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船舶减速箱有何作用?

这是一个非常好的问题!答案是:不一定,但绝大多数船舶上都装有功能类似减速箱的设备。

为了更准确地理解,我们需要区分不同类型的船舶和它们的推进系统。

船舶减速箱有何作用?-图1
(图片来源网络,侵删)

绝大多数情况:是的,有功能类似的设备

对于绝大多数采用内燃机(如柴油机)作为主机的商船(如货轮、油轮、集装箱船、客船等),它们都需要一个“减速箱”来连接发动机和螺旋桨。

这个设备在船舶领域通常不叫“减速箱”,而是有以下几种更专业的叫法:

a) 齿轮箱

这是最常见的形式,船舶的主机(柴油机)为了在高转速下发挥最佳功率和效率,其设计转速通常很高(例如几百转/分钟),而螺旋桨在水中转动时,为了达到最高的推进效率,其转速需要很低(通常在 100转/分钟 以下,甚至几十转/分钟)。

齿轮箱的作用就是:

船舶减速箱有何作用?-图2
(图片来源网络,侵删)
  • 减速: 将柴油机的高转速降低到螺旋桨所需的高扭矩、低转速。
  • 离合: 允许在主机不停车的情况下,接合或切断主机到螺旋桨的动力,便于船舶的操纵和停泊。
  • 倒顺车: 通过一个称为“倒车离合器”的装置,在不改变主机转向的情况下,使螺旋桨反转,实现船舶后退。

齿轮箱就是船舶的“变速箱”,是现代船舶动力系统中不可或缺的核心部件。

b) 可调螺距螺旋桨

在一些船舶上,尤其是在需要灵活操控的船舶(如拖轮、渡轮、科考船、工程船)上,会采用可调螺距螺旋桨。

  • 工作原理: 这种螺旋桨的叶片角度是可以通过液压系统在航行中实时调整的。
  • 与减速箱的区别: 在这种系统中,主机(通常是燃气轮机或高速柴油机)通常通过一个固定速比的减速齿轮来驱动CPP,它没有离合和倒顺车功能,因为这些功能都通过改变桨叶角度来实现。
  • 虽然没有传统意义上的“减速箱”,但它仍然包含一个减速齿轮,其核心功能(减速)是一样的。

特殊情况:没有独立的减速箱

在某些特定的船舶上,其推进系统设计使得不需要一个独立的、外置的减速箱。

a) 柴油机直接驱动

  • 适用对象: 一些大型低速二冲程柴油机(如瓦锡兰的Wärtsilä-Sulzer系列,曼恩的MC系列)。
  • 工作原理: 这类柴油机的设计转速非常低(通常在 80 - 120转/分钟),正好与大型螺旋桨的理想转速非常匹配,它们可以直接通过一根长长的中间轴来驱动螺旋桨,中间无需任何减速设备。
  • 没有独立的减速箱,但减速功能已经“集成”在了发动机本身的低速设计中。

b) 电力推进系统

  • 适用对象: 现代越来越多的豪华邮轮、科考船、破冰船等采用电力推进。
  • 工作原理: 系统由柴油发电机或燃气轮机产生电力,然后驱动位于船舱底部的推进电动机,这个电动机再通过一个减速齿轮箱来驱动螺旋桨。
  • 减速齿轮箱仍然是存在的,但它被整合在推进电机和轴系中,而不是与主机直接连接,从整体结构上看,它不是一个“主机-齿轮箱”的独立模块,但减速功能依然存在。

c) 蒸汽轮机推进

  • 适用对象: 一些大型航空母舰和核动力破冰船。
  • 工作原理: 蒸汽轮机在高转速下运行效率最高,它同样需要一个庞大的减速齿轮箱来将高转速降低到驱动螺旋桨所需的低转速,这种减速箱是船舶上最大、最精密、最昂贵的机械部件之一。
  • 有减速箱,而且是巨型的。

船舶类型 主机类型 是否有减速箱/减速齿轮? 备注
绝大多数商船 (货轮、油轮等) 中高速柴油机 称为齿轮箱,集减速、离合、倒车功能于一体。
大型低速柴油机船 超低速柴油机 主机转速与螺旋桨转速匹配,无需额外减速。
电力推进船舶 柴油机/燃气轮机 + 电动机 减速齿轮箱整合在推进电机单元中。
蒸汽轮机船舶 (航母、核动力船) 蒸汽轮机 配备极其大型的减速齿轮箱。
灵活操控船舶 (拖轮、渡轮) 中高速柴油机 可能使用可调螺距螺旋桨,但通常仍有减速齿轮。

虽然“减速箱”这个词不是船舶行业的标准术语,但“将高转速动力源转换为驱动螺旋桨所需的低转速高扭矩”这一核心功能,在绝大多数船舶上都是通过“齿轮箱”或类似的减速装置来实现的。 只有极少数采用超低速柴油机直接驱动的船舶是例外。

船舶减速箱有何作用?-图3
(图片来源网络,侵删)
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