舷外機

舷外機，顧名思義是指安裝在船體（船舷）外側的推進用發動機，通常懸掛於艉板的外側，又稱船外機。舷外機集成度高、安裝選購簡單，是個人休閒娛樂小艇的首選動力，也廣泛套用於商業運營、政府執法領域。

根據能量來源不同，船外機分為燃油類、及電動舷外機。

基本介紹

• 中文名：船用推進設備
• 外文名：Marine Propulsion Equipment
• 小艇推進：舷外機
• Boat Power：Outboard

定義

舷外機——舷外機是一種懸掛在舟、艇艉板上，能推動舟、艇航行的可卸式動力裝置，亦稱船外機、操舟機、掛機。主要是由發動機和傳動、操作、懸掛裝置及推進器等組成。具有結構緊湊、重量輕、拆卸方便、操作簡單、噪音小等特點，適用於在內河、湖泊及近海使用。軍事上常用在執行偵察、登錄、渡河、巡邏、就剩等任務的舟、艇和門橋上。民用賽艇、遊艇、短途運輸船和漁船也可以使用。有些操縱舟配有多種螺旋槳，供不同舟、艇在空載和滿載時使用。發動機多採用二衝程汽油機，少數為柴油機和電動機，功率範圍為0.74~221千瓦，重量10~256公斤。

舷外機最早出現在19世紀末期。20世紀60年代以來，一些國家為減輕操縱舟的重量，採用高強度的鋁合金和合金鋼及橡膠、塑膠等材料製作，為提高發動機的性能，採用回流掃氣、進排氣調諧、高能無觸點點火等措施。在推動方式上，美、蘇等國還注重發展噴水推進器，以適應舟、挺在淺水中航行。

舷外機按其功率分為6馬力、8馬力、15馬力、30馬力不等的諸多型號（如右圖為華盛泰山6馬力樣機），一般為二/四衝程汽油機，啟動方式多為手動式，由操作者手持方向手柄掌握方向。傳統柴油動力比較粗重，價格低廉，噪音及水域污染嚴重；二衝程船用動力偏重於價格經濟實惠，動力強，結構簡單；四衝程環保及噪音方面則比二衝程更為優越，油耗低，性能也更加持久可靠。在中國，舷外機還是個不太成熟的行業，所以發展前景很大！

華盛中天研發的“船用汽油掛機”，它區別於進口上萬元用於高端的快艇的設備，而只要幾千塊錢，適合於農民、漁民使用。

其主要意義在於：用四衝程汽油動力發動機代替傳統的船用柴油發動機，首先動力性得到保證，大幅減少了發動機的能耗和排污，同時發動機的噪音也得到降低，所以推廣節能小型漁業船舶、農用船、自用船等小型船舶漁業船舶動力系統首選四衝程舷外機。

國家標準

小艇舷外機攜帶型燃油系統國家標準具體有以下幾點內容

1. 範圍
本標準規定了在艇長為24m或以下小艇上安裝的舷外機所使用的額定容量等於或小於27L，用於攜帶和貯存易燃液體的攜帶型燃油系統的設計、材料及試驗要求。
本標準不適用於壓力式燃油系統。

2. 定義
本標準採用下列定義。
2.1 易燃液體
閃點電低於60℃（閉杯試驗），並在38℃時，利氏氣化壓力低於280kPa（絕對壓力）的液體。
2.2 攜帶型油箱
用來攜帶和貯存易燃液體，且其容量等於或小於27L，將成為攜帶型燃油系統一部分的油箱。
2.3 攜帶型燃油系統
用於與舷外機上燃油系統相連線，並帶有加油口蓋、通氣孔、燃油連線器、燃油管和有關附屬檔案的攜帶型燃油箱所組成的系統。

3. 一般要求
3.1 攜帶型燃油箱應設計成在艇上便於搬動和固定，在艇外再次充油時便於拆卸。
註：“攜帶型燃油箱”以下簡稱“油箱”。
3.2油箱的總容積應使在20℃時，在正常加油部位至少具有5%額定容量的膨脹空間。加油口開孔位置應在信箱處於其正常加油位置時不致堵塞膨脹空間。
3.3 在攜帶型燃油系統中應設有一可自動或手動關閉的通氣管。
3.4 使用無鉛汽油的油箱，其加油口頸部的最小內徑應為21.5mm，最大內徑應為23.5mm。使用其他燃油的油箱，其加油口頸部的內徑應大於30mm。
3.5 在油箱處於正常使用或貯存位置時，油箱的所有開口均應高於燃油液面，且應具有液密和氣密的罩蓋。
3.6 油箱應設計成單手就可攜帶。
3.7 油箱的形狀應是不易堆疊的。
3.8 用於攜帶型燃油系統的材料的配置，應使得在通常船用條件下它們的電化腐蝕為最小。
3.9 在塑膠盒合成橡膠材料中應含有抗紫外線劑。
3.10 油箱的顏色應為紅色。
3.11 油箱上應有知名系統用何種燃油的標誌符號。
3.12 在用金屬材料製造油箱時，不應使用熔點低於450℃的焊接材料。
3.13 如艇上裝設舷外機攜帶型燃油系統，則其艇主手冊應包括附錄A（提示的附錄）中所列的內容。艇主手冊見附錄B（提示的附錄）。

4. 標識
有相應有下列標誌：
a）製造廠商標或名稱；
b）標稱容量，L；
c）星號標記；
d）用數字或代碼表示的製造年份；
e）GB/T 18571,字元最小高度應為4mm；
f）燃油類型符號，最小高度為25mm；

g）防火符號，最小高度為25mm

燃油類舷外機

原理

燃油類舷外機的工作原理是將燃油的化學能通過內燃機轉化為機械能，然後通過機械傳動、螺旋槳轉換為船艇前進的動能。

構造

通常由三大主要部件組成，動力頭、齒輪箱、及推進器。

1，動力頭是舷外機的動力心臟，實際上就是一個完整的內燃機。傳統的內燃機為曲軸水平布置並水平方向輸出動力，舷外機的內燃機曲軸為豎直布置，以方便將動力向下方輸出。除了曲軸、活塞、連桿、缸套、缸蓋、缸體，一個動力頭還包括完整的配氣機構（凸輪軸、頂桿、氣閥等）、燃油系統、冷卻系統、潤滑系統、進氣系統、以及其他部件等等。

內燃機原理

動力頭是整個舷外機造價最高、技術含量最大、也是重量體積最大的部分。被“寄予厚望”的動力頭在舷外機的最上端，所以燃油類舷外機看起來都有頭重腳輕的感覺。

2，齒輪箱位於動力頭的下方，負責將動力傳遞至推進器，並且提供一個減速比——因為內燃機的轉速太高而扭矩較小，不適合船舶推進，所以需要齒輪箱來降轉速、提扭矩。齒輪箱主要由傳動軸、齒輪、及外殼組成，它的主要性能指標是傳動效率、水阻係數、及可靠耐用性。這非常具有挑戰性，為了提高傳動效率、降低水阻，就必須“瘦身”，但會降低可靠耐用性；“用料厚實”會增加可靠性，但又會降低傳動效率、增加水阻。所以，問題的關鍵是如何在兩者中間找一個平衡。

3，推進器其實就是螺旋槳，這裡面也大有講究。螺旋槳最基本的指標是螺距，螺距的定義是假設沒有滑脫的情況下，螺旋槳旋轉一圈前進的距離；這個螺距和螺絲的螺距本質上是一樣的，就是在往木頭裡擰螺絲的時候，擰動一圈，螺絲前進的距離。螺距大，螺旋槳需要的推力就大，每轉動一圈前進的距離大（擰起來費力，但很快就全部擰進去了）；螺距小，需要的推力小，但每轉動一圈前進的距離也短了（擰起來輕鬆，但多費時間）。

通常對於重載的船，我們希望舷外機提供的扭矩大些，螺旋槳螺距大些，推進效率更高；對於很輕的小船，對扭矩的要求就沒這么高，螺旋槳螺距小些，轉速高些，推進效率更高。

分類

按燃油類型分，有汽油舷外機、柴油舷外機、液化石油氣舷外機、及煤油舷外機。

1，汽油舷外機：舷外機的主流燃料為汽油，具有用途廣泛、技術成熟、功率範圍廣等優勢。從燃燒技術上講，又分兩衝程、四衝程、及兩衝程直噴。兩衝程加速性好（因為曲軸每轉一圈就做功一次），但排放太差，在歐美早已不可以銷售了；四衝程相對要環保一些，但兩衝程人士不太適應它的加速能力（曲軸需轉兩圈才做功一次）；兩沖直噴希望將兩者的優點結合起來，是在兩衝程的基礎上實現汽油缸內直接噴射，而不是通過化油器和空氣混合。目主要的舷外機廠商如山葉(Yamaha)、水星(Mercury)等都有這三種技術能力，而美國的喜運來(Evinrude)更加專注在兩沖直噴技術上。

2， 柴油舷外機：由於柴油機的技術特性，決定了柴油舷外機不可能廣泛套用。即使高壓共軌技術大行其道，其壓燃式的工作原理也注定了工作時振動及噪聲會更大。對於安裝在機艙內的舷內機不是問題，但對懸掛在艉板上的舷外機來說是致命的。柴油機通常扭矩較大，傳遞大扭矩也給齒輪箱帶來更大的挑戰。柴油舷外機的吸引力來自柴油，一是更安全（比汽油安全）；二是對於安放在以柴油作為燃料的大船上的交通艇來說，無需另配（汽油）燃料箱。

3， 液化石油氣舷外機：它的誕生只有一個理由----環保。隨著各個國家對環境保護重視程度日益提高，汽油/柴油舷外機已無法滿足很多地區或湖泊的環保要求，於是液化石油氣舷外機誕生了。實質上這是傳統的汽油舷外機稍作改裝而來的，就像國內汽車改為液化氣車一樣。液化氣舷外機在美國占用相當大的份額，國內也早已開始使用，只是由於太容易揮發泄漏，籠罩於人們頭頂的安全疑慮始終不能揮去。國內最常見的是由本田汽油舷外機改裝而來的。

4， 煤油舷外機：在東南亞和南亞市場龐大，使用低品質的煤油作為燃料。優點：省錢；缺點：污染大。

優缺點

各種燃料的舷外機優缺點以上已經有所涉及，這裡只著重介紹汽油舷外機的優缺點。

優點：

1，安裝方便，直接懸掛在艉板上，沒有艉軸對中等等複雜環節。2，不用機艙，節省船艙寶貴空間。

3，本身是一個完整的推進系統，簡化了用戶和船廠的選購和採購流程。

4，通常重量較輕，有利於提高船、特別是高速艇的航行性能。

缺點：

1，因為安裝方式的限制，必須採取輕量化設計，減輕重量的同時大大降低了舷外機的可靠性和壽命。通常商業用途的舷外機壽命在2-5年。

2，能量利用率低，燃油經濟性較差，使用成本高。

3，結構複雜，運動部件多，後期需要大量的保養，故障率高。

4，儲藏運輸不方便，汽油泄漏不可避免，不但帶來安全問題，同時污染周圍環境。國內很多地區海事局已經禁止超過12客位的船隻使用汽油舷外機作為動力。

電動舷外機

隨著直流無刷電機技術的成熟及電池技術的進步，電動舷外機也進入了人們的選擇範圍。

工作原理

電動舷外機以可以循環使用的蓄電池作為能量源，通過電動機將電動轉換為動能。

構造

根據電機位置的不同，可分為電機下置式、電機上置式。

1，電機下置式，顧名思義是電機安放在舷外機的下部，電機輸出軸直接帶動螺旋槳軸旋轉。常用的電機為直流無刷電機，能量轉化率高；轉換後的動能直接傳遞給螺旋槳，能量損耗達到最低；中間連線體不涉及動力傳遞，外形設計完全從流體力學角度考慮，最大程度降低水阻係數，所以此結構能量利用率最高。電機轉子及軸系是唯一的旋轉部件，整台舷外機結構簡單，故障率低，可靠性高。

Torqeedo 3馬力

但因為下部空間限制，電機尺寸不可能太大，所以此結構通常套用於較小馬力的電動舷外機上。如Torqeedo公司所有8馬力以下的舷外機都採用此結構。

2，電機上置式，電機安放在舷外機的頂端。電機動能輸出通過齒輪箱中的傳動軸傳遞到螺旋槳上。齒輪箱的結構和設計和傳統的燃油舷外機沒有本質不同。這種設計的優點是上部電機受空間限制較小，體積可以相對較大，適合較大馬力的舷外機。Torqeedo公司的20、40、80馬力舷外機就是採用此設計。

Torqeedo深藍80馬力

另外根據蓄電池位置不同，分為內置式、外置式，通常較小馬力對電池容量需求較小，可以做成電池內置式，這樣用戶使用更加方便；較大馬力對電池容量需求較大，通常需要外置電池。

優缺點

優點：

1，綠色環保，零污染。這體現在兩個層次。一是對環境無污染，對保護水資源和空氣有積極意義；二是對使用者個體來說，儲藏、運輸、使用都很乾淨，沒有討厭的汽油味、油污、及吸入廢氣。

Torqeedo電動舷外機

2，安全。不管是汽油、液化氣、還是柴油，都易燃易爆，非專業技術人員的普通用戶操作時還是有些風險的。電動舷外機完全不用擔心此類風險。

3，推進效率高。低轉速、高扭矩的輸出特性非常適合船舶推進。

4，使用成本低。日常充電的費用遠遠低於購買燃油的費用；結構簡單，轉動部件少，工作可靠，維護成本極低。

5，儲藏、運輸、使用方便。

缺點：

1，電池續航能力有限。即使是Torqeedo使用鋰電池的系列，經濟航速下也只能達到2-3小時的續航能力，雖然個人休閒娛樂不是問題，但商業運營就必須通過增加電池組來滿足續航要求。

Torqeedo裝在畫舫船上

2，功率範圍較小。目前馬力最大的量產電動舷外機也只有80馬力，和汽油舷外機動輒300、350馬力相比還

3，首次購置成本較高。作為舷外機行業的高端產品，給用戶提供優秀的使用體驗的同時，因為成本的原因，價格也較高。

電動舷外機的代表是德國的Torqeedo公司。2012年推出80馬力的深藍(DeepBlue)舷外機，獲得當年的DAME綜合獎項，也是至今為止世界上馬力最大的量產電動舷外機。在此基礎上，Torqeedo公司又研發出40、20馬力舷外機、舷內機，結合已經成熟的1-8馬力產品，組成了相當豐富完整的電動舷外機產品線。

順便說一下，常見的眾多的拖弋馬達（TrollingMotor），包括進口的國產的，並不是嚴格意義上的“舷外機”。他們的功率較小，扭矩更小，推進效率低下，只能作為輔助動力調整船的位置、方向，而無法作為推進動力快速、持續航行。