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我們先來看看什麼叫艦船綜合電力系統。所謂艦船綜合電力系統,就是指它將傳統艦船的動力系統與電力系統結合起來,只不過在技術偏重方面有所不同:艦船綜合電力系統強調以“電能”作為艦船動力系統的主要能量形態;而傳統艦船則主要是以動力系統為主要能量形態,電力系統是一種輔助能源。
圖注:採用電力推進的英國45型驅逐艦
艦船綜合電力系統是近些年來出現的新技術,對艦船動力平臺的設計具有劃時代的意義,是艦船動力系統未來的發展趨勢。主要原因是:
一:採用艦船綜合電力系統技術是未來使用艦載高能武器系統的必走之路。鐳射武器、電磁炮、電熱化學炮等新概念高能武器應用於艦船是艦載武器裝備發展的必然趨勢,此類武器系統的使用需要特殊的大功率電能支援。因此,開展艦船綜合電力系統技術研究具有現實和潛在的巨大軍事意義。
二:採用艦船綜合電力系統技術能簡化艦船動力系統結構,降低艦船噪聲能級,提高艦船的生命力和綜合作戰能力。將主動力系統與供電系統合併,艦船驅動依靠電力,大大壓縮了各種熱機的數量,“主機推進,輔機發電”的概念將成為歷史。
三:艦船綜合電力系統技術有利於艦船總體設計的最佳化。首先,應用艦船綜合電力系統技術可以實現動力裝備的靈活佈置方式,使艦船總體結構更加合理;其次,為解決艦船速度選擇和推進系統設計之間存在一個制約和平衡的問題提供了條件。
綜合電力推進系統,又叫做全電推進系統,是當今海軍艦船動力系統的發展趨勢。目前英國的伊麗莎白女王級航母、45型驅逐艦,美國的DDG1000驅逐艦、下一代驅逐艦等都應用了綜合電力系統。
目前世界上大多數軍用船舶的推進方式還是機械推進,這主要是因為全電推進的技術要求極高,目前也僅美英兩國將其實用化。現代艦船上用電裝置越來越多,而使用機械式推進系統的艦船至少需要配置兩套原動機,一套用於推進,另一套用於發電。而隨著未來艦載機電裝置、電子系統、電磁武器的應用使得綜合電力分配都將更為關鍵,甚至影響到艦船的效能和穩定性。以我052D驅逐艦為例,使用2臺柴油機和2臺燃氣輪機用於推進,2臺柴油機用於發電,這使得動力系統結構複雜、維護較為困難。
艦船電力綜合推進系統是指:艦上的原動機全部用於發電,電力分配給推進系統、船上用電和作戰系統。綜合電力系統主要包括髮電模組、系統配電網路、電能智慧化監管模組、電力推進模組和電能變換模組等,由原動機、發電儲能裝置、控制變流裝置、驅動裝置等組成。
艦船綜合電推的優勢有:1、可以降低艦船噪聲水平,提高生存能力,由於電力推進系統具有良好的調速特性,無需配置傳統的減速齒輪箱。2、有利於艦船操作的可靠性和穩定性,綜合全電系統將由多個原動機 和發電機組並聯成全電冗餘網路,即使一臺機組故障,艦船仍可以繼續執行。而且可以安裝澳洲“堪培拉”級兩棲攻擊艦類似的吊倉式推進系統,加強艦船操作的靈活性。3、綜合電力系統可降低艦船的燃料消耗,使電機始終處於最佳工作狀態,據估計綜合全電推可降低大約30%的執行費用。4 、隨著大型相控陣雷達、艦上人員生活需求提高、以電磁炮為代表的高耗電武器等用電需求的大幅增加,必須仰賴綜合電力系統的支援。艦船綜合電力系統極大的增加艦上電力容量,還具有備電力實時調節的能力,該系統可以使電能在電力推進系統和高能艦載裝備之間進行快速切換。所以,綜合全電系統成為未來艦船的發展趨勢,是理所當然的。