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标题: 航母的蒸汽-燃气轮机联合驱动 [打印本页]

作者: 晨枫    时间: 2026-2-28 05:13
标题: 航母的蒸汽-燃气轮机联合驱动
本帖最后由 晨枫 于 2026-2-27 15:18 编辑 , }+ g6 D  @( a4 A

' P4 z; u& ?, X6 C4 R: d0 }5 S大型集装箱船、油船用二冲程低速柴油机驱动,热效率高,而且因为转速够低,不需要齿轮箱,直接驱动螺旋桨,进一步提高热效率、降低机械损失。这些船的速度要求不高,加速要求更加不高,主打远洋航行,匀速长跑才是正道。
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: ~5 j) Q) U6 W5 G游轮多用柴油-电力驱动。一组四冲程中速柴油机的噪声、震动都比二冲程低速柴油机低得多,还容易根据负荷情况灵活启停和轮流运转,使得磨损均匀。柴油机不直接驱动推进,而是发电后,通过全船的综合电力系统,部分用于推进,部分用于一般供电。推进也用可转动的电动吊舱,推进、转向一体,靠泊不再需要拖轮帮忙,特别有利于频繁停靠。
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/ v- p+ h. j: ~1 t0 N8 `: @/ H5 U航母的动力要求与这些大船不一样。不仅吨位大,航速高,还要频繁加减速。起飞、着陆时全速前进增加相对速度,有利于增加起飞重量、降低着舰相对速度,巡航时不仅没必要全速,也有利于整个舰队的续航力。
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6万吨级“辽宁”号有20万马力,8万吨级“小鹰”号有28万马力,“尼米兹”级反而只有26万马力。“福建”号和“辽宁”号一样,也是4机组,但不知道功率多少,估计在25-28万马力级。
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燃气轮机的马力很大,但055也只有15万马力。把055的GT25000燃气轮机从4台增加到8台,可以满足常规动力8-10万吨级的动力要求,但机组太多,机械复杂性太高。/ p9 b$ l) G! a1 m- E

# H7 H1 P- ^% D% U8 m! u3 C+ m003的一号、二号弹射位的问题可以通过加长前甲板来解决,把“福建”号增加到10万吨级应该可以解决问题,但动力也要相应增加。
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  X; t% z' F: u' e3 {“福建”号的蒸汽动力机组不知道是什么技术水平,是亚临界还是超超临界(压力>22.12MPa、温度>580C),也不知道是否采用了综合电推。超超临界发电技术的系统热效率可以提高到45%左右,是中国电建的成熟技术,高于传统蒸汽动力的20-40%,也有利于与综合电推相整合,但还没有已知的用于舰船推进的先例。( l. l. _8 h' {( d

0 f( W# D; @) f3 i4 ^- F/ H' S与常规的亚临界机组相比,超超临界机组采用直流锅炉,没有常规汽包锅炉的巨大汽包,设备结构紧凑,占地面积小。在汽轮机方面,蒸汽参数高意味着蒸汽密度大、容积流量小,因此高压缸通流部分尺寸减小,总体布局更紧凑。虽然对钢结构的耐热耐压要求提高,需要使用更加高级的特种钢,在同等出力下,管壁厚度和结构件总体积减小,总体重量通常小于同容量的传统机组。/ o8 u: T. L) F7 ^* E
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25-28万马力还嫌不足。采用电弹后,电力要求增加,“福特”号的吨位没有比“尼米兹”级增加太多,但功率提高到35万马力。0 V1 W9 X) H( c) y; u. R

. x/ J' _- ^8 K- @" ~4 o% c假定“福建”号为25-28万马力而且已经实现综合电推,在此基础上,再加两台GT25000燃气轮机发电机组作为加速动力,应该就够用了。简单循环燃气轮机发电的热效率在30-40%。联合循环可达60%,但需要重量大、体积大的废热锅炉、汽轮机,而且热工参数与超超临界没法同意,只能是分别系统,不适合舰用,更加不适合作为体积、重量要求较小的加速动力。
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蒸汽动力部分相对不再需要频繁增减出力,也有利于操作和效率。
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# ]* ?) S: P8 i- `; `蒸汽-燃气轮机联合动力在60年代曾经被英国采用,用于几级驱护舰上,既利用起蒸汽动力成熟、省油的特点,又利用燃气轮机出力大、启停快的特点。但那时采用机械耦合,系统复杂,传动损失大,抵消了优点。以后就基本上没有采用的了。* D5 U. J% ^4 K0 t8 O7 Q! C
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现在重走老路,又不是完全的老路。电耦合、综合电推没有机械耦合的问题,又是中国船舶推进的强项,或许是值得一试的路子。说起来,004的后段有一个神秘的小开口,不知道是干什么用的。貌似有一道纵隔,很符合双机组燃气轮机加速动力的猜想。当然,这猜想有几分是真,或许会随着建造的进度而见分晓。3 T: E; y# h5 ]" J  T

0 g' k0 E. r0 M' ]这样的构型也便于快速过渡到核动力-燃气轮机联合动力,用较小的核动力作为巡航动力,轻小的燃气轮机作为加速动力。这抵消了一部分核动力不需要舰用燃油的优点,但较小、较简单的核动力的好处是显然的,增加的舰用燃油并不一定影响舰队运作,反而可能与护航舰队加油同频。




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