張口電推,閉口電推,其實你真的了解船舶電推?

前段時間我寫了軍艦的”核動力裝置“,就有人說:都什麼年代了,現在都全電推了;我寫個”燃氣輪機“又有人說:還燃氣輪機啊!人家國外都已經全電推了;然後我又寫了... ...,又有人說: ... ...XXX電推了,我真的是... ...。說實話通過有些人張口電推,閉口都是“電推”可以看出,近年來隨著“電推”的大熱,以及媒體的報道,“電推”早以深入人心了。這本來是好事,只是有些人只是知道“電推”這個詞而已,對於“電推”是什麼,連個最基本的概念都沒有,所以這讓我想寫點什麼了。我的目的很簡單,

就是想讓大家對“電推”有個最基本的概念就算達到目的了。

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馬院士的無軸泵噴對“電推”的推廣起到了很大的作用

其實“電推”並不是什麼新技術了,早在19世紀末國外就開始以蓄電池為能源的電推研究,這就和當下大熱的新能源汽車差不多。不過受限於當時蓄電池的技術,以及海上充電的難度,新能源的船舶顯然不現實,所以幾乎沒應用。不過近年來貌似我國又開始大力發展“新能源船舶”當時媒體還大肆報道過“新能源船舶”的下水了,只是後來又沒有消息了。這是不是一場騙局,又或者政治的產物就不得而知。

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新能源汽車

而在20世紀初,隨著當時艦船的日益大型化,動輒上萬噸的戰艦,如果採用傳統的推進裝置,長達幾十米甚至上百米的傳動軸以及大型減速裝置對於當時的製造條件來說,是非常困難的。為了解決這個問題,工程師們就想出了可以利用原動機驅動發電機發電,再通過配電變頻系統把電分配給電動機,最後電動機驅動螺旋槳推動船舶前進的”電力推進“方案。這樣就省去了中間傳動軸和大型減速裝置,降低了製造難度。所以當時很多大型艦船都採用了電力推進系統。就比如美軍二戰前建造的”列剋星敦級航空母艦“就是採用的”電力推進系統“。

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列剋星敦級航空母艦

還有在潛艇領域,“電推”也一直都有在應用。

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潛艇

其實關於”電力推進系統“的原理,剛才就已經講出來了,它的基本原理就是:通過原動機驅動發電機發電,再通過配電變頻系統把電分配給電動機,最後電動機驅動螺旋槳推動船舶前進。簡化後的原理路線就是:原動機➞發電機➞配電變頻系統➞電動機➞螺旋槳。

下圖是英國”45型驅逐艦“的電推系統原理圖,它通過兩臺燃氣輪機(GT),兩臺柴油機(DG)作為原動機驅動發電機發電,再由電帶動兩臺20MW的電動機驅動螺旋槳推動船舶前進。(注:45型驅逐艦採用的是”綜合電推“方案,在這裡為了簡化,所以不講其Ship's Services部分 )

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45型驅逐艦的電推系統原理圖

這樣我們就可以理解為:”電力推進系統“其實就是利用柴油機、燃氣輪機、蒸汽輪機、核動力裝置等原動機驅動發電機發電,然後用電驅動電動機帶動螺旋槳的裝置。那麼穩定而可靠的原動機,也就成了”電力推進系統“中非常重要的一部分了。也就是說,那些瞧不上柴油機、燃機輪機等原動機,張口電推,閉口都是”電推“的網友們,你真的瞭解船舶“電推”嗎?

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中高速柴油機常作為,民用“電推”船舶的原動機

當然通過”電推“的原理我們就能發現,其實電推存在一個很大的缺陷:從機械能到電能,又從電能到機械能,能量經歷了多次轉換的,所以其效率不如軸系傳動的傳統推進裝置,這也就是為什麼在軸系和大型減速裝置加工製造技術取得重達突破後,大部分船舶又回到了傳統的推進裝置的原因。

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現在的船舶大部分還是軸傳動

不過”電推“也不是一無是處,在一些工程船舶和特種船舶領域還是有很大的應用的。咱們就以“耙吸挖泥船”為列,為了滿足自航條件,船舶需要設置主機;而為了滿足挖泥條件,因為泥泵的功率很大,所以要設置大功率的“電站”。“耙吸挖泥船”在耙吸作業時,船舶的航速不高,主機只需很小的功率就能滿足要求了,這樣主機就有很大部分功率浪費了;而在航行狀態下,因為泥泵不工作,那麼大功率的“電站”也就浪費了。如果我們採用”電推“方案,在耙吸作業時我們把小部分電給推進系統,大部分電給泥泵;而在航行時我們又把全部的電力給推進系統,這樣就解決了“功率閒置”的問題,大大提高了效率,也降低了船舶的裝機功率,節約了成本,還簡化了系統,提高了可靠性。

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挖泥船工作

當然近年來隨著”電推“領域眾多關鍵性技術(比如高效率的發電機和永磁電機等等)取得巨大進步,以及軍艦越來越智能化,信息話,加之各種用電“大戶”(比如激光炮、電磁炮、電磁彈射器等)的上艦應用,讓軍艦對電力的需求越來越高了,所以未來軍艦“綜合電推”(全電推)化已是大勢所趨了。

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英國的航母採用的是“綜合電推”方案

其實“電推”是非常複雜的,一篇兩篇文章是講不清楚的,所以後面我還有《電推技術的優劣勢》、《綜合電推是什麼》、《我國未來航母與電推》、《無軸泵噴是什麼》等一系列有關“電推”的文章。不過我只有空閒時間才寫東西,所以更新可能有點慢,而我又不好意思叫大家關注我,所以如果有對“電推”感興趣的小夥伴,記得有空常過來看看哦。

作者:小船人的夢想 2018年9月17號


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