船舶動力裝置概論第七章.ppt

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1 巴基斯坦首艘AIP動力潛艇 德國212潛艇 本節(jié)課要點(diǎn) 2 7 1特種動力裝置 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) AIP 3 特種發(fā)動機(jī) 是在動力機(jī)的發(fā)明和發(fā)展過程中 在一定的歷史階段 對當(dāng)時流行結(jié)構(gòu)以外的動力機(jī)的統(tǒng)稱 活塞式內(nèi)燃機(jī)葉片式發(fā)動機(jī)噴氣式發(fā)動機(jī)火箭發(fā)動機(jī) 常規(guī)發(fā)動機(jī) 特種發(fā)動機(jī) 熱氣機(jī)轉(zhuǎn)子式發(fā)動機(jī)擺盤式發(fā)動機(jī) 第七章特種動力裝置 7 1特種動力裝置 4 第七章特種動力裝置 7 1特種動力裝置 蒸汽機(jī) 蒸汽機(jī) 常規(guī)發(fā)動機(jī) 5 RD 33噴氣發(fā)動機(jī) 第七章特種動力裝置 7 1特種動力裝置 常規(guī)發(fā)動機(jī) 6 火箭發(fā)動機(jī) 第七章特種動力裝置 7 1特種動力裝置 常規(guī)發(fā)動機(jī) 7 火箭發(fā)動機(jī) 第七章特種動力裝置 7 1特種動力裝置 常規(guī)發(fā)動機(jī) 8 火箭發(fā)動機(jī) 第七章特種動力裝置 7 1特種動力裝置 常規(guī)發(fā)動機(jī) 9 第七章特種動力裝置 7 1特種動力裝置 斯特林發(fā)動機(jī) 特種發(fā)動機(jī) 10 第七章特種動力裝置 7 1特種動力裝置 旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機(jī) 二氧化碳發(fā)動機(jī) 其他特種發(fā)動機(jī) 11 第七章特種動力裝置 7 1特種動力裝置 渦扇 渦槳 渦噴 12 第七章特種動力裝置 7 1特種動力裝置 13 第七章特種動力裝置 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) 1 不依賴空氣動力系統(tǒng) AirIndependentPropulsion AIP 80年代以來 西方國家如德國 英國 荷蘭 瑞典等都十分積極地開展應(yīng)用于常規(guī)潛艇的不依賴空氣 安靜 振動小 低紅外線輻射的推進(jìn)系統(tǒng) 即AIP系統(tǒng) 潛艇在水面和通氣管航態(tài)航行時 利用柴電機(jī)組充電 航行 在水下經(jīng)航狀態(tài)時除了可應(yīng)用原有的蓄電池推進(jìn)外 主要以AIP系統(tǒng)提供動力 比較成熟的AIP系統(tǒng)有 閉式循環(huán)柴油機(jī)AIP系統(tǒng) 斯特林發(fā)動機(jī)AIP系統(tǒng)和燃料電池AIP系統(tǒng) 14 第七章特種動力裝置 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) 2 閉式循環(huán)柴油機(jī)工作原理 柴油機(jī)工作時 在排氣過程中 廢氣經(jīng)過冷卻后進(jìn)入CO2吸收器 在吸收器中廢氣中的CO2和水蒸氣被海水吸收 排出艇外 洗滌過的排氣加入適量的氧氣和惰性氣體 諸如氬氣 氮?dú)?形成人造大氣 通過閉路循環(huán)回到柴油機(jī)進(jìn)口 供新的循環(huán)燃燒作功 這種加入氬氣的閉式循環(huán)柴油機(jī)通常被稱為氬氣閉式循環(huán)柴油機(jī) 15 第七章特種動力裝置 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) 3 閉式循環(huán)柴油機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 1 單機(jī)功率大 100 400kw 2 易批量生產(chǎn) 研制費(fèi)用低 3 與常規(guī)柴 電推進(jìn)裝置相容性好 4 振動噪聲較大 16 第七章特種動力裝置 4 關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備閉式循環(huán)柴油機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有 液氧的儲存和使用 二氧化碳的吸收 舷外高壓海水和洗滌CO2的低壓海水的轉(zhuǎn)換 供氧 供油 供氬氣的精確控制等 關(guān)鍵設(shè)備有 CO2吸收器 水管理系統(tǒng) 液氧系統(tǒng) 控制設(shè)備等 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) 17 第七章特種動力裝置 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) 5 海水管理系統(tǒng) 18 第七章特種動力裝置 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) 介紹3種AIP裝置的組成 工作原理 分析對比各種AIP方案特點(diǎn) 閉式循環(huán)柴油機(jī)AIP CCDAIP 斯特林發(fā)動機(jī)AIP SEAIP 燃料電池FC FCAIP 19 第七章特種動力裝置 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) 該系統(tǒng)以閉式循環(huán)柴油機(jī)為發(fā)電機(jī)原動機(jī) 為使柴油機(jī)在沒有空氣供氣狀況下工作 必須提供模擬空氣成份的進(jìn)氣氣體 使柴油機(jī)發(fā)火燃燒工作 為此 將柴油機(jī)排出的廢氣經(jīng)CO2吸收器吸收部分CO2氣體 廢氣中未被吸收部分氣體再加入適量氧氣 即組成人造大氣 英國 荷蘭等已采用CCDAIP 閉式循環(huán)柴油機(jī)AIP CloseCycleDieselAIP 20 第七章特種動力裝置 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) 斯特林發(fā)動機(jī)是一種外部加熱的連續(xù)燃燒發(fā)動機(jī) 它通過外部燃燒的高溫氣體經(jīng)加熱管加熱內(nèi)部循環(huán)的工質(zhì) 內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)受熱膨脹推動活塞作功 使發(fā)動機(jī)輸出軸功率 為了使發(fā)動機(jī)在無空氣條件下連續(xù)運(yùn)行 同樣需要連續(xù)不斷地供應(yīng)氧氣燃燒供應(yīng)熱量 因而SEAIP也裝有較大容量的液氧罐 為了排除燃燒后廢氣 有兩種方法可選擇 一種是利用廢氣壓力直接排到舷外海水 另一種是CO2海水吸收器及水管理系統(tǒng) 斯特林發(fā)動機(jī)AIP SterlingEngineAIP 21 第七章特種動力裝置 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) 工作原理是靠氫和氧反應(yīng)直接產(chǎn)生電能而工作的 它唯一的副產(chǎn)品為水 這個過程正好與通過電解分解水的過程相反 燃料電池必須源源不斷地供應(yīng)氫和氧 為此 AIP裝置不僅要有較大容量的液氧罐 而且要有一個較大容量的液氫貯存罐 而液氫貯存的低溫要求為零下250 要比液氧貯存條件苛刻得多 燃料電池FC FuelCellAIP 22 第七章特種動力裝置 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) 閉式循環(huán)蒸汽輪機(jī) 23 第七章特種動力裝置 7 2不依賴空氣動力系統(tǒng) 閉式循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)