典型常规动力装1

典型常规动力装置 典型常规动力装置 现代舰艇采用的常规主动力装置有燃气轮机、蒸汽轮机和柴油机等几种。柴油机又分为高速柴油机、中速柴油机和低速柴油机。低速柴油机从战术技术性能考虑不能用于舰艇，故舰艇用的柴油机只有中速和高速两种。高速柴油机由于功率较小，最大的也只有7350kW(10000hp)，因此多以一台柴油机驱动一根轴的方式驱动500t以下的导弹快艇和高速巡逻艇。中高速柴油机也有类似的驱动方式，但不是用于500t以下的各类快艇，而是500t以上的轻型护卫舰、近海巡逻舰和吨位不是很大的护卫舰。 护卫舰、驱逐舰和巡洋舰的排水量，这些年来均有增加，航速也有所提高。为了能满足这些要求，要求作主推进的动力装置能提供更大的功率。于是，用以上发动机作同机并车或异机并车的机械传动动力装置就在排水量500t以上的水面舰艇上应运而生。除排水量极大的少数常规动力航空母舰仍然别无选择地采用蒸汽动力装置外，包括小型航空母舰在内的500t以上的各种水面舰艇均几乎毫不例外地采用同机并车或异机并车的动力装置，即现在通称的联合动力装置。 同机并车的联合动力装置为采用同一型号的柴油机或同一型号的燃气轮机通过齿轮箱而并车的动力装置。多为两台柴油机或两台燃气轮机驱动一根推进轴的并车，三台并车驱动一根推进轴的极少；这类并车的联合动力装置有燃气轮机和燃气轮机联合使用装置(燃燃联合使用装置COGAG)和柴油机和柴油机联合装置(柴柴联合使用装置CODAD)。两者中以CO-GAG用得较多，CODAD得到了有强大柴油机制造业，且功率又能满足要求的国家海军的偏爱。 异机并车的联合动力装置为采用不同类型的两种发动机通过齿轮箱而并车的动力装置。也是多为两台发动机驱动一根推进轴的并车，两台柴油机和一台燃气轮机通过齿轮箱驱动两根推进轴的这种形式也很少。这类并车的联合动力装置有蒸汽轮机和燃气轮机的联合装置(蒸燃联合装置COSAG)、柴油机和燃气轮机联合使用装置(柴燃联合使用装置CODAG)、柴油机和燃气轮机交替使用装置(柴燃交替使用装置CODOG)，以及燃气轮机和蒸汽轮机复合动力装置(燃蒸复合装置COGAS)。COSAG由于战术技术特性不理想，20世纪60年代初至70年代初英海军曾在两型驱逐舰和一型护卫舰共16艘舰上使用，以后就不再用了。此种动力装置属于使用燃气轮机初期的过渡型。CODAG由于有并车齿轮箱复杂、调控复杂等原因，现在使用得不多。CODOG由于非常卓越地发挥了柴油机和燃气轮机各自的优点，因此，在全世界500t左右或以上的水面舰艇的异机并车中使用得非常广泛，是众所公认的比较理想的联合动力装置。燃气轮机和燃气轮机交替使用装置(燃燃交替使用装置COGOG)是另一种形式的异机并车装置。其特点是参与并车的每轴两台发动机并不是两种不同类型的发动机，而是两台同一种类型的发动机，即均为燃气轮机，只是不同型号。这种异机并车装置在80年代以前在英海军护卫舰和驱逐舰上使用得最为广泛，即"奥林普斯"大功率燃气轮机和"太因"小功 率燃气轮机的交替使用动力装置。但这种并车方式目前正趋于消失，因为最初之所以采用这种方式从本质上讲是为了解决这些军舰在低功率运行时的经济性，而现在，由于全工况燃气 轮机的发展已经有了成效，因此，舰艇在低功率运行时的经济性已经可以不采用这种方式来解决，且同一艘舰采用两种型号的燃气轮机还有维护和备件准备方面的困难。 同机并车和异机并车的机械传动联合动力装置的进一步发展是采用电力推进。已经实舰使用的是柴油机电力推进和燃气轮机的联合动力装置，即英国海军在23型护卫舰上采用的所谓的柴电燃联合动力装置CODLAG。舰艇推进和舰上日用电结为一体的综合电力推进系统目前发展迅速，美海军已决定在下世纪的头几年装用于DD-21“朱姆沃尔特”级对岸攻击驱逐舰。 一、美国"斯普鲁恩斯"级驱逐舰的全燃联合使用COCAC动力装置 (一)布置特征 ①为了使两调距桨能作内旋转的相反方向旋转，后机舱齿轮箱位于燃气轮机的前端，前机舱齿轮箱位于燃气轮机尾端。 ②舰用电站的燃气轮机发电机与主机布置在同一水密舱内。 ③燃气轮机主机和燃气轮机发电机均间隔两个舱，由三层隔壁隔开以保证生命力。 ④燃气轮机发电机的余热锅炉与主机在同一舱内，并在该发电燃气轮机的上部，节约了机舱占地面积。 ⑤机旁控制台在舰的中心线附近，并与龙骨线成90°横置，横摇较小。 ⑥两个机舱的总容积(包括进、排气管、轴系通道)约4930m3，约0.084m3/kW，这比相同功率的LHA两栖攻击舰的蒸汽动力装置的0.21 m3/kW和早期的燃气轮机装置的0.114m3/kW好得多。整个推进动力装置、燃料和维修运行人员所占空间约为全舰总容积的21％；机舱长度约28m，占舰总长度的16.4％。 ⑦烟道布置在两侧，而不像通常那样布置在舰的中心线上，可避免烟道的急转弯和减少烟道的内阻损失。 (二)LM-2500燃气轮机在“斯普鲁恩斯”级驱逐舰上似COGAG的方式使用的系统和部套组成。 ①主燃气轮机装置的箱装体：箱装体内围封有燃气发生器、动力涡轮、进气室和排气集气室。能对燃气轮机进行冷却、消音、内部照明、防火，上面还设有窥视孔。输出功率通过两个挠性联轴节传达到主减速齿轮的输入小齿轮。 ②进气装置：LM-2500燃气轮机的进气装置除要求压降、进气气流畸变小和除盐、防冰等外，尚配有帽状气口、水分离器、进气窗、通风门、冷却空气管、冷却空气风扇、冷却空气消声器和进气主管消音器。采用帽状气口，是因为它高出水线较多，可有效地防止海水进入进气道，气动性能好和更易于燃气轮机部件的更换。雾水分离系统由网垫和叶片相结合的除雾器和除雾窗组成。它对5μm以上的水雾，移除效率为90％；对1.7～5μm的水雾的移除效率为70％。虽然这种雾水分离系统对水雾颗粒的大小比较敏感，但吸入的大部分水雾可通过这两级除雾器和除雾窗来移除。 进气管全功率时压降为12.45 kPa(127mm/H20)，在37.8℃时全功率流量为每机72.6kg/s(包括9.1kg/s冷却空气流量)，甲板噪声(言语干扰度)为65dB，进气气流畸变最大20％，涡流最大5％。 进气口的防冰采用压气机抽气。为防止除雾器自行结冰，进气口的除雾窗采用电热。燃气轮机的冷却空气引自主进气管。用冷却空气风扇加压到49.8kPa(508mm/H20)后，通过冷却空气管进入燃气轮机外匣。冷却空气管还装有单向进气挡板，当冷却风扇停转时，此挡板即行关闭，封死冷却气道。 消音器由不锈钢片组成，内有网眼，在移换燃气发生器和动力涡轮时，消音器片可卸开。 ③排气装置：LM-2500燃气轮机的排气管除要满足排气时压降小，排出的废气不会被燃气轮机的进气口重新吸入外，排气系统还必须消除红外线辐射和不使桅杆和桅杆上的设备过热。排气装置由排气消音器、排气管、排气引射器和海水喷雾环组成。排气引射器除借助二次空气抽气使与排气良好混合，将排气温度降低外，其技术不太复杂，重量也轻，性能也较好。烟囱罩本身的长度还可缩短。引射空气和排气之比为1.6：1.0。海水喷雾环由引入海水进行喷雾来降低排气温度，对红外进行抑制。排气温度为204℃，对距烟囱7.5～15m的桅杆和桅杆上的设备的温度为80～93℃。燃气轮机的冷却空气也引入排气系统。 排气管在全功率时压降为24.9kPa(254mm/H20)，全功率时每机流量72.6kg/s，甲板噪声(言语干扰度)为65dB。此外，排气管在结构上还有一个特点，就是排气管的绝缘材料衬放在排气管内。它的好处是能使用低耐热材料保证结构负荷，且可避免热应力。在LM-2500燃气轮机中，外部的基本结构材料是COR10，排气管内部、作绝缘的内管套用CRES316-L。排气管能经受爆炸和冲击载荷。它支承在主甲板上，并用接头固定于主甲板以上的各层甲板，使之垂直膨胀和不作横向运动。排气消音器与进气消音器相同，均由不锈钢制成。引射器采用COR10材料并绝缘。 ④主减速齿轮、推力轴承、离合器：主减速齿轮为功率分支两级减速装置。离合器是强迫同步主动啮合闭锁型，安装在第1级减速小齿轮上。由于每台燃气轮机1部，故每台齿轮箱2部。 主推进减速齿轮的特性如下： 全功率时的扭矩(kN?m(kg?m))：1735.7(177000)；每台输入功率(kW(hp))：15802.5(21500)；输出全功率(kW(hp))：30649.5(41700)；轴输入转速(r/min)：3600；轴输出转速(r/rain)：168；齿轮减速比：21.4；最大超载推力(％)：150；最大超载扭矩(％)：120；每台装置的输出扭矩(kN?m(kg?m))：1029.6(105000)；最大额定推力(kN(kg))：1334.6(136100)；最大功率时机械效率(％)：98；巡航功率时机械效率(％)：95； 齿轮特性：K系数：第1级：最大170，实际111；第2级：最大150，实际146 最大弯曲应力(MPa)：145.04；高速小齿轮轴承压力(MPa)：最大2.1；大齿轮轴承压力(MPa)：最大1.72；推力轴承压力(MPa)：最大3.44；离合器啮合时间(s)：最多25； 齿轮尺寸： 左舷齿轮(长×宽×高/mm)：3939×5029×3531；右舷齿轮(长×宽×高/mm)：3787×5029×3531； 减速齿轮/离合器运行特点有如下几点： 第一，能独立地传递每台燃气轮机或同时传递2台燃气轮机的全功率扭矩。 第二，能平滑地从一台燃气轮机转到另一台燃气轮机而不改变输出功率和转速，或平滑地由单机运行转到双机运行，或反之。 齿轮箱经整体硬化处理。 减速齿轮的前端还传动调距桨的伺服油泵。齿轮轴还通过齿轮为液压油和桨叶通气提供通路。齿轮还传动主滑油泵和调距桨备用液压泵。此外，齿轮轴还接盘车装置和转速表。推力轴承放在齿轮箱后端并与齿轮箱连成一体。 离合器为悬臂结构(为节约空间)，除传递燃气轮机扭矩外，还可刹车。结构上除主摩擦片外，还有一套单独的摩擦片装置和齿形联轴节。离合器/刹车装置可使： 在燃气轮机惰转时能使动力涡轮停止转动； 使一台燃气轮机动力涡轮停车而另一台开始工作； 在燃气轮机惰转和调距桨螺距为零时能刹住螺旋桨轴。 为降低机舱的高频噪声，减速齿轮也带隔音罩。隔音罩装于与主推进装置隔开的基座上。为了便于齿轮检查，隔音罩的板可拆开，并有维修孔。 ⑤机座：LM-2500燃气轮机的机座根据噪声衰减好、在舰上易于安装、重量轻和能与其他动力装置通用四项原则选定。机座为高阻尼公共座架式。齿轮箱与燃气轮机分别独立地安装在一个刚性固定于船体基础的公共机架上。 高阻尼公共机座，底部用8个垂直圆筒形的铝制弹簧来降低噪声。作为补充手段，机座前后、左右还安装了四个钛合金弹簧和一些缓冲器来限制在给定的扭矩和海情下齿轮允许的运动。齿轮的运动范围是：二级海况，最大扭距80％；四级海况，最大扭矩50％。试验这种机座吸收齿轮结构噪声非常有效。 ⑥燃油系统：“斯普鲁恩斯”级驱逐舰的每个机舱均有一个独立完整的燃油系统。此系统能在整个运行范围内以所需的压力和粘度，供给主机用的海军蒸馏油、海军柴油或JP-5煤油。此外，还能把燃料送到重力油柜以使燃气轮机发电机正常运行和推进燃气轮机作应急运行。第三台电站燃气轮机的压力油柜由后机舱的燃油日用柜通过油位控制阀供给。 燃油舱和燃油日用柜之间有离心式油水分离器；燃油日用柜和燃气轮机之间有聚结过滤器。燃油通过聚结过滤器后，含水量可下降到20ppm，杂质粒度10tan。燃油日用柜至燃气轮机间的油管用不锈钢制成，并用加热器把燃油温度提高至55℃，然后送至燃气轮机。燃油管路中的压力油柜，在燃油泵破损时，可以巡航航速连续工作10min，向燃气轮机输送燃油。 输油系统把纯油供到澄清柜，(0.05％水和0.7咕L固态颗粒物)，油的粘度由燃油加热器控制。 燃油日用柜容量如下： 前机舱燃油日用柜(L)：79500(主机)；80000(辅机)； 后机舱燃油日用柜(L)：81000(主机)；86200(辅机)； 燃油泵压力(MPa)：0.825(表压)； 燃油泵流量(L/min)：302/132； “斯普鲁恩斯”级驱逐舰的燃油装载量，若按续航力6000n mile/20kn计，估计主机燃油装载量为1308t，辅机燃油装载量为285t，总燃油装载量为1593t左右。 ⑦滑油系统：“斯普鲁恩斯”级驱逐舰每机舱都有一独立的滑油系统，主要用于强制润滑减速齿轮和推力轴承。滑油为合成透平油，满足军用标准Mil-D23699。每台舰用电站发电机的滑油系统是独立的。滑油系统有许多滑油泵，滑油通过滑油泵从油槽通过冷却器和过滤器泵至减速齿轮和推力轴承。滑油系统还有一个独立的滤清回路，包括滑油滤清器、加热器、滑油贮柜和澄清柜等。 滑油槽容量：在运行时为5860L；主滑油泵流量：在最大转速时为4310L/min；电动泵：低速时为1000L/min，高速时为2650L/min；泵的排出压力0.41 MPa：(4.Xkg/c㎡)； 滑油柜容量：7700L；澄清柜容量：9650L；净化器容量：850L/h；送入减速齿轮箱的最大滑油温度：54.4℃。 当齿轮的转速超过86r/min(巡航转速97r/min)时，滑油由齿轮传动的滑油泵提供；当低于此转速时，滑油由两台双速电动泵中的一台提供。 ⑧抽气系统：“斯普鲁恩斯”级驱逐舰有统一完整的抽气系统。它把全舰7台燃气轮机压气机的抽气连成一体，为全舰提供空气。抽气空气用于： a.主燃气轮机和电站燃气轮机的启动(在第一次启动后)； b.主燃气轮机和电站燃气轮机进口处防冰； c.调距桨抽气； d.喷气带通气； e.燃气轮机的保养和清洗。 ⑨舰用电站：舰用电站的3台燃气轮发电机是完全一样的，每台功率2000kW并10％的抽气(约1.36kg/s)。装置是恒速的，有关特性为： 额定功率(在37.8℃、10％抽气、进口损失14.91kPa(152/l～nH20)和排气损失24.9 kPa(254mm/H20)时)(kW)：2000 输出电功率：450V、60Fa、三相 尺寸(长×宽×高/mm)：7422×2130×2443 过载(无抽气时)：110％额定负荷，功率因数0.8，时间少于0.5h 抽气空气压力(kh(mmHg))：28kPa(210mmHg) 发电机特性(r/min)：1800r/min(功率因数0.8，效率0.1％，空气/海水冷却) 齿轮特性：单减速，垂直补偿，2205kW(3000hp)，减速比7.68，强制润滑 燃气轮机特性：转速13821r/min，空气流量在-17.8℃时为16.7kS/s，37.8℃时为13.6kg/s，功率2675.4kW(3640hp)，油耗：无抽气时435g/(kW?h) 电站燃气轮机和齿轮箱也有隔声罩，燃气轮机也有引射系统，可将冷却空气吸入隔声罩，以保持燃气轮机在运行时的冷却。进气管也装有冷却风扇以补充引射，并在停车后继续对燃气轮机进行冷却。每台燃气轮机发电机均有独立的滑油系统和海水冷却系统。燃气轮机和齿轮箱用海水冷却的合成滑油系统是公用的。发电机使用矿物油作润滑剂。润滑油的冷却采用装置的下底板作散热器。为了满足对结构噪声的要求，整个装置弹性安装在12个2270kg抗冲击机座上。燃气轮机发电机组有一台两种压力的空气起动电机。当使用储气器的高压空气时，起动时间为45s；当使用抽气系统的低压空气时，起动时间为60s。高压空气用于自动起动和应急起动，而抽气系统的低压空气则用于手动起动和清洗燃气轮机。每台发电机组均有独立的海水冷却系统，但在应急时可以给水主管自动供水。冷却水首先通过发电机空气冷却器进行循环，其后通过合成滑油冷却器而排出舷外。在发电机组工作时，海水泵自动开始运行。 电站燃气轮机的进气管也带冷却空气和消声器，除可进行燃气轮机的冷却和降低甲板气动噪声外，还可移除雾水和防止结冰。排气管也带消声器和抑制红外线的水雾喷射器。1、2号电站燃气轮机的进气管在烟囱内侧并用进气窗保护。在空气进入燃气轮机之前，还用进气管内的惯性风标来消除雾水。3号电站燃气轮机的进气管在右舷导弹发射架后面的01甲板上。空气在进入除雾器之前进入进气室除水。进气口用差压作用的通风门保护。此门当除雾器堵塞时即行打开。排气管为长方形结构。1、2号电站燃气轮机的排气管平行于烟囱上的主机引射器，但其烟囱上没有引射器，因为排气管流量和尺寸较小。但有排气消音器和抑制红外线的水雾喷射器。3号电站燃气轮机的排气管穿过舰在离中线面支柱和武器平台很远处。排气管还有一个巨大的、疏水良好的水柜来接受在高海情时可能流进排气管的水。3台电站燃气轮机的排气均通过余热锅炉。 电站燃气轮机的排气管用316L不锈钢制成并绝缘，圆形。进、排气管的压降分别为14.9kPa(152mmH20)和24.9kPa(254mmH20)(包括废热锅炉的11.2kPa(114mmH20)压降在内)。 ⑩余热锅炉：“斯普鲁恩斯”级驱逐舰余热锅炉生产的蒸汽用于诸如阿斯洛克导弹发射架的除冰装置、燃油加热器、蒸馏装置、热水加热器、盥洗和厨房。有3台余热锅炉，每台均能与每台电站燃气轮机相连。这样，可以勿需另外耗油就可用一台余热锅炉把足够的辅助蒸汽供给重要的用汽部门，而其余二台供给其它用汽。 余热锅炉的特性为： 燃气进口温度(℃)：260～560 燃气排气温度(℃)：196.5～250 压降(kPa(mmH20))：11.2(114) 在1400kW时蒸发量(kg/h)：3180 在2000kW时蒸发量(kg/h)：5450 蒸汽压力(MPa(kg/c㎡))：0.69(7.05) 尺寸(长×宽×高/mm)：3202×3386×2502 单独控制的冷凝器，当锅炉产生最大蒸汽量时，海水流量为1700L/min。余热锅炉为强制循环水管锅炉。每台余热锅炉除给水泵外，所有的控制设备和辅助设备均安装在锅炉上。蒸汽流量的控制是用把过剩蒸汽引入控制冷凝器的办法来实现。应急时余热锅炉可在温度达560℃的排气下干烧。 ⑧主推进装置的控制：主推进装置和发电装置的控制在集中控制室。备用的手动机旁控制台在机舱。集中控制室有两个独立的控制台，各管一个系统。每个机舱亦有一个独立的机旁控制台。除集中控制和机旁控制外，舰桥还设有桥控。此系统可从舰桥、驾驶室翼桥或从集中控制室用一根杠杆来对各轴的螺旋桨螺距和转速作基本的控制。在集中控制室和机旁控制台可分别手动控制螺距和转速。 控制室(台)进行的基本控制特性和参数为： 螺旋桨转速范围(r/min)：55～168 转速精度(r/min)：在零级海况时为土2；在四级海况时为±3 螺距控制范围：-15～+30 螺距/转速的使用：在55r/min以上时，螺距不变，为定螺距；在55r/min时，进行全速正车到全速倒车的变距 微调控制：-5～20r/min，螺距±5％ 运行方式改变时间：最多5min 典型的瞬态性能：每装置(分轴分机运行方式)从55至135r/min的稳定时间小于90s 推进燃气轮机和发电燃气轮机控制设备的特点是： a.能进行发电燃气轮机的监视和控制； b.油门控制和标准的对机舱传令钟一体化； c.转速/螺距使用方案，即功率角/螺距方案统一； d.有以环境条件作补偿的主动超扭控制； e.启动/停车和改变运行方式可手动和自动； f.能对动力装置的监视和控制进行报警和数字显示。 推进装置的机旁操作设备的特点为： 能对推进燃气轮机进行调节； 二、德国P-1X“不莱梅”级护卫舰的柴燃交替使用CODOC动力装置 德国F-122级护卫舰的动力装置由2台LM-2500燃气轮机和2台MTU-20V956TB92柴油机构成。 采用方式为柴油机和燃气轮机交替使用，双轴。每轴各一台柴油机和燃气轮机。柴油机持续功率4042.5kW(5500hp)，1450r/min；燃气轮机功率18963kW(25800hp)，3600r/min。4台750kW的柴油发电机由MWM公司的TBD602V16K柴油机驱动。 主、辅柴油机均采用双层弹性支撑和具有通风冷却系统的隔声罩。推进柴油机隔声罩可允许维修人员进出。 F-122级护卫舰的推进动力装置，由燃气轮机侧的传动和柴油机侧的传动两部分组成。燃气轮机侧的传动由一台挠性联轴节、一根中间轴、一部齿形联轴节、一台行星齿轮、一部SSS同步自位离合器和一级正齿轮组成；柴油机侧的传动由一台液力耦合器、一部挠性联轴节、一部SSS同步自位离合器和两级正齿轮组成。 左舷和右舷的齿轮装置基本相同，只右舷齿轮装置多一个换向小齿轮。 两舷推进齿轮装置的柴油机和燃气轮机的传动不同时工作，可相互转换。当舰需要高速航行时，当柴油机达到最大巡航航速转速时，推进齿轮装置通过SSS同步自位离合器自动地由柴油机转到燃气轮机；当需要从高速转到巡航航速时，推进齿轮装置也可通过SSS同步白位离合器自动地由燃气轮机转到柴油机。 燃气轮机和齿轮装置分别安装在挠性机架上。连接用一部挠性联轴节。功率通过一根中间轴从挠性联轴节传递至齿形联轴节。中间轴由单独的轴承支承。采用中间轴是由于挠性联轴节的临界转速问。 行星齿轮装置后的燃气轮机侧的齿轮装置，由于两台燃气轮机的转向相同，因此，右舷的行星齿轮装置是行星轮，左舷的行星齿轮装置是星轮。这就能实现F-122级护卫舰要求的转向，不需要另外增加换向齿轮。 SSS同步自位离合器在行星齿轮装置后。在柴油机工作时，SSS同步自位离合器把燃气轮机和行星齿轮从传动系统脱开，这就不会由于行星齿轮惰转而产生额外的噪声和摩擦损失。 在燃气轮机工作时，功率通过小齿轮从SSS同步自位离合器传至主齿轮，并继而传至螺旋桨轴。此时柴油机侧的正齿轮和小齿轮惰转，柴油机侧的SSS同步自位离合器自动切断与柴油机的连接。 在柴油机工作时，功率通过液力藕合器和挠性联轴节传至上述柴油机侧的SSS同步自位离合器。使用挠性联轴节是因为柴油机挠性安装。柴油机在起动和备用时，放空液力耦合器的油，否则，不仅需要消耗起动柴油机的功率，而且还需要克服整个推进装置的扭矩。 其后功率通过小齿轮和大齿轮从SSS同步自位离合器传至螺旋桨。由于两台柴油机中必须有一台反向旋转，因此，右舷齿轮装置中装有一只换向小齿轮。但布置时，柴油机轴和燃气轮机轴之间的距离对于两齿轮装置来说是相同的。左舷和右舷柴油机也具有相同的安装高度。 当柴油机工作时，由于SSS同步自位离合器的反向扭矩与惰转的行星齿轮的摩擦扭矩相当，因此动力涡轮的转子不会旋转。 盘车电机通过齿轮系进行工作，推进装置的制动采用机械式轴制动器。这样，一台推进装置可在另一台推进装置的螺旋桨轴不动的情况下进行工作。 滑油泵、海水泵，以及调距桨的液压泵由齿轮装置驱动。 推进装置的结构噪声有明显下降，因为齿轮箱罩和齿轮采取了特殊的降曝。F-122“不莱梅”级护卫舰CODOG推进装置的控制系统由舰桥控制、集中控制室控制和机旁控制三级控制系统组成。左舷和右舷的推进装置控制系统是完全独立的。此推进装置控制系统按海军要求，每套都以插件安装在集中控制室(机械设备控制室)单独的483 ma(19英寸)的机柜中。 两舷的推进装置都能单独地选择以下运行方式： ①用舰桥控制台的各台发动机的车钟进行推进装置的全电子自动控制； ②用集中控制室的控制台的各台发动机的车钟进行推进装置的全电子自动控制； ③超越自动控制，从集中控制室进行推进装置的远程手动控制； ④通过机旁控制台，对推进装置进行机旁手动应急控制。 主机和附属设备在作好海上航行准备后，其远程控制设备可在集中控制室控制推进装置的起动、运行和停机，可在任何航速(直至各自的最大性能极限)下进行无论是使用柴油机还是燃气轮机的全速正车到全速倒车的机动。 从柴油机切换到燃气轮机，或从燃气轮机切换到柴油机均能在任何航速下进行，不会影响对舰的航速控制。柴油机和燃气轮机有正常、机动两种运行程序： 正常运行程序用于需要经济和低噪声航行时。控制航速的方法一般是将螺旋桨调到设计螺距，用变化螺旋桨轴转速的方法来改变舰的航速，只在低速航行时才调整螺旋桨螺距。 机动运行程序用于推进装置需要有良好的扭矩特性时。此时控制舰速视舰的航速而定。当舰以低速和中速航行时，螺旋桨转速保持不变，用改变螺旋桨螺距的方法来控制航速；当舰在高速航行时，螺旋桨调到设计螺距，用改变轴的转速的方法来改变舰的航速。 不论以柴油机工作还是以燃气轮机工作，每一种程序仅使用一种参照特性，即对于给定的螺旋桨转速，总使用一个螺旋桨螺距。 在自动运行时，左舷和右舷的推进装置均由舰桥和集中控制室的一个控制手柄控制。螺旋桨轴的转速和螺距值根据控制杆的位置和使用的程序由自动控制装置设定。 在从集中控制室或从机旁控制台进行远程操作时，控制手柄只当作车钟控制使用。 柴油机和燃气轮机能从集中控制室(机械设备控制室)自动起动，或从机旁控制台进行手动启动。 在自动起动时，其程序由自动控制设备进行控制和监视。 推进装置控制系统由自动推进控制系统、燃气轮机调速器、接口系统、接线架和模拟柜组成。 自动推进控制系统和燃气轮机调速器均使用微机处理，用于控制和连接柴油机、燃气轮机和调距桨的伺服回路；接口系统将传感器采集到的实际值输入到微处理机，也把经过计算的所需的值从微处理机转换成执行机构、电磁阀等所需要的格式。微处理机的程序存储在非易失存储器中。因此，在运行前和运行中都不需要输入程序。这对操作人员和维修人员来说，可以认为是固定线的逻辑系统，排除故障和修理仅限于取换印刷电路板；接线架用于连接周围设备的电缆；模拟柜是“不莱梅”级护卫舰推进控制系统独有的。采用模拟柜能使排除故障的工作量减少到仅需取换印刷电路板，并能对系统快速自检。模拟柜有带有伺服回路图的模拟板。所需要的重要的实际值可在仪表中显示。使用内插式测量仪表能对伺服回路的其他测试点进行测量。伺服回路的输入信号在对输入信号作监视的同时能用开关设定，并用电位计调整。信号流程和输出信号的情况也用发光二极管显示。由于模拟柜模拟广泛，因此，极大地增加了推进装置的总的可利用性。 “不莱梅”级护卫舰的机械设备还装有数据采集和监视系统(数据记录器)，它能对全舰的机械设备进行全自动的集中监视。这就极大地减轻了舰员的工作负担。数据采集和监视系统由一个主终端和6个独立的分终端(左舷推进装置、右舷推进装置、发电装置、火警探测系统、辅助系统和附属系统)组成。它们总共监视大约680个模拟和数字监视点。每个分终端的职能如下： ①采集模拟和数字值； ②数据处理； ③容限监测； ④故障探测； ⑤进行音响报警和灯光报警； ⑥选择和数字显示实际值，以及它们的上、下限； ⑦向主终端提供实际值和故障数据。 报警由包括在机械设备控制台各模拟电路图内的红色发光二极管显示。布置在机械设备控制台各个部分的相应分终端的数字选择和显示板上也有显示。这些显示板也可显示所选择的模拟监视点的实际值以及它们的上、下限。分终端处理的所有数据也送入主终端，并对数据做进一步的处理和对外围设备实施控制。外围设备包括一台监视器、两台软磁盘机和一台打印机，可存储分终端的一些监视值和故障，用于以后鉴定。监视器装在值班轮机长监控台上，可显示目前值或存储在软盘上的已往值。监视器的键盘可选择以下记录： ①机械设备记录；②监测值记录；③事故记录；④趋向记录。 分终端和主终端均为单独的微处理机控制系统。它们安装在集中控制室的5个标准的483mm的机柜中。与推进装置控制系统一样，它们也使用了相同标准的印刷电路板。 三、英国42型驱逐舰和21型护卫舰的全燃交替使用COGOG动力装置 英海军42型驱逐舰和21型护卫舰的COGOG动力装置由两台“奥林普斯”TM3B燃气轮机和两台“太因”RM1A(或RM1C)燃气轮机构成。这是一种大功率燃气轮机(“奥林普斯”TM3B，功率20580kW(28000hp))与一种小功率燃气轮机(“太因”功率为3675kW(5000hp级))交替使用的动力装置。 42型驱逐舰和21型护卫舰的机舱布置基本相同。“奥林普斯”燃气轮机配置在前机舱，“太因”巡航燃气轮机和主齿轮箱配置在后机舱。推进燃气轮机和发电机共布置在4个机舱内。 燃气轮机的燃气发生器安有通风隔音罩，必要的附件直接装在燃气轮机上。为了适应主减速齿轮箱的输入转速，“太因”燃气轮机还安装了辅减速齿轮箱。减速齿轮装置为功率分枝、双级减速、双串接减速齿轮装置。从一种传动方式转换到另一种方式由SSS同步自位离合器自动实现。减速齿轮除上述特点外，还有如下特征： ①“太因”燃气轮机辅减速齿轮箱与主齿轮箱之间有联轴节。这是为了适应挠性机架和刚性主齿轮箱可能产生的不同心度。“太因”燃气轮机与辅齿轮箱之间也有联轴节。 ②结构较紧凑，主减速装置的第一级齿轮在主大齿轮内侧以适应主推进装置轴的位置。 ③减速齿轮装置的小齿轮采用EN36A高强度钢锻制而成，并进行渗碳淬火和齿廓研磨。第一级大齿轮经EN406锻钢氮化处理。 ④减速齿轮装置的中间轴上设有制动器和盘车装置。制动器圆盘采用镀铬钢盘。还使用了三对卡环。 ⑤齿轮箱为钢焊接结构。在舰上的固定采用了常用的三点支撑，一点在主推力轴承附近，另两点在主大齿轮轴线的两前角落上。 42型驱逐舰和21型护卫舰的4台燃气轮机均有引导空气穿过上层建筑上部的进气管。燃气轮机的进气首先流经除雾器，初步去掉海水，然后通过联合过滤器清除剩余水份。 当联合过滤器结冰或过量污物阻塞联合过滤器时，橡皮膜式的自动旁通阀可直接从大气吸入空气以保证燃气轮机的进气量。 联合过滤器下面是一组活动式的用于消音的消音隔片。下部通道由铝合金制成。进气管也分别用作“奥林普斯”燃气轮机发生器和“太因”燃气轮机装置的移送通道。 “奥林普斯”燃气轮机的排气道装有由隔片组成的有矩形外壳的干式消音器。 “太因”燃气轮机也安装了圆形的排气消音器。圆形消音器的周围附有环状的吸声材料。 4台燃气轮机、4台柴油发电机、2台斯通.普拉特蒸汽发生器、1台柴油压缩机和1台应急柴油发电机，以及各种排气均连接至一个烟囱内。 由于配置了齿轮箱驱动的海水循环泵、压力滑油泵和调距桨液压泵，以及把燃油从集管箱吸到燃气轮机的装置，在没有电源的情况下，主推进设备还可有限地工作一段时间。 英42型驱逐舰推进装置的控制系统是1968年由霍克.西德利动力工程公司设计制造，是英海军全燃气轮机推进装置最早使用的控制系统，由许多模块构成。每个模块(电子模块)执行一种功能。英海军共订购了33套这种控制系统。42型舰、21型舰和早期的X型舰均采用了这种控制系统。 英42型驱逐舰COGOG推进装置采用三级控制：舰桥、集中控制室(舰船控制中心)和机旁控制。舰桥控制台只设一套手柄，以及有关的手柄位置传感器和指示器。舰桥控制手柄可以直接控制推进轴的转速和调距桨的螺距。集中控制室可以完成所有燃气轮机的自动启动、停机，"奥林普斯"和"太因"两种燃气轮机的相互转换，以及整个推进装置运行参数的监测等。大量的控制和监视设备都包括在集中控制室的控制台中。机旁控制仅作应急备用，可以完成燃气轮机的起动、停车、调节控制，以及螺旋桨螺距控制。每台燃气轮机旁均有一机旁控制台。 42型驱逐舰在正常航行时由舰桥直接控制。舰桥不能实施的控制任务(如启动、停机、燃气轮机切换)，由集中控制室控制。当集中控制室发生故障不能正常工作时，则在机旁进行控制。 42型驱逐舰推进装置的各级控制设备是配合工作的。主要的控制监视设备是电子模拟式的(所使用的信号与频率成比例)，设置在集中控制室的控制台内。在正常情况下，舰桥通过手柄系统带动集中控制室的手柄，发出功率指令信号，此信号输入电子系统进行计算处理。电子系统的输出信号(燃油信号)驱动步进电机，使燃气轮机的燃油控制系统(机械液压式)工作，从而改变功率。 燃气轮机控制的核心是电子系统。电子系统的功能是根据功率指令，及有关的燃气轮机运行参数(从各传感器取得)，计算出所需的燃油流量。 电子系统还同时输出螺距控制信号。螺距控制与燃气轮机的控制应协调进行，即手柄角度、轴的转速和螺距要按照一定的规律联调。 42型驱逐舰的螺旋桨为5叶调距桨。螺距液压调节器装在调距桨内，液压动力由变排量泵提供。集中控制室可以根据螺距控制信号控制变排量泵的旋转斜盘，从而控制调距桨的螺距。42型舰推进装置控制系统的基本控制特性是： 螺旋桨转速在250r/min以上时，螺距不变； 螺旋桨转速在250r/min时，可进行全速正车到全速倒车的变距。 螺距变化范围：-17°～34°。 42型驱逐舰集中控制室控制台内大约有一百个电子模块，分别组成不同的功能单元，以完成各种控制和监视任务。其中相当一部分模块用于监测，包括监温、报警、动态数据记录及控制设备的机内自试系统等。 报警模块与控制板上的报警设备相连。当监测参数超过规定值时，控制台上相应的信号灯就发出报警信号。 机内自试系统用于监测、显示控制系统模块自身的不正常状态，以便更换。显示系统布置在集中控制室的模拟控制板上。每台燃气轮机都有控制板和显示系统，用于显示燃气轮机和齿轮箱的工作状态，以协助控制。控制台上的其它模拟显示用于监测燃油系统、滑油系统等。 21型护卫舰的COGOG推进装置的控制系统与42型驱逐舰的控制系统基本类似。但21型舰的舰桥不负责直接控制推进轴的转速和调距桨的螺距。舰桥要实施推进装置的控制只能通过车钟向集中控制室或机旁控制台下达指令，尔后由它们去执行。 四、法国“拉斐特”级护卫舰的全柴联合使用CODAD动力装置 “拉斐特”级护卫舰是法国最新型护卫舰，它采用双轴、全柴联合动力装置(CODAD)作动力。每轴由2台SEMTHelstick/12PA6V280STC型柴油机驱动。2台柴油机通过液力耦合器和双输入、单输出减速齿轮箱驱动螺旋桨。采用全柴联合动力装置使”拉斐特”级护卫舰具有良好的机动性和宽阔的航速范围。 “拉斐特”级护卫舰采用的CODAD动力装置推进系统具有下述创新。 (一)采用具有相继涡轮增压系统(STC)的SEMTHelsfick柴油机 “拉斐特”级护卫舰采用的SEMTHelstick/PA6STC柴油机是在1989年推出的，是为解决海军舰艇常以低工况运行(95％的时间在50％以下工况)，且在低转速下要求高扭矩，而发动机在低工况运行性能差难以满足运行要求的问题而研制的。 SEMTPielsfiek/PA6STC柴油机具有很好的机动性和经济性。鉴于在新的国际环境下，大量的水面舰艇都需要具有低速持续巡航的能力，PA6STC系列柴油机可很好地满足舰艇低速航行的要求，目前它已成为包括法国海军在内的许多国家海军水面舰艇的主选动力。 “拉斐特”级护卫舰所采用的SEMTPielstick/PA6STC柴油机具有如下主要特性： ①良好的低工况性能 SEMI'Helstick/PA6柴油机采用相继涡轮增压系统很好地解决了低工况因进气量减小而导致柴油机性能降低的问题，同时使PA6柴油机的运行范围扩大。在柴柴联合动力装置中，每轴的输出功率可达9000kW。并且，在低负荷下运行性能良好，油耗较低，使动力系统在整个运行范围内都具有比较平坦的油耗曲线。 相继涡轮增压系统由两级涡轮增压器组成。当柴油机在低工况(负荷低于最大功率的50％)运行时，由一台增压器为所有的气缸供气；当功率超过50％时，第二台增压器自动切入，为气缸供气。第二台涡轮增压器自动切入和断开可在几秒内完成。这种设计扩大了柴油机的运行范围：一方面，良好的低工况性能，使油耗及排放降低，柴油机可长时间在低工况下工作；另一方面，在低工况，CODAD动力装置仅使用2台柴油机.(每轴一台)就可很好地实现低转速下的高扭矩。采用SEMTPielstick/12PA6V280STC柴油机作动力，使“拉斐特”级护卫舰具有非常好的机动性和经济性。 ②满足国际海事组织(1.M.O)法规要求的低排放特性由于采用相继涡轮增压系统，在部分负荷可提供充足的燃烧空气，因而PA6STC柴油机的排放很低，可很好地满足国际海事组织要求的排放法规。该法规要求从2000年开始，发动机的氮氧化物(N(0x)的排放量将要求限定到一定的值。 这表明，根据目前的设计特性，PA6 STC柴油机直到2005年仍可满足氮氧化物(N0x)排放法规的要求。   (二)动力系统采用先进的“浮筏“减振系统   “拉斐特”级护卫舰采用双轴推进。每轴的两台Pielstick/12PA6V280STC柴油机通过各自的液力耦合器和联轴节与装有两部离合器的减速齿轮箱连接。根据运行工况的要求，齿轮箱中的离合器负责轴上两台柴油机的断开和并入。每根轴上的所有动力系统组件共同由一个“浮筏”系统支承。每轴的“浮筏”系统相互独立，总重量为104t。每个“浮筏”由X个减振块支承。X个减振块以3列的排列形式固定在筏体下。推进系统的所有辅助设备及安装在机舱内的辅助设备均分组弹性安装在一个或几个与船体弹性连接的“浮筏”上，或直接安装在推进装置的"浮筏"上。除采用"浮筏"减振系统外，机舱内动力系统的所有管线均通过挠性波纹管与船体或其它模块相连。其中一些为双波纹管，并带有中间质量。同样排气管也通过挠性管进行连接。输出轴通过齿型联轴节和挠性联轴节实现与船体的隔振。采用上述布置形式，使“拉斐特”级护卫舰具有非常低的噪声，可很好地满足法国海军的反潜要求。 (三)“拉斐特”级护卫舰采用5叶调距桨 螺旋桨设有通气系统，使空泡噪声显著降低。为减少易损性，两套推进装置布置在两个由一中间水密舱隔开的相互独立的机舱内(每舱一轴)。每个机舱均有机旁控制台、专用进 气道和各种辅助设备。机舱较宽大，可根据用户要求，换装其它柴油机或燃气轮机。轴系可在机舱进水情况下正常运行，因而推进装置生命力良好。 机旁控制台在机舱的柴油机旁，有专用接口与各遥控监测系统连接，对柴油机实施控制。有下列系统和接口： ①停车安全保护系统(如超速保护)。 ②遥控和监测系统连接接口。 ③柴油机标准控制系统(如起动、停车、转速控制等)。该系统的核心为柴油机控制器，是一套先进的微处理机系统。主要具有下述控制功能：转速控制功能、负载控制功能(如控制燃油与增压空气压力的关系)、燃油喷射控制功能、人机对话功能(如设定控制参数)等。 ④柴油机连接接口(气动回路)。 机旁控制台的控制柜满足抗冲击与振动要求。 利用便携式微处理系统，机舱操作人员可对柴油机实施下述操作： ①控制参数的设定和调整。 ②监测：显示和记录柴油机的主要参数。 ③诊断：故障查找。 “拉斐特”级护卫舰还设有机舱应急备用控制系统。该系统为机械控制，在失去电力和控制气压，或者机旁控制台的控制柜发生重大损坏时，对柴油机实施手动应急控制。装在柴油机上的燃油控制执行机构为电一液压式。在备用控制(液压式)系统工作时，转速控制可通过操作执行机构上的机械按钮来实施。控制柴油机的起动/停车可通过柴油机上的机械操纵杆完成。 “拉斐特”级护卫舰采用了SEMTPielstick公司研制的柴油机故障诊断系统，可对柴油机参数进行在线监测、显示、记录和分析。新的人工智能方法，如专家系统、神经网络等与趋势分析系统相结合，可可靠准确地检测柴油机故障。 “拉斐特”级护卫舰的日用电由3台相同的柴油发电机组提供。其中两台安装在后辅机舱，一台安装在前辅机舱。每台功率750kW。配电网按冗余设计，并满足NATD标准： a.440V、60Lh，直接由发电机提供，是舰上设备和转换器的主电源。 b.440V、400Hz，由两个独立的转换器和相关的配电盘提供，用于舰上各种武备和传感系统。 c.115V、400Hz，为单相电源，通过变压器由440V、400Lh电网供给，用作舰上武备和传感系统的同步参照电压。 d.115V、60Lh，由变压器提供，用于舰上照明系统。 e.220V、60 Hz，电网，用作病房和生活用电。 f.28V直流电池备用电源。用于主电网出现故障时，在一定时间内为舰上各种关键系统供电。 综合平台管理系统对整个配电网实施管理。由舰控制中心对发电机、转换器和电源进行操纵和控制。 采用柴柴联合动力装置的“拉斐特”级护卫舰具有下述技术优点： ①按照海军舰艇典型运行图，在范围广阔的巡航工况内，柴柴联合动力装置仅使用2台柴油机。且4台柴油机的每台都不特定专用于巡航工况，因而4台柴油机可均分运行时间(每台柴油机的运行时间均不超过舰艇海上运行时间的60％)。 ②通过全冗余和两机舱远距离分隔布置，使舰艇具有较高的生命力。 ③由于采用4台相同的高性能柴油机，因此运行费用低，在舰上的维修自主性高。除此之外，可靠性也高。 ④进、排气系统非常紧凑，所有外露设备均有热绝缘。由于振动的每个传递途径均采取了减振措施。因此“拉斐特”级护卫舰的红外和噪声信号较低，能很好地满足隐身和反潜要求。 b.功率角和螺距控制有扭矩和安全互锁保护； c.能显示推进参数； d.能对机舱传令。