舰艇的动力系统至关重要,是决定舰艇整体性能的核心要素,它是保障舰艇运动和所需能源的机械、设备和管路的统称。动力系统是提供全舰所需的推进动力和电力,以保障航行、作战和日常生活。历史上舰艇用过的动力系统有哪些?咱们来了解一下。
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往复式蒸汽机模型
舰艇最早的机械动力系统是往复式蒸汽机,这是一种将蒸汽能转化为机械能的外燃机,其核心原理是利用高压蒸汽在汽缸内推动活塞进行往复运动,并通过连杆-曲轴机构将直线运动转换为旋转运动,从而驱动螺旋桨推进舰艇。往复式蒸汽机优点是可靠性高、燃料适应性强,低质重油或劣质煤炭都能用,缺点是震动大、热效率低、功率提升有限。
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蒸汽明轮船
世界上第一艘安装往复式蒸汽机的舰艇,是美国海军1815年建成的迪莫洛戈斯号,该舰由科学家富尔顿设计,配备20门火炮,采用明轮推进。由于当时的蒸汽机不太成熟,迪莫戈洛斯号跑不快,也走不远,充其量也就是浮动炮台。从十九世纪四十年代末开始,由舰尾螺旋桨推进的蒸汽舰艇大量出现,船体两侧有两个大轮子推进的蒸汽舰艇逐渐淘汰。
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蒸汽轮机
1897年,蒸汽轮机在英国出现,这种动力系统是在往复式蒸汽机的基础上,利用高温高压蒸汽在固定喷嘴中膨胀加速,将热能转化为动能。蒸汽轮机单机功率大、运行平稳、效率高,可使用重油、煤炭和天然气。但缺点是系统复杂、启动时间长、体积庞大、维护成本高。
世界上第一艘采用蒸汽轮机的舰艇,是英国海军的透平尼亚号炮艇,该艇为了试验用并未装备海军。透平尼亚号建造于1897年,该艇以超过34节的惊人航速,震惊了各国海军。第一艘服役的蒸汽轮机舰艇,是英国海军于1904年建成的阿梅莉亚号巡洋舰。
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舰用柴油机
二十世纪初叶,各国建造的大型战舰采用蒸汽轮机,而小型舰船配备的是柴油机,这种动力系统以柴油为燃料,通过内燃机直接驱动螺旋桨或带动发电机。其特点是经济性好、结构相对简单、维护方便,广泛用于中小型舰艇和常规潜艇。
世界上第一艘采用柴油机的舰艇是法国海军埃及瑞特号潜水艇,这艘艇于1904年建成,水下排水量220吨,它配备一台四冲程柴油机,用于水面航行时直接推进螺旋桨并为蓄电池充电,水下航行换成电动机推进。埃及瑞特号潜艇水面航速9节,水下航速7节,续航力500海里/5节。
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燃汽轮机
燃气轮机动力系统以航空发动机技术为基础,具有功率密度高、启动快、加速性能好、体积小等优势,广泛用于现代驱逐舰、护卫舰等高速舰艇。燃气轮机缺点是油耗高、运行成本高,常与其他动力系统联合使用。
世界上第一艘使用燃气轮机动力系统的舰艇,是英国海军于1947年建成的MGB2009号炮艇。该艇排水量100吨,船体由桃花心木制造,最高航速40节,持续航速35节,巡航速度26节。
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MGB2009号炮艇
此外,现在的舰艇动力系统还有核动力、综合电力推进系统等。
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