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      航母為何不用汽油和柴油發(fā)動機?

      2020-08-02 19:06閱讀(74)

      航母為何不用汽油和柴油發(fā)動機?:圖注:艦用柴油機首先,航母不能使用汽油機,不但航母不能,所有的軍用艦艇都不能使用汽油機。因為汽油是易燃易爆物品,在艦船

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      圖注:艦用柴油機

      首先,航母不能使用汽油機,不但航母不能,所有的軍用艦艇都不能使用汽油機。因為汽油是易燃易爆物品,在艦船上完全是一顆定時炸彈,如果被擊中引爆,會造成殉爆的連鎖反應,從而造成更大的損失。根據(jù)美國軍用標準和我國的國軍標規(guī)定,不但軍艦不能使用汽油機和汽油,而且汽油更嚴禁上艦。就連艦載機,包括直升機、固定翼飛機和無人機,都不能使用汽油機,必須使用重油(柴油或航空煤油)發(fā)動機。

      至于柴油發(fā)動機,它在普通軍艦上其實應用非常廣泛,但柴油發(fā)動機有一個缺點,就是隨著功率增加,尺寸和重量增長非常快。也就是說,在大功率條件下,同等功率的柴油發(fā)動機的體積和重量,要比燃氣輪機大得多!這就使得大功率柴油機在大型軍艦上的使用受到限制。此外,柴油發(fā)動機還有其他缺點,柴油發(fā)動機機工作中的噪聲、振動較大。艦用中高速柴油機的運動部件磨損較厲害,高速柴油機的整機壽命僅1000~2000小時。艦用柴油機在低轉速時穩(wěn)定性差,因此不能有較小的最低穩(wěn)定轉速,影響船舶的低速航行性能。柴油發(fā)動機的過載能力也較差,在超負荷10%時,一般僅能運行1小時。

      因此,目前柴油發(fā)動機機在5000~10000噸排水量的大中型水面主戰(zhàn)艦艇(主要是驅逐艦)上,多與燃氣輪機并用,并充當柴燃聯(lián)合或交替動力中的一部分使用。而作為主機,柴油機多在排水量5000噸以下的中小型水面艦艇(主要是護衛(wèi)艦、輕型護衛(wèi)艦和快艇)中使用。當艦艇排水量超過1萬噸,則基本都使用燃氣輪機或蒸汽輪機作為動力。

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      航母出現(xiàn)于一戰(zhàn)前,但真正具備攻擊能力的航母出現(xiàn)一戰(zhàn)已經(jīng)結束了。

      航空母艦的特性決定了航母的大噸位,而汽油機由于天生的高轉低扭,航母連起步都難,而柴油機雖然出現(xiàn)的較早,不過能夠適應航母作戰(zhàn)的柴油機現(xiàn)在都沒有出現(xiàn)過,軍艦上裝備柴油機的多是軍輔船,或是對航速要求低的軍艦,例如護衛(wèi)艦等等,而航母對航速是有要求的,航速低了對于艦載機起飛是不利的,不管是滑躍式起飛還是彈射起飛(彈射起飛以柴油機的特性根本沒辦法在保證航速的情況下為彈射器提供能量的),再說柴油機以目前的技術發(fā)展是不能保證航母正常作戰(zhàn)的。

      所以從最早的航母就采用了蒸汽鍋爐動力,也就是燃燒重油加熱水產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機轉動,最終帶動螺旋槳轉動為航母提供動力的,也可以為蒸汽彈射器提供所需要的蒸汽,后來航母的動力慢慢發(fā)展為核動力或是燃氣輪機。

      核動力只是將原來的鍋爐替換,用核裂變產(chǎn)生的熱量加熱水產(chǎn)生蒸汽還是推動汽輪機帶動螺旋槳轉動的,同時繼續(xù)為彈射器提供蒸汽或是帶動發(fā)電機發(fā)電為電磁彈射器提供動力。

      燃氣輪機只是單純的將軸功率傳至變速器后帶動螺旋槳或是發(fā)電機,為其提供動力的。

      說到最后總結一下就是,航母為什么不用汽油機或者柴油機呢?汽油機拖不動航母的偉岸身姿,柴油機跑斷腿也不能讓航母跑得快。

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      一說起動力燃料,大家腦海中第一個浮現(xiàn)出的就是油,一般都是汽油和柴油,比如我們常見的汽車。那么,大家有沒有想過,航母是靠什么發(fā)動的呢?難道也是柴油汽油嗎?答案是否定的。

      最早的航母出現(xiàn)在一戰(zhàn)前,那時候,蒸汽鍋爐還是重型機械的主要動力,通過燃燒重油架熱水產(chǎn)生蒸汽作為動力,帶動螺旋槳轉動,也能為蒸汽彈射器提供蒸汽。如果說這一時段使用蒸汽鍋爐是因為柴油汽油未能廣泛使用,那后來呢?

      其實在之后的發(fā)展中,人們也試圖使用柴油或汽油,卻發(fā)現(xiàn)了汗多不妥之處。汽油:汽油機高轉速低扭矩,對于航母這樣的大噸位軍艦,遠遠不夠,根本拖不動。更重要的是,汽油的特性,易揮發(fā),燃點低,易燃易爆,一旦在軍艦上爆炸,那該是多大的損失。柴油:柴油機功率不足,馬力大轉速低,一般的民用船用大型柴油機沒問題,但是放在軍艦上就夠嗆。能造出來的最大的柴油機也帶不動航母啊,更別提支撐彈射助推器了。

      當然隨著時代發(fā)展,也不會再用重油架熱水產(chǎn)生蒸汽了,現(xiàn)在更多的是核動力或者燃氣動力,核動力就是替換了原來的鍋爐,用核裂變加熱水產(chǎn)生蒸汽,以此產(chǎn)生動力。燃氣機輪是將軸功率傳至變速器后帶動發(fā)電機或螺旋槳。我想,到了以后。技術會更加先進,可能會向全電方面推進,也有可能會有更適合的燃料。

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      這個問題屬于技術發(fā)展的過程中,沒給汽油機或柴油機機會吧。內燃機出現(xiàn)的時間太晚了,在大型戰(zhàn)艦上使用時間更晚了。由于內燃機技術起步晚,它不可能一下子成熟與發(fā)展起來。

      從技術發(fā)展上說,汽油機就從沒有做為大型艦用動力來使用過,只有柴油機用于艦用動力,而且到目前求說,使用也是相當廣泛的。但是柴油機有一個問題,優(yōu)點不少,缺點也有的,其中之一:缺少爆發(fā)力,也就是說,需要全力加速時,它的反應太慢,而且它的功率也不夠大,目前來說,一般只應用中小型戰(zhàn)斗艦艇,或者,非作戰(zhàn)艦只,也就是對航速要求低的船只。

      對航母來說,一直采用蒸汽輪機,加熱水產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機轉動,帶動螺旋槳轉動。只不過蒸汽供應是燃油鍋爐,還是核反應堆提供的問題。不需用柴油機的原因,一是功率就不足,可供航母使用的大功率柴油機至今造不出,目前可以造出的最大柴油機也無法滿足要求,二是,無法支持蒸汽彈射器。

      既然達不到要求,自然不用了,未來也不可能使用。未來的發(fā)展方向為全電推進,如果是中小型艦艇采用柴油機來發(fā)電尚可,但是對于大型戰(zhàn)艦,它依然難以達到要求。全電動推進,不是簡單的電傳動的問題,實際上艦艇對電力的需求非常大,柴油機在許多方面已滿足不了要求,未來柴油機會被優(yōu)點更多的燃汽輪機取代,也許核動力系統(tǒng)也會取代。至少英國的新一代航母就采用了燃汽輪機為核心的電推進系統(tǒng)。

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      這個問題其實很簡單,那就是艦船功率需求相當大,性能要求高,安裝空間小。

      水面艦艇動輒幾千上萬噸,要推動這樣巨大的龐然大物需要相當大功率,同時航空母艦這類戰(zhàn)斗艦艇,航速要求較高,都要達到二十多節(jié)甚至三十節(jié)的航速。大家都知道水這類高密度流體產(chǎn)生得阻力隨速度呈指數(shù)級增長。隨之功率需求也是呈指數(shù)增長。要達到設計時速都是需要十幾萬馬力以上。

      這里舉幾個例子,尼米茲 10萬噸左右,動力功率約200兆瓦(約28萬馬力)。庫茲涅佐夫 6萬噸左右,總功率147兆瓦(約20萬馬力)。戴高樂 滿排40600噸,總功率為76200馬力?巳R蒙梭 3.2萬噸 動力功率約12.6萬馬力;o 4萬噸 動力約14萬馬力。無敵 20300噸 總功率112000馬力。阿斯圖里亞斯親王 滿排16900噸,總功率46400馬力。加里波第 滿排13370噸 ,總功率80000馬力。小鷹 8萬噸左右,總功率280000萬馬力。差克里·納呂貝特 滿排11485噸,功率11780馬力。而中國遼寧艦主機功率也在15萬千瓦左右。這樣大的功率都足夠滿足一座小型城市用電了。由此可見航空母艦是需要相當大推進功率的。

      目前世界上最大的柴油機是瓦錫蘭柴油機公司推出的14缸RT-flex96C船用柴油機(可能不準確,但功率再大也就是這個級別了),該機持續(xù)輸出最大功率為80080kW(108.920bhp),兩臺柴油機可以勉強滿足遼寧號這樣中型航空母艦,但該機長27.3m,高13.5m,整機重達2300t,這對于需要安裝大量裝備系統(tǒng),空間寸土寸金的軍用艦艇來說,顯然是不可取的。而艦用柴油機方面,前兩個月新聞,世界最大的我國新一代超大功率艦用柴油機首臺樣機整機試驗才順利啟動,功率65000馬力,但離裝備艦艇還有較長距離。有的人會講可以用多臺較小柴油機串聯(lián)起來,但這會使動力系統(tǒng)變得無比復雜,可靠性極大降低,也是不行的。而汽油機單機功率更小,據(jù)我了解最大汽油機也就1000多千瓦而已,遠遠滿足不了船舶動力需求。

      那什么發(fā)動機才能滿足航母需求呢。答案就是汽輪機。汽輪機分為燃氣輪機和蒸汽輪機。中國遼寧號和美國航母都是蒸汽輪機,只是遼寧號是燒燃油加熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽,而核動力航母是核裂變釋放的能量加熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽而已。這種蒸汽輪機輕輕松松就能輸出數(shù)十萬馬力,而且占用空間也相對可以接受,目前中國40兆瓦級船用燃氣輪機已研制成功,這樣四臺就基本滿足遼寧號的需求(當今世界功率最大的艦用燃氣輪機,超過英國“伊麗莎白女王”級航母所用的MT30燃氣輪機36兆瓦的功率)。而目前世界最大燃氣輪機:西門子SGT5-8000H超級燃氣輪機重390噸(相當于一架加滿油的空客A380),長13.1米,寬4.9米,高4.9米 ,功率為375MW(相當于13架空客A380引擎功率的總和,或者尼迷茲號航母總功率194MW的近兩倍),相比于最大柴油機功率和體積相比結果不言而喻,功率相等的情況下柴油機組重量是燃機的百倍左右。體積小、重量輕意味著船只結構強度高,發(fā)動機推重比大,機動性好。當然這類燃氣輪機是陸上發(fā)電站用,無法艦用,但也充分顯示了燃氣輪機潛力無比巨大。

      因此對于重型航母來講目前只有蒸汽輪機滿足要求,燃氣輪機和蒸汽輪機都能滿足中型航母需求,而目前艦用柴油機無法滿足此類航母需求。

      那最后再簡單對比一下船用蒸汽輪機、燃氣輪機和柴油機優(yōu)缺點。蒸汽輪機單機功率大,維護簡單,油品要求低,可以燃燒重油,但是體積較大,啟動慢,熱效率低。燃氣輪機功率較大,體積小,啟動快,加速性好,維護簡單,但技術復雜,空氣消耗量大,紅外特征明顯,在非額定工況下油耗較高。柴油機功率最小,熱效率高,啟動較為迅速,可靠性高,重量體積較大,熱效率高。

      以上純手機碼字,第一次回答問題,可能有很多不準確之處,請大家嘴下留情多多指教。

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      我不認可現(xiàn)在的航母,要想打贏現(xiàn)代化戰(zhàn)爭航母要作根本的改進。第一:要使用半排水船體技術,它的優(yōu)點是可是獲得一個寬敞的甲板機庫就設置在甲板上;吃水淺(4米)航速快(40節(jié)因為只需排掉一少半的水船就過去了)。第二:使用柴油動力機作航行動力,這種柴油動力是前半個燃氣輪機加鍋爐的鍋加汽輪機。它的優(yōu)點是:體積小岀力大,空氣經(jīng)過壓氣機加壓進入燃燒室產(chǎn)生高溫高速高壓氣流依次對蒸汽過熱器,集束水管,省煤器(在這里是省油器了)進行加熱。第三:關于彈射器用的蒸汽叧外解決,也不用鍋爐了只需要一個能量轉換器,它是間歇性的,一次爆炸可以在三秒鐘內產(chǎn)品50噸蒸汽。還有彈射器也簡單化了,汽缸子不要那個開口,用電磁的方法把活塞動力傳導岀來。

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      航母用油 常規(guī)動力 作戰(zhàn)加油麻煩 要是油庫被人家洲際導彈打殘 怎么先進的 戰(zhàn)機沒油無法用 航母里面也有油庫 相當海上流動加油站 機場 要是本土被敵方洲際導彈炸毀 電力設備 交通沖斷 唯一靠核動力航母

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      首先是汽油與柴油所能夠提供的動力差距。

      不知道大家都注意到?jīng)]有,生活中我們所見到的常用的交通工具和機械,如汽車、摩托這樣的使用內燃機的機械裝置,都是使用的汽油,其特點就是燃點低,容易揮發(fā)和爆炸。

      但是像大型工程機械,比如重卡、挖掘機、起重機這樣的,使用的就是柴油。這么一比較答案就顯而易見了。

      大型工程機械對于動力的需求遠高于平常人家所使用的交通工具和小型機械,而汽油所能夠提供的動力遠遠滿足不了大型機械的需求。

      但對于航母這樣的大型軍艦來說,柴油也一樣。這樣的大型軍艦只能使用重油。

      而且重油燃點高,易儲存,安全性高,這對于執(zhí)行作戰(zhàn)任務的軍艦是至關重要的,避免了不必要的非戰(zhàn)斗減員。

      而且,據(jù)稱,一噸重油只需2000元,這遠低于市場上柴油和汽油的價格!

      所以,像航母這樣的“油恐龍”使用重油是最佳的選擇。

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      對于航母來說,一般來說都有以下特點:


      1、采用蒸汽輪機:加熱水的蒸汽足以推動汽輪機轉動,帶動螺旋槳轉動。這個時候需要考慮提供產(chǎn)生蒸汽供應的熱源問題,是核動力提供的清潔能源。

      2、不用柴油機的原因:一是功率不足,可供航母使用的大功率柴油機至今沒有研發(fā)出來。目前可以造出的最大柴油機也無法滿足要求,二是,不足以支撐蒸汽彈射助推器的動力。

      3、不用汽油的原因:因為汽油的辛烷值抗爆性能,目前為止,還不足以風險防控的識別系統(tǒng)或是安全隱患的排查系統(tǒng)還不完善,所以自然而然的不用在航母上了。

      4、未來的發(fā)展方向為全電推進:全電動推進,不是簡單的電傳動的問題,實際上航母對電力的需求非常大,柴油機在許多方面已滿足不了要求,未來柴油機會被優(yōu)點更多的燃汽輪機取代,也許核動力系統(tǒng)也會取代。至少英國的新一代航母就采用了燃汽輪機為核心的電推進系統(tǒng)。

      綜上所述,航母為什么不用汽油和柴油發(fā)動機的原因吧!

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      首先,從燃油選擇上來看。水面艦艇在燃油使用上必需十分安全,汽油作為一種易燃易爆的燃油,是無法在艦艇上使用的。通常各類水面艦艇和民用船只都不使用汽油這種易燃易爆的油料作為燃料。而且汽油發(fā)動機通常馬力較小,無法滿足航母這種超大艦艇的動力需求,所以我們很容易就把汽油發(fā)動機排除掉了。

      其次,從動力需求上來看。通常一艘十萬噸級的航母需要的功率在200兆瓦左右,對于柴油機來說很難達到這樣的功率。柴油機功率小、體積大、加速性能弱,但熱效率高、經(jīng)濟性好。所以我們看到很多大型遠洋貨輪有使用柴油機的,但一是柴油機體積巨大,對于寸土寸金的航母來說,實在是難以承受;二是航母自身需要的高航速和高機動,而恰恰柴油機動力輸出慢、功率小。所以通常使用柴油發(fā)動機的都是小型軍用艦艇和潛艇,而航母是無法使用柴油機的。

      最后,從航母自身需求來看。早期航母均使用蒸汽彈射,出于蒸汽和動力的需求,早期航母均采用蒸汽輪機作為動力選擇。蒸汽輪機功率大、使用簡單、維護方便;后期又更換為燃氣輪機,比較起來燃氣輪機體積小、響應快,動力性能好,但油耗高。

      航母的動力選擇,目前來看核動力是最好的,但是技術要求很高,不過即便是核動力也僅僅是改變了加熱蒸汽的方式,用核能加熱鍋爐。