新渦輪發(fā)電機(jī)比福特級(jí)的發(fā)電機(jī)功率小6000千瓦,出生就落伍?

未來從萬噸級(jí)的神盾驅(qū)逐艦到10萬噸以上的航母,將逐步過渡到全電艦艇,也就是推進(jìn)系統(tǒng)和艦上大部分動(dòng)力系統(tǒng)都是由電動(dòng)機(jī)來工作。而不是過去的機(jī)械傳遞能量為主,這個(gè)過程其實(shí)已經(jīng)開始。既然是全電系統(tǒng)自然就離不開電網(wǎng)。電網(wǎng)是發(fā)電系統(tǒng)和用電負(fù)荷之間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò),也是一套發(fā)電、輸電和用電體系的神經(jīng)中樞。由于每艘艦船不論大小,大部分時(shí)間都是獨(dú)立漂浮或者航行在海上,除了在岸橋邊上??繒r(shí)會(huì)直接和陸地電網(wǎng)聯(lián)接減少艦上燃料消耗外;在不靠岸期間,不論大艦小艦,其艦上電網(wǎng)都是獨(dú)立自成體系的。而且瀚海狼山(匈奴狼山)過去也提到過,艦船上的電網(wǎng)和陸地電網(wǎng)最大的不同就是沒有接地線。因此到目前任何艦船上的電網(wǎng),包括航母和核潛艇上的電網(wǎng),都不可以和岸電同時(shí)混用。兩者的切換必須有一定的間隔。

因此對(duì)比陸地上動(dòng)輒幾百萬甚至幾千萬千瓦負(fù)荷的大電網(wǎng),即使航母這種最大的海上用電艦船的電網(wǎng)總負(fù)荷也不會(huì)超過20萬千瓦。目前已知福特級(jí)是全球已經(jīng)宣布服役的艦艇中用電負(fù)荷和發(fā)電能力最大的一批主戰(zhàn)艦艇。福特級(jí)采用了4臺(tái)26兆瓦的汽輪機(jī)發(fā)電。26兆瓦就是2.6萬千瓦,4臺(tái)汽輪機(jī)全部轉(zhuǎn)起來,總發(fā)電能力是10.4萬千瓦。另外還有4臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)作為備份。單臺(tái)發(fā)電能力為1.2萬千瓦,4臺(tái)合計(jì)4.8萬千瓦。因此福特級(jí)的總艦上發(fā)電能力為15.2萬千瓦,在全球到目前已經(jīng)服役的戰(zhàn)艦中名列前茅??梢詾槿?000多個(gè)艙室都提供24小時(shí)的空調(diào),甚至機(jī)爐艙這類過去內(nèi)部溫度經(jīng)常超過50攝氏度的大空間也有空調(diào),可以大大提高輪機(jī)兵的工作環(huán)境舒適度。現(xiàn)有的4艘福特級(jí)仍然有變速齒輪系統(tǒng)和大軸驅(qū)動(dòng)4部螺旋槳,

因此還算不上完全的全電艦艇,只是號(hào)稱“采取了先進(jìn)艦船電力管理”的超大艦艇。而新興海軍不久前研發(fā)成功的先進(jìn)渦輪發(fā)電蒸汽輪機(jī),穩(wěn)定發(fā)電功率是20兆瓦,也就是2萬千瓦。對(duì)比福特級(jí)目前的4臺(tái)渦輪汽輪機(jī)單臺(tái)2.6萬千瓦的發(fā)電能力。每臺(tái)都少了6000千瓦。于是有人認(rèn)為這等于是“剛剛出世就已經(jīng)落伍”。但事實(shí)上并不是這么一回事。因?yàn)榕灤系陌l(fā)電渦輪機(jī),可不是看誰單機(jī)發(fā)電功率大誰就更先進(jìn)。因?yàn)殡娋W(wǎng)的工作原理和絕對(duì)大部分機(jī)械系統(tǒng)并不相同。電網(wǎng)最希望的是穩(wěn)定工作,最不希望的事情就是發(fā)電能力和用電負(fù)荷的突然切換,導(dǎo)致瞬間的負(fù)荷急劇變化。因?yàn)樨?fù)荷突然變化會(huì)產(chǎn)生電網(wǎng)的“浪涌沖擊”。因此福特級(jí)上的4臺(tái)2.6萬千瓦的發(fā)電汽輪機(jī),如果任何一臺(tái)突然啟動(dòng)或者突然關(guān)機(jī),都會(huì)對(duì)全艦電網(wǎng)造成至少四分之一的沖擊。帶來全艦電網(wǎng)的極大不穩(wěn)定。而且這4臺(tái)發(fā)電汽輪機(jī)日常發(fā)電,需要和福特級(jí)的推進(jìn)系統(tǒng)互相爭(zhēng)奪有限的蒸汽資源。

福特級(jí)的反應(yīng)堆并非時(shí)刻都以最高熱功率運(yùn)行,因此大部分時(shí)間產(chǎn)生的蒸汽都要給推進(jìn)系統(tǒng),實(shí)際上4臺(tái)發(fā)電渦輪機(jī)并不能時(shí)刻滿負(fù)荷發(fā)電。為了不搶奪蒸汽,福特級(jí)上很大一部分電力是來源于備用的4臺(tái)柴油發(fā)電輔機(jī)發(fā)出的電力。而現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)只有4臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)似乎裝少了。英國(guó)的女王級(jí)航母和45型驅(qū)逐艦,也有“柴油發(fā)電輔機(jī)裝少了”的問題。而2萬千瓦級(jí)的新型渦輪發(fā)電機(jī)雖然單機(jī)發(fā)電能力比福特級(jí)的同類機(jī)型少6000千瓦,但是卻可以多裝2臺(tái)。這樣啟動(dòng)和關(guān)機(jī)對(duì)電網(wǎng)影響都會(huì)更平順。而且還有10臺(tái)以上的超級(jí)先進(jìn)的12相柴油發(fā)電輔機(jī)。因此論航母、潛艇和其他艦艇的全電能力,新興海軍已遙遙領(lǐng)先。