在上一篇文章中,笔者和大家聊了一系列关于中国舰船发展的故事,比如055驱逐舰,054B护卫舰。无论什么样的船,都离不开动力系统,比如柴油机、燃气轮机等等。从目前的情况来看,054B型护卫舰很有可能采用了柴油动力系统或者柴电结合系统。那么,中国新一代船用柴油机的水平如何?
首先说一下现阶段军舰的几种主要动力方式,基本包括核动力、燃气动力、蒸汽动力、柴油动力。其中核动力系统各有优势,但对船舶的要求很高。所以基本上只有航母或者大型舰艇才会考虑使用核动力。目前对于非常强调出动率的军用舰船来说,蒸汽动力的比重越来越少。例如,的主力舰艇中只有7艘使用蒸汽动力。
分别是:1艘051B、2艘051C和4艘现代驱逐舰,被称为“都蒸七子”。目前,世界上的主要船舶基本上都是燃气轮机、柴油机或柴油混合燃料。请注意一个问题,燃气动力和柴油动力各有优劣,并不是说柴油动力性能滞后。我们以欧洲新一代主力舰为例。英国31号护卫舰、德国F125号护卫舰、法国FDI级等新一代舰艇均采用柴油动力系统。
总的来说,燃气轮机有几个优点:单位功率高、起动和加速性能好、重量轻、体积小、独立运行能力强、生命力好、振动和噪声低。对于加速度要求高的船舶,一般采用燃气轮机。但燃气轮机也有几个缺点:对环境条件敏感,无法实现直接换向,需要专门的换向装置,经济性差,进排气通道截面积大。
使用燃气轮机的船舶,无论哪个国家的船舶,都需要粗大的排气烟囱和巨大的独立进气口,这些都是燃气轮机船舶的标配。与燃气轮机相比,柴油机也有自己的优势:可以直接换向,经济性高,抗冲击和振动性能好,进排气通道占用空间小空,便于机组布置在机舱内。也有几个缺点:单机效率低,振动噪音大。
对于要求瞬时加速度非常强或者主要是反潜的舰艇,柴油动力并不适合。在海军舰艇中,052C和052D系列驱逐舰采用了柴油混合动力系统。055型驱逐舰采用4台GT25000燃气轮机,属于全燃动力舰。至于中国的各类护卫舰,053H3、054、054A都是采用柴油动力系统。
至于2023年刚刚下水的054B型护卫舰,从排气烟囱和总体布局来看,笔者认为054B型护卫舰采用的是柴油动力系统或者柴电联合动力系统。据外媒报道,054B型护卫舰原计划采用全电力系统。因为国内全电动力系统尚未成熟,所以暂时使用柴油动力。054B型护卫舰的后续改进型肯定会采用全电动力系统。
那么,054B型护卫舰会采用什么型号的柴油发动机呢?中国的054型和054A型护卫舰都使用4台16PA6V280STC中速柴油机。额定功率5184 kW,配备16个气缸,总重30.5吨。它采用五叶大螺距螺旋桨,可以减少空侵蚀效应。请注意,16PA6V280STC中速柴油机是中国在90年代末在法国SEMTPielstick制造的。
法国血缘关系强,可靠性好,维护成本低。对于这一系列的柴油动力机,海军的评价非常高。根据一些退役官兵的描述,这种柴油机很少出故障,几乎可以全出动。但是16PA6V280STC中速柴油机存在功率低的问题。4台柴油发动机可以支撑4000吨的054A型护卫舰,但对于6000吨的054B型护卫舰来说,对于一辆马车来说,显然太小了。
现阶段,中船集团第711研究所引进的CS16V27中高速柴油机可能性很大。公开报道显示,CS16V27中高速柴油机额定功率为推进7280 kW,发电6400 kW。额定转速:1066rpm(推进)/1000rpm(发电)油耗:≤197g/kWh(推进)/195g/kWh(发电)。CS16V27中高速柴油机也是16缸,各方面都非常适合054B型护卫舰。
长期以来,我国各种柴油机与德国、法国等欧洲国家的先进柴油机相比,一直存在动力不足、可靠性低、油耗高等实际问题。然而,近年来,这一差距正在逐渐缩小。英国正在建造的31型护卫舰属于5700吨级护卫舰,在吨位上与054B型护卫舰基本相当。31型采用四台德国MTU 20V 8000M71四冲程船用柴油机,属于20缸柴油机。
MTU 20V800M71四冲程船用柴油机属于德国最先进的柴油动力系统之一。它采用20缸设计,整个发动机的总重量为48吨。额定功率在9100-10010千瓦之间,属于8000千瓦-10000千瓦的柴油动力系统标准。中国海军护卫舰的动力都是柴油机,主要是16缸柴油机。
最后说一下引以为傲的全电推进系统。目前世界上的主力舰艇中,英国45型驱逐舰采用全电力推进系统。但是,也出现过6艘45型驱逐舰全部卧倒的情况。全电推进系统有其自身的优点,如节省空时间、可操作性好、噪音和振动小等。同时也存在几个不可避免的缺点,如系统的脆弱性、结构的复杂性和不可靠性。
目前,各国都在进一步改进和完善全电推进系统。例如,中国建造的3万吨级“王源8号”远洋测量船就采用了全电力推进动力。但对于主船采用全电力推进,还需要进行各方面的试验和改进。
关于中国海军舰艇的建设和发展,有很多故事。在以后的文章中,作者会和你慢慢聊。
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