现代军舰发动机:蒸汽轮机马力大,燃气轮机输出高,柴油机最便宜

原标题:现代军舰发动机:蒸汽轮机马力大,燃气轮机输出高,柴油机最便宜

从帆桨到蒸汽机,蒸汽机到蒸汽轮机,到燃气轮机,再到综合全电推进系统,军舰的动力系统走过了一条很长的路。经过上百年的技术积累,如今用在军舰上的发动机主要有三种,分别是蒸汽轮机,燃气轮机和柴油机。这三种发动机分别用在吨位不同的舰艇之上,吨位较大的舰艇使用输出功率高,马力大的蒸汽轮机。如大吨位航空母舰,除了英国的伊丽莎白女王级,都使用的蒸汽轮机。一般吨位的舰艇主要使用燃气轮机或者燃气轮机和柴油机交替,联合使用。如目前世界上大部分的驱逐舰,两栖攻击舰等等。而吨位较小的舰艇则使用经济性较好的柴油机,如护卫舰等。

蒸汽轮机

如今的船用蒸汽轮机和瓦特当年改良的蒸汽机有了翻天覆地的变化,其核心的运动机构从原来的往复式运动结构变成了先进的涡轮结构,性能得到大幅提升。现代蒸汽轮机全称蒸汽涡轮发动机,其工作原理是利用锅炉产生高温高压水蒸气,然后经过喷嘴,将高温高压水蒸气喷射在涡轮叶片上推动涡轮高速旋转,从而产生带动螺旋桨轴旋转的机械能。

蒸汽轮机是一款非常先进的大型船舶发动机。有很多人一说到我国辽宁舰和002航母采用常规动力,使用蒸汽轮机作为动力系统,张嘴就喷落后。事实上不止我国,就算是美国的核动力航母依然离不开燃气轮机。美国的尼米兹级航母动力系统是由两座西屋A4W核反应堆和4座蒸气锅炉组成。其工作方式是核反应堆产生热量烧开循环水,然后推动蒸汽轮机,最后带动螺旋桨旋转。我国辽宁舰航母使用的常规动力,工作方式和核动力的区别只有一个,那就是产生热量加热循环水的方式不同。核动力是核动力产热,常规动力是燃烧重油产热。

蒸汽轮机作为大型船舶动力有着极为明显的优势。第一,对燃料要求低,使用成本低。燃气轮机是外燃机,只要能把水烧开,苞米该子都能烧。不过为了保证其输出功率,一般使用蒸汽轮机的军舰都是用专用的舰用燃料油,也就是重油。

第二,输出功率巨大!一般的航母蒸汽轮机单机输出功率在兆瓦以上,可以推动十万吨的庞然大物跑出30节的高速。

第三,采用涡轮驱动,机械结构简单。机械结构简单了,成本就低了,维护就简便了,同时可靠性也更高。

尼米兹级虽然核动力,依然使用蒸汽轮机

蒸汽轮机的缺点也有。第一,蒸汽轮机冷启动时间非常长,数倍于燃气轮机和柴油机,需要数小时才能完成冷启动。所以我国辽宁舰航母在战备状态时,就算是靠泊也不会关闭主机,为的就是一旦需要出任务,可以迅速启动离开港口。

第二,蒸汽轮机热效率较低。在三种动力系统中,蒸汽轮机是最低的一种,而柴油机则是热效率最高的。

第三,蒸汽轮机由喷嘴喷出高温高压气体直接推动涡轮旋转,涡轮转速超级快,不能直接用螺旋桨驱动。所以需要减速器等一系列的辅助机构,导致蒸汽轮机体积巨大,一般只适合大型军舰。

辽宁号用蒸汽轮机

燃气轮机

燃气轮机是中型军舰的标配动力系统,比如美国排水量在9600多吨的阿利·伯克级驱逐舰使用的就是4台LM2500燃气轮机。除此之外,两栖攻击舰和两栖登陆舰也使用燃气轮机。更有甚者,英国的伊丽莎白女王级使用的IFEP综合电力推进系统主机也是2台36兆瓦输出功率的MT30燃气轮机。燃气轮机是目前最先进的军舰发动机号,也是众多海军强国主战水面舰艇的首选!

燃气轮机的优点在于,功率密度极大,同功率的燃气轮机体积仅仅为柴油机的三分之一左右,蒸汽轮机的五分之一左右。同时燃气轮机冷启动速度非常快,在启动机的帮助下,一般几分钟就可以完成启动到达最高转速。燃

气轮机的缺点主要是使用成本较高,同时产生大量高温尾气,需要复杂的排气系统,同时也会对军舰的红外特征产生一定影响。不过对于它带来的澎湃动力,各国海军依然非常青睐燃气轮机。

柴油机

舰用高速柴油机可不同于我们生活中的柴油机,舰用柴油机一般体积硕大,大的柴油机可能和一栋房子差不多了。柴油机原理就不多作介绍了,它用于军舰动力主要的有点在于。第一,热效率高。热效率高了,油耗就下去了。油耗下去了,经济性就上来了。所以我国在建造驱逐舰的时候,为了节省成本,经常使用燃气轮机与柴油机的交替动力系统。

第二,和燃气轮机一样,启动较快。不过柴油机快不过燃气轮机,一般来说柴油机从启动到额定功率状态工作,需要10-30分钟。虽然比不过燃气轮机,但是比蒸汽轮机快得多。除此之外,柴油机还有传动效率高等优点。柴油机的缺点则主要在于其工作时震动剧烈,同时会产生噪音。这会在一定程度上影响军舰的声学特征,不过还好,军舰不怕潜艇探测,所以噪音高一点也没事。

巨大的高速柴油机

再者,柴油机的输出功率有限,同时过载能力也比较差。理论上来说,只要无限叠加气缸,就可以让柴油机的输出功率不断提升。但实际上并不是这样,柴油机的输出功率是有限的。而且因为柴油机使用的是气缸往复式运,运动机构比较复杂。所以当负载过大时,柴油机的机械结构压力非常大,一般过载工作时,柴油机不能长时间稳定输出,容易发生机械故障。

056烧柴油

结语

军舰的动力系统从古代的帆桨动力发展到了如今的燃气轮机,柴油机和蒸汽轮机推进,走过了上百年的历史。人类的科技是在不断进步的,如今燃气轮机也要从世界最先进的军舰动力系统宝座上摔下来了。目前英国已经成功将综合全电推进系统用在了45型驱逐舰和伊丽莎白女王级航母,只不过这两款军舰采用的都是常规动力,所以依然需要燃气轮机来进行发电,推动电动机工作。等到核动力上舰,那么将不再需要燃气轮机发电,等到那个时候,将实现真正的综合全电推进。返回极速快3—极速快三官方,查看更多

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