随着改革开放的持续深入,社会生产力得到不断发展,人类社会的发展进步经历了无数次的技术革命。每一次技术革命都大大促进了生产力发展。在船舶动力发展上,我们逐渐从蒸汽时代发展到电气时代。目前,用电作为动力主能源的推进方式已经逐步应用到船舶机械动力方面,电推动力模式也将广泛应用于船舶,替代现有的油料驱动技术。此文主要从电推技术应用于船舶的优势进行初步探讨。
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船舶动力
电推
优势
关键词
引言
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能源是我们赖以生存的物质条件之一,我们在古时候使用木炭,在近代使用煤炭,后来又使用电。传统的电力发电站主要是水力发电站和火力发电站。
火力发电站由于其耗能大,污染较大的缘故,慢慢的被取代。水力发电站技术相对成熟,同时对环境污染较小。
核能作为一种能量巨大的能源,能够很好的满足我们对电的需要,但是,同时,核能也是最危险的能源,各个环节都需要严格把关,不能丝毫懈怠。
新能源中研究的最多的就是太阳能,但是,目前的推广不是特别广,相比传统能源还是占比较小。一般来说,电推应用在航天航空领域,如今,电推应用在船舶制造行业可以说是船舶技术的一大变革,带来了不少机遇和挑战。
01
船舶动力发展沿革
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船舶,是水上的一种重要交通运输工具。由于船舶具有载货载客量大、乘坐相对安全舒适,加之我国水域面积大、沿江风景壮丽等天然优势,船舶已经成为运输业、旅游业等重要平台载体,人们对船舶的舒适性、安全性要求越来越高。同时,人们对生态环境的保护意识越来越强,而船舶污染的主要来源于动力能源燃料泄漏和废气的产生。所以,船舶动力方式的选择显得极为重要。
1.1传统船舶动力能源发展
最遥远的是伐木为舟,古时候我们使用的是木船,靠的是风力和人力。
进入蒸汽时代之后,船舶的动力系统就逐渐靠蒸汽机来引领了,这不仅能够节省人力,同时也促进了船舶技术的革新。船舶一般是采用柴油作为燃料,后面也出现了以汽油为燃料的船舶。
进入20世纪,技术迅猛发展,自动化技术日渐成熟,信技术如雨后春笋一般涌现。电推进方式就是众多新技术中的一种,那么电推进方式与传统动力系统有什么不同呢?
1.2电推进(使用)系统技术概述
最大的差别就是电推进系统是不依赖化学燃料就能产生推力的系统。
按常规的理论来说,一般的动力系统都是需要发电机来发电,电池进行蓄电。电池一般有蓄电池,锌锰燃料电池,锂电池等等电池。无论是哪一种电池,都是化学电池,都是需要依赖化学燃料才能产生动力的电池。
锌锰燃料电池广泛应用于各行各业,其优点是原料易得,缺点很明显就是回收耗时耗力,同时回收不当会对环境造成巨大的影响。
蓄电池由于其体积庞大,有着很好的蓄电的功能,可以满足很多大功率用电器的要求,但是缺点也就是其巨大的体积,不便移动,后期处理是也要特别注意不能污染环境。同时,由于铅蓄电池里面含有铅,处理时一定要特别注意,防止工作人员铅中毒,尤其是不能污染水源和土地。处理污染水源是一个特别棘手的问题,因为像这种重金属污染,生物会通过累计效应使我们人类自食其果,给很多居民造成影响。
在受过重金属污染的土地上面,可谓是方园几里都是寸草不生,这对生态环境造成了十分恶劣的影响。锂电池是我们生活中接触最多的一类电池了,我们的手机用的就是锂电池。锂电池由于其轻巧的结构,可以充放电的性质,很好的满足了手机电池的需要。
02
电推进方式与传统方式比较的优劣势
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电推进方式具有三种比较典型的推进器。电推进系统与传统燃料的发动相比,具有环保和噪音小的特点。
传统化学燃料发动机工作时候噪音巨大,同时如果尾气排放到空气中,会影响大气,而且如果出现油料泄漏到水域的事故,无疑会给生物环境带来巨大的灾难。
03
电推进系统的能源选择及应用优势
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在这样一个十分注重创新的世界,任何技术都会面临被新的技术取代的问题。没有最新,只有更新。曾几何时,电推进系统只是应用在航天航空领域,传统船舶行业还是用普通化学燃料来供应能源,如今,电推进方式慢慢的应用到船舶行业中。
3.1电推进系统能源选择
电推进系统是一种不需要依靠化学燃料而直接可以提供推力的技术。一般而言,电推进方式会利用新能源,而新能源最常见技术稍微成熟一点的就是太阳能,所以电推进方式采用太阳能作为自己的能源。
太阳能是一个很有潜力也很有市场的能源,与其他的能源相比,太阳能对于我们来说,可以说太阳能是无穷无尽的,只要我们找到了利用太阳能的方法,各行业用电的成本可能就会大幅度降低。太阳能与传统化学能源相比,最明显的优势就是太阳能对环境影响不大,可以说是特别环保的能源了。
3.2船舶动力应用电推进系统优势
电推进方式在应用到船舶领域还有一些明显的优势。首先,电推进方式与传统技术相比,电推进方式在提高船舶各方面性能上具有优势,同时,在相同的成本下,电推进方式创造的利润更大。电推进方式在应用到船舶领域时,具有比冲高,寿命长,推力小的特点。
3.2.1
具有比冲大的优点
也就是说明电推进方式比其他传统方式具有优化性能的优势。比冲大可以让船舶等机械在短时间内获得比较大的冲力。
3.2.2
具有寿命长的优点
为什么会说电推进方式会具有寿命长的优势呢?那是因为传统方式所采用的化学能源会与反应液之中的物质或多或少的进行反应,还有一些化学物质,本身就具有腐蚀性。这就会对反应的容器造成一些不可避免的损伤。在化学电源中,电解液有时会随着化学反应的进行而慢慢地被消耗。
而电推进方式采用的是新能源,太阳能不仅对于我们来说来源广,物资丰富,易获得,同时最重要的是太阳能不想传统化学能源那样耗费原料,对环境造成一些破坏。这不仅能够节约成本,同时,可以保护电源不受化学材料的腐蚀,大大增强了电源的寿命,这就是增加了整个机械其他的零件的寿命。
3.2.3
电推进方式能更好保护设备
且易操控
使用电推进技术有利于更加便捷的操纵船舶。严格来说,电推进系统动力输出较为平缓均衡,导致推力小,推力小是电推进方式的特点。就好比有些机械需要比较大的推力,有些机械更加适应比较小的推力,推力大和小是不是优势,就取决于面对的对象了。
推力小在应用于船舶行业具有一些优势,推力小,可以让机械有一个缓冲也就是慢慢缓冲的过程,在一定程度上保护了机械,避免机械由于推力太大而对里面的零件造成损害。同时,推力小,惯性相对而言就比较小,就比较好把握方向,也有利于船舶的安全。
3.2.4
使用电推进技术
有利于节省船舶的空间
电推进方式的另外一个显著是优点就是电推进方式——太阳能为能源,为整个机械提供动力,就不需要一些装化学材料的容器,同时节约了电源的空间和原料。同时,使用电推进技术的话,很多轴承都会相应减少,这使得船舶可以有更多的空间储存其他的物品。
结论
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电推进方式最突出的优点就是环保和节约成本。以太阳能代替传统化学能源相比,不需要固体或者液体作为燃料,大大节约了成本和空间。电推进方式还有的一个明显的优势就是有利于提高船舶的各方面性能,不仅可以提高船舶的使用性能,还能够提高船舶的使用寿命。
随着电力推进装置及控制系统的日趋成熟,电力推进船舶得到了广泛应用。对基于IPS的综合模块化的研究,使船舶制造过程规范化、程序化,最大程度的缩短船舶建造周期,同时减少了污染排放,降低生产成本,方便后期维护保养。随着电力推进船舶的技术的不断成熟,综合全电力系统研究必将是未来的发展方向,而设备模块化是未来船舶设备制造必然趋势。
参考文献 李丹、李哲宇,电力推进船舶发展方向浅析,《中国水运》,,(01)
审核:杨龙
编辑:方玉婷
作者:王洁文
来源:水上支队全媒体中心
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