1. 柴油机。 最常见的一种动力系统。原理也人尽皆知:柴油喷入汽缸,在高压下压燃,推动活塞做功。
优点:省油,经济性很好,启动快,加减速性能较好。
缺点:功率没法做得太大,震动大噪音大(特别是低频噪音较大,在水下可以传得很远,容易被探测到)。
因为经济性好,所以被民用船舶大量采用。对于高速性要求不高的护卫舰也经常采用柴油机作为动力。在驱逐舰上往往被作为辅助动力(参见下面的CODAG/CODOG)。
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2. 蒸汽轮机。比较古老的动力系统,二战时期大量采用。原理是烧锅炉产生蒸汽,然后高压蒸汽吹动涡轮旋转做功。注意区别它和更老的往复式蒸汽机,二者虽然都用蒸汽,但原理大相径庭,后者早已淘汰,而蒸汽轮机现在仍在广泛使用。
蒸汽轮机技术门槛较低,许多国家都可以制造。
蒸汽轮机的优势是功率可以做得很大,非常大(所以许多大型军舰上仍然在采用,比如航母)。而且抗过载能力好,可以在超出额定功率很多的情况下继续工作。它对燃料品质的要求很低,那些品质很差的燃油也不影响使用。
缺点也是非常明显的:首先,蒸汽轮机太占地方,功率密度很低。虽然汽轮机本身很小,但是需要配套锅炉、冷凝器和其它各种辅机,整套下来极占地方。相同功率下,蒸汽轮机比燃气轮机和柴油机都大得多。蒸汽轮机的启动极慢,加速性能极差。假如一艘军舰要从熄火状态变成高速航行状态,柴油机和燃气轮机都可以迅速启动并达到最大功率,而蒸汽轮机呢?不好意思,你才要开始慢慢烧锅炉呢。
蒸汽轮机因为功率可以做得很大所以往往用于大型战舰上,比如航母(如中途岛级、福莱斯特级、小鹰级等等),比如两栖攻击舰(如塔拉瓦级、黄蜂级前7艘)。对于反潜作战而言,对动力的加速性要求很高,所以蒸汽轮机很少用于反潜舰。比如,苏联同时代两艘吨位相似的军舰,反舰用的现代级采用了蒸汽轮机,反潜用的无畏级换成了燃气轮机。
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3. 燃气轮机。现代高速军舰的主动力。和航空涡轮发动机原理相同。前面压气机吸入空气,经过多级压缩之后,进入燃烧室燃烧,产生高温燃气,向后喷出,推动涡轮转动做功。
燃气轮机和航空发动机一样,技术门槛较高,只有少数几个国家能玩得转。
优点:功率密度非常高。可以在很小的体积下实现很高的功率。它的加减速性能极好,比柴油机还好,更远远好于蒸汽轮机。从停车状态加速到最大功率状态只需很短的时间。燃气轮机的噪音也较小,而且因为工作原理所致,噪音主要是中高频噪音,不会传播很远。和许多人想象的不同,燃气轮机其实热效率是很高的,也就是说在全负荷下,燃气轮机相对而言是省油的。
缺点:经济性差。首先就是费油。有人说这不是和上面矛盾了么?其实是这样的,燃气轮机在满负荷时效率很高,但由于原理所致,其核心机转速不能太低,所以导致其低速下效率严重下降。所以当燃气轮机在低负荷运转时,效率就很低了。低负荷时燃气轮机的耗油量虽然和满负荷相比有所下降,但下降的并不多,相对而言就很费油了。另外一点,燃气轮机对燃油品质要求较高,这导致其燃料较贵。而且燃气轮机的造价和维护费用都较高。
燃气轮机运行时需要的空气量较大,派出的废气温度也较高,导致其进气口和烟囱的设计也不像柴油机那么简单。
燃气轮机因为很高的功率密度与优异的加速性,被作为现代驱逐舰的主动力。
另外像气垫船这种对重量和体积很敏感,但却要求大功率的舰船,也基本都采用燃气轮机。
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4. 核动力。核动力本质上说其实也是蒸汽轮机的一种。只不过烧水的锅炉从燃油锅炉变成了反应堆。但是因为这种动力系统太特殊,所以单独列出。
优点:续航力几乎无限。可以连续使用n年而不需要补充核燃料。另外它不依赖空气,所以非常适合在潜艇上使用。
缺点:多数和蒸汽轮机的缺点相似:体积巨大,因为多了个反应堆,还有一堆辐射隔绝用的东西,所以功率密度比普通蒸汽轮机还要低。但加速性能比普通蒸汽轮机好,原因是核反应堆几乎不停堆,相当于锅炉一直是热的。
经济性,许多人天真的认为核反应堆续航力几乎无限,许多年才换一次核燃料,经济性应该很好。实际上是截然相反的,核反应堆的经济性极差,不是一般的差。核燃料虽然消耗的量很小,但价格实在是贵得离谱。更不要提核反应堆本身的造价、维护费用都是添加。而且核反应堆用完了还不能不管,还得无害化拆毁,这又是一笔巨额开销。
所以核动力的经济性是惨绝人寰的,比常规动力高10倍都不止。所以现在民用船舶几乎已经没有核动力的了,核动力仅在航母、潜艇这些有特殊要求的领域占有优势。
即使是航母,也只有财大气粗的才玩得起核动力,法国憋了n年好不容易憋出一个戴高乐,现在也觉得它太费钱,打算用常规动力的取而代之。
对于潜艇而言,核动力那几乎无限的续航力和不依赖空气的特性有着得天独厚的优势,给潜艇带来了极大的价值,使得其无可取代。在目前的技术条件下,再强的常规潜艇也远不如核潜艇。
优点:省油,经济性很好,启动快,加减速性能较好。
缺点:功率没法做得太大,震动大噪音大(特别是低频噪音较大,在水下可以传得很远,容易被探测到)。
因为经济性好,所以被民用船舶大量采用。对于高速性要求不高的护卫舰也经常采用柴油机作为动力。在驱逐舰上往往被作为辅助动力(参见下面的CODAG/CODOG)。
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2. 蒸汽轮机。比较古老的动力系统,二战时期大量采用。原理是烧锅炉产生蒸汽,然后高压蒸汽吹动涡轮旋转做功。注意区别它和更老的往复式蒸汽机,二者虽然都用蒸汽,但原理大相径庭,后者早已淘汰,而蒸汽轮机现在仍在广泛使用。
蒸汽轮机技术门槛较低,许多国家都可以制造。
蒸汽轮机的优势是功率可以做得很大,非常大(所以许多大型军舰上仍然在采用,比如航母)。而且抗过载能力好,可以在超出额定功率很多的情况下继续工作。它对燃料品质的要求很低,那些品质很差的燃油也不影响使用。
缺点也是非常明显的:首先,蒸汽轮机太占地方,功率密度很低。虽然汽轮机本身很小,但是需要配套锅炉、冷凝器和其它各种辅机,整套下来极占地方。相同功率下,蒸汽轮机比燃气轮机和柴油机都大得多。蒸汽轮机的启动极慢,加速性能极差。假如一艘军舰要从熄火状态变成高速航行状态,柴油机和燃气轮机都可以迅速启动并达到最大功率,而蒸汽轮机呢?不好意思,你才要开始慢慢烧锅炉呢。
蒸汽轮机因为功率可以做得很大所以往往用于大型战舰上,比如航母(如中途岛级、福莱斯特级、小鹰级等等),比如两栖攻击舰(如塔拉瓦级、黄蜂级前7艘)。对于反潜作战而言,对动力的加速性要求很高,所以蒸汽轮机很少用于反潜舰。比如,苏联同时代两艘吨位相似的军舰,反舰用的现代级采用了蒸汽轮机,反潜用的无畏级换成了燃气轮机。
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3. 燃气轮机。现代高速军舰的主动力。和航空涡轮发动机原理相同。前面压气机吸入空气,经过多级压缩之后,进入燃烧室燃烧,产生高温燃气,向后喷出,推动涡轮转动做功。
燃气轮机和航空发动机一样,技术门槛较高,只有少数几个国家能玩得转。
优点:功率密度非常高。可以在很小的体积下实现很高的功率。它的加减速性能极好,比柴油机还好,更远远好于蒸汽轮机。从停车状态加速到最大功率状态只需很短的时间。燃气轮机的噪音也较小,而且因为工作原理所致,噪音主要是中高频噪音,不会传播很远。和许多人想象的不同,燃气轮机其实热效率是很高的,也就是说在全负荷下,燃气轮机相对而言是省油的。
缺点:经济性差。首先就是费油。有人说这不是和上面矛盾了么?其实是这样的,燃气轮机在满负荷时效率很高,但由于原理所致,其核心机转速不能太低,所以导致其低速下效率严重下降。所以当燃气轮机在低负荷运转时,效率就很低了。低负荷时燃气轮机的耗油量虽然和满负荷相比有所下降,但下降的并不多,相对而言就很费油了。另外一点,燃气轮机对燃油品质要求较高,这导致其燃料较贵。而且燃气轮机的造价和维护费用都较高。
燃气轮机运行时需要的空气量较大,派出的废气温度也较高,导致其进气口和烟囱的设计也不像柴油机那么简单。
燃气轮机因为很高的功率密度与优异的加速性,被作为现代驱逐舰的主动力。
另外像气垫船这种对重量和体积很敏感,但却要求大功率的舰船,也基本都采用燃气轮机。
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4. 核动力。核动力本质上说其实也是蒸汽轮机的一种。只不过烧水的锅炉从燃油锅炉变成了反应堆。但是因为这种动力系统太特殊,所以单独列出。
优点:续航力几乎无限。可以连续使用n年而不需要补充核燃料。另外它不依赖空气,所以非常适合在潜艇上使用。
缺点:多数和蒸汽轮机的缺点相似:体积巨大,因为多了个反应堆,还有一堆辐射隔绝用的东西,所以功率密度比普通蒸汽轮机还要低。但加速性能比普通蒸汽轮机好,原因是核反应堆几乎不停堆,相当于锅炉一直是热的。
经济性,许多人天真的认为核反应堆续航力几乎无限,许多年才换一次核燃料,经济性应该很好。实际上是截然相反的,核反应堆的经济性极差,不是一般的差。核燃料虽然消耗的量很小,但价格实在是贵得离谱。更不要提核反应堆本身的造价、维护费用都是添加。而且核反应堆用完了还不能不管,还得无害化拆毁,这又是一笔巨额开销。
所以核动力的经济性是惨绝人寰的,比常规动力高10倍都不止。所以现在民用船舶几乎已经没有核动力的了,核动力仅在航母、潜艇这些有特殊要求的领域占有优势。
即使是航母,也只有财大气粗的才玩得起核动力,法国憋了n年好不容易憋出一个戴高乐,现在也觉得它太费钱,打算用常规动力的取而代之。
对于潜艇而言,核动力那几乎无限的续航力和不依赖空气的特性有着得天独厚的优势,给潜艇带来了极大的价值,使得其无可取代。在目前的技术条件下,再强的常规潜艇也远不如核潜艇。