本篇文章给大家谈谈《船用推进系统》对应的知识点，希望对各位有所帮助。
本文目录一览：
- 1、中国全电推进舰船的技术如何！有哪些舰船用上了？
- 2、国内舰船动力驱动装置发展现状和趋势
- 3、中国海军什么护卫舰率先使用全电力综合推进系统
- 4、船舶电力推进在国内外的现状及前景
- 5、船舶推进器经历了怎样的发展过程？
中国全电推进舰船的技术如何！有哪些舰船用上了？
2013年据国家重大技术装备网报道，中船重工武汉712研究所在船舶综合电力推进系统的自主创新中取得了重大进展，研制了以变频器、推进电机、推进变压器、功率管理系统、操纵控制系统为核心的推进系统，实现了单轴推进功率20MW以下船舶电力推进系统的全部国产化。这一技术未来可能运用在054B导弹护卫舰上。
国内舰船动力驱动装置发展现状和趋势
船舶电力推进系统的现状与未来内容提要
�6�1 引言
�6�1 历史——回顾船舶电力推进的发展
�6�1 现状——船舶电力推进的主要形式
�6�1 未来——全电船的提出与发展
�6�1 新能源船舶与我们的研究工作
�6�1 结束语
1. 引言
�6�1 发展背景
�6�1 问题与挑战
研究背景
自世界上第一艘以蒸汽机为动力的船舶问世以来，以热机（比如：柴油机、汽轮机以及燃汽轮机等）为动力直接驱动螺旋桨的机械推进系统成为目前船舶推进的主要方式，在船舶动力装置中占据了主导地位。
问题与挑战
（1）船舶内燃机机械推进系统仍存在噪音大、调速范围小和灵活性差等问题难以解决。
与机械推进系统相比，采用电动机直接驱动螺旋桨的船舶电力推进系统则具有调速范围广、驱动力矩大、易于正反转、体积小布局灵活、安装方便、便于维修、振动和噪音小等优点。
（2）特别是近年来，随着电力电子器件、变流技术、传动控制系统以及新能源和新材料等高新技术的飞速发展，船舶电力推进系统正在经历着巨大变革。
而船舶电力推进系统作为大功率电力传动控制系统的重要应用领域之一，却由于其专业的特殊性未得到应有的关注和重视，致使国内在这方面的研究与国外先进水平的差距更加明显。
（3）随着全球石油资源的耗尽，内燃机将逐步退出历史舞台，人们必须在石油没有用完的约60年时间内找到新的能源及其动力装置。
这是人类在进入21世纪所面临的巨大问题和挑战之一，因此，人们一直在努力寻找能源利用效率高、不污染环境并可以再生的新能源及其利用方式。
本文试图从系统结构、变流模式、控制方法和电力电子器件的应用等方面综述船舶电力推进系统的历史、现状与发展，并在此基础上，根据作者多次参加国际合作和交流的体会，提出了船舶电力推进系统未来发展中值得重视的一些问题，以便同行研究借鉴，并希望有更多的学者关注和投身到电力电子与传动控制这一新的研究领域中来。
2. 历史——回顾船舶电力推进的发展
�6�1 船舶电力推进的历史可以追溯到1860年，世界上第一艘以蓄电池为动力，电动机直
接驱动的电力推进潜水艇投入使用。
�6�1 进入20世纪，大部分潜水艇都采用电力推进方式。常规潜水艇在水面航行时由柴油机—发电机组给蓄电池充电，并向电动机供电驱动船舶；在水下航行时由蓄电池供电，电动机驱动船舶。核潜艇则采用原子能发电，电动机驱动的推进方式。
20世纪20年代，美国建造的6艘Mexico级战舰（40000HP）和2艘航空母舰（180000 HP）都采用了汽轮机—发电机—电动机驱动模式的电力推进系统。
在第二次世界大战期间，仅美国就建造了300多艘采用柴油机—发电机—电动机驱动模式的战舰和运输舰。
此后，在破冰船、科学考察船以及其他特殊用途船舶上也陆续装备了电力推进系统。在此期间的船舶电力推进系统一般采用Ward-Leonard直流调速系统，即G-M系统。
�6�1 70年代晶闸管变流装置取代了Ward-Leonard变流装置，成为船舶电力推进系统的主要调速方法。
自80年代以来，随着电力电子器件的不断进步，采用可关断半导体开关的交流调速系统正在逐步取代晶闸管直流调速系统，成为目前船舶电力推进系统的主要调速方式。
�6�1 在这期间，80年代的电力推进系统采用交—直—交变频器供电，感应电动机或同步电动机驱动的交流调速方式，90年代开始采用交—交变频器供电，同步电动机驱动的交流调速方式。
历史的启示
从船舶电力推进系统发展的历史轨迹可以看出，其每一次进步和突破都与电力电子技术与传动控制系统的发展基本同步和密切相关。
但由于船舶电力推进系统大多用于军事或特殊场合（虽然目前在大型渡轮和豪华客轮中有所应用），因此，这一重要的应用领域并不被广大从事电力电子与传动控制研究的学者所熟悉。
3. 现状——舰船电力推进的主要形式
�6�1 系统结构
�6�1 驱动模式
�6�1 调速方法
�6�1 控制策略
�6�1 系统举例
3.1 系统结构
船舶电力推进的基本结构：
电动机拖动螺旋桨
�6�1 使用高速不可逆的热力发动机，降低了船舶动力装置的重量和体积；
�6�1 可以方便的通过发电机连接获得所需的大容量供电，并提高了系统可靠性；
�6�1 允许选用船舶推进器的最佳转速和直径，缩短了连接轴的长度；
�6�1 在中、低速航行时和船舶经常停止开航时，有较高的经济性能；
可以获得所需的推进电机机械特性，满足不同航行条件要求；
�6�1 控制简单、机动性好；
�6�1 可以消除推进螺旋桨对热力发动机的振动和冲击。
3.2 驱动模式
�6�1 船舶电力推进系统分类
�6�1 多台电动机联合拖动方式
船舶电力推进系统分类
（1）变速电动机拖动定距螺旋桨（FPP）驱动模式，
（2）定速电动机拖动变距螺旋桨（CPP）驱动模式，
并根据船舶驱动所需的功率可选择一台电动机单独拖动或多台电动机联合拖动的方案。
多台电动机联合拖动方式又可分为串联驱动模式或并联驱动模式。
（a）为单桨双机串联驱动模式；
（b）为单桨双机并联驱动模式；
（c）为双桨双机串联驱动模式；
（d）为双桨双机并联驱动模式。
几种船舶电力推进模式这种分散驱动新模式的优点在于：
�6�1 推进器360°旋转，可以在任何需要的方向产生推力，不需要舵和侧推器，极大地提高了船舶的操纵性和机动性；
�6�1 减少驱动系统（电动机和变流器）的单机容量；
�6�1 去除了尾轴、减速器和舵机等，简化安装和节省船舱空间，使船体设计和空间布置灵活；
�6�1 降低船舶振动和噪音；
�6�1 减少船体阻力5-10%，提高运输效率15%（包括：提高航速、降低油耗和减少造价）。
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中国海军什么护卫舰率先使用全电力综合推进系统
主要原因在于国产大型舰用燃气轮机技术不过关，虽然可以进口。但有一点，115和116舰的试验意义更大一些，如果只是试验的话没必要去进口，使用蒸汽轮机系统就可以完成试验任务。至于115和116是试验舰的原因，其主要武备系统和电子系统都是从俄罗斯进口的，大规模装备不利于我国独立自主的发展原则。而115、116舰没有后续舰计划这一点也说明了这一点。而采用自行研制武备系统和电子系统的052C型在170、171建成后，后续舰则在不断的建造中。电力推进系统:电力推进是指用电动机械来带动螺旋桨，推动舰艇前进的推进方式。电力推进技术指的是用电能作为舰上动力机械的能源的技术。[国外概况] 一、舰船电力推进的应用概况 舰艇电力推进的应用历史悠久，二战时期曾流行一时。当时，美海军建造了数百艘电力推进战舰。当时采用电力推进的主要原因是齿轮装置制造量不足。由于技术水平的限制，系统大而笨、效率低、成本高。战后，除德国的17艘"莱茵"级护卫舰采用柴电推进外，其它水面舰艇均采用机械推进。80年代后，随着交流电机及其控制技术、电力电子器件的发展，船舶电力推进系统在功率、功率密度、效率等方面已经能满足船舶推进的需要。其应用情况也发生了根本性的变化。据统计，80年代后期以来，水面作战舰艇开始有了电力推进与机械推进相结合的混合推进。小功率的电力推进已在英国的"桑当"级猎雷艇，法国的"Silure"级轻型反潜护卫舰，瑞典的"菲吕桑德"级布雷艇，法、荷、比三国联合研制的"三伙伴"级猎雷艇等水面舰艇上得到应用。 马岛之战后，英国海军在23型护卫舰上首先采用了柴电-燃气轮机联合动力装置(CODLAG)。该舰艇低速航行时，由两台CEC公司的750V/1.3兆瓦(MW)直流电机驱动，巡航速度17节，航程7000海里。其直流电机直接驱动定距桨，由四台柴油发电机组给推进电机及全船其它设备供电。 美国海军在1980年就和西屋公司签定了为排水量6500吨的双轴驱逐舰研制综合电力(IED)推进系统的合同，设计的电力推进系统采用发电机供给全舰其它设备的用电，为能与推进系统完全综合，其推进的电机为普通交流电机，变频器采用可控硅元件，整个系统的重量、体积比常规推进系统大。由于在研制过程中，发现该系统不是经济上可承受的、性能上能满足要求的合理结构，在1994年美国海军提出了综合电力系统(IPS)概念，即综合全电力推进(IFEP)系统。 二、国外电力推进系统的发展 1、电力推进的组成部分及现状。舰艇电力推进系统一般由以下几部分组成:螺旋桨、电动机、发电机、原动机以及控制调节设备。原动机可以采用柴油机、汽轮机或燃气轮机。目前一般采用高速或中速柴油机。大功率时多采用汽轮机或燃气轮机。发电机采用直流他励或差复励电机、交流整流同步发电机或交流同步发电机。目前采用最多的是交流整流同步发电机(也称交-直流发电机)。电动机可以采用直流他励双枢双换向器电动机或交流同步电动机、异步电动机。目前用的最多的是直流双枢电动机。另外潜艇蓄电池也是一种电力推进装置。 2、目前舰艇电力推进装置的发展动向可概括为:(1)以交流(交流发电机和交流电动机)电力推进装置取代直流(直流发电机和直流电动机)电力推进和交直流(交流整流发电机和直流电动机)电力推进装置;(2)发展超导电力推进;(3)发展潜艇燃料电池推进系统以代替现有的潜艇铅酸电池，;(4)发展综合全电力推进系统。 2.1交流电力推进装置 交流电力推进装置具有极限功率大，效率高和可靠性好的优点，根据推进电机的类型，可分为异步电动机和同步电动机交流推进装置;而根据电流交换器的结构形式不同分为晶闸管变频交流电力推进装置、电力晶体管和可关断晶闸管交流电力推进装置。 2.2超导电力推进装置 超导电力推进是以超导电机(超导发电机和超导电动机)为功率元件的电力推进装置，与普通电力推进相比，具有重量轻、体积小、效率高、噪声低的特点。由于超导材料必须工作在相应的临界温度以下，要有一套复杂的液氮设备，所以在一定程度上制约了它的广泛应用。近年来，随着低温技术的迅速发展，特别是低温技术的小型化，为超导电力推进在舰艇上的应用提供了良好的条件。 2.3潜艇燃料电池电力推进装置 潜艇燃料电池电力推进装置是以燃料电池为潜艇水下航行动力源的推进装置。燃料电池是一种能把化学能直接转换成电能的能量转换装置，电池本体加上燃料、氧化剂及它们的贮存器构成一个完整的燃料电池系统。其特点是:在能量转换方式上与蓄电池相同，都是化学能转换成电能，因此具有安静、效率高的优点;在构成方式上则与柴油发电机组相似，即贮能部分(贮存燃料及氧化剂的贮存器)与能量转换装置部分相分离，因此具有长时间连续工作的能力(只要燃料和氧化剂足够)，而不象蓄电池那样需要来回充放电。各国曾主要研究过两种潜艇用燃料电池:氢-氧电池和肼-过氧化氢电池。 近年来，燃料电池研究取得了一些重大的技术突破。例如:潜艇上液态氧贮存器采用新式壳体结构，有些国家研究了用氢化物制取氢的方法等。 2.4综合全电力推进系统 美、英等国目前都在积极开展综合全电力推进系统的研究工作，并各自制定了相应的发展计划。 (1)、英国综合全电力推进系统的研究 (2)英国国防部于1994年正式开始IFEP系统的应用研究。1996年成立了一个专门机构--电船计划管理局，负责协调发展和采购未来英海军水面舰艇的综合全电力推进系统。 (3)英国IFEP发展计划的重点首先是发展原动机，英国坚持原动机全燃化，大功率(21MW)燃气轮机发电机主要使用WR-21中冷回热燃气轮机，中功率(7~8MW)采用复杂循环燃气轮机，又与荷兰合作试验小型复杂循环燃气轮机(仅有回热器)，作为小功率(1~2MW)燃气轮机发电机的基础。 IFEP系统的另一个主要设备是推进电机。英国正在研制16~24MW的轴向磁通永磁电机。 IFEP系统将可能用于英国的未来护卫舰、未来航空母舰和未来攻击型潜艇。 (2)、美国综合全电力推进系统的研究 BR自80年代以来，美国海军一直积极发展舰艇综合全电力推进系统，主要集中发展海军舰艇推进、电力和控制系统。 美国在21世纪海军发展规划中，明确提出综合全电力推进系统的研究工作主要集中在发电(如WR-21中冷回热燃气轮机、燃料电池等)、电力储存(如蓄电池、飞轮、电感能量储存、电容能量储存、压缩气体或蒸汽设备等)和推进技术(如永磁电机)等方面。 综合全电力推进系统的发展分三个阶段:小比例预研、全尺寸样机预研和全尺寸工程研制。前两个阶段已接近完成。第一阶段中制成了3兆瓦、300转/分的轴向磁通永磁电机，第二阶段中制造了9.2MW、150转/分的全尺寸永磁电机样机。该样机由两个半功率模块组成，共用机壳、轴和轴承，采用钕-铁-硼稀土永磁材料，代替传统的线绕电枢，同时还采用横向磁通技术，电机小而轻。1998财政年度开始全尺寸工程研制。 此外，法国参与了美、英的IFEP研究计划。德国、加拿大也对水面舰艇的全电力推进方案进行了研究。三、综合全电力推进系统的优点和不足: BR 同机械推进方式相比，综合全电力推进系统在经济性、提高战斗力、增强生命力等方面具有优势: 1、经济性好。IFEP系统油耗小，据美国近期报道，驱逐舰采用全电力推进，在30年工作寿命期间将比机械推进节省16%以上的燃料费。IFEP节油的原因在于: a)低速航行时，电力推进可用较少的发动机提供相同的净功率。 b)电力推进舰艇在低速航行时，能够使原动机在高功率工作点运行，而机械推进舰艇在低速航行时，原动机效率下降，耗油量增大。 c) IFEP系统减去了舰艇的辅助装置和战斗系统所需的单独发电机组。 d)在双体船、三体船等非常规船型上使用时，IFEP系统易于实现自动化、可减少人员配置，降低培训费;布置的灵活性可使舰船结构优化，减少舰船的排水量;改善了舰船的可生产性，降低了生产费用。舰艇航行时，只让所需的最小数量的原动机运行，减少了原动机总运行时间，可节省维护费用。 2、提高了舰艇的战斗力 a)由于减少了原动机数量，去除了许多机械传动系统，可腾出有效空间以装载更多武器。 b)能为未来的激光、电磁武器提供足够的电力。 c)改善了操纵性.螺旋桨由电机控制，能在全速范围内实现无级调速，对指令的响应快;而机械系统具有一个最小的轴速，其响应受联轴节的较长的响应时间的制约。 d)增加了续航力。由于降低了耗油量，同样的燃油可提供更大的续航力。 e)不管是柴油机，还是燃气轮机，都不容易实现正、反两个方向运转的操作，为解决此问题，现代舰艇多采用可调距螺旋桨，但这种方式需耗费大量的燃料。而电力推进的反向问题可通过使用电力电子设备转换所用电源的极性或相位来方便地实现。可提高舰艇的操纵灵活性。 f)系统布置灵活，可降低排水量。由于突破了将发动机、推进器、传动轴系布置在一条直线上的传统设计模式，用电缆完全取代机械连接，原动机可以布置在任何地方，使全舰系统和设备布置更加灵活，从而降低舰艇排水量。 3、增强了生命力。 a)降低了噪声、提高了隐蔽性。由于原动机可以布置在水线以上，从而可以降低水下辐射噪声，而且由于取消了齿轮箱，也大大降低了振动噪声。与机械推进相比，在宽频带可降低15~20分贝，在窄频带降低更多。 b)操作人员可选择最合适的发动机组合形式，确保发动机以最佳效率工作，避免了发动机的低负载运行。 c)IFEP系统由其左右舷双重总线向负载供电，具有很强的抗故障能力。推进系统也有备用线路，不易完全损坏。 综合电力推进的不足之处有: 1、当一艘舰艇的大部分航行时间是满功率高速航行时，使用效率低的全电力推进系统是不利的。 2、全电力推进系统不适合于航空母舰使用。航母尽管有可能采用综合电力系统，但目前采用标准的机械推进更为合适，因为象航母那样大型的舰船，电力推进与蒸汽动力装置相比并不节约空间和重量。未来航母可能需要更大的电力，以满足电磁弹射与回收装置、未来的电磁武器以及对抗措施的需要，而增加电力的最经济的方法是使用功率更大的汽轮机组。 3、今年开始全尺寸系统试验的综合电力系统(IPS)不适合潜艇使用，因为这种IPS使用感应电机，不是使用永磁电机，体积和噪音太大，只适合于水面舰艇使用。 四、综合全电力推进系统的关键技术 综合全电力推进系统系统的设计是当代先进的电力电子技术、交流调速技术、电机制造技术、永磁材料技术、计算机控制技术、先进燃气轮机技术等的综合运用，技术含量高，其关键技术有 (1)大功率、高功率密度的永磁电机技术，包括电动机和发电机技术。 (2)大功率电力电子器件技术。目前各国主要是在不断提高绝缘栅双极晶体管的功率等级，以减小转换器的体积、重量。 (3)先进的燃气轮机技术。英美已联合发展了中冷回热燃气轮机WR-21，并进行了小功率高速燃气轮机发电机组的研究。 (4)区域配电系统及监控系统。[影响] 综合全电力推进是舰艇动力发展历程中的一次飞跃，是舰艇动力发展的必然方向，将大大提高水面舰艇的生存能力和作战效果。[技术难点] 目前，综合电力推进存在的主要问题是动力装置过重和过于庞大。燃料电池尚有许多技术问题未能解决等。
船舶电力推进在国内外的现状及前景
从上个世纪末开始，电动机尤其是电动机电力电子驱动技术的进步，大型海军舰艇的电力推进比机械推进更具经济型，电力推进开始在大型海军舰艇上应用，也在豪华邮轮方面全面铺开。随着吊舱式电力推进装置的发展，其优良的操控性和节能低噪的优势使得越来越多的特种船舶开始使用电力推进，在大型邮轮、破冰船、海洋石油平台以及海军舰船应用方面逐渐占据了主导地位。这类船舶虽然采用了电力推进，但是电力的来源大部分还是来自传统的内燃机或者燃气轮机。未来同样面临着燃料来源的问题。
在中小型船舶和水上运动类船艇方面，船舶的新能源化正在兴起，尤其在某些特定的水域，各国都已经出台了禁止或限制燃油船舶行驶的规定。在2019年戛纳游艇节上，有65艘纯电动游艇的订单，在刚过去的2021年有600艘订单，如今的电动船舶行业，很像是4-5年前的电动汽车行业。今年以来，欧美已经有数起电动船舶企业得到3000万美元以上的融资。有了电动汽车在三电方面的技术积累，船舶电动化在游艇，休闲艇，轮渡和中短途运输船舶以及各种作业船舶领域将迎来一波快速的发展。
船舶推进器经历了怎样的发展过程？
驾驶汽船的最好方法是什么？最早的实验是用明轮船进行的。但有些人喜欢更有效率的螺旋桨推进器。
在19世纪30年代，瑞典的前任军官约翰·爱立信和英国工程师弗兰西斯·佩蒂特·史密斯两人都设计过用螺旋桨推进的船。他们从古希腊人那儿得到启发。古希腊人使用阿基米德螺旋，即一种“瓶塞钻”状装置来提水。
佩蒂特·史密斯的试验是成功的，但不完全符合他的意向。他建造了一艘有木制螺旋桨的船，螺旋桨的一部分突然折断了。使他惊奇的是，用变短的螺旋桨，这船反而走得更快！因此他便建造了另一艘船—“阿基米德”，该船于1838年下水。
佩蒂特·史密斯的工作受到工程师艾萨姆巴德·金多姆·布鲁内尔饶有兴趣的关注，布鲁内那时正在建造一艘巨大的汽船“大不列颠号”。布鲁内尔本打算在“大不列颠号”上使用明轮推进器，但他在观看了“阿基米德号”后就改为使用螺旋桨推进器。
布鲁尔的大船在1845年第一次横渡了大西洋。人们一经目睹了它的成功，采用螺旋桨推进器的船就越来越普及了。
1845年，一艘明轮船和一艘用螺旋桨推进的船参加了一次激战。有螺旋桨的船轻易地取得了胜利。
关于《船用推进系统》的介绍到此就结束了。
