不同的舰船对于航速、功率、可靠性、续航能力等要求各不相同，各型式的舰船动力系统应运而生。当前舰船向大型化、快速化、专用化及高速自动化的方向发展，要求动力系统要有能耗低、单机功率大、续航能力强、寿命长和可靠性好，同时具有较高的推进效率的特点。
核动力装置是以原子核的裂变反应所产生的巨大热能，通过工质（蒸汽或燃气）推动汽轮机或燃气轮机工作的一种装置。舰船核动力主要有五种主要形式：压水反应堆、液态金属反应堆、气冷反应堆、有机反应堆和沸水反应堆，其中压水反应堆一直以来都是舰船核动力系统的最重要形式，该项技术通过需求的提高而不断发展，并经历了分散布置、紧凑布置和一体化布置三代变化，目前已经相当成熟。
大型航空母舰、核动力舰艇对于推进功率要求较高，较之单机功率较小的燃气、柴油动力，蒸汽动力仍有无可替代的作用。上世纪70年代后，随着英国和美国这两大蒸汽动力技术强国开始全面转向燃气动力的研究和应用，船用汽轮机的技术发展很有限，仅有日本等少数国家还在发展。目前，各国陆续入役的大型驱护舰多数已经弃用蒸汽轮机，转用燃气轮机或柴油机作为舰船主动力，但在大型航空母舰和部分水面舰艇上，由于该类舰艇需要的推进功率很大，燃气和柴油动力由于单机功率相对较低，需要较多机组才能满足其推进需要，这使得它们原有的适装性优势会大大降低，因此蒸汽动力至今仍无可替代。
参考中国报告网发布《 2018-2023年中国船产业分析与发展前景预测报告》
FC和SE。
综合电力系统具有节省燃料，减少维修，缩短推进轴系，可用多种推进器，提高用电灵活性，布置灵活，提高了有效载荷装载能力等优点。适用于舰船综合电力系统的主发电机组的原动机主要有燃气轮机和高、中速柴油机，但作为水面战舰，考虑到燃气轮机与柴油机不同特点，在大排水量的战舰上，以采用燃气轮机作主发电机组的原动机为宜，辅(小)发电机组的原动机则采用小功率燃气轮机和小功率柴油机。
为了更直观的观察各种型式动力系统的性能特征，我们通过已有资料整理，针对动力系统热效率、最大功率、功率体积比、续航力、振动噪音以及经济效费比六个舰船动力系统较为重要的技术指标对不同动力系统型式进行了对比，并给出相对评价。
舰船动力系统通常以主机形式分类
舰船动力系统中的主机和辅机可以具有不同的型式，主机的功率通常比辅机要大得多，因此船舶动力系统类型一般以主机的结构形式命名。目前以主机型式分类，常见的动力系统类型有核动力、蒸汽动力、柴油机动力、燃气轮机动力、联合动力、不依赖空气动力推进（AIP）动力、综合电力等。图：以主机型式分类，目前常见的动力系统类型有柴油机、燃气轮机等七种类型
核动力系统被国内外最先进舰艇广泛应用
为提高舰船续航力、航速、机动能力和隐蔽性等，核动力装置应运而生，其压水反应堆型式现今被国内外最先进的舰艇广泛应用。1939年能够持续释放大量能量而不依赖于氧气反应的原子核裂变现象被发现后，美国率先提出了以加压水作为慢化剂与冷却剂的压水堆概念，建造了世界上第一座陆上模式堆S1W和第一艘核动力舰船——“鹦鹉螺”号核潜艇，开辟了舰船动力技术发展新纪元，至今全球最先进的航母及潜艇大多采用核动力。核动力装置是以原子核的裂变反应所产生的巨大热能，通过工质（蒸汽或燃气）推动汽轮机或燃气轮机工作的一种装置。舰船核动力主要有五种主要形式：压水反应堆、液态金属反应堆、气冷反应堆、有机反应堆和沸水反应堆，其中压水反应堆一直以来都是舰船核动力系统的最重要形式，该项技术通过需求的提高而不断发展，并经历了分散布置、紧凑布置和一体化布置三代变化，目前已经相当成熟。
图：目前核动力舰艇几乎都采用压水型反应堆
图：目前美国最新型“福特”级航母即为核动力
蒸汽动力单机功率大，现今主要应用于大型航母及部分水面舰艇
蒸汽动力的动力系统主要由锅炉、汽轮机、冷凝器、轴系及其他有关机械设备组成。在该类装置中，燃料在锅炉中燃烧，水吸热汽化成蒸汽并进入高压汽轮机和低压汽轮机膨胀做功，使汽轮机叶轮转动从而带动螺旋桨工作。大型航空母舰、核动力舰艇对于推进功率要求较高，较之单机功率较小的燃气、柴油动力，蒸汽动力仍有无可替代的作用。上世纪70年代后，随着英国和美国这两大蒸汽动力技术强国开始全面转向燃气动力的研究和应用，船用汽轮机的技术发展很有限，仅有日本等少数国家还在发展。目前，各国陆续入役的大型驱护舰多数已经弃用蒸汽轮机，转用燃气轮机或柴油机作为舰船主动力，但在大型航空母舰和部分水面舰艇上，由于该类舰艇需要的推进功率很大，燃气和柴油动力由于单机功率相对较低，需要较多机组才能满足其推进需要，这使得它们原有的适装性优势会大大降低，因此蒸汽动力至今仍无可替代。
图：国外采用蒸汽动力的舰船主要技术参数
柴油机动力在中小型舰船动力装置中占主导地位
柴油机由于功率覆盖范围广，油耗低等特点，在中小型舰船中应用较广。柴油机在工作过程中吸入纯空气与柴油混合，并点火燃烧形成高温高压燃气，燃气推动活塞向下运动使曲轴旋转而作功并带动螺旋桨推动船舶。自20世纪80年代以来，世界柴油机技术飞速发展，现代柴油机已达到很高的技术水平，舰船用柴油机具有热效率高、全工况范围内油耗低、功率和转速范围广、有较低的功率体积比和功率质量比、空气耗量少、排温较低等优点，在中小型舰船动力装置中占主导地位。目前世界舰船柴油机主要以大功率高速柴油机为主，随着舰船向大型化发展，越来越多的大功率中速柴油机被选作舰船主机。国外生产舰船柴油机的公司主要有MTU、SEMT、MAN、瓦锡兰、卡特彼勒、道依茨(Deutz)和新泻动力(Niigata)等。
图：国外几种典型舰船柴油机机型主要技术参数
图：柴油机是目前船舶领域应用最广的动力装置
图：我国的054型护卫舰即采用柴油机动力
燃气轮机动力单机功率大、综合性能好，现今得到广泛应用
燃气轮机由于具有功率密度高、单机功率大、振动噪声低、机动性好等特点，在舰船中得到了广泛的应用。燃气轮机是近几十年发展起来的一种新型发动机，其基本工作原理是利用燃料在燃烧室内燃烧所产生的高压燃气推动叶轮做功并带动螺旋桨推动舰船。燃气轮机特别适用于作为以下3类舰船的主机：常规排水型舰艇，包括轻型航空母舰、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、两栖攻击舰、高速导弹艇等；特种高性能舰船，包括水翼艇、气垫船、小水线面双体船；快速军辅船，包括快速运输舰、快速支援舰等。目前，在各国的航空母舰、巡洋舰、驱逐舰以及护卫舰中约有3/4的舰船采用了燃气轮机动力装置。世界上最主要的船用燃气轮机研制单位包括美国GE公司、英国Rolls-Royce公司和乌克兰科研生产联合体。
图：全球主要燃气轮机研制单位包括GE公司、Rolls-Royce公司及乌克兰科研生产联合体
图：第一艘燃气轮机舰艇为英国的MGB2009
图：美国“阿利伯克”级驱逐舰为燃气轮机动力
联合动力可以适应舰船不同工况的需求
为满足舰船在不同工况下拥有不同推进性能的需求，由两种相同或不同动力装置组成的联合动力系统在舰船上不断发展和应用。舰艇在全速航行时要求动力装置发足全功率，但其在舰艇总航行时间中所占比例极小，一般不超过1%。为解决全速时的大功率和巡航时的经济性，就出现了两类发动机联合工作的联合动力装置。
图：随着军用舰船战斗力的要求提高，新的舰船联合动力型式不断发展
AIP动力可以提供必要的辅助动力，增强潜艇续航力和隐蔽性
不依赖空气推进系统（AIP）是指潜艇在水下不依赖外界的空气也能提供推进动力和其他动力的能源系统。上世纪80年代以后，以延长常规潜艇水下潜航时间、提升其战术水平为目标的潜艇改造工程在各大国中迅速开展，AIP的概念再次兴起。由于常规潜艇70-80%的时间处于低速巡游状态，而实施进攻和逃逸的时间仅为20%左右，而AIP系统可以给低速巡游状态的潜艇提供必要的辅助动力，保证潜艇的续航力和隐蔽性，因此AIP技术蓬勃发展。常规潜艇AIP系统主要分为两大类：电化学AIP系统和热机AIP系统。其中，电化学AIP系统主要是燃料电池AIP系统（FC）；热机AIP系统主要包括闭式循环柴油机(CCD)、闭式循环热气机即斯特林发动机(SE)、闭式循环汽轮机(MESMA)。目前最为成熟的技术为FC和SE。
图：目前AIP系统主要发展出四种型式，分别为FC，SE,MESMA和CCD
图：德国“214”级潜艇采用燃料电池FC/AIP系统
图：“苍龙”级潜艇采用AIP类型为斯特林发动机
综合电力系统将推进电力与船上用电并网，提高推进性能及用电灵活性
自20世纪80年代以来，随着电力、电子以及变频调速等技术的迅速发展以及舰船推进性能需求的提高，综合电力推进系统的概念应运而生。舰船综合电力推进系统（又称综合电力系统）是指将电力系统和推进系统有机结合起来，由共同的发电机组供电，实现能源综合利用和统一管理，满足所有负荷如推进系统、日用负载、通信导航负载以及舰载武器需要的一种全电力系统，主要由发电模块、区域配电模块、电力变换模块和推进电机模块构成。综合电力系统具有节省燃料，减少维修，缩短推进轴系，可用多种推进器，提高用电灵活性，布置灵活，提高了有效载荷装载能力等优点。适用于舰船综合电力系统的主发电机组的原动机主要有燃气轮机和高、中速柴油机，但作为水面战舰，考虑到燃气轮机与柴油机不同特点，在大排水量的战舰上，以采用燃气轮机作主发电机组的原动机为宜，辅(小)发电机组的原动机则采用小功率燃气轮机和小功率柴油机。
图：综合电力系统主要由发电模块、配电模块、推进模块、输电模块等系统组成
各类舰船动力系统特点显著，适用不同要求的舰艇
各类动力系统由于适用范围不同，因此优缺点差异显著。随着舰船动力型式的不断进步，每一类型的动力装置大都有最适舰船和工况，因此不同类型的动力系统适用范围不同，优缺点差异显著。例如综合电力系统节省燃料，用电灵活，推进系统布置简单，但系统复杂、成本高，可靠性仍待提高。
图：各种类型动力系统优缺点差异显著
为了更直观的观察各种型式动力系统的性能特征，我们通过已有资料整理，针对动力系统热效率、最大功率、功率体积比、续航力、振动噪音以及经济效费比六个舰船动力系统较为重要的技术指标对不同动力系统型式进行了对比，并给出相对评价。
图：各类动力型式不同技术指标对比优劣势显著
资料来源：中国报告网整理，转载请注明出处（ZQ）
更多好文每日分享，欢迎关注公众号
【版权提示】观研报告网倡导尊重与保护知识产权。未经许可，任何人不得复制、转载、或以其他方式使用本网站的内容。如发现本站文章存在版权问题，烦请提供版权疑问、身份证明、版权证明、联系方式等发邮件至kf@chinabaogao.com，我们将及时沟通与处理。
