万吨大驱:烟熏妆不完全是坏事,说明动力过关了
清纯小姐姐,配个烟熏妆,多闹心。没想到,这事也发生到我们身上。两攻试航回来,主桅杆被熏黑了。万吨大驱也面临这样的问题,不得已在烟囱加了个小帽子,看着别扭、心里不痛快。
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关于舰艇排烟难的问题,一直就存在。在烧煤烧重油的时代,排烟量巨大,解决方案无非两种,一是增加烟囱数量,二是减少数量增加烟囱直径。此外,要考虑排烟距离最优,占据内部空间最优,涉及到火炮布置与装甲带长度,事关总体布局。
增加烟囱数量的问题是占甲板空间,影响其他设备的布置。减少数量增加烟囱直径,也有不足,需要对不同锅炉的烟道进行高效合并,增加了内部“走线”的距离,占据了舱内的宝贵空间,还涉及装甲带长度问题,
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6park.com 6park.com 这仅仅是排的问题,还涉及到排好的问题。排好要求,主要是不影响舱面人员工作与设备运作。人员工作方面,主要是露天指挥所的指挥与参谋人员、观测人员、信号通信人员,这些人员集中在桅楼上,与烟囱很近,被烟熏火燎的肯定没好心情。
此外,排烟温度较高、颗粒大,容易对舱面的信号旗、灯具、索具等设备产生损害,影响正常运作。所以如何排好烟,也是需要精心设计。在旧日本海军时代,日本有多艘舰艇面临这样的问题,例如长门号战列舰,烟囱为桅楼太近,改装中将烟囱向舰尾方向弯曲。后来还被巡洋舰借鉴成恶趣味。
排好烟气的思路,主要有:一是拉开烟囱与桅楼的距离,包括移址重建,或者向后弯曲。二是对烟囱进行倾斜设计,本质还是拉开距离。三是升高烟囱高度,利用风速改善排烟效果,但要考虑重心与审美,不能无限制增高。
6park.com 6park.com 此外,还有一种小装置,可起到较好效果,这就是——烟囱帽。这种烟囱帽的作用,类似于炮管等定向器,给浓烟一个初始方向,顺便还可以防雨。当然,有一利必有一弊,烟囱冒给排烟增加了阻力,需要进行加压处理,消耗额外能量。
这是普通舰艇,对排烟最敏感的是航母,烟气容易影响舰艇着舰安全。解决方案包括:一种通过长烟道通向舰尾,或者通向舷侧口朝下,例如日本的加贺号、赤城号航母;二是采取放倒式烟囱,采用这种设计的有日本凤翔号,还有美国的护航航母,涉及到可靠性问题。三是采用向外倾斜的设计,这是比较多的,包括现今的美国级两栖攻击舰。
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时间到了二战以后,舰艇动力发生了极大改变,除了核动力,基本采用体积小型化的燃机、柴油机,排烟压力小了很多。在外观上,舰艇烟囱数量、直径大为减少,甚至一度流行烟囱与桅杆合二为一,例如60、70年代的美国护卫舰。小型舰艇直接取消烟囱,采取舷侧或尾部排烟。
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后来,考虑到降低红外、噪音特征考虑,舰艇的烟囱在8、90年代又胖了回来。一个是因为在舰艇烟道外围增加了冷却装置,二是辅机、辅助锅炉等设备的排烟也集中到烟囱中去。所以为了减重,舰艇的烟囱设计再一次难住了舰艇设计师,如何解决排烟问题又不至于近墨者黑?
最简单的方案是,将附近涂黑。通行做法,是将烟囱以后高于烟囱的上层建筑涂黑。所以看到二代舰艇中,后桅经常被涂黑,倒是别有韵味。这其中,以英国最为代表,例如42型驱逐舰、无敌级航母,庞大的双桅杆舰艇,外加涂黑的桅杆,有一种燕尾服风。
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后来,电子设备继续小型化,后桅基本消失,主桅杆的问题又来了。解决方案还是差不多,还是百年前的手段,包括45型的一面涂黑,印度的卡莫尔塔级全面涂黑(开始是白的,后来放弃直接涂黑)。
6park.com 6park.com 日本海自有个恶趣味,叫停泊发动机,主要是舰艇靠码头时候自行发电。以朝雾级为例,这个发电机的排烟是不经过主烟囱的,而是排向两侧。所以朝雾级舰尾经常黑,多舰并靠时烟气熏人,自卫官恶评如潮。
比较好的解决方案,是伯克级驱逐舰。为了平衡更方面性能,伯克级有一个轻量化的桅杆,尽量减重。为了解决4台燃气轮机的高温排气问题,伯克级有2个大型烟囱,并在烟囱顶端增加了一截排烟口,以期在有限重量内,增加烟囱高度,改善排烟效果。
6park.com 6park.com 这种设计,在我们的盾舰也看到了,最优解决方案都差不多嘛。
小姐姐的烦恼,原因主要有两个:一是考虑减少雷达反射面积,烟囱尺寸进行了控制,导致高度大幅降低,都没有超过驾驶室高度,导致利用风速不够,不利于排气。
二是烟囱前上层建筑的遮挡。随着舰艇设计进一步一体化,舰艇前段上层建筑更加饱满,一体化桅杆尺寸进一步放大,对排烟造成了新影响:这个问题涉及到空气动力学,高大桅杆之后的空间,舰艇高速行驶中会产生一个低空空间,导致排气倒流出不去。
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三是舰艇速度的提升。进一度降低了桅杆后空间的气压,形成了大的气压差,为高温燃气提供了肆虐空间。
所以出现这个排烟问题,倒不必有太多膈应,相反应该感到欣喜才是:说明我们的动力问题没有问题了。
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