船舶主机对环境的污染非常大,现在出于环境保护的原因,对船舶的排放要求越来越高,减少排放的很多措施会直接导致船舶经济性下降,比如燃烧高品质的油会增加成本,增加除硫除氮装置会直接降低主机的输出功率,我想你提到的环境经济性研究应该是这方面的问题。 为什么现代民用船舶的动力装置大多采用柴油机动力装置?在保证同等功效和成本的情况下,还没有取代柴油机能源,所以大多采用柴油机动力装置,现在只不过要求的比较严了,比如排放的各种要求,能源在枯竭,柴油现在都涨价了,所以现在的柴油机大多采用重柴油,以节省成本。核动力肯定是不现实,太阳能限制更多。如果真的有一天能源枯竭,而科学家还没有发明更好的取代物质的话,我们或许会重建以前的帆船。 为什么航母要采用汽轮机这种动力方式呢?柴油机高速振动太大,蒸汽轮机副产品淡水和蒸汽作用非常大首先汽轮机有两种,一种是蒸汽轮机,另一种是燃气轮机。燃气轮机的效率可是一点都不低,而且可以说是目前效率最高的船用动力。因为燃气轮机本身是航空发动机改进而来,例如现在最好的舰用燃气轮机英国罗尔斯·罗伊斯公司的MT-30燃气轮机,整体重量只有6.2吨,加上底座和整个箱装总重量也就22吨,但是输出功率可以达到4.8万马力。而目前功率最大的舰用柴油机,芬兰瓦锡兰公司的RT-flex96C型的船用柴油机,净重量达到2300吨,装机总重量达到2446吨,最高输出功率为10.9万马力,跟燃气轮机比拼效率完全不是一个层次级别。MT-30燃气轮机是目前英国维多利亚女王级航母、美国DDG-1000朱姆沃尔特级驱逐舰、自由级濒海战斗舰的主要动力。芬兰瓦锡兰的RT-flex96C柴油机,高度达到13.5米,长27.3米,但是输出功率也就两台MT-30多点,根本无法跟燃气轮机相比。 柴油机作为船用动力,其最大优势并非高效,而是燃料消耗率低,省油。柴油机这种内燃机,其工作机制是间断放油,燃烧一次做功,热效率利用程度高。但也因为他需要四冲程机械往复运动来实现做功,柴油机在高负荷情况下振动和噪音相当大,并且急剧消耗磨损寿命,对于航母这种经常需要高速航行来收放舰载机的舰种来说,并不适合。德国在二战前建造的德意志级袖珍战列舰,为了能满足《凡尔赛和约》限制内的吨位内满足航速和航程要求,首次在大型战舰上采用柴油机作为主要动力,但是高速情况下振动实在太大,高速性能欠佳。德国在突破凡尔赛和约后推行的Z计划中希佩尔海军上将级重巡洋舰、沙恩霍斯特级战列巡洋舰和俾斯麦级战列舰等都放弃柴油机作为动力,恢复使用传统的蒸汽轮机。 目前航母使用的最主要动力方式是蒸汽轮机,燃烧锅炉产生蒸汽来推动汽轮机做功,核动力航母也是使用核反应堆来代替锅炉,产生推动的蒸汽,真正做功的也还是蒸汽轮机。蒸汽轮机本身效率不低,只不过加上锅炉以及各种管线后,单位功率体积和重要要超过柴油机。此外,启动速度慢等也是要烧锅炉的锅。最先进的福特级航母也是使用4台蒸汽轮机提供航行动力 蒸汽轮机虽然效率低,启动速度慢,但是他除了高速性能要比柴油机好外,有个不容忽视的优点,那就是烧锅炉的副产品是蒸汽和热水,是舰用蒸汽的主要来源。大部分航母使用的都是蒸汽弹射器,需要消耗大量的蒸汽,这些蒸汽都是直接从锅炉中导出。尼米兹级航母的C-13-2蒸汽弹射器,弹射一次要消耗860公斤的蒸汽,连续弹射后会因为蒸汽供应不足,航速下降到25节。 即使现在航母使用电磁弹射,不再需要蒸汽来弹射飞机,也有一些航母(库兹涅佐夫号、辽宁号)使用滑跃起飞,但是军舰上热水用途也非常广泛,清洗甲板和官兵用水等都需要。此外,锅炉也是淡水的主要来源,直接烧海水产生蒸汽,冷凝后就是淡水,可以补充淡水消耗。这种多用途能力,是柴油机望尘莫及的。所以柴油机作为民用低速船舶来说,是个不错的动力选择,但是对于高速军用船舶来说,表现欠佳,燃气轮机是最佳动力选择。但对于生活数千人的航空母舰来说,蒸汽轮机副产品淡水和蒸汽是不容忽视的优点。 这个问题老梁来回答。 这事其实让大家伙挺纠结的,航母这可是一大杀器,您不装个柴油机,咋也得整个燃气机,偏偏装个蒸汽轮机为嘛呀? 咱明白大家伙的意思,蒸汽轮机吗?不就是瓦特瞅着茶壶盖被蒸汽顶开发明的物件,算是工业革命的鼻祖。 所以这蒸汽轮机算是个老家伙了,而柴油机和燃气机差不多是同一个时间段出来的东西,按照一般规律越是往后,这东西越先进,那么蒸汽轮机这么个老物件能撑起大梁吗? 咋说呢?这个世界上很多东西,他可不是只要好,您可劲往里头塞,就能怼出个更好的东西,老天爷的规矩其中有一条,合适才是最好的。 最简单的说,咱隔壁邻居三哥家那阿琼坦克,那可是好东西怼起来的物件,结果呢?他们自己人都嫌弃,能不用就不用的。 那么咱就分析分析,为嘛航母就只能用蒸汽轮机。首先是柴油机,这家伙力气可不是一般的大,什么坦克,拖拉机,重型卡车,都喜欢装这东西。 那屁股后头突突一冒黑烟,啥坡都能给您拉过去。 所以您要说柴油机因为动力输出不够,拉不动船舶,这话牛顿听了这都得掀棺材板和您辩驳一二。 其实采油机在大型低速的船舶中还是具有一定的统治地位,什么一万吨,四十万吨,您随便整,拉不动您找他退货,您买的绝对不是柴油机。 而且这家伙还有优点,什么热效率高,寿命长等等。 但这家伙绝对不可以装到大型军舰上头,装上去这就是找死。 为嘛呢? 首先柴油机有一个致命的缺点,您需要的动力输出越大,这货的个头必须越大,不然就达不到您的输出要求。 举个例子大家伙感觉一下,美国那伯克级驱逐舰,这算是个大家伙了吧!就这主柴油机要是想满足他的动力需求,您就的来一组装机重量为2446吨的柴油机。 您瞅这重量,就这军舰导弹不用拉了,光拉着柴油机搁大海上跑路了。 说句不好听的要您干嘛呀?咱不说他重量,您就是想把他塞进军舰里头,这军舰就得开个天窗把这东西亮出来才成,什么驾驶室指挥室的,您也用不着了,大家伙直接就蹲在这柴油机上边搞指挥就完事了,所以就没地把他塞进去, 而且这柴油机的动静那可不是一般的小,他全拼一口气把柴油用力压缩,然后柴油在气缸里爆炸推动活塞干活的物件,您感觉这动静能小了吗?海里的鲨鱼都能被他吵死。 说道这里估计有小伙伴就说了:“你把他拆小了,一台变成二十台不就行了,见缝插针的装!” 哥们,东西越多,这玩意对于技术要求就越高,而且您还将这动力系统变的无比的复杂,这可靠性您就别提了,这玩意有一台歇菜了,动力输出可就有问题了,您这主意不成! 所以在大型水面战舰柴油机直接就被丢到了垃圾桶里头了。 当然您民用的慢速的到是可以用用,他们不嫌弃! 那么咱就剩下蒸汽轮机和燃气机了。燃气轮机这家伙相对于柴油机来说,体重这就小多了,您比方说14RT-flex96C,这货单台重量六吨,四台重量是二十四吨,却可以输出十万马力的动力,这给那伯克战舰装上去,开着您就能跑,什么炮弹,导弹您可劲的装都不成问题。 说道这里估计有小伙伴要说了:“这燃气机不也拆成了四台吗?技术要求呢?可靠性呢?” 你快拉倒吧,这总比开个天窗,啥都装不了的好。 所以燃气轮机,现在是除航母之外的大型舰艇上使用的动力系统。 那么为嘛航母上不装呢? 首先航母的跑道看着挺长,他其实压根就不够飞机起飞用的,所以他们通常采用蒸汽弹射。 一说蒸汽弹射,他可不是您烧一壶茶水顶起来的那点蒸汽,一次弹射他需要的用量那可巨量的,840公斤的蒸汽。 咋?您为一个蒸汽弹射再另开一锅炉来烧水?太费劲了,蒸汽轮机就能完美的提供这蒸汽了。 当然现在有电磁弹射,但问题是这玩意还没有大面积的推广。 说道这里估计有人说了:“这蒸汽轮机,这货占的面积可不是一般的大,和柴油机的体积有的一拼了。” 您说的也对他也不对,蒸汽轮机他不是一个整体的结构(柴油机就是一个大铁疙瘩),他很多零散的部件可以平摊开,进行分散布置,所以他可以把一些边边角角的空间利用起来,当然结果就是这机舱没有一个下脚的地了,给维修人员带来了很多的困难,但这属于可以克服的范围。 再有一点,航母发展到最后这都是核动力的,而核动力的动力输出就是靠蒸汽轮机的,这玩意压根您就淘汰不了的。 最后说一点,航母蒸汽轮机使用的是重油,这家伙便宜,以辽宁舰为例,装满一次重油,这就得需要三千万,您换别的油试试,成本太高了。而且蒸汽轮机使用的时间也长了,技术很成熟的,维修起来相对简单一点。 好了,今天就写到这里,喜欢的朋友加个关注,顺手点个赞呦! |
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