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船用发动机的选型依据是什么?如何根据船舶的用途、吨位和航速要求确定发动机功率和型号?
2024年12月14日 12:52   浏览:96   来源:货代小哈哈
  1. 船用发动机选型依据

    • 低速船舶(如小于 10 节):如一些驳船或趸船,主要用于短途货物驳运或作为水上作业平台,对动力要求较低。可以选择功率较小的发动机,如小型柴油机或电力推进系统。对于电力推进系统,其电机的功率可以根据船舶的阻力特性和所需航速来确定。

    • 中速船舶(10 - 20 节):大多数的货船和部分客船属于这个航速范围。需要根据船舶的阻力(包括摩擦阻力、兴波阻力等)来计算所需的推进功率。船舶的阻力与船舶的尺度、线型和航速有关。一般可以使用经验公式或者船舶流体力学软件来估算阻力,然后根据推进效率来确定发动机功率。例如,一艘 5000 吨级的杂货船,要达到 15 节的航速,通过计算船舶阻力和推进效率后,可能需要一台功率为 2000 - 3000 千瓦的发动机。

    • 高速船舶(大于 20 节):高速客船、快艇等属于此类。这些船舶需要高功率密度的发动机来实现高速航行。通常会采用高速柴油机或者燃气轮机。例如,高速双体客船,为了达到 30 节以上的航速,可能会选用燃气轮机作为主动力,其功率可以达到数千千瓦甚至更高,同时配合喷水推进系统,以提高推进效率。

    • 小吨位船舶(如小于 1000 吨):这类船舶一般吃水较浅,所需动力相对较小。例如小型内河观光船,其发动机功率可能在几十千瓦到几百千瓦之间。选型时可以考虑体积较小、结构简单的发动机,如一些高速柴油机,它们便于安装和维护,而且能满足船舶在有限水域内的航行需求。

    • 中等吨位船舶(1000 - 10000 吨):如沿海的杂货船,发动机功率通常在几百千瓦到几千千瓦。需要根据船舶的具体用途和航速要求来选择合适的发动机。如果是航速要求较高的杂货船,可能需要选择功率较大、扭矩特性较好的中速柴油机。

    • 大吨位船舶(大于 10000 吨):像大型油轮或矿砂船,载重吨可达几十万吨。其发动机功率巨大,一般采用低速柴油机。这些发动机虽然转速较低,但扭矩大,能够有效地推动大型船舶航行。例如,一艘 30 万吨级的超大型油轮,其主机功率可能达到 2 - 3 万千瓦。

    • 运输船舶:对于散货船,主要用于运输煤炭、矿石等大宗散货,其对发动机的要求更注重燃油经济性。因为这类船舶航速相对稳定,航程较长,如一艘巴拿马型散货船(载重吨约 6 - 7 万吨),需要发动机在长时间运行中能保持较低的燃油消耗率,以降低运营成本。集装箱船则对航速要求较高,需要发动机有较好的动力输出性能,以保证船舶能够按时完成航线任务,其装卸港口多,周转时间要求短。

    • 客船:客船需要提供舒适的航行环境,发动机的选型要考虑其运行的平稳性和低噪音性。豪华客船还可能对发动机的排放要求更高,以符合高端旅游市场的环保和舒适性需求。例如,一些大型豪华邮轮,其发动机不仅要满足推动船舶前进的动力要求,还要为船上众多的生活设施如空调、电梯等提供充足的电力。

    • 渔船:渔船的作业特点是频繁的启停和变速,需要发动机有良好的机动性。而且渔船在海上作业时间较长,对发动机的可靠性要求也很高。比如近海拖网渔船,发动机要能在不同的捕捞工况下迅速调整功率,同时还要能适应海上恶劣的环境条件。

    • 船舶用途

    • 船舶吨位

    • 航速要求

  2. 根据船舶用途、吨位和航速要求确定发动机功率和型号的方法

    • 发动机类型选择:根据船舶用途和航速要求,在计算出功率后选择发动机类型。如对于要求高航速的船舶,燃气轮机功率大、重量轻,适合高速航行,但燃油消耗率可能较高;柴油机应用广泛,特别是中低速柴油机适合大多数商运船舶,燃油经济性好,可靠性高。

    • 考虑制造商和售后服务:选择知名品牌的发动机制造商,其产品质量和性能更有保障。同时,良好的售后服务网络能够及时提供维修和保养服务,减少船舶停航时间。例如,MAN、瓦锡兰等都是著名的船用发动机制造商,它们在全球有广泛的服务网络。

    • 环保要求考虑:随着环保法规的日益严格,要选择符合国际海事组织(IMO)排放标准的发动机。例如,IMO 对船舶发动机的氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)排放有明确的限制,新型发动机一般都配备了废气处理系统,如选择性催化还原(SCR)装置用于降低 NOx 排放。

    • 估算船舶阻力:船舶航行时受到的阻力主要包括摩擦阻力、兴波阻力和形状阻力。对于常规船型,可以使用近似公式计算。如摩擦阻力可以用公式计算,其中是摩擦阻力系数,是水的密度,是船体湿表面积,是航速。兴波阻力和形状阻力相对复杂,通常可以参考经验数据或者通过船模试验来确定。

    • 确定推进系数:推进系数包括螺旋桨效率、轴系效率和船身效率等。螺旋桨效率与螺旋桨的设计、转速等因素有关,一般在 0.5 - 0.7 之间;轴系效率考虑轴系的传动损失,约为 0.9 - 0.98;船身效率与船舶的线型和航行状态有关。通过这些系数可以计算出总推进效率。

    • 计算发动机功率:根据公式(其中是发动机功率,是船舶总阻力,是航速,是推进效率)计算出所需的发动机功率。


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