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军舰一般使用什么发动机?

时间:2021-10-08 07:42 点击:274 编辑:邮轮网

目前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。一般来说,大吨位舰艇,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,扫雷艇等等。

蒸汽轮机现代船用蒸汽轮机和瓦特当年改良的蒸汽机有了脱胎换骨的变化,从原来的往复式运动结构变成了先进的涡轮结构。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。

蒸汽轮机其实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航母使用常规动力,利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使用燃气轮机。美国的尼米兹级航母动力系统是由两座西屋公司的A4W核反应堆和4座蒸气涡轮组成。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工作的。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。

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。

核动力航母也离不开蒸汽轮机

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!

▲这就是燃气轮机,燃气轮机的工作原理和航空发动机一样,二者可以共用核心机。首先吸入空气,然后通过压缩叶片压缩,进入到燃烧室和燃料混合爆燃,形成高温高压燃气向后排出。这个过程中涡轮高速旋转,从而将燃油化学能转变为机械能,带动螺旋桨旋转。

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。燃气轮机的缺点减少,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。

伊丽莎白女王级航母也用燃气轮机

柴油机舰用高速柴油机可不同于我们生活中的柴油,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。

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型护卫舰用柴油机

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。

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