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艦用鍋爐,古老而又新銳的關(guān)鍵技術(shù)

2020-09-15 23:58 作者:瀚海狼山  | 我要投稿



工業(yè)革命以后最早的大馬力機械動力基本都是蒸汽動力。蒸汽機最早是在英國的煤礦用來抽水;瓦特對其改進后出現(xiàn)在了鐵軌上,這就是蒸汽火車;不久自然又搬到了輪船上,于是最早的輪船都是蒸汽動力船。因為一開始不是采用效率更高的螺旋槳推進而是在船兩邊各自有水車一般的兩個大轉(zhuǎn)輪,因此得名“輪船”。螺旋槳的發(fā)明要更晚一些。蒸汽動力不論在陸地的當火車車頭還是在輪船上當主機,很快就表現(xiàn)出其馬力相當強勁的優(yōu)點。早年的蒸汽火車頭已經(jīng)可以帶動上千噸級的列車在陸地上飛奔。而在海上,燃煤蒸汽動力的3萬噸級或者3萬噸級以上的戰(zhàn)列巡洋艦已經(jīng)可以在一戰(zhàn)期間就跑出30節(jié)以上的驚人高速。可見蒸汽動力一旦發(fā)飆還是很猛的。早期的船用和艦用蒸汽動力都是用船用燃煤或者燃油鍋爐;


燒出熱蒸汽,然后和陸地上的火車頭一樣帶動蒸汽氣缸往復(fù)運動變成旋轉(zhuǎn)運動。再后來發(fā)明了蒸汽輪機,則直接把鍋爐的熱蒸汽推動蒸汽輪機高速旋轉(zhuǎn),經(jīng)過變速齒輪系統(tǒng)降速后帶動大軸和螺旋槳旋轉(zhuǎn)推進,也可以把蒸汽輪機的旋轉(zhuǎn)變成帶動發(fā)電機發(fā)電。這個過程和陸地上的燃煤燃油電廠已經(jīng)區(qū)別不大。不論早期的用氣缸的輪船還是用蒸汽輪機的現(xiàn)代艦船。鍋爐這個部分是省不了的。只不過把過去以燃煤為主變?yōu)橄鄬η鍧嵑透唵蔚娜加湾仩t。主要是燃油鍋爐基本沒有固體煤渣產(chǎn)生,不需要經(jīng)常傾倒煤渣。因此更適合現(xiàn)代化的要求。雖然在工作基本原理上大同小異。但是艦用燃油鍋爐和大多數(shù)陸地上的燃油鍋爐還是有一定的區(qū)別。由于艦上空間相對于陸地鍋爐房一般總體積更小。因此艦用燃油鍋爐對外形、


尺寸和重量有嚴格的限制。大多數(shù)艦用鍋爐沒有為提高熱效率而設(shè)置體積較大的空氣預(yù)熱器。在結(jié)構(gòu)上,艦用鍋爐要求應(yīng)能適應(yīng)艦船的強烈搖擺、傾側(cè)和沖擊等航行條件。船用鍋爐要有一定的汽、水貯存容積,以適應(yīng)蒸汽動力機械頻繁和大幅度改變負荷的需要。艦用鍋爐蒸發(fā)量大多在10到200噸每小時。早期艦用鍋爐壓力小,密封性差,蒸汽壓力一般不超過0.2兆帕。1850年后火管鍋爐得到發(fā)展,蒸汽產(chǎn)量和壓力大增,動力更加強勁。艦用鍋爐上使用的燃燒器也與陸上使用的不同,以AW轉(zhuǎn)杯燃燒器為主。雖然現(xiàn)代各海軍強國4萬噸和4萬噸以下的艦船大部分改為柴油動力、燃氣輪機動力或者聯(lián)合全電動力。但是對推動4萬噸以上的大型載機主戰(zhàn)艦艇長時間航行速度超過30節(jié)。瀚海狼山(匈奴狼山)認為,蒸汽動力仍然是不多的選項之一??梢赃B續(xù)不斷的產(chǎn)生大量高溫高壓蒸汽的方式,無非就是反應(yīng)堆和大型艦用燃油鍋爐。


現(xiàn)在全球還保留完整的大型艦用鍋爐生產(chǎn)線的國家已經(jīng)鳳毛麟角。大型艦用鍋爐在工作過程中,爐膛內(nèi)溫度超過1800攝氏度,因此內(nèi)部必須有耐火磚。耐火磚的功能就是使迎火面1800攝氏度的高溫傳到背火面時低于300攝氏度,并且能抵抗住內(nèi)部爆燃、火炮射擊、導彈發(fā)射和大風浪航行形成的強烈振動和沖擊。這意味著,耐火磚必須耐高溫、隔熱且有強度和韌性。超日王號航母就曾經(jīng)因為鍋爐耐火磚被燒穿而返廠維修。蘇系的庫艦和16艦用的都是КВГ-4型鍋爐或者其自產(chǎn)升級版。這類鍋爐每小時能產(chǎn)生115噸高壓蒸汽,每艘航母配備8臺鍋爐。庫艦的鍋爐長期問題百出,更換了一次也只換了4臺。而16艦和17艦的自產(chǎn)鍋爐動力強勁;一旦馬力全開,可以跑出3X的持續(xù)高速。護航的驅(qū)護艦都會出現(xiàn)跟不上情況。屬于青出于藍而勝于藍。


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