摘 要：高速船应从动力设备选型、布置等方面区分于常规船型的设计。根据船舶的航速，选择高效推进系统，最大程度发挥主机的功率，达到最佳的船机桨配合，降低主机的废气排放及燃油消耗，从而达到一个较高的经济效益和环境效益。
关键词：高速船 废气排放 推进系统
1.引言
随着我国经济的高速发展，人民生活水平不断提高，人们的交通概念和消费模式也发展巨大变化，人民出行的交通工具已经发生了出：天上有飞机，地上有高铁，水上要有高速船。虽然高速船的商业性开发与生产仅有20多年的历史，但近几年达到空前繁荣的局面，在过去的20年中，高速船的产量几乎是每5年翻一番，所有对高速船有研制开发能力的国家和地区，都非常重视。我国政府于1995年将“特种船、高性能船”列人《外商投资产业指导目录》，作为鼓励外商投资产业，从而在政策上为我国引进世界高速船先进技术和资金，开发生产高速船提供了保证。
高速船区别于常规船的最大特点就是速度，最大航速V满足下式的船舶：
式中：▽——设计水线对应的排水体积，m3；
V——船舶处于最大营运重量状态以核定的最大持续推进功率，在静水中航行能达到的航速。
从安全角度来考虑，大致上按速度分类基本可以分为高速船及超高速船。以22Kn以上航速定义为高速船， 35Kn以上航速为超高速船。超高速船舶近年来的发展相当快速，运营模式也日趋完善，主要分布在我国沿海城市（以珠三角、港澳航线为代表）就经济性而言，高速船是一种高技术投入，高附加值产出的项目，速度越快效益越高，可以说速度是高速船发展的核心，速度决定价值。
2.推进装置分类
高速船的速度—功率的关系是设计开发者最关心的所在，主机与推进器的初始成本必须连同可靠性、维修和运行耗费一起考虑。此外，一些特殊的船型还需要考虑船舶浅吃水的通过性及船舶振动和噪音。高速艇选用推进方式主要有全浸式螺旋桨、表面桨、喷泵等（燃气轮机推进、电力推进在民用船上应用较少，多为军舰配置，在此不作详细介绍）。
3.全浸式螺旋桨
全浸式螺旋桨在高速船上的应用，一般而言，多用于30节以下的船舶。常规固定桨（高恩桨、MAU桨等）由于设计简单、安装难度小，制作成本地等特点，应用比较普遍。采用常规桨的高速船其操纵能力一般，噪音及振动较大。为得到比较高的螺旋桨效率，高速船推进轴系有倾角大、桨径小而转速高等几个明显的特点，这使得它区别于常规船型。
一般来说舷外挂机、舷内外机、IPS系统等都属于全浸式螺旋桨的范畴，只是其可应用的高速船范围分为更广。1982年 Volvo Penta 率先推出舷内外机双桨对转驱动系统，这是舷内外机技术的一个重大进步，极大提高了舷内机的综合驱动效率，并且具有极佳的转向性能。现在市场上知名的舷内外机品牌主要有：Volvo Penta，Mercury，Yanmar，Koad 等。速度适应范围很广，一般为10-78kn。舷内外机取消了舵，艉机可以遥控升降（随时调整航态、达到最佳效率）；取消了轴系并采用水下排气 ，从艉机吸入冷却水，节省了机舱空间 ；通过艉机排出烟雾和降低噪振动和噪声。推进系统采用全液压驱动，操作轻便良灵活，使船艇具有极高的机动性。但是其结构复杂，可靠性较低，年使用时间有限制，不太适用于商船，现阶段可选功率较小，只适用于小型高速船艇。
4.喷水推进装置
喷水推进装置是一种新型的特种动力装置，与常见的螺旋桨推进方式不同，喷水推进的推力是通过推进水泵喷出的水流的反作用力来获得的，并通过操舵及倒舵设备分配和改变喷流的方向来实现船舶的操纵。就效率而言，喷泵在30节以上中高航速时推进效率比螺旋桨高，并且喷水推进船舶具有卓越的高速机动性和极佳的操纵性，在多工况下均能较好地发挥主机功率，主机不易过载，船体的附件少，舱内噪音和振动较小，通常比具有螺旋桨的船舶低（7-10）dB（A），比较适合高速艇。安装喷泵的高速船吃水浅、浅水效应小、传动机构简单、浅水通过性强，适合河道吃水较浅的河道。但是船航速较低时（低于20kn时），喷水推进的效率比螺旋桨要低一些，发动机低转速较低时，高速艇的的多效比较差，在浅吃水航段，易吸入砂砾、水草或杂物。单泵功率较螺旋桨小，功率有限制。
5.表面桨
表面桨又称为半浸桨，是80年代后出现的一种新型的螺旋桨推进方式。一般分可调和固定两种安装方式。表面桨就是船只在航行时水线正好穿过其桨毂的螺旋桨，传统的螺旋桨与桨轴都浸没在水中，而表面桨只有螺旋桨的桨叶浸入水中。桨轴及其支架都在水面上，它们不再产生附加阻力，而且改善了流经螺旋桨的水流，螺旋桨的工作效率大大提高。
表面桨可有效的避免产生空泡，因此表面桨不会产生振动、表面剥蚀以及水下噪音等现象，对螺旋桨及邻近船体不会造成损坏。
与传统螺旋桨对比，表面积速度可以增加约15～30%，燃油节能15～30%，水下阻力减少50%，更高的推进效率，并且可以兼顾较低的巡航速度，高速时具有良好的机动性，在2倍船长范围完成掉头动作。可以在浅水区域使用，架构简单可靠，只有20多个运动部件，只需要很少的备件库存。螺旋桨尺寸无限制，水下容易更换螺旋桨。安装简单，易于维护，不需要专业人员。表面桨的纵倾调节用来匹配不同操作条件下的主机功率，这个操作过程相当于调整螺旋桨的直径及螺距，可以适应不同的负载。但是，不是所有的船型都可以应用表面桨，表面桨在滑行艇的船上可以得到最好的效果，并且在航速40Kn以上才能发挥最高效率，设备造价昂贵，对船体的制造精度要求高。
6.结论
高速船推进系统的选择应根据船舶的航速、运行状态及运行水域进行选择。保障航速的情况下，兼顾噪音、振动及燃油消耗。一般来说30kn以下可以考虑选用全浸式螺旋桨，根据机舱布置可以选择挂机、舷内外机、常规螺旋桨、IPS等方式。大于30kn的高速船，小排水量船可以考虑选用挂机和舷内外机，大排水量的高速船建议采用喷水推进和表面桨推进的方式。而对于大于40Kn的船舶，喷水推进与表面桨推进都可以考虑，具体选型根据实船情况进行选择。60kn以上船舶基本都有采用表面桨推进系统，以获得最高的推进效率。合理选择高速船推进系统可以最大程度上发挥主机功率，达到最高的推进效率，提高船舶性能。
参考文献：
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