为什么核动力航母不是用核电驱动,而是继续用核能加热的蒸汽轮机?

怒吼的团长


目前世界上只有英国的常规动力航母伊丽莎白女王号使用全电推进,核动力航母若使用全电推进也得先通过蒸汽锅炉发电,效率未必就高

全电推进,又称综合全电力推进系统,其原理是通过柴油机或燃气轮机发电,以此带动电动机让舰只向前推进。

全电推进的优势是体积小,布置灵活,可以让出巨大的传动轴,节约空间。

目前,全电推进已经被应用到了许多驱护舰上。不过这些舰只的体积和吨位普遍较小,若是在航母上使用的话,技术要求太高,特别是对电机的可靠性要求非常苛刻。

今天,只有英国的伊丽莎白女王号使用全电推进。其采用了两台罗尔斯·罗伊斯生产的单机功率36兆瓦的MT30燃气轮机作为主要发电装置为电动机供电。

采用全电推进可以极大的节约伊丽莎白女王号航母的内部空间,多装几架飞机。目前来看,除了油耗多了点外,别的还都挺好。

(丽莎白女王号的满载吨位为65000吨,属于中性航母,重量不算特别巨大。而且其舰载机采用滑越起飞的方式,没有使用蒸汽弹射,所以可以取消大型蒸汽锅炉)

不过若是在核动力航母上,使用全电推进的效费比就不是那么高了。

核动力航母的驱动原理是通过核反应堆产生的巨大热量,加热淡化的海水生产巨大的热蒸汽,再通过蒸汽锅炉带动舰只向前移动。

说白了,核动力航母就是依靠蒸汽机推动的。虽然技术上不可同日而语,但原理上跟一百年前的蒸汽火车没啥区别。

蒸汽锅炉的优势是可靠性好,推重比大。缺点就是需要提前布置巨大的传动轴,占用空间多,启动速度慢。

如果核动力航母也要使用全电推进的话,需要在现有的系统中多一个步骤,就是蒸气锅炉不再直接向螺旋桨传输动力了,而是转便为一个100%的发电站,通过产生的电力供给电动机,再带动螺旋桨转动。

如此一来,必将会产生能量上的损耗,还增加了维护成本。

况且,核动力航母巨大的体积也必然对电动机的功率和可靠性要求很高,这一点现在的技术还达不到。

(美国最先进的核动力航母福特号满载排水量有11万吨之多,全电推进实在是推不动)

(福特号上的电磁弹射器也是一个吃电大户,虽然其需要的电力对于核动力装置不算什么,但这也对全舰的电力调配提出了挑战)

总之,核动力航母上使用全电推进,技术上还达不到要求,并且也没啥必要。


千佛山车神


谁都知道全电推进好,如果技术允许,核动力航母肯定是喜欢采用全电推进系统。但是,技术不是还差了点嘛。

福特级航母

全电推进是舰船动力的一次革命,它将日常供电、电力推进、舰载武器设备供电合而为一。相对于传统机械推进方式,具有节省空间、便于布局、易操作、低噪音、省燃料等诸多优点,同时为电磁弹射、电磁拦阻、电磁炮、激光炮等新设备新武器上舰创造了条件,是未来发展的主要方向。

电磁弹射

电力推进不是新技术,早在1920年,美国列克星顿号航母就使用了蒸汽轮机发电+电动机推进技术。原因是因为大型蒸汽轮机的减速装置技术不成熟。但是电力推进也带来了抗打击能力不足、主电缆受损全舰功能失效的巨大问题。

1942年列克星敦在战争受损并不严重的情况下,因为主电缆损毁,丧失全部动力和损管能力,最终沉没于太平洋。此后美国放弃了全电化设计,而且大功率减速装置逐渐成熟,最终选择了内燃机推进模式。

但现在的航母都是耗电大户,不全力发电是不行了。以福特级航母为例,单电磁弹射就需要160兆瓦电力,全速航行时推进系统需要200兆瓦功率。更别说还有电磁拦阻,电磁炮等,哪一个都是耗电大户。

PMM先进同步感应电机

但是因为大型同步感应电机技术仍不太成熟,无法提供如此多的电力,导致电推进技术还差点火候,所以福特级核动力航母前3艘仍然使用蒸汽轮机驱动螺旋桨的机械推进系统。

等待感应电机技术成熟之后,计划在第4艘福特级航母上安装全电推进系统,实现日常供电、电力推进、舰载设备供电合而为一。

英国的伊丽莎白女王级航母,总发电功率112兆瓦,推进系统80兆瓦,最大航速26节。为什么航速那么慢,达不到普遍的30节以上,就是因为电推功率不足。更大的电机目前技术尚不成熟,现有的感应电机又大又重,也无法安放太多台。

综上原因,核动力航母目前仍然使用蒸汽轮机。但随着技术的成熟,未来的航母肯定会使用全电推进替代蒸汽轮机的。


和风漫谈


核裂变产生的一次能量只是热。核动力是将核裂变的热能转变为机械能的一个过程,由机械能推动航母前行。转变过程中能量形式转换都会造成能量损失,也就是存在转换效率。热能转换成机械能转换效率大约50%,机械能转换成电能转换效率大约80%,电能再转换成机械能转换效率大约90%。所以热蒸汽推动蒸汽轮机转动后直接带螺旋桨驱动航母,能量损失是最小的。如果要改成电驱,就需要在蒸汽轮机和螺旋桨之间加入一个发电机和一个电动机,蒸汽轮机驱动发电机发电,电再输送到电动机旋转驱动螺旋奖转动。经过这两个过程会损失大约30%的能量,另外过程复杂了,故障增加维护工作量增大设备庞大了总之得不偿失。


吕齐白


大家好像有一个误区,认为核反应直接生成电,其实不是,核反应会产生大量的热而不是直接生成电;利用这些热量给水加温生成气体,气体推动发电机转子产生电能,到这里问题就来了,气体推动发电机转子产生电.推动传动轴就直接生成了动力,个人感觉是脱了裤子放屁了,所以就直接用蒸汽做动力比较经济实惠。再有就是核动力本身就需要大量的水来冷却,从而可以生成大量蒸汽,比较划算。应该还从经济实用角度考虑的。


在路上119625715


核电的发点流程就是 反应堆烧水然后推动蒸汽轮机,不管是什么燃料发电都离不开烧水。

因为核元素可以产生电,航天用的核电池就是这个。但是功率太小,能驱动一个几百公斤的车就不错了。

而通过烧水其效率可以达到百分之30。


李晓伟


用蒸汽轮机直接驱动螺旋桨可以减小能量损耗节省成本。如果是用核能发电驱动,也是用蒸汽轮机带发电机,再用电机驱动螺旋桨,这中间多了发电机和电动机,成本就增加了。发电机和电动机的效率都不是百分百的,中间就会有能量损耗。成本高又有损耗的方案美国肯定不会选。


lyp118


反应堆在纯净水的控制下,产生所需要热能,然后高温纯净水与蒸汽机用水进行热量转换,产生蒸汽,推动蒸汽涡轮机转动,一部分动力用于推动航母前进,一部分用于发电,输送至全船。如果全部动力都用于发电,在转换成机械能推动航母,这会增加能量损耗,增加了机械部件,我们说达到同样目的的机械越简单越好


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