自動跟蹤系統

[拼音]：chuanbo dongli zhuangzhi

[英文]：marine power plant

推進船舶和為船舶提供其他所需的動力和能源（電、蒸汽、熱水、壓縮空氣、壓力液體等）的全部動力裝置。

組成

船舶動力裝置主要由推進動力裝置和輔助動力裝置組成。

推進動力裝置

也稱主動力裝置，是提供推進動力的成套動力裝置，由主機、主鍋爐、傳動裝置和軸系、推進器以及為這些推進裝置服務的輔助裝置、管系和儀表所組成。

（1）主機:用於船舶推進的熱力發動機，有蒸汽機、汽輪機、柴油機、汽油機和燃氣輪機等。對於無推進器的工程船舶，用於驅動主發電機、液壓油泵或工程機械(如泥漿泵)等的發動機也稱為主機。

（2）主鍋爐：在蒸汽動力裝置中利用燃料燃燒的熱量產生蒸汽，主要供給主機做功的蒸汽發生器。現代汽輪機動力裝置均採用水管式鍋爐。船舶上除主機和主鍋爐以外的其他輔助機械和動力裝置統稱為輔機。

（3）傳動裝置：將主機功率傳遞給軸系和推進器，並根據需要起減速、倒順車、調速、並車或分車、離合等作用的裝置。

（4）軸系：從主機（或傳動裝置）輸出法蘭到螺旋槳之間的傳動軸裝置。它的作用是將主機的能量傳給螺旋槳，螺旋槳產生的推力又傳給船體，從而推動船舶運動。軸系由推力軸和推力軸承(或附設於主機)、艉軸（或螺旋槳軸）、連線艉軸與推力軸的中間軸、軸承、聯軸節、艉軸管裝置等組成。軸系的長短視主機位置而定，主機佈置在艉部時軸系可顯著縮短。單軸系船舶的軸系佈置在船的舯縱剖面上，儘可能與船體基線平行；雙軸系和多軸系則兩舷對稱佈置。用油潤滑的艉軸軸承應有可靠的艉軸密封裝置，以防外流損失和汙染環境。

（5）推進器：它將主機的能量（或風力、人力）轉換成使船舶運動的能量。推進器有反作用式和主作用式兩種。明輪、噴水推進器和螺旋槳等均為反作用式，即利用水給推進器的反作用力推動船舶運動，而風帆則屬主作用式。螺旋槳是使用最廣泛的一種推進器，可分為普通螺旋槳（即定螺距螺旋槳）和特種螺旋槳（如調距螺旋槳、導管螺旋槳、立槳）。螺旋槳的轉速越低、直徑越大，效率就越高。螺旋槳的數目一般為1～4只，由船舶的型別、用途、排水、主機功率及型式等因素決定。運輸船舶一般採用單槳，大、中型客船和軍艦則採用雙槳或多槳。

（6）輔助裝置和管系：用以保證主機、主鍋爐、傳動裝置和軸系等主要部件正常工作。包括輸送油、水、氣體、蒸汽等工質的油泵、水泵、風機和管道；傳遞熱量的各種換熱器；儲存工作介質的容器、壓縮空氣瓶和箱櫃等;油、水的處理和淨化裝置，如分油機、過濾器、水處理裝置等；海水淡化裝置；冷凝蒸汽的裝置等。

（7）操縱調節裝置和儀表：包括推進動力裝置各組成部件的操縱裝置、自動控制裝置、監控儀表、操縱檯和儀表屏等。

輔助動力裝置

為船舶的正常執行、作業、生活雜用和其他需要提供各種能量的成套動力裝置。一般包括船舶電站、輔助鍋爐和廢氣鍋爐裝置、供應其他能源的輔助裝置和系統等。

（1）船舶電站：它是提供船上電能的動力裝置，由發電機組及其輔助機械裝置和管系、電纜、操縱控制裝置和儀表等組成。電站除提供照明和生活用電外，主要是提供電動輔機、通訊、雷達、航海儀器、報警、檢測和控制裝置所需的電能。電站對船舶的執行和安全至關重要。發電機組的臺數和容量選擇應考慮安全性和經濟性，通常是設定2～3臺以上的發電機組，其中包括備用機組。發電機的原動機有蒸汽機、汽輪機、柴油機和燃氣輪機。在汽輪機動力裝置中一般採用汽輪機，而在柴油機動力裝置中則採用柴油機。為了節約能源，柴油機船舶可採用主機軸帶動發電機，或利用以主機排氣作為能源的小型汽輪機帶動發電機，但這時須有備用電源，以便在主機停車或倒車時保證船舶的正常安全航行。此外，客船和較大的貨船上還須設有獨立的應急電源，如應急發電機組或應急蓄電池組。

（2）輔助鍋爐和廢氣鍋爐裝置：利用燃料燃燒的熱量或主機廢氣的能量產生蒸汽，以滿足汽輪發電機或其他輔機的原動力、燃油和潤滑油的加熱、空氣調節和取暖、生活雜用等需要的蒸汽發生裝置。由輔鍋爐或廢氣鍋爐及其輔助裝置和管系、調節裝置和儀表等組成。

（3）供應其他能源的輔助裝置和系統：一般包括供應各種液壓作業高壓液體的液壓系統、供應作業壓縮空氣的壓縮空氣系統和熱水器裝置等。在有些船上（如挖泥船、消防船等）還應包括提供作業動力的裝置。

習慣上，船舶動力裝置還包括如下裝置：疏水、壓載、艙底水等管系，消防裝置，檢修裝置等保證航行安全的裝置；通風、空調、製冷、照明、生活用水等保證正常生活所需的裝置；操舵、收放錨、裝卸貨、汙油水分離等甲板機械和環境保護裝置等。

型別

船舶動力裝置一般可按主機型別分為蒸汽機動力裝置、汽輪機動力裝置、汽油機動力裝置、柴油機動力裝置、燃氣輪機動力裝置、核動力裝置和各種聯合動力裝置。還可按主機能量傳遞給推進器的形式分為直接傳動和間接傳動兩種。

直接傳動時，主機通過軸系與推進器直接相連，主機與推進器轉速和轉向相同。這種傳動方式可減少中間環節的損失，傳動效率高，裝置簡單。低速柴油機、蒸汽機等常採用這種傳動方式。

間接傳動時，主機能量通過傳動裝置傳給軸系和推進器，主機和推進器轉速不相同。傳動裝置有齒輪傳動、液力傳動、電力傳動幾種，其中以齒輪傳動裝置應用較廣。齒輪傳動裝置可將高轉速主機的輸出轉速降低到螺旋槳所要求的轉速，而且可將幾臺發動機的能量合併到一根槳軸上，實現多機並車，或將一臺發動機的能量分配到兩根槳軸上，實現一機分車。對於不可反轉的主機，可利用倒順車齒輪箱和離合器進行換向。液力傳動裝置是利用液體耦合器來傳遞能量的，它在船舶上還可起離合、換向、調速、緩衝和減振作用，適用於工程船舶（如救助拖輪、挖泥船和破冰船）。電力傳動是由主機帶動發電機供應電力，使電動機驅動螺旋槳。電力傳動要經過兩次能量轉換，故效率低、質量大、造價高；但轉速和轉向調節方便，且主機和推進電動機能分開佈置，有利於佈置機艙和縮短軸系。電力傳動裝置常用於破冰船、潛艇、調查船和渡船等要求有較好操縱性和機動性的船舶。

船舶航行時須使螺旋槳反轉以獲得反向推力。有些主機可直接反轉，但有些主機不能反轉，這時除可以用不同的傳動方式解決反轉問題外，還可採用調距螺旋槳，將螺旋槳從正螺距轉到負螺距，即可在主機轉向不變的情況下實現倒航。

各種主機、傳動方式與推進器的不同組合可構成各種特性不同的推進動力裝置。

蒸汽機動力裝置

以蒸汽機為主機的動力裝置，是最早在船舶上使用的動力裝置。蒸汽機因其熱效率低、質量大、功率小，已漸被淘汰。

汽輪機動力裝置

以汽輪機為主機的動力裝置(圖1)。蒸汽從鍋爐進入汽輪機膨脹作功，將蒸汽的熱能轉變為機械能，經齒輪減速器和軸系驅動螺旋槳。蒸汽在汽輪機中膨脹作功後排入凝汽器，被舷外水冷卻而凝結成水，由凝水泵送入給水預熱器和除氧器中，再由鍋爐給水泵將給水經給水預熱器送回鍋爐，重新在鍋爐中受熱蒸發成蒸汽，從而形成一個閉合迴圈。為了提高迴圈效率，從汽輪機中抽出部分作過功的蒸汽加熱鍋爐給水，即實現回熱迴圈。民用船舶的汽輪機動力裝置均採用這種迴圈，給水預熱級數已多至5級。軍艦經常在低負荷下執行，為簡化裝置和提高操縱性，一般僅用輔機的二次蒸汽加熱給水，而且預熱級數也大大減少。

汽輪機動力裝置一般採用水管鍋爐，它比火管鍋爐輕巧，可使用較高的蒸汽引數，而且蒸發量大，能適應汽輪機的要求，但對給水品質要求較高。為了除去溶於給水中的氧氣和減少鍋爐的腐蝕，設有專門的除氧器。

在民用船舶中，除發電機和給水泵用輔助汽輪機驅動外，其餘輔機大都用電動機驅動。而在軍艦中，輔機一般由汽輪機驅動。

汽輪機是高速旋轉機械，為了保證螺旋槳的效率，通常採用齒輪傳動或電力傳動。齒輪傳動效率高、質量小、造價便宜，但汽輪機要裝設倒車，以獲得倒航能力。大多數汽輪機船舶採用這種傳動。汽輪機電力傳動一般只用於要求操縱性較好的船舶。

汽輪機動力裝置的特點是單機功率大，振動和噪聲小，維修費用低，但熱效率較柴油機裝置低，且裝置多，主要用於大型軍艦、大型客船和油船上。採用再熱迴圈和沸騰爐以降低燃料消耗率，使用煤或混合燃料等，是汽輪機動力裝置的發展方向（見船用汽輪機）。

柴油機動力裝置

以柴油機為主機的動力裝置。它具有熱效率高、啟動快、操縱方便、可直接倒車、結構緊湊等特點，是船舶上用得最多的一種動力裝置。它的缺點是零部件磨損較快，維修費用高，振動噪聲大。

柴油機可分為低速、中速和高速3種。其中，低速柴油機因轉速低，可直接與軸系連線驅動螺旋槳，裝置簡單，工作可靠，壽命長，熱效率高，單機功率可達40000千瓦，可燃用劣質燃料，所以發展較快。缺點是質量和尺寸較大。遠洋和沿海的貨船、油船大多采用低速柴油機直接傳動方式。新研製的長行程低速柴油機，行程約為缸徑的3倍，耗油率在163克／（千瓦·時）以下，熱效率高於50％。由於轉速降低，推進效率得到進一步的提高。但其質量、尺寸較大，柴油機乾重約為21～65千克／千瓦，適用於吃水深的大型船舶。中速柴油機常通過齒輪傳動或電力傳動減速後驅動螺旋槳，也有用調距槳進行變工況和正倒車的。中速柴油機操縱簡單，效率較高，質量、尺寸小。其中，以大功率中速柴油機發展較快，單缸功率達1215千瓦，單機功率達21870千瓦，採用齒輪減速後，具有推進效率高的優點，且能燃用劣質燃料。不宜採用尺寸過大的低速柴油機的船舶，如滾裝船、渡船、中小型軍艦和聯合裝置的巡航機組，可採用大功率中速柴油機。高速柴油機燃用中質或輕質柴油，耗油量大，燃料成本高，使用壽命短，噪聲大，但質量和尺寸均小，多用於艦艇和小型內河淺水船舶。高速柴油機利用離合器和倒順車齒輪減速器實現倒車。

中小型軍艦、渡船和海洋救助拖輪等，要求有較大的推進功率，而機艙的容積和裝置的質量大小又受到限制，因此常通過減速齒輪和離合器等將尺寸、質量較小的兩臺或多臺中速柴油機的功率合併到一根螺旋槳軸上組成大功率的多機並車推進裝置（圖2）。低負荷時，可脫開部分柴油機而使其餘柴油機接近於全負荷執行。多機並車裝置能提高船舶低速航行的經濟性和裝置的可靠性。

進一步提高熱效率，採用劣質燃料或混合燃料，採用機帶或軸帶發電機和輔機，減少輔機所需的功率等，是柴油機動力裝置的發展方向。

燃氣輪機動力裝置

以燃氣輪機為主機的動力裝置。它具有質量小、尺寸小、啟動快、加速性好、執行維護簡便等優點，因而在艦艇上得到廣泛應用。從小型的氣墊船到大型軍艦，都有用燃氣輪機作為主機的。燃氣輪機裝置的缺點是耗油率大，需要很大的進排氣管道，熱效率低於柴油機裝置，因而適用範圍有限。

船用燃氣輪機有航空派生型和工業型兩種。前者較輕巧，裝置簡單，但須燃用輕質燃料，通常為艦艇使用。後者壽命較長，可燃用重柴油，一般用於民用船舶上。

燃氣輪機一般不能反轉，故須採用可逆轉齒輪減速器、可逆轉液力耦合器、電力傳動裝置或調距槳實現倒車。

艦艇長期以巡航速度航行，巡航速度與全速航行所需功率相差很大。為使整個動力裝置在質量、尺寸、耗油率、機動性、航速和續航力等方面獲得最合理的組合，常將幾臺燃氣輪機或燃氣輪機與其他發動機並車，共同驅動螺旋槳而組成聯合動力裝置。聯合動力裝置有 3種型式。

（1）蒸-燃並列聯合裝置(COSAG)：巡航時用汽輪機，加速時併入燃氣輪機共同驅動螺旋槳。由於汽輪機裝置質量和尺寸較大，這種型式已漸被淘汰。

（2）柴-燃聯合裝置：柴油機作為巡航機組，燃氣輪機作為加速機組。巡航機組的使用方式有兩種，一種是柴油機僅在巡航時使用，加速時不工作，稱作柴-燃交替聯合裝置(CODOC)。一般在柴油機功率佔總功率的比例較小時(～25％)採用這種方式。另一種是加速時燃氣輪機和柴油機都投入執行以獲得最大的航速，稱為柴-燃並列聯合裝置（CODAG）。這種方式通常是在巡航速度較高、柴油機功率在總功率中所佔比例較大時(＞50％)採用，並車後可獲得較大的航速。

（3）燃-燃聯合裝置：或稱全燃聯合裝置，也有兩種使用方式。巡航時採用小功率燃氣輪機、加速時改用大功率燃氣輪機的稱為燃-燃交替聯合裝置(COGOG)。這種型式通常用於巡航速度較低的艦艇。對於一些排水量較大的軍艦，要求有較大的巡航功率，又要保證較高的全航速，這時巡航機組和加速機組採用功率較大且機型相同的燃氣輪機。巡航時只用巡航機組，加速時巡航機組和加速機組同時使用，稱為燃-燃並列聯合裝置(COGAG)。

圖3為全燃聯合動力裝置機械裝置佈置圖。燃氣輪機加速機組（即主燃氣輪機）與巡航機組並車，經減速齒輪箱和軸系驅動螺旋槳。發電機組用柴油機作為原動機，設有四臺，輔助鍋爐設有兩臺。大部分直接為燃氣輪機服務的輔助裝置都裝在燃氣輪機上。

燃氣輪機的熱效率低於柴油機，而且對燃油品質要求較高，因而在民用船舶上尚未普及。為了提高動力裝置的經濟性，工業發達國家已著手研究燃氣輪機排氣的餘熱利用。其原理是將燃氣輪機的高溫排氣送入廢氣鍋爐，產生蒸汽推動汽輪機作功，汽輪機與燃氣輪機共同驅動螺旋槳，稱為燃-蒸聯合迴圈裝置(COGAS)。這種裝置把燃氣輪機排氣溫度高與汽輪機進汽溫度低的特點結合起來，使裝置熱效率達40％以上，是效率較高的一種動力裝置。

燃氣輪機動力裝置的發展方向是提高單機功率、熱效率和使用壽命，改善低負荷效能，使用低質液體燃料、燃氣和天然氣。

核動力裝置

利用原子核的裂變能通過工作介質(蒸汽或燃氣) 推動汽輪機或燃氣輪機以帶動螺旋槳的一種動力裝置。已獲得實用的唯一裝置是壓水堆 -汽輪機推進裝置。以鈾 235為主的核燃料在壓水堆內進行裂變並放出大量熱能。壓力較高的冷卻水在反應堆與蒸汽發生器之間進行迴圈，一方面使反應堆冷卻，同時在蒸汽發生器中將熱量傳給水，產生蒸汽供給汽輪機作功。核動力裝置的特點是核燃料的消耗很少，續航力很大，這對遠航軍艦和破冰船是很有利的。此外，它不需要空氣助燃，發動機無需進氣和排氣，能為潛艇提供在水下長期航行的可能，同時大大提高潛艇的隱蔽性和水下作戰能力。它的缺點是必須備有質量和尺寸較大的防護屏裝置和一整套安全防護設施，而且造價昂貴，操縱管理技術複雜，換料和核廢物處理等都很麻煩，所以主要是在潛艇和大型水面艦上應用，而在民用船舶中尚難以推廣。

效能要求

為推進船舶和供應船上所需的各種能量，要求船舶動力裝置可靠性高、機動性和操縱性好、燃料消耗費用低、振動小、噪聲低。對於軍艦，還要求耐衝擊和有核防護。

可靠性

動力裝置應在規定的航行環境(如風浪、鹽霧、冰區)和航行狀態(如規定風浪下的搖擺、縱傾、橫傾等) 下安全可靠的執行，這是船舶最重要的效能要求。為此，對動力裝置的設計、製造、安裝和試驗均有專門的船舶建造規範和章程予以規定。可靠性還取決於正確的操縱管理和裝置的配置。對重要輔助裝置的配置需要考慮到有部分損壞時不致影響動力裝置的正常執行。

機動性

包括啟動、加速、換向、倒車持續能力和低速穩定工作能力等效能。機動性對於軍艦和經常變負荷、變工況的船舶(如拖船、破冰船、漁船和救助船等)尤為重要。各種動力裝置的機動性各有優缺點。柴油機和燃氣輪機的啟動效能好，但低速穩定性較差。汽輪機低工況穩定性好，但啟動性較差。雙機雙槳動力裝置能提高船舶的轉向能力。調距槳在加速、急停、倒航等機動效能方面較定距槳優越。電力傳動雖然兩次能量損失較大，但由於有較好的操縱效能而在某些船上得到應用。

燃燒消耗費用

燃料消耗費用與燃料的種類、價格和消耗率等有關。柴油機的燃料消耗率最低，低速柴油機已達163克/（千瓦·時）以下。蒸汽動力裝置可使用包括煤在內的各種燃料，而其他裝置尚只能使用液體和氣體燃料。低速柴油機已能普遍燃用較高粘度的燃料油（即重油），甚至已有試用高粘度劣質燃料油的。某些中速柴油機也能使用燃料油，因此可降低燃料費用。高速柴油機和航空派生型燃氣輪機用輕柴油，而工業型燃氣輪機和大部分中速柴油機則使用重柴油。進一步降低燃料消耗率和採用劣質燃料是動力裝置的一個發展方向。軍艦因長時間低負荷執行，還應考慮低負荷時的經濟性。

建造成本

建造成本往往與熱經濟性有矛盾。例如利用廢熱可以節約燃料，但要增加裝置而使造價相應增加。因此在採用新型動力裝置和某種節能措施時必須考慮建造成本。採用標準化、系列化產品，簡化施工過程等都能降低建造成本。

重量和尺寸

安置動力裝置的機艙是船的非生產性容積，應儘量減小，因而對動力裝置的重量和尺寸大小就有一定的限制。軍艦航速高、功率大，對動力裝置的重量和尺寸有更高的要求。例如，高速驅逐艦汽輪機動力裝置的比重量通常只有13.5～20千克/千瓦，但動力裝置的重量卻佔去軍艦標準排水量（指軍艦軍a href='http://www.baiven.com/baike/224/286691.html' target='_blank' >趙嘏潘考由隙疃ㄈ嗽薄⒌⒘甘場↑a href='http://www.baiven.com/baike/224/300544.html' target='_blank' >彈藥、供應品、給水、鍋爐和凝汽器內常用水位的水、機器內的潤滑油，但不包括燃料、備用潤滑油和備用鍋爐水時的排水量）的1/6～1/4。在各種動力裝置中，航空派生型燃氣輪機裝置重量最小，而低速柴油機和蒸汽機裝置重量最大。低速柴油機裝置重量雖大，但耗油少，故燃料儲量也少，對總重量仍然有利。

振動

振動影響船員和旅客的舒適性，對於軍艦還影響其隱蔽性。嚴重的振動會導致裝置、儀表和船體區域性結構損環。振動主要來源於往復式機器和螺旋槳。柴油機運轉時，其動力是不平衡的，因此在設計和製造時應採取適當的平衡措施，如裝設平衡質量、平衡裝置。在發動機與機座之間安放彈性隔振器可以減少和隔離機器振動向船體傳遞。螺旋槳因機械不平衡和工作在不均勻流場中而引起的船舶振動，在製造時可通過精細的平衡和採用合適的槳葉葉梢與船體之間的間隙來解決。

發動機與螺旋槳的激勵力會使推進軸系發生振動，包括扭轉振動、迴旋振動和縱向振動。推進軸系的扭轉振動是由發動機和螺旋槳的不均勻扭矩引起的，它會導致軸系斷裂和傳動齒輪損壞。劃定轉速禁區、改變推進系統的自振頻率（如加大軸徑、採用彈性聯軸節）、降低干擾力矩和採用減振器等，可減少以至消除扭轉振動。迴旋振動又稱橫向振動，是由軸系裝置的製造和安裝誤差、材質不均勻、螺旋槳的干擾力引起的，它會導致艉管密封漏水或漏油、軸承磨損、軸承座鬆動，甚至破裂。調整中間軸承位置和數目和改變螺旋槳葉數，可減少迴旋振動。縱向振動是由螺旋槳推力不均勻引起的，它嚴重時會使推力軸承嚴重磨損和燒壞、曲柄箱破裂、傳動齒輪損壞。改變槳葉數、加強推力軸剛度、對軸系進行中校核等，可減少縱向振動。