之前利用“世界最大柴油機”的”名號“，寫了一系列普及船舶知識的文章，本以為船舶是個冷門領域，結果沒想到幾乎每一篇都“火”了，
在這裡非常感謝廣大讀者們的支持，這也更加堅定了我的創作的信心了。到今天，我已經完成了“船舶柴油機如何啟動”、“船舶軸系基本直徑計算”、“船舶螺旋槳軸和槳如何連接”、“船舶燃油系統（重油）”、“世界最大柴油機油耗計算”、”船舶螺旋槳連接處如何防水“等相關文章。往後我還會持續更新，爭取讓大家看到更多的船舶相關知識的文章，並且堅持”不摻水“，”不糊弄“，寫有質量的精品文章。
今天我要講世界最大柴油機為何轉速這麼低的問題。因為之前的文章一直有網友質疑：世界最大柴油機轉速為何只有102轉，甚至有網友說：低於2200轉的都不能叫柴油機。
網友質疑
咱們還是老規矩先有請我們今天的主角上場了，由芬蘭的瓦錫蘭公司設計生產的，型號為RT-flex96C.船用柴油機。RT-flex96C是一款採用直列14缸設計的柴油發動機，接近10.9萬匹馬力（80056.2Kw），長27.3米，高13.5米，裝機總重2446噸（淨重2300噸），轉速102轉/分，使用重油，熱效率達到50%。
RT-flex96C船用柴油機
通過RT-flex96C柴油機的參數我們發現，轉速真的是102轉/分，這個轉速相信一定會顛覆一些人對柴油機的認識。因為就拿我們小時候農村最常見的手扶拖拉機為列，小小的單缸柴油機，額定轉速基本上都在2000轉以上了。
手扶拖拉機
而在我們生活中能接觸的大一點柴油機，比如重卡用的柴油機，他們的轉速就已經算很低的了，它們的額定轉速也基本上在1800~2200之間。而小車的就更高了基本上在3000轉以上了。這也就很好理解為什麼有網友或說：低於2200轉的不能叫柴油機了。
重卡用的發動機
不過在這裡我要告訴這位網友，低於2200轉的它還是叫柴油機。在我們船舶領域，高於1000轉的就算高速柴油機，低於300轉的才叫低速機，至於為什麼要把船舶柴油機轉速設計成那麼低，也是有它的原因的，這也正是我們今天要講的重點。
船舶
要解開世界最大柴油機為什麼每分鐘只有102轉這個問題，我們要從兩個方面入手，第一個就是柴油機作為船舶主機和船舶推進的適配性；第二個就是柴油機其本身的問題。
關於和船舶推進的適配性問題。一般來說像”RT-flex96C“這樣柴油機，都是裝備在如下圖這樣的超大型集裝箱上，這類船舶都是採用螺旋槳推進。
“艾瑪·馬士基號”集裝箱船
在我們船舶領域有個共同的認知就是：輸出功率一定時，船舶的螺旋槳直徑越大，轉速越低，效率越高。這就意味著在不降低主機功率的同時，降低主機轉速就是提高船舶的推進效率。據研究表明：柴油機轉速每降1%，可提高推進效率0.25%~0.30%，這個收益是非常大的。
船舶螺旋槳
可能有人會提到可以利用齒輪箱減速，其實這個在中小型船舶是普遍採用的方法，但是在大型船舶領域，就不太適用了。而不適用的主要的原因有以下幾點：
第一點，對於小型船舶來說，主機功率並不大，去設計製造這樣的齒輪箱難度並不大，造價也不高；而要設計製造出能匹配”RT-flex96C“這樣的柴油機的齒輪箱，難度就非常大的，就算能造出來，價格也是相當昂貴的（我之前參與過一條2000Kw主機的船，它的”ZF減速齒輪箱“價格就高達100萬左右，而這個10萬馬力的價格又該是多少？）。
齒輪箱
第二點，在船舶的軸系中設置設置齒輪箱，那麼又要在柴油機和齒輪箱中間設置高彈，這樣一來推進系統就變得複雜起來了，可靠性就降低了。
採用中速機加減速齒輪箱加變距槳的動力系統結構複雜
第三點，再好的齒輪箱也有傳動損失，雖說齒輪箱的傳動效率很高能達到95%以上，好的能達到98%~99.5%。咱們就以98%傳動效率為列，它有2%的機械損失，這個機械損失對於小船來說確實不算什麼，但是對於功率高達10萬馬力的RT-flex96C柴油機來說，它就要損失2000馬力，想象整個航程下來，又要多消耗多少燃油啊！
齒輪箱內部構造
所以把柴油機設計轉速降低，省去齒輪箱等中間傳動環節，能大大簡化軸系，提高傳動效率，提高可靠性，並且能更好的適配船舶推進器的特性。
同時在降低柴油機的設計轉速後，能改善柴油機本身的一些問題，大大提高了柴油機的性能。
第一個問題就是：降低了柴油機轉速後，意味著擁有更長的換氣時間，能提高換氣質量；也擁有了更長的燃燒時間，提高燃燒效率，所以現在的大型低速機熱效率能達到50%~55%（一般汽車發動機為25%-30%)
汽車發動機
第二個問題就是：柴油機屬於往復機械。其實柴油機的活塞在氣缸中並不是做勻速運動，柴油機的活塞一直在氣缸中，一直做著：加速——減速的往復運動。
四衝程柴油機的原理
我們知道每個物體都存在慣性，而慣性和質量有關，對於大型低速機來說，活塞直徑能達到900mm以上，這樣一個直徑近一米的活塞質量是相當大的，而對於這麼大一個質量的活塞在氣缸中做著加減速的往復運動，勢必會有一個”慣性力“的產生（慣性力是指當物體有加速度時，物體具有的慣性會使物體有保持原有運動狀態的傾向 ）。而當柴油機衝程一定時，轉速越高，就意味著活塞的加速度越大，加之活塞本身巨大質量，那麼這個”慣性力“就一定會很大，而柴油機要克服這個”慣性力“就需要消耗相當大的能量，同時這個”慣性力“也考驗著連桿、曲軸的強度，所以一般柴油機越大，轉速就越低。
大型低速機的活塞連桿非常巨大
第三個問題就是：柴油機降低了轉速，也減少了運動部件的摩擦，提高了機械的使用壽命。你想想，同樣的運動部件，一個一分鐘磨100下，一個一分鐘磨3000下，那個壽命會更長？
所以綜合上述好處，世界最大柴油機每分鐘102轉是非常合理的，並且還有朝著越來越低的方向發展著。就拿我國製造的世界最大缸徑柴油機“8K98MC”為列，它的額定轉速就低於100了，到了94r/min，而11S90ME船用柴油機的轉速更是低至84r/min。當然還有轉速更低的柴油機，這裡就不多講了。
11S90ME船用柴油機的曲軸總長21.56米，重426噸
當然柴油機的轉速也不是越小越好，轉速低了以後會帶來柴油機，質量、體積變大的問題，以及單位質量功率比變小的問題，所以柴油機轉速的設計更多的還是要看其用途，總之，轉速高有轉速高的好，轉速低也有轉速低的好。
作者：小船人的夢想 2018年9月1號
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