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高大上的舰船全电推进技术

※发布时间:2017-12-7 19:21:19   ※发布作者:平民百姓   ※出自何处: 

  所谓全电舰船,就是舰船的动力系统以电传动装置为主体的舰船。全电舰船的原动机(柴油机、燃气轮机或核动力)发出的全部功率均用于带动发电机发电,这些电力再由舰船综合电力系统进行分配,或是给电动机组带动螺旋桨发电,或是供舰上的武器、电子系统使用。

  电力传动和机械传动是舰船传动装置的两大门类。时至今日,传统机械传动的船舶仍是海军的主流,直接靠燃气轮机和柴油机做动力驱动。但随着基础技术的发展,以往人们并不看好的电力传动装置逐渐克服了其固有的缺陷,体积、重量以及效率逐渐达到甚至超过了机械传动装置。

  1.燃料的利用率提高。全电推进中,主动力燃机或者柴油机大部分时间处于匀速运转状态,船舶速度调整完全通过电动机进行。传统发动机推进船舶速度的调整主要通过燃气轮机或者柴油机调节,调速灵活性差,而且非匀速状态下主机燃料利用率差。

  2.动力系统的灵活性提高。大部分海洋工程船即使在恶劣海况下,依然需要在海上固定工作,通常需要主动力与艏侧推、艉侧推共同配合,推进器需频繁加速,减速甚至反转,以此克服洋流影响,稳定。传统的发动机推进无法达到快速响应,全电推进主要由电动机配合变频器作为动力,提高了动力快速响应性。

  3.机械结构简单,省却很多机械传统机构。电动机可以和主螺旋桨整合成一体主推吊舱,例如 ABB的 Azipod 可360°旋转。

  4. 全电推进系统增强了舰/护卫舰的综合战力,装备全电推进的舰与传统动力的舰相比,加速快,噪音小,利于反潜。目前世界上仅有两款全电推进的舰,英国的勇士级45型和美国的DDG1000朱姆沃尔特,未来全电推进是军舰动力的必然趋势。全电推进系统辅之以综合电力调控系统,可以升级为舰船综合全电系统,将全船所有用电设备统一管理,根据负载变化智能配电,未来的电磁炮、电磁弹射等设备都可以纳入统一的电能管理。

  总体上说,考虑到性价比,全电推进系统更多适用于特种船舶。对绝大多数船舶例如远洋运输船,远洋游轮等普通船舶来说,更为合理的动力升级方案应该是油+电的混合动力系统。

  1.核心动力设备的制造,比如英国45型舰的主推电机功率达到20000kW,由Converteam制造,功率密度极高。举例说明一下,我们现在帮助合作伙伴进行的电机改进项目,国产电机设计的电动机功率13000 kW,重达38吨,Converteam电动机同样13000kW,重仅26吨。。。军舰上寸土寸金,主设备功率密度的提升就成为很大的瓶颈。

  2.总体成本还是太高,毕竟新时代的全电推(上世纪初战列舰曾经有过全电推,但仅仅是直流技术)出现才15年,制造数量少,导致成本摊销程度低。对比相对成熟的传统燃气轮机或者柴油动力,全电推还没有显示出成本上的可比性。45级舰的单艘造价超过10亿英镑,朱姆沃尔特舰更是达到了惊人的21亿美元。

  3. 现代海军基本上已经不满足于只是动力部分的全电设计,更多的想追求舰船综合全电系统,即动力系统、武器系统、生活系统等所有的电力整体实现智能调配,这实际上比纯粹的动力系统全电设计又上升了一个档次,对设备的要求会更高。

  综上所述,军舰方面全电推进或者综合全电系统是大势所趋,但也只有大国海军才玩得起,未来可能只有中美两大国海军会大量装备。相对造价较低的局部电推或者混合动力对民用船舶,公务船舶、海洋工程船更有意义,也会更快地实现。

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