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  • 1 # 彧蔚

    隨著全電推進技術的逐步成熟,已經有越來越多的軍艦開始使用全電推進方式,比如我們大家熟悉的英國45型導彈驅逐艦、美國的DDG1000以及包括法國西北風級、澳洲堪培拉級兩棲攻擊艦、英國女王級航母都開始使用全電推進系統,但是在大型航母上比如美國最新裝備的福特級核動力航母上卻沒有采用全電推進系統又是為何呢?全電推進系統作為第三代艦艇動力系統,有著效率高等優勢,所以也被譽為下一代艦艇主流動力系統。從全電推進相比傳統的機械傳動相比而言,全電推進沒有或者可以大幅縮短傳統的驅動軸和直接取消變速箱等機械部件,讓全套動力系統產生的噪音更小,更有利於軍艦在海上航行時的安全隱蔽性;同時全電推進系統是直接透過原始動力帶動發電機產生電能,電能驅動電機直接帶動螺旋槳轉動來推動軍艦航行,所以在傳動效率上要比傳統的發動機---變速箱-傳動系統--螺旋槳傳動效率更高,那麼意味著其經濟性更高。而且沒有了傳統的驅動軸和變速箱,所以在動力系統的空間配置上也不再受束縛。特別是在經濟性上,傳統的機械傳動系統---發動機的執行時刻和軍艦的航行速度有直接關聯,所以發動機不可避免的有時會執行在高耗能低輸出狀態下,也就造成軍艦的經濟性不佳的問題,但是對於全電推進系統而言,原始動力源並不直接和螺旋槳連線,只需要穩定、持續的帶動發電機產生電能即可,至於電能的分配由電能控制系統控制,所以發動機可以長久的執行在最佳效率點上,那麼軍艦的經濟性也就能夠大幅提升上去了。同時不管是驅動軍艦航行的螺旋槳電機,還是軍艦上其他高耗能武器,使用的電能都是透過電能綜合控制系統來分配的,所以對於大家比較熟悉的電磁炮、鐳射武器等高耗能武器的上艦前提就是----全電推進系統的成熟應用。但是對於福特級航母而言為什麼沒有在推進部分採用更先進的電力推進系統,只在航母其他輔助用電系統上採用了電力驅動方式呢?而且其用於推進航母航行的動力部分依然由核反應堆帶動蒸汽輪機來驅動傳動軸,繼而驅動螺旋槳推動航母航行呢?基本和福特級同期建造的英國女王級航母,雖然是常規動力航母,但是其透過搭載兩臺單臺輸出功率高達36兆瓦的MT30燃氣輪機帶動發電機產生電能後,在電能綜合控制系統的控制下驅動四臺單機功率20兆瓦級的先進感應電動機產生機械能,繼而透過很短的傳動軸帶動艦尾外側的兩具大型螺旋槳驅動女王級航母航行。這樣有什麼好處呢?首先就是對於女王級航母而言,不用再和以前一樣為傳動軸設計很長的水密隔艙佔據航母內部空間了,特別是對於女王級這種雙艦島航母需要設計額外菸囪的航母而言更加節省空間;而且兩臺燃氣輪機可以長期穩定的工作在最佳效率點上提供了經濟性,比如女王級航母在採用全電推進後,使得其最大續航里程相比機械傳統額外增加了2000海里。而且女王級航母搭載的是短距起飛、垂直起降的F35B艦載機,兩臺MT30燃氣輪機產生的電能基本都被用於推進系統和航母上的雷達等電子系統,整體上比較簡單。但是對於美國的福特級航母而言卻沒有那麼簡單,雖然福特級航母並未在推進部分上採用電力推進,但是在其他輔助動力系統上採用了電能驅動,結果我們看到福特級航母首艦開始海試期間,用於發電的發電渦輪機就一次性炸機了四臺,畢竟福特級航母上需要用電的地方太多了,比如電磁彈射器、電磁攔阻器、艦島上的哦雙波段雷達都是“耗電大戶”。所以對於福特級航母的電能系統而言,除了發電功率要強勁外,用於控制電能的綜合電控更要先進且負載功率更大、可靠性高,福特級航母海試期間為什麼用於發電的渦輪機全部炸機,就是因為航母在進行艦載機放飛時,四臺電磁彈射器需要大量的電能,同時三臺電磁攔阻器在艦載機回收作業時也需要大量的電能,顯然福特級航母上的發電系統負載太大而撐不住炸機就是很顯見的例子。所以試想一下福特級航母要是連耗電最大戶的推進部分也用上電能推進系統的話,可能航母連自航出港口都難,畢竟一艘航母動力系統輸出的80%功率都被用於推進航母航行,而福特級航母又是一艘彈射型航母,在艦載機放飛、回收作業時,四臺電磁彈射/三臺電磁攔阻器不光要同時消耗大量的電能,而且推進系統也需要消耗更多的電能推進航母高速航行為艦載機起飛作業提供甲板風。所以福特級航母為什麼沒有使用全電推進、只在輔助系統上採用電能驅動,就是因為美國在大功率艦用全電推進的技術上還不過關唄,要不然我們國家的馬偉明院士為什麼說我們自己研製的“中壓直流輸電領先就領先美國十年”就是這個原因。所以對於很多軍艦為什麼可以採用全電推進,但是大型航母不能採用全電推進的核心原因就在於,軍艦和女王級航母這些全電推進軍艦,在航母高速航行需要消耗大量的電能,和艦上的耗電裝置同時用電時並不是同時進行的,而且軍艦上也沒有高耗能武器,所以軍艦動力系統產生的電能大部分都只用於推進系統使用。但是福特級航母這類大型航母就不一樣了,這類航母如果使用電能推進系統的話,那麼在航母高速航行需要消耗大量電能的同時,用於彈射和回收艦載機的耗電大戶同樣需要大量的電能,所以對於航母的原始動力源和電能綜合控制系統提出了更高的要求,福特級航母雖然是核動力航母,但是也因為沒有很好解決電能輸電控制系統問題,而不得不放棄電能推進系統。同時最重要的一點就是,相比傳統百年曆史成熟可靠的機械傳統而言,全電推進雖然節省空間、效率高,但是也更為複雜,如果在設計或者使用過程中存在設計缺陷和突發故障的話,那麼對於軍艦的生存性將是致命性的打擊, 特別是對於福特級這類進攻性航母而言,如果使用全電推進後電能控制系統出現問題,那麼航母不光不能起降艦載機,而且會直接淪落為一艘沒有任何反擊手段的“靶艦”。所以這也是為什麼全電推進雖然技術先進、優點不少,但是卻沒有大規模使用的原因所在,畢竟對於航母這類進攻性武器而言,生存性才是永恆的設計理念。

  • 2 # 坤哥自媒體Vlog

    055驅逐艦是目前世界水面戰鬥艦中最先進的一款,多波段雷達系統搭配多個型號的導彈系統能夠發揮極大的作戰效能。也因為055實現瞭如此多的創舉,官方對它的定義是“四代艦”,相較於052D這一“三代艦”有了不小的提升。

    目前,055驅逐艦採用的動力系統是4臺燃氣輪機,該動力系統能夠驅動055這一上萬噸的艦艇跑出30節以上的高速。不過,燃氣輪機相比055即將採用的全電推進系統,在使用成本,反潛靜音效能等諸多方面都有不足。根據官方的訊息,在不久後,055驅逐艦將使用“全電推進系統”(IPS)。

    相較於DDG1000和45級那樣的“整合式推進系統”(IEP),全電推進系統不再將燃氣輪機視為動力的優先選項。以日本海上自衛隊的27DDG為例,也是IEP系統。在巡航狀態下,能夠以電力推進的方式跑出13節的速度。在作戰時,則是開啟燃氣輪機系統,進而將自己的航速的提高到30節以上的水準。

    不過,整合式推進系統本身就是一個非常麻煩的選擇,而且國外的電機技術不成熟,多個採用了IEP系統的艦艇都出現了不同程度的故障。而我們在這時宣佈使用全電推進系統,本身的確是一個創舉。

    之所以這麼說,完全是因為國外的電力推進系統做不到全電化,只能採用整合式手段,給自己留下備用推進系統。所以,在這方面,055驅逐艦的全電推進打破了世界的空白並且實現了國內首創。

    雖然全電推進系統已經不再新鮮,民用船舶和實驗/輔助艦艇也早已使用了該技術,但是敢在主力戰鬥艦上使用該技術的,只有我們的055驅逐艦。

    試想一下福特級航母要是連耗電最大戶的推進部分也用上電能推進系統的話,可能航母連自航出港口都難,畢竟一艘航母動力系統輸出的80%功率都被用於推進航母航行,而福特級航母又是一艘彈射型航母,在艦載機放飛、回收作業時,四臺電磁彈射/三臺電磁攔阻器不光要同時消耗大量的電能,而且推進系統也需要消耗更多的電能推進航母高速航行為艦載機起飛作業提供甲板風。所以福特級航母為什麼沒有使用全電推進、只在輔助系統上採用電能驅動,就是因為美國在大功率艦用全電推進的技術上還不過關唄,要不然我們國家的馬偉明院士為什麼說我們自己研製的“中壓直流輸電領先就領先美國十年”就是這個原因,而不得不放棄電能推進系統。

  • 3 # 威吶解析

    驅逐艦、護衛艦能夠採用全電推進,航空母艦採用全電力推進當然也可以,英國的2艘“伊麗莎白女王級”常規動力航母採用的就是綜合電力推進。除此以外,美國正在建造的“福特級”核動力航母,也曾報道過計劃從第4號艦開始裝備電力推進系統。對於是否採用電力推進,主要還是看大功率電推及配套發儲電技術的成熟程度,總體來說電力推進是大勢所趨,水面艦艇、潛艇等都在朝著電力推進方向發展。

    採用電力推進的英國“伊麗莎白女王級”常規動力航母

    目前,全球範圍內已列裝的電力推進艦艇主要有美國的DDG1000驅逐艦、英國的45型驅逐艦和“伊麗莎白女王級”航母,其中,“伊麗莎白女王級”航母滿載排水量約65000噸,是目前採用電力推進的噸位最大的戰艦。“伊麗莎白女王級”航母裝備有2臺36MW級的MT30燃氣輪機以及4臺大機率柴油發動機,總驅動功率達110MW左右,最大航速約27節。

    美國DDG1000驅逐艦也採用電力推進

    不論是美國的DDG1000還是英國的“伊麗莎白女王級”航母,在建造和除錯過程中電力推進系統發生故障的機率最多,也在很大程度上造成了上述各型艦艇服役計劃不斷延期的現象。電力推進的好處是能夠將全艦的能源需求全部集中於發、供電方面,簡化了全艦的動力系統配置,也可以提升全艦的動力響應速度。但是,全電推進也有劣勢,一方面是當前的技術還不夠成熟,另一方面可能還存在抗外界干擾、打擊能力偏弱的問題。

    艦艇電力推進系統的一般組成

    隨著艦艇用電裝置和用電量的不斷增加,電力推進的大趨勢是毋庸置疑的,個人認為電力推進最具有優勢的應用領域核潛艇,核動力與電力推進可謂是最佳搭檔,而潛艇對於低噪音的苛求又是電力推進的固有優勢之一,二者結合可謂珠聯璧合。至於類似於核動力航母這樣的超大型水面戰艦,相信不久的將來也會採用電力驅動的方式。

    不久的將來也會出現採用電力推進的大型核動力航母

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