе этих систем является фундаментальный принцип, сформулированный в третьем законе движения Ньютона: приложение силы одним объектом к другому порождает равную и противоположную силу реакции.
В контексте морского движения этот принцип находит яркое выражение, поскольку двигательный механизм передает силу либо на окружающую воду, либо на воздух, в результате чего на судно действует соответствующая сила реакции, тем самым продвигая его в желаемом направлении.
Это явление становится очевидным при рассмотрении методов движения, таких как винты, которые оказывают силу на воду в направлении кормы или вперед, возвращаясь равной и противоположной силой в направлении вперед или назад, тем самым облегчая движение судна по воде. Аналогичные принципы применимы к таким технологиям, как вентиляторы судов на воздушной подушке и ветровые паруса, где силы прикладываются к окружающему воздуху, что приводит к предполагаемому эффекту движения. По сути, сложное взаимодействие сил является основой, на которой морские двигательные системы обеспечивают динамическое движение плавучих средств.
Различные типы морских двигательных установок
В этой статье мы рассмотрим следующие категории судовых двигательных установок:
1. Двигатели внутреннего сгорания (дизельные двигатели)
2. Паровые турбины
3. Газовые турбины
4. Ядерная тяга
5. Дизель-электрическая силовая установка
6. Гибридная силовая установка
7. Движение стручков
8. Ветровая тяга
9. Водометный движитель
10. Подвесные лодочные моторы
Конечно, мы продолжим подробно обсуждать каждую из этих систем движения. Наше обсуждение будет охватывать принципы работы каждой системы, а также конкретные типы судов, в которых они находят применение.
1. Двигатели внутреннего сгорания (дизельные двигатели):
• Дизельные двигатели — это распространенный тип двигателей внутреннего сгорания, широко используемый в морских судовых двигателях.
• Они работают по принципу сжигания дизельного топлива в камере сгорания, где выделяющееся тепло заставляет воздушно-топливную смесь расширяться и приводить в движение поршень.
• Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение, которое приводит в действие гребные винты корабля.
• Дизельные двигатели пользуются популярностью благодаря своей топливной экономичности и надежности, что делает их пригодными для широкого спектра судов.
• Они обеспечивают высокий крутящий момент при низких оборотах, что хорошо подходит для больших нагрузок и постоянных скоростей, необходимых в морских условиях.
• Эти двигатели универсальны и могут использоваться как в основных, так и в вспомогательных силовых установках на различных типах судов: от грузовых судов до рыболовных судов.
• Достижения в области технологий привели к созданию более чистых и эффективных дизельных двигателей, соответствующих строгим нормам выбросов и снижающих воздействие на окружающую среду.
• Хотя дизельные двигатели являются доминирующим выбором, морская отрасль также изучает гибридные системы и альтернативные виды топлива для дальнейшего повышения эффективности и сокращения выбросов в будущем.
2. Паровые турбины:
• Паровые турбины являются исторической и важной формой морского двигателя, хотя сегодня они используются реже.
• Эти двигатели работают за счет нагрева воды для производства пара, который затем направляется через ряд лопаток турбины.
• Пар высокого давления расширяется, проходя через турбину, заставляя лопатки вращаться и вырабатывать механическую энергию.
• Эта энергия вращения передается на гребные винты судна, движущие судно вперед.
• Паровые турбины сыграли ключевую роль в морской отрасли в эпоху паровых судов, способствуя развитию транспорта и торговли.
• Несмотря на высокую эффективность, паровые турбины в значительной степени были заменены более современными технологиями движения из-за их сложности, требований к техническому обслуживанию и доступности более чистых и эффективных альтернатив.
• Тем не менее, паровые турбины продолжают использоваться на некоторых специализированных судах и в некоторых областях применения, например, на некоторых ледоколах и исторических кораблях, сохраняя свое наследие в истории мореплавания.
3. Газовые турбины:
• Газовые турбины — это тип морской двигательной установки, работающей по принципу сгорания и высокоскоростного выхлопа.
• Эти двигатели используют в камере сгорания сжатый воздух и смесь топлива, как правило, природного газа или авиационного керосина.
• Сгорание топливно-воздушной смеси приводит к образованию высокотемпературных и высокоскоростных выхлопных газов.
• Эти газы направляются через турбину, заставляя ее вращаться на высоких скоростях.
• Энергия вращения, вырабатываемая турбиной, используется для приведения в действие гребных винтов судна, обеспечивая тягу для движения.
• Газовые турбины известны своими компактными размерами, легкой конструкцией и быстрой реакцией на изменения спроса на электроэнергию.
• Они обычно используются на военных судах, скоростных паромах и некоторых коммерческих судах.
• Газовые турбины обладают такими преимуществами, как высокое отношение мощности к весу и сниженные требования к техническому обслуживанию по сравнению с некоторыми другими двигательными системами.
• Однако они могут быть менее экономичными на низких скоростях и иметь особые требования к топливу, которые могут ограничивать их использование в определенных областях применения.
• Текущие исследования и разработки направлены на повышение эффективности и экологических характеристик газовых турбин для морского применения, что делает их важной частью современных морских силовых установок.
4. Ядерная тяга:
• Ядерная энергетическая установка — это усовершенствованная и специализированная форма морского двигателя, в которой для выработки электроэнергии для судов используются ядерные реакторы.
• В этой системе ядерный реактор нагревает воду для создания пара высокого давления, как в обычных паровых турбинах.
• Однако ключевое отличие состоит в том, что ядерные реакторы используют управляемое ядерное деление для производства тепла, необходимого для генерации пара.
• Интенсивное тепло, вырабатываемое ядерным реактором, используется для создания пара, который приводит в движение турбины, соединенные с винтами корабля.
• Ядерная энергетическая установка имеет ряд преимуществ, включая возможность работы в течение длительного времени без дозаправки и выработку значительной мощности для крупных судов.
• Он в основном использовался в военных целях, особенно на атомных подводных лодках и авианосцах, благодаря своей способности обеспечивать длительную и непрерывную тягу.
• Ядерные двигательные установки известны своей высокой выходной мощностью и надежностью, что делает их хорошо подходящими для длительных миссий и стратегических военно-морских операций.
• Опасения по поводу ядерной безопасности, утилизации ядерных отходов и высокой стоимости разработки и обслуживания ядерных реакторов ограничили их использование в коммерческих судоходствах.
• Тем не менее, текущие исследования изучают способы сделать ядерное движение более практичным и экологически устойчивым, потенциально расширяя его применение в будущем.
5. Дизель-электрическая силовая установка:
• Дизель-электрическая силовая установка — это универсальная и эффективная морская силовая установка, которая объединяет дизельные двигатели с электрогенераторами и электродвигателями для привода гребных винтов судна.
• В этой системе дизельные двигатели приводят в действие электрогенераторы, которые вырабатывают электроэнергию.
• Вырабатываемая электроэнергия затем подается на электродвигатели, которые соединены с винтами судна, обеспечивая необходимую тягу.
• Такая установка позволяет точно контролировать скорость и направление движения судна, что делает ее пригодной для широкого спектра типов судов и областей применения.
• Дизель-электрические системы известны своей топливной экономичностью и гибкостью, поскольку они могут эффективно работать в широком диапазоне оборотов двигателя и уровней мощности.
• Они широко используются на различных судах, включая круизные лайнеры, суда обеспечения на шельфе, ледоколы и подводные лодки.
• Модульная природа дизель-электрических силовых установок упрощает их установку и обслуживание, а также их можно адаптировать для использования с альтернативными видами топлива или гибридными конфигурациями.
• Эти системы часто выбирают из-за пониженного уровня шума и вибрации, что способствует созданию более тихой и комфортной обстановки на борту.
• Развитие технологий привело к повышению энергоэффективности и сокращению выбросов, что делает дизель-электрические двигатели устойчивым выбором для современных морских судов.
6. Гибридная силовая установка:
• Гибридные двигательные системы в морской отрасли объединяют несколько источников энергии для приведения в действие гребных винтов судна с целью повышения эффективности и снижения воздействия на окружающую среду.
• Эти системы обычно включают в себя комбинацию традиционных двигателей внутреннего сгорания (например, дизельных или газовых турбин) и электрических силовых установок, часто работающих от аккумуляторов.
• Двигатели внутреннего сгорания могут использоваться для работы на большой мощности, в то время как электротяга может применяться для более низкой скорости, более эффективного движения или в случаях, когда экологические нормы требуют снижения выбросов.
• Аккумуляторы играют важную роль в хранении энергии, обеспечивая нулевой уровень выбросов и более тихую работу в режимах, работающих только на электричестве.
• Гибридные силовые установки легко адаптируются и могут быть настроены в соответствии с конкретными потребностями различных типов судов: от паромов и пассажирских судов до грузовых судов и морских платформ.
• Преимущества гибридных систем включают снижение расхода топлива, снижение выбросов, улучшенную маневренность и возможность работы в экологически уязвимых зонах без нанесения вреда местным экосистемам.
• Морская отрасль все чаще использует гибридные силовые установки в рамках своей приверженности устойчивому развитию и соблюдению более строгих норм выбросов.
• Текущие исследования и разработки направлены на дальнейшее повышение эффективности и экологических характеристик гибридных силовых установок в морских условиях, что позволит отрасли достичь более экологичного и эффективного будущего.
7. Движение стручка:
• Подруливающие устройства, также известные как азимутальные подруливающие устройства или азимутальные подруливающие устройства, представляют собой инновационную морскую двигательную систему, которая повышает маневренность и эффективность.
• В этой системе электродвигатели или гидравлические двигатели размещаются в отсеках, которые могут вращаться на 360 градусов по горизонтали. Эти отсеки обычно располагаются под корпусом судна.
• Благодаря независимому вращению этих струй корабль может осуществлять точное управление, что делает его очень маневренным и устраняет необходимость в традиционном руле.
• Движущиеся гондолы также можно наклонять вертикально, что обеспечивает динамическое позиционирование, что важно при морских операциях, например, на буровых платформах или исследовательских судах.
• Движительная установка часто используется на круизных лайнерах, роскошных яхтах и морских судах, где важны точное маневрирование и удержание позиции.
• Эти системы повышают топливную экономичность, поскольку тягу можно направлять более точно, что снижает сопротивление и улучшает гидродинамические характеристики.
• Кроме того, движительная установка в гондоле повышает комфорт пассажиров за счет снижения шума и вибрации, поскольку движительные агрегаты расположены за пределами корпуса судна.
• Технология продолжает развиваться с достижениями в области электродвижения и автоматизации, еще больше расширяя возможности и эффективность систем движителей с поддонами в морской отрасли.
8. Ветровая тяга:
• Ветровые двигательные установки используют энергию ветра для поддержки или даже замены традиционных форм морского движения.
• Паруса, наиболее известная форма ветрового движения, состоят из больших тканевых поверхностей, которые улавливают и используют энергию ветра для движения судна.
• Традиционные паруса использовались на протяжении столетий и играли решающую роль в исторических исследованиях и торговых путях.
• Современные ветровые двигательные установки включают в себя инновационные конструкции, такие как роторные паруса и роторы Флеттнера, которые могут устанавливаться на кораблях для обеспечения дополнительной тяги.
• Эти системы работают за счет создания подъемной силы или эффекта Магнуса, который создает поступательное движение, когда ветер обтекает вращающиеся поверхности.
• Ветровая тяга часто используется в сочетании с обычными двигателями, что снижает расход топлива и выбросы при оптимальных ветровых условиях.
• Он особенно популярен в судоходной отрасли из-за своего потенциала значительной экономии топлива, что делает его экологически чистым вариантом.
• Ветровые двигательные установки универсальны и могут быть адаптированы к различным типам судов: от грузовых судов и рыболовных судов до круизных лайнеров и научно-исследовательских судов.
• Постоянные исследования и разработки направлены на дальнейшее повышение эффективности и интеграции технологий ветровых двигателей, что соответствует усилиям морской отрасли по сокращению ее воздействия на окружающую среду.
9. Водометный движитель:
• Водометный движитель — это инновационная морская двигательная система, которая использует воду под высоким давлением, выбрасываемую через сопла, для приведения судна в движение.
• В этой системе вода всасывается в водозаборное отверстие судна, затем нагнетается насосом, а затем выбрасывается через одно или несколько сопел на корме судна.
• Сила высокоскоростной струи воды, вырывающейся из сопел, создает тягу, продвигающую судно вперед.
• Водометный движитель обеспечивает ряд преимуществ, включая повышенную маневренность, уменьшенную осадку (глубину воды, необходимую для работы) и отсутствие традиционных гребных винтов, которые могут быть подвержены повреждениям на мелководье или вблизи мусора.
• Водометные движители часто используются на скоростных катерах, паромах, военных судах и роскошных яхтах, где важны точное управление и быстрое ускорение.
• Отсутствие открытых гребных винтов делает водометный движитель более безопасным выбором для судов, эксплуатируемых в районах, где присутствуют морские обитатели или пловцы.
• Кроме того, водометные установки могут обеспечить исключительную скорость и маневренность, что делает их пригодными для различных сложных применений.
• Достижения в области водометных технологий продолжают повышать эффективность и снижать требования к техническому обслуживанию, что еще больше укрепляет позиции водометного движителя как надежного и универсального варианта для морских судов.
10. Подвесные моторы:
• Подвесные моторы — это распространенный тип морской двигательной системы, обычно используемый на небольших лодках и плавсредствах.
• Эти двигатели представляют собой автономные блоки, которые монтируются на транце или задней части лодки.
• Подвесные моторы состоят из двигателя, коробки передач и гребного винта, размещенных в едином блоке, который можно легко прикрепить или снять с лодки.
• Они доступны в различных размерах и мощностях, что делает их подходящими для различных типов судов: от рыболовных лодок до прогулочных катеров.
• Подвесные лодочные моторы могут работать на различных видах топлива, включая бензин, дизельное топливо и электроэнергию.
• Они обладают превосходной маневренностью, поскольку весь двигатель можно направлять для изменения направления тяги.
• Подвесные моторы известны своей простотой, легкостью обслуживания и возможностью наклонять или поднимать мотор из воды, когда он не используется, что предотвращает коррозию и повреждения.
• Они являются популярным выбором для небольших лодок, надувных лодок и катеров, которым требуется портативность и универсальность.
• Недавние разработки также привели к внедрению электрических подвесных моторов, что способствует более тихому и экологически чистому варианту использования лодок.
Д. Заключение
Мир морских пропульсивных систем разнообразен, с различными системами, разработанными для удовлетворения уникальных потребностей различных типов судов и требований современного судоходства. Каждая пропульсивная система имеет свои собственные преимущества и области применения, внося вклад в эффективность, маневренность и устойчивость морских перевозок.
От традиционных двигателей внутреннего сгорания, таких как дизельные, до передовых технологий, таких как ядерные силовые установки и гибридные системы, морская отрасль продолжает развиваться, стремясь снизить воздействие на окружающую среду, обеспечивая при этом надежные и эффективные судовые двигатели.
Кроме того, инновации в области движителей, такие как движители с крыльчаткой и водометные системы, повышают маневренность и безопасность, а технологии ветровых и электрических движителей способствуют более экологичным и устойчивым морским операциям.
В конечном счете, выбор пропульсивной системы зависит от таких факторов, как тип судна, эксплуатационные требования и экологические соображения. Поскольку технологии продолжают развиваться, морская индустрия по-прежнему стремится находить инновационные и экологически чистые решения для питания судов, которые бороздят наши океаны, способствуя глобальной торговле и разведке.
С 1995 года мы являемся дилером и продаем все виды деталей для судовых двигателей и их запасных частей, оборудования, автоматики и других товаров.
Если у вас есть какие-либо вопросы или пожелания,
Не стесняйтесь обращаться к нам по телефону или электронной почте, и мы обязательно дадим вам быстрый ответ как можно скорее.
Mail us at sales@shipmachineryparts.com
Website: www.shipmachineryparts.com
Comentarios