| 送交者: 潜水多年002+[♂★★资深军事坐家★★♂] 于 2021-08-30 20:27 已读 3178 次 6 赞 | 潜水多年002+的个人频道 |
电力推进是新技术吗？
还真不是。自 1833 年第一艘电动实验船诞生到现在，电力推进系 统的发展已经有180多年的历史，船舶电力推进系统是一种 比较先进的推进方式，但长期以来电力推进技术并没有很好 的得到应用，主要有两个原因：（1）传统观念认为：用发电 机﹑配电装置﹑变频器和电动机取代机械推进系统，船舶体 积和重量将会增加；（2）因存在两次能量转换，其效率低于 机械推进方式。 1912 年和 1918 年美国先后建成了往复式蒸汽机交流 电力推进航空母舰和汽轮机交流电力推进“墨西哥”号战列 舰，总轴功率达到了 4000kw 和 22000kw。1925 年美国又建造了“列克星敦”号和“萨拉托家”号航空母舰，其动 力均采用180000轴马力的电力推进系统。至此，电力推进 进入迅速发展和广泛应用时期。二战结束以后，因为齿轮加 工技术的提高，电力推进船舶又进入一个相对萎缩的阶段。
人类第一艘航空母舰兰利号就是电力推进 6park.com
马伟明是大神吗？
还真是。老马的生平和政治面貌等老生常谈的东西就不说了，单说技术层面相继攻克世界尖端技术：12相整流电机 舰船中压直流全电系统 航空母舰起飞辅助装置（电磁弹射器）电磁拦阻系统等。老马不仅是科技专家，还是优秀的团队领袖，他的团队涌现一大批年轻科学家。 6park.com
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6park.com真的很牛。老马的6000V中压直流系统采用交流发电--滤波整流--直流电力管理--逆变器--变频器--交流推进的交--直--交模式。比英美的交--交--交模式领先一代，成功规避了交流电网有关功率因数电机震荡失同步等问题。由于舰船电网属于小电网，冗余小，而且为了提高燃油效率需频繁开关原动机，在交-交-交模式中很容易对电网造成扰动，如果功率储备小很容易产生电机振荡失步，从而发生电网崩溃，就像英45型驱逐舰那样。英美之所以没有采用交-直-交模式是因为他们没有解决中压直流电网的断路保护问题，在交流电网中短路保护很容易，直流很难。中国出口三大名片：核电站 高铁 特高压直流输电。各位看官明白了吧，就不用我解释了，哈哈。
中压直流全电系统很牛吗？6park.com
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只说不练，有中压直流全电系统实例吗？ 6park.com有！只不过还没装船，是不是潜艇装了俺就不知道了，水下的东西密级太高，知道的不说，不知道的瞎说。目前公开的信息是可以做到单轴20MW，目标船是新一代远洋大护057（054B）。其实单轴串两台电机功率可达40MW（美DDG1000驱逐舰就是这么玩的，哈哈），完全可以满足大驱的要求。
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20MW永磁低速同步电机6park.com
整个系统有四台原动机：2 台 GT25000燃气轮机+21MW6000伏整流发电机（3000转/分钟）， 2 台MTU20V956高速柴油机+
3.75MW6000伏整流发电机（1500转/分钟）。双轴双桨2 台20MW永磁低速同步电机。6park.com
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全电推进 原动机要发电再给电动机带动螺旋桨还不如原动机直推省事，重量还轻？
在大功率变频器没问世以前是这样的，现在有了变频调速就不一样了。原动机通过减速机构直推的效率是98%左右，交流电机的效率是95%左右。咋一看减速齿轮箱传动效率高，但是减速机磨损以后效率会大降，可能到90%，而电机效率一般会终生维持95%。还有，由于电动机调速范围大，还可以反转，一般电推用定距桨。定距桨比变距桨划水效率高10%，而且电推轴系短，所以可以把水下船型修到最优。结论，电推比机械直推效率高15%，同功率航速提高5%。 6park.com
至于增重，那我们以054A护卫舰为例：四台16PA6V-280STC柴油机，重量4X30吨 + 减速机重量10吨（猜的）+ 两个电站2X20吨 = 170吨。
再看全电系统：2X16吨（GT25000燃气轮机）+ 2X42吨（21MW发电机）+2X12吨（MTU20V956高速柴油机）+2X16吨（3.75MW发电机）+ 2X20吨（20MW变频器）+ 2X75吨（20MW推进电机）= 362吨
增重192吨，由于燃油效率提高15%，而且远洋大护载油量千吨级，所以增重被载油量抵消。 6park.com
彩蛋：传说中的无轴泵推未来能用在新核潜艇上吗？
这个就想多了，目前人类科技和工艺水平不可能把无轴泵推功率做大，也就兆瓦级，用在常规潜艇上还行。只要能解决大尺寸环形电机的制造问题，大直径无轴泵推的叶片制造反而相对简单。当然，这个“只要”可不简单，大直径、大功率、低磨耗、高精度的环形电机是技术难关，这也限制了无轴泵推的功率。用多个降低直径的环形电机驱动的无轴泵推并联工作，可以解决单个大直径环形电机的设计和制造问题。 6park.com
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应用了无轴泵喷技术的渡轮，该船首尾各装一个无轴泵喷推进器 6park.com
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目前应用的无轴泵喷系统缺点是功率小，单个推进器只能用作小船的动力，或者大船的辅助动力 6park.com
在其他因素不变的情况下，泵推的推力大体取决于叶片扫过的面积。至今减半的话，需要四个半直径单元才能等效于一个全直径单元。好在无轴泵推的安装灵活，没有常规螺旋桨或者有轴泵推要考虑传动轴从艇体穿出的问题，除了围壳与艇体的连接，并不需要定子，只要在艇艉设计时考虑到，多单元的安装是可以解决的。比如说，常规艇艉是水滴形的尾巴，可以近似为圆锥，天然适合单螺旋桨设计。但把艇艉改成扁锲形，水动力特性和制造上依然没有太大的问题，但提供了天然的安装多单元无轴泵推的空间。与电传操控相结合的话，甚至引入可转动单元，还可大大减小常规的尾翼尺寸，降低阻力。多单元还降低对可靠性的要求。 6park.com
多单元之间的“抢水”是一个问题，但单元越多，每个单元的功率越低，抢水问题实际上越小，当然保证所有单元均匀出力对水动力设计的要求也越高。在这方面，航空上有很多先例，可以借鉴。随着涡电混动的兴起，新一代飞机沿翼展布满了螺旋桨。大量小功率电驱动螺旋桨的制造成本低，可靠性要求低，与传统设计中追求尽量减少发动机和螺旋桨数量的做法截然相反。这与多单元无轴泵推有相似之处。 6park.com
多单元除了要在艇体设计时就有所考虑和可靠的中压直流系统的支持，还有较大的重量和阻力。与全直径泵推相比，四个半直径泵推的围壳总周长要加倍，大体上也导致重量和阻力加倍。还是那句老话，没有免费的午餐。 6park.com
另一个问题是外置的环形电机不易屏蔽电磁信号，多单元无轴泵推加剧了屏蔽困难，容易导致暴露目标。这些原因使得无轴泵推尚未在潜艇的主要推进上得到应用。就看马伟明能不能给人们带来惊喜了。 6park.com
即使中国尚未突破无轴泵推技术，有轴泵推依然是一个飞跃，这方面已经没有一票否决式的技术障碍了。 6park.com
中国正在有关核潜艇动力系统降噪的一系列关键技术取得突破，是否会在下一代核潜艇上集中采用还不好说，这里有风险控制问题。 6park.com
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