官方公開的20MW級電力推進設備圖片
據國家重大技術裝備網報道,中船重工武漢712研究所在船舶綜合電力推進系統的自主創新中取得了重大進展,研制了以變頻器、推進電機、推進變壓器、功率管理系統、操縱控制系統為核心的推進系統,實現了單軸推進功率20MW以下船舶電力推進系統的全部國產化。機房新風機
這對中國海軍來說是一個重大利好消息,單軸推進功率20MW,正與英國海軍最新7000噸級的45型驅逐艦單軸功率相當。中國海軍主戰艦艇長期受動力性能影響,噸位一直做不大,可謂一副"窮酸屌絲"形象,現在國產綜合電力推進技術取得突破,變身"高富帥"在望。凈化新風機
船舶綜合電力推進系統又被稱為"全電推進",它將船舶動力電站和輔機電站合二為一,從而達到有效利用能源、提高船舶機動性、降低船舶噪聲的目的。
"全電推進"目前已成為發達國家海軍發展的主流,已服役的全電推進軍艦有英國45型驅逐艦,正在建造中的有英國伊麗莎白女王級航母、美國DDG1000驅逐艦,正在規劃中的有美國伯克3型驅逐艦、日本25DD驅逐艦。
相對傳統動力裝置,"全電推進"的優點包括:一、系統各組件容易實現模塊化和系列化、結構緊湊、布置靈活,使得艙室利用率大為提高,整個艦船設計較為方便;二、可靠性好、可維修性強、生命力強,可提高艦船的在航率和戰斗力。三、噪音低、可提高艦船的安靜性和隱蔽性,推進電機扭矩大,可直接帶動大直徑螺旋槳推動艦船行進,省卻了齒輪減速裝置,因而可有效降低動力系統的噪聲;四、大大增加艦上電站容量,為以后裝備大功率激光武器打下基礎。奧特思普科技新風
英國海軍45型驅逐艦是世界首款采用全電推進的驅逐艦。
以中國海軍主力052C驅逐艦為例,西方禁運、國產燃氣輪機不過關,052C的動力在設計之初就只能從前蘇聯那些國家想辦法,最終選擇烏克蘭的GT25000燃氣輪機(已實現國產化)。相對美國LM2500,GT25000燃氣輪機功率偏大,4臺GT25000已足夠推動1.3萬噸級的軍艦以30節速度行進了。燃氣輪機有一個特點,那就是即使在低功率下運行,油耗也不會低多少,即低工況高油耗。如果一艘9000噸級(伯克、金剛等的噸位)的軍艦采用4臺GT25000,會非常浪費、航程性能也不可能達標。
所以052C不得不削足適履,只采用2臺GT25000,搭配2臺國產化MTU20柴油機,形成柴燃交替模式(CODOG),滿載排水量只能做到6000噸級,否則航速無法達到30節的要求。或許有讀者會問,不能使用3臺GT25000嗎?答案是否定的,因為出于冗余考慮,主力軍艦都采用雙軸推進,多出的1臺燃氣輪機是很難將功率平均分配到2根推進軸上的,硬要這樣做,減速齒輪磨損會非常嚴重,整個動力系統噪音也會很大。
052C型驅逐艦最大的問題就是噸位不足,其僅能攜帶48枚防空導彈。
但如果有了"全電推進"情況就會完全不同了,可以將噸位放大到與英國45型驅逐艦相當的7000噸級,采用3臺GT25000,并省略掉2臺MTU20柴油機、以及其它原來發電用的柴油輔機。在執行搜潛任務、聲納工作時,全電化052型驅逐艦可以只開啟1臺GT25000,推動軍艦低速低噪聲前進、為拖曳聲納提供最佳巡航速度,這時剩余的功率還足夠全艦武器系統以及生活用電。當聲納發現敵潛艇、或要到另一陣位探測時,另外2臺GT25000再啟動,軍艦全速行進。以上就是現代軍艦反潛時的"沖刺-漂流"戰術。而且,采用全電推進在設計時還可以考慮將1臺GT25000放置在上層建筑內,遠離水線,低速搜潛時使用這臺燃氣輪機,可讓軍艦往水中輻射的噪聲更小。
簡單地說,中國此前已將GT25000燃氣輪機國產化、也自行研制了一些小功率燃氣輪機。現在全電推進技術取得突破,中國海軍可以隨心所欲地拼湊出功率合適的動力系統,從而克服過去動力與噸位適配的難題,一舉由"窮屌絲"變身"高帥富"。
但英美海軍得益于大功率、低耗油的新一代燃氣輪機,其新型軍艦的動力-供電系統非常簡潔、經濟,日常維護時也非常簡易。例如,英國45型驅逐艦只采用2臺WR-21燃氣輪機,WR-21系中冷回熱燃氣輪機,是油耗最低的現役機型。美國DDG1000驅逐艦滿載排水量14000噸,也僅采用2臺MT-30燃氣輪機,如果換做GT25000則需要4臺,大功率MT-30的成本優勢是非常明顯的。
所以,盡管已在全電推進這一前沿技術上取得突破,中國軍工還是得回過頭來加強燃氣輪機的研發,中國海軍才有望躋身于"豪門"海軍行列。(文/杜松濤) |