主题:这个国家的实力绝对超乎你的想象 -- 北纬42度

大河奔流 导读 复 145 阅 60732

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注:本帖有补充帖
2020-05-14 16:19:08
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北纬42度
北纬42度`9423`/bbsIMG/face/0000.gif`70`23087`81713`680070`从七品上:朝散郎|翊麾校尉`2005-12-24 01:14:18`
一座纽约城,半部美国造船史(11) 52

当时蒸汽轮机用在军舰上有两大问题,一个是上面提到的需要同时优化高低速性能,这个问题的解决是靠加装一个小型汽轮机专门跑低速,被称为巡航汽轮机,增加了系统复杂度。下图显示的是当时四轴驱动的战列舰典型动力配置,可以看出有多么复杂:Turbine就是汽轮机,汽轮机分高低压,H.P.是高压L.P.是低压,锅炉来的高压蒸汽首先进到高压汽轮机做功,出来后变成低压蒸汽,再进低压汽轮机做功一次,Ahead和Astern分别指的是前进的(术语正车)和后退的(术语倒车,这个设备其实更常用来减速),Cruising就是巡航。图上可见四类汽轮机各两个,高压正车、高压倒车、低压正/倒车、和巡航。八个汽轮机驱动四个传动轴,另外图上没有任何变速设备,汽轮机经过传动轴直接驱动螺旋桨。这还不算最复杂,为了进一步提高效率省燃料,后来有的战舰上出现了中压正车倒车汽轮机。

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汽轮机直接驱动螺旋桨带来了第二个问题:蒸汽轮机的最佳工作状态是每分钟上千转的转速,而轮船螺旋桨最佳转速只有每分钟一两百转,再快会出现气泡严重影响推进效率,并对浆尖造成腐蚀。把蒸汽轮机放大后可以把转速降下来,但是放大汽轮机又会显著增加系统的重量和体积。不过这个问题看起来不算难,只要加个减速器,就能保证蒸汽轮机高速运转的时候螺旋桨仍在低速转动。英美德三国都做了这方面的研究,各村有各村的高招,但一战前后最重视这个问题的仍是美国,英德两国对于航速的重视高于航程,而汽轮机不经减速器直接带动螺旋桨恰恰最适合飙高速。

英国帕森斯和美国西屋电气合作,采用最传统的办法 -- 齿轮减速,可是当时齿轮只能传动一两千马力的功率,而战列舰一根驱动轴的功率已经有近万马力,这就成了难点。但因为巡航状态只需要低功率,齿轮传动在这里有了用武之地,亚利桑那号就加装了齿轮减速的巡航汽轮机。

德国人Föttinger发明了液力传动,试图装在Ersatz Yorck级战列巡洋舰上面,最后因为德国战败无果而终,但至今不少机械仍在采用这个技术。

这时大佬GE出来宣称,电力传动才是最最理想的传动技术,不管是要实现大功率减速,还是兼顾高低速性能,还是倒车,在电力传动那里都不是问题,改变一下电流电压就轻松搞定了。大家经常听到现在军舰最先进的技术是电力推进或者简称电推,老祖宗其实在这里呢,那可是一百年以前啊……


通宝推:白玉老虎,心远地自偏,kiyohide,吴用,epimetheus,桥上,心有戚戚,
2020-05-14 16:19:08

以下是 作者 对本帖的 补充

0 机械传动还有个缺点是减速时要极为小心

蒸汽轮机都靠娇贵的叶片驱动,正车高速运转时,如果突然需要减速,倒车汽轮机必须缓缓的把压力加上来,否则会损伤叶片。相比之下如果采用电驱动,减速可以迅捷得多。对军舰来说,躲鱼雷时减速性能的好坏是个生死攸关的大问题。


2020-05-14 16:34:35