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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

2019-10-10 00:29 weila

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



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