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关于航母供电那些事儿 你知道多少?

北极星输配电网  来源:亮报  作者:赵杨  2017/5/3 9:40:46  我要投稿  
所属频道: 配电自动化  关键词:电力系统 电力负荷 用电量

北极星输配电网讯:4月26日,我国自主建造的首艘航空母舰下水。对于庞大的航空母舰来说,动力系统非常重要。那么航母的动力从哪儿来、航母供电有什么特点、新一代航母供电的发展趋势是什么?下面就来一一为你解答这些问题。

航母供电

正在吊装的“伊丽莎白女王”航母的动力机组

航母

核动力航母推进系统示意图

航母的动力

从哪儿来?

现代航空母舰按动力装置可分为核动力航母和常规动力航母。航母的轮机舱是整艘船的动力中枢,也是决定其重量与体积的关键之一。一般来说主机形式分作柴油机、燃气涡轮机、蒸汽轮机和核反应炉。由于航母属大型舰,以柴油机为主动力推力不足,而燃气涡轮则燃料耗量大,故现代大型航母多用蒸汽轮机和核反应炉,小型者则使用燃气涡轮机(有些外加柴油机辅助),而中大型传统起降航母则使用蒸汽轮机。

若其蒸汽来源为核反应炉者则为“核动力航空母舰”,否则即被称作“常规动力航空母舰”。无论是常规动力航母,还是核动力航母,它们动力的直接来源都是高压蒸汽,用蒸汽来推动汽轮机。航母的蒸汽一部分要推动汽轮机运动,推动船体前进,另外一部分用来为全舰发电和舰载机的起飞蒸汽弹射。在蒸汽和汽轮机阶段,航母和热电厂有很多的设备和生产流程完全一致。

常规动力航母的动力系统,相当于把一个中型热电厂的设备搬到一艘大船上。它的动力直接来源是高压蒸汽,用蒸汽来推动汽轮机,汽轮机输出的高转速,通过齿轮减速系统,再传递给四根动力大轴,大轴带动船尾的螺旋桨旋转,靠水的反推力前进。蒸汽轮机本身功率很大,在驱动军舰前进的过程中也同时驱动发电机,就可以满足航母的日常用电了。

核动力航母的动力系统,必须有核反应堆、高压蒸汽发生器、汽轮机这三大件。由于能源来源是反应堆,反应堆几乎可以提供无尽的蒸汽,在船不运动的时候,绝大部分蒸汽用来发电。航母上有完整的供电系统,可以根据电力负荷进行调整,即使反应堆不工作,也可以通过备用的柴油发动机来驱动发电机,保证基本的供电。

美国尼米兹级核动力航母最大发电功率超过5万千瓦,相当可观。十万吨级超级航母的本身用电量,就相当于一个中小城市。

新一代航母将实现全电力化

新一代航母对电力的需求将大大增加,电磁弹射器、新的雷达系统和电子设备都将成为用电大户,因此在新一代航母的典型代表身上均带有鲜明的“电气化特征”。

如先进的福特级核动力航母,电能成了全船动力的核心,蒸汽轮机大部分动力都用来发电,总发电功率高达10万千瓦级别。相较于机械式推进的航母,全电化的航母可以用一套(柴油机、燃气轮机和蒸汽轮机等)原动机和发电机组来产生电能,既用于舰船的推进,也用于其他设备对电力的需求。发电机将高速原动机的旋转机械能量转换为电能,通过电力传输线将电能传递到舰船后部的推进电机,驱动推进电机工作,推进电机与螺旋桨直接连接,从而将电能转换为螺旋桨旋转的机械能来推进舰船运动。整条船连四根动力大轴都取消了,并且舰载机的弹射和拦阻,都是全电化,航母将通过电力而不是蒸汽来弹射飞机。这就是目前最先进的全电舰艇。

新一代航空母舰将实现全电力化,这是信息时代航空母舰技术发展的一大特点,这样的航母,更是一艘发电能力强大的水上移动核电站。全电力化主要包括安装先进、安全、长寿命的高功率核反应堆,以及高功率密度、安全的电力变换和调节系统,应用于电力驱动、电力弹射和阻拦装置,未来还可能用于电力装甲和超高速武器的发射等。

目前,中国在航母上实现全电推进并不存在技术瓶颈。据悉,中国的船用综合电力系统采用了中压直流技术,处于世界领先水平。中国是目前世界上首个实现中压直流综合电力系统的国家。相比目前在英国“伊丽莎白女王”航母以及美国DDG1000型驱逐舰上采用的中压交流综合电力系统,中压直流系统更加先进,结构更简洁,动力转换率更高。

航母还能拿来供电?

点亮一座城市绰绰有余

航母的动力系统到底有多强呢?据悉,航母的动力系统相当于一个热电厂。航母的蒸汽动力系统,是一个封闭的循环,底仓有大量的冷凝设备从船体外通过进水管道吸收大量的海水来降温,可以通过热交换生产大量的蒸馏水和生活热水。航母只要运行,就不缺饮用水和生活热水,航母舰员几千人,可以天天洗澡都不缺热水,这是其他小型舰艇做不到的,因为航母动力系统的功率实在太大。

一条6万到8万吨的常规动力航母,本身动力总功率达到30万马力上下,其实就相当于一个能为20万人左右的城市供电并提供冬季供暖的热电厂。1930年,美国海军就用航母执行了一次“另类救灾”,让当时最先进的航空母舰临时客串了一把发电厂。

因此,航母的用途不止是为作战服务,另辟蹊径的话未来可能会发掘出更多的用途也说不定!比如说利用退休航母充当海上钻井平台或者海上移动核电站。

航母航行时为何会产生很大噪声?

常规航母动力系统的蒸汽发电(推动汽轮机的部分)和热电厂非常相似,航母动力包启动前,也要和热电厂一样,进行设备“吹管”,吹管就是用高温高压蒸汽,将主蒸汽管道内的杂质和焊渣吹干净,以免伤害汽轮机转子叶片。我国辽宁舰服役初期,前后水线部位侧面冒出黑烟和蒸汽,同时发出很大的噪声,就是在进行首次动力启动前的吹管。

航母舰体本身虽然采取了隔声降噪措施,但航行时,航母动力底仓内部的环境噪声仍然超过120分贝。任何隔声措施都不能避免动力舱的运行噪声泄露出来。螺旋桨造成的那点水声噪声,和动力噪声比,可以忽略。

正由于航母本身噪声、可见光、雷达反射信号都很大,太空都轻易可见,航母才需要空陆海一体的重点防护,否则还真是个大靶子。

【知识堂】

航母小百科

航空母舰,简称“航母”,是一种以舰载机为主要武器的大型水面舰艇,可以提供舰载机的起飞和降落。航空母舰是世界上最庞大、最复杂、威力最强的武器之一,是一个国家综合国力的象征。它通常拥有巨大的飞行甲板和舰岛,舰岛大多坐落于右舷。它一般是一支航母战斗群的核心舰船,舰队中的其他军舰为其提供保护和供给,而航母则提供空中掩护和远程打击。

原标题:航母供电那些事

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