艦艇動力變革,綜合電力不單是為了推進,也是為電能武器做準備

隨著技術的不斷髮展,軍用艦艇的動力方式變革趨勢日益明顯。電力推進是目前海軍艦艇動力的發展趨勢,不論是水面艦艇還是潛艇,都在朝電力驅動的方向發展,之所以有這種現象自然是因為電力驅動相對於傳統艦艇動力形式有顯著的優勢,如

電力推進方式發動機與螺旋槳之間通過電動機連接,而取消了複雜的傳動機構和變速機構,機構更簡化、機動性更強,而且由於全艦艇包括動力系統、電子雷達系統等全部採用電力作為驅動來源,在動力管理上更集中,便於艦艇動力系統的整體和集成管理。同時,隨著電磁武器、艦載激光武器、大功率相控陣雷達等不斷成熟,艦艇的用電量將會大幅提升,全艦艇電力化(即艦艇綜合電力系統)也是應對後續發展需求的必然趨勢

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國產20MWe級船用發電機組


艦艇動力變革,綜合電力不單是為了推進,也是為電能武器做準備

艦艇電力驅動系統組成結構示意圖

全電推進在水面戰艦和水下潛艇方面均具有很高的應用價值。對於水面艦艇而言,電力驅動的主要優勢在於全艦動力的集成和管理更加靈活、方便,機動能力更加靈活。現代水面艦艇是一個高度集成的整體,不僅裝備了種類繁多、數量龐大的各型導彈、火炮等武器裝備,還有大量的用電設備,其中各種電子系統、雷達、測控、指揮管理等都需要消耗大量的電力。因此,艦艇動力系統不僅要承擔驅動艦艇航行的任務,還需匹配一定容量的發電設備為全艦各系統提供電力,在不同的任務狀態下還需要能夠適應驅動、電子設備的動力需求,對於全艦動力管理來說是一項複雜的任務。如果採用全電推進方式,則可以把全艦所有的動力需求轉變為統一的電力需求,艦艇的動力系統除了燃氣輪機、柴油機等原動機外,只需要配置與之匹配的發電設備就可以滿足全艦推進和各類設備的用電需求,而不需要再同時配置機械傳動機構和發電、儲電設備,對於簡化艦艇動力系統結構、動力管理系統等具有重要現實意義。同時,由於電動機可以實現無級變速、響應速度快,在遇到緊急情況時,可以快速的實現加、加速和倒車等機動動作,艦艇的機動性也可以隨之顯著增強。

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船舶電力推進系統簡圖



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英國45型驅逐艦是全球第一款採用電力推進的水面主戰艦艇

除了水面艦艇,個人認為綜合電力推進在潛艇方面的價值和優勢更加明顯。對於潛艇而言,除了與水面艦艇相同的優勢以外,綜合電力推進帶來的另一個重要優勢是將會是潛艇的(核潛艇以及常規潛艇)隱蔽性大幅提升。目前全球範圍內幾乎所有現役潛艇採用的推進方式是都是發動機帶動主軸通過變速裝置驅動螺旋槳或者泵噴(實際上也是螺旋槳結構)裝置產生推動力,這也是潛艇噪音的主要來源之一,而且在高速航行或者戰術機動情況下,推進系統產生的噪音貢獻率越大。目前各海軍強國的潛艇在降低噪音方面可謂是“絞盡腦汁”,減振浮筏、消音瓦、柔性連接、泵噴裝置等各種方法均已十分成熟,提升空間有限,部分先進型號潛艇的噪音水平已經下降至100分貝左右,再想繼續採取“截流”的方式降低噪音幾乎行不通,後續只有從噪音“源頭”想辦法才會有實質性的進步。潛艇採用綜合電力驅動方式、尤其是與無軸泵推相結合,將會從源頭大大降低推進系統產生的噪音,對於現代潛艇來說無疑是最大的優勢!

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俄羅斯“亞森級”核潛艇噪音已達105分貝左右

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美國“海狼級”核潛艇的噪音水平甚至降到了95分貝左右,已很難繼續挖掘


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無軸泵推結構示意圖

艦艇綜合電力推進正在逐步推廣,目前已有部分型號的水面艦艇採用了綜合電力推進方式,包括美國的DDG1000驅逐艦、英國的45型驅逐艦、“伊麗莎白女王級”航母等

,而且可以肯定的是未來將會有越來越多的艦艇採用這樣的推進方式,從目前各海軍裝備強國公佈的計劃來說,包括英國26型護衛艦、“繼承者級”戰略核潛艇、美國的“哥倫比亞級”戰略核潛艇等都將採用綜合電力推進,美國正在建造的“福特級”核動力航母,也計劃在4號艦之後採用電力驅動方式,足以表明綜合電力推進已經是未來艦艇推進形式的發展方向。

艦艇動力變革,綜合電力不單是為了推進,也是為電能武器做準備

英國“伊麗莎白女王級”航母,是目前採用電力推進的噸位最大的軍用艦船

艦艇動力變革,綜合電力不單是為了推進,也是為電能武器做準備

美國“福特級”核動力航母后續艦隻也可能會採用電力推進方式

艦艇動力變革,綜合電力不單是為了推進,也是為電能武器做準備

美國下一代戰略核潛艇“哥倫比亞級”採用電力推進

作為一項具有革新意義的技術,電力推進在實踐過程中確實出現了一定的問題,尤其是在可靠性方面,但是艦艇綜合電力推進確實是代表著未來艦艇動力發展方向,而且隨著艦載電磁武器、激光武器技術的發展,未來包括電磁武器、激光武器等這種需要消耗大量電力的裝備批量上艦可能性極大,這將進一步提升對艦船電力系統的需求,艦艇全電化的必要性更加明顯。雖然我國海軍裝備水平曾長期處於落後狀態,但是經過近十幾年的快速發展,我國海軍已經取得了翻天覆地的變化,艦艇裝備技術已追趕上世界先進水平,在局部領域甚至已達世界領先,而在艦艇綜合電力系統方面我國也已經取得了重大技術突破,相信國產電力驅動艦艇很快就會面世

艦艇動力變革,綜合電力不單是為了推進,也是為電能武器做準備

國產電磁炮已上艦測試,電磁武器的腳步越來越近

艦艇動力變革,綜合電力不單是為了推進,也是為電能武器做準備

裝備電磁炮的055驅逐艦效果圖


艦艇動力變革,綜合電力不單是為了推進,也是為電能武器做準備

希望國產下一代戰略核潛艇096也能夠採用電力推進方式!


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