航母为什么用蒸汽轮机而不用柴油机?

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航母为什么用蒸汽轮机而不用柴油机?

2024-07-15 06:57| 来源: 网络整理| 查看: 265

船舶主机(柴油机)

关于这个问题我们还是先从各自的优缺点开始分析。

柴油机属于典型的内燃机,相比较于汽轮机它具有以下优缺点。

大型船舶主机(柴油机)有几层楼高

优点:

1、 经济性较高,因为它热效率高,所以燃油消耗率比蒸汽轮机低。这一优点能使柴油机船的续航力大大提高;也就意味着一定续航力下所需燃油贮备量较少,能节省宝贵空间。

2、 单位功率的重量轻,柴油机动力装置中除主机和传动机组外,不需要主锅炉、燃烧器以及工质输送管道等辅助机械设备,所以布置简单,因此单位功率的重量轻。

3、 具有良好的机动性,备车时间短,操作简单,启停方便,正倒车迅速,一般正常启动到全负荷只需10~30min,紧急时需3~10min。柴油机装置停车只需2~5min,主机本身停机只需几秒钟即可。

4、传动效率高,大型低速柴油机转速低(能低至每分钟100转左右),能直接驱动螺旋桨,减少了减速齿轮箱,传动效率高,可靠性好。(下图可以看出DWT35000吨散货船的轴系中间是没有齿轮箱的,轴系通过高弹直接连接的主机)

DWT35000吨散货船(网上找不到好图,我自己的CAD截图大家将就看吧)

缺点:

1、 由于柴油机的尺寸和重量按功率比例增长快,因此单机组功率受到限制,这使得柴油机的最大功率受到了限制(当今世界最大的柴油机为:芬兰的瓦锡兰公司生产的,型号为RT-flex96C型的船用柴油机,长27.3米,高13.5米,装机总重2446吨(净重2300吨),转速102转/分,约10.9万马力)。

RT-flex96C型的船用柴油机

2、 柴油机工作中的噪声、振动较大。这是一个重要问题,作为作战舰艇较大的震动,对精密武器和设备会有一定的影响,而震动的噪音也很容易让敌人发现。

3、 柴油机作为往复运动,相较于汽轮机的回转运动,寿命相对较短,大修时间也短,可靠性相对较差。

4、 柴油机可变工况差,一般航母至少有两个工况,在平时巡航时会采用经济航速航行,需要较低的功率,在战斗工况下需要高速航行。

5、 柴油机的过载能力也较差,在超负荷10%时,一般仅能运行1h。

汽轮机(如下图)是典型的外燃机,和内燃机相比,汽轮机具有以下优缺点。

优点:

1、相比较与内燃机,具有单机功率大,汽轮机基本上以兆瓦为单位,能限制汽轮机功率的只有螺旋桨了(螺旋桨技术限制了船用汽轮机功率)。因为船用汽轮机的最大功率受到螺旋桨的限制,所以单机一般不超过60兆瓦。

2、因为汽轮机属于回转机械,所以结构简单,造价低,震动小,寿命长,大修期长。

3、对燃料要求低(不挑食),很多同志回答说锅炉烧重油,其实很多锅炉烧的是渣油,比重油还要便宜。

4、可变工况范围大,汽轮机通过调节蒸汽量,可以满足各种运行工况。

缺点:

1、相比较柴油机热效率低。

2、备车时间长,军舰为减少备车时间,有时靠港一般不关锅炉,造成一定让费。

3、辅助机械设备多,单位功率体积大。

4、转速太高,不能直接驱动螺旋桨,需要设置多级减速齿轮箱。(我曾经参观过我国以汽轮机为动力的驱逐舰,该舰的减速齿轮箱和汽轮机一样大了。。。。。。。)

看了这么多我们感觉貌似还是觉得柴油机的优点多,貌似唯一制约它的问题就是单机功率太小了。其实不然,船舶在动力装置的设计选择上,是需要综合考虑的。

就拿美国航母来说,采用的是蒸汽弹射,蒸汽弹射需要大量的蒸汽,如果采用柴油机,那就意为着需要单独设置一个大的锅炉,无论从成本考虑还是空间考虑都是不划算的。

弹射起飞

再有咱们船舶人都知道,主机烧重油是省钱,但是重油粘度很高,需要蒸汽盘管加热才能流动,一般船舶会设置一个燃油废弃组合锅炉,而采用汽轮机为动力的船,使用本身动力锅炉的蒸汽就可以了,这样自然方便不少。

船舶油舱内的蒸汽/热油加热盘管

还有航母属于全球部署的舰船,在寒带地区航母开敞的甲板很容易结冰,这样会影响飞机起降,这时候就需要蒸汽除冰,

航母甲板结冰了

最后航母就像个移动的城市,上面有几千船员,就洗漱的热水和冬天的取暖就是一个大问题,而蒸汽就是个很好的热源。

当然蒸汽在船上还有很多用途,比如海底门吹洗,喷射泵动力源,各种杂用等等(比如最近抖音每天都有人展示的蒸汽洗车,航母上可以来个蒸汽洗飞机啥的,或者来个桑拿啥的。当然这只是说笑而已)。

燃气轮机

综合各种原因,航母选择蒸汽轮机作为动力。但是随着电磁弹射和电磁炮的发展,未来航母很有可能电推化,常规动力航母很有可能采用燃气轮机做原动力,核动力航母。。。。。。。当然依旧用汽轮机,只是汽轮机不再用来驱动螺旋桨,而是用来发电。

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作者:云阳科技(船舶人是自己小号,因为云阳科技不能在搜狐注册) 2018年6月11号返回搜狐,查看更多



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