自主创新成就梦想--为建设造船强国打造“中国心”

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1、船舶工业加快发展，尽快把我国建设成为真正的造船大国强国，做大做强我国军民装备制造业，是实现“中国梦”的重要贡献点之一。我国船舶配套业的快速发展，源于20世纪70年代末80年代初的引进、消化和吸收。通过许可证贸易、合作生产、引进生产线等方式大规模引进了国外先进船用设备制造技术，特别是一些世界名牌主机、辅机制造技术，并进行消化吸收和自主研究开发，我国部分船用柴油机和一些辅机制造水平达到了当时国际先进水平，产品产量满足了船舶建造需要。然而随着世界船舶向大型化、高速化、自动化方向发展，我国船舶配套业技术水平并没有与造

2、船业同步发展，引进技术消化不深入，自主创新能力不足，创新成果较少。尤其是主机技术，长期依靠外国，没有自主知识产权和品牌，不能完全摆脱技术再引进的发展道路，造成了我国船舶工业一定程度的“空壳化”。因此，根据我国船舶工业对船舶配套业的需求，跟踪国外先进技术，重点形成研制新一代高性能船舶发动机的技术能力，力争早日赶上世界先进水平，踏入世界先进行列，是我们船舶发动机领域全体同仁共同的使命。2热气机技术简介热气机，也称斯特林发动机，是一种外燃、闭式循环往复活塞式热力发动机。1816年，英国人罗伯特·斯特林(Robert

3、Stirling)针对当时蒸汽机效率较低的不足，研究和发明了利用空气作为工质的热气机(Hotairengine)。由于当时热气机使用的工质是空气，空气受热后膨胀做功，故称为热气机。后来人们根据以发明者的名字命名发动机的习惯，称之为斯特林发动机(StirlingEngine)。发动机气缸一端为热腔,另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩,在高温热腔中膨胀做功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧,通过加热器传给工质,工质不直接参与燃烧,也不更换。相对于内燃机燃料在气缸内燃烧的特点热气机又被称作外燃机。斯特林循环是一种典型

4、的概括性卡诺循环。理想斯特林循环由两个等温过程与两个等容过程组成，如图1所示，其循环效率等同于卡诺循环效率。图1理想斯特林循环在实际的热气机中，冷却过程通过冷却器完成，加热过程通过加热器完成，所以，实际的热气机由冷腔、冷却器、回热器、加热器以及热腔所组成，如图2所示。热气机的实际循环过程是在理想斯特林循环所包含区域内的一个连续、封闭的曲线，如图3所示。由于热气机是一种外部燃烧、闭式循环的往复活塞式热力发动机，因此热气机具有振动噪声小、有害排放低、结构简单、燃料的适应性广泛等特点：（1）振动噪声小、有害排放低热

5、气机的循环压比低（1.5-1.8），压力变化平缓，运行平稳，振动小，噪声低。燃料在燃烧室持续燃烧，可使未经处理的废气排放指标轻松达到欧五标准。（2）结构简单与同功率等级的内燃机相比，热气机比内燃机少50%的零部件，维护成本较低。2T⋯．d2．T⋯。1图2斯特林发动机的实际循环p3理想循环实际循环241V图3图斯特林理想循环与实际循环的3斯特林理想循环与实际循环的p–V图p-v图V（3）燃料的适应性广泛热气机可用任何种类的燃料或热源，无论是常用的液体燃料，还是气体燃料或固体燃料，甚至太阳能、化学反应能和放射性同

6、位素能源，只要有产生一定温度差的热量，热气机就可以工作。3热气机的发展现状及其应用基于热气机独特的特点，它在许多特殊用途场合得到了应用，如船舶动力、空间探测器电源等。3.1水下动力热气机在船舶动力领域，主要应用于常规潜艇。瑞典是第一个将热气机成功应用于常规潜艇的国家。1988年，瑞典对HMSNäcken级潜艇进行改装，加装了热气机，取得了圆满成功。瑞典随后建造的常规一哪攀圆鞘。㈣一一哪一圆一㈣一3潜艇都加装了热气机，成为该类型潜艇的技术标杆。图4为加装了热气机系统的瑞典Gotland级潜艇。图4瑞典Gotla

7、nd级潜艇3.2热电联供微型热电联供(MCHP)，是指用于家庭住宅的，发电功率一般在lkW~10kW之间，并可以满足以家庭为单位的用电、采暖和热水需求的分布式能源系统。热气机应用于微型热电联供(MCHP)是其工业化和商业化的重要方向。图5是WhisperTech公司研制的MCHP系统。在今天的MCHP市场上，WhisperTech是商业化相对最为成熟的公司。平衡烟道助燃器热交换器热气机和发电机燃烧风机图5WhisperTech公司的MCHP系统3.3太阳能利用太阳能是一种巨大的清洁能源，太阳能热电系统一般由接

8、受器直接接受太阳辐射，然后通过热电转换装置把光能转换为电能。热气机对多种燃料高度适应性的特点，使之具有广泛的用途。当太阳能集光器使热气机的热端温度接近其最大设计运行温度并为其供应足够的能量，那么两者就能非常好的结合产生机械能，最终可转变成电能，电效率可达30%以上。典型的太阳能热发电系统见图6。图6SES公司的太阳能热发电系统耀遗43.4空间和航天空间太阳能发电有两种形式：光伏发电和闭式热机发电。光