燃汽輪機船

燃汽輪機船（gas turbine ship）亦稱內燃機船，是指以內燃機為動力驅動航行的船舶。20世紀初，工程設計人員研製出既能保證航行的高速度，又能節約開支的發動機，即使用柴油為燃料的內燃機。最早將柴油機套用於船舶中的是1903年俄國建造的柴油機船“萬達爾”(Vandal)號，而第一艘柴油機動力軍艦是1904年法國建造的“埃及瑞特”(Aigrette)號潛艇。

基本介紹

• 中文名：燃汽輪機船
• 外文名：gas turbine ship
• 定義：以內燃機為動力驅動航行的船舶
• 特點：保證高航速
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：船舶種類

歷史：柴油機動力時期

柴油機的發明者魯道夫·狄賽爾本想把它用於汽車，但直至他去世也沒有實現。不過，隨著石油的開發，柴油機卻率先在船舶動力推進中得到套用。最早將柴油機套用於船舶中的是1903年俄國建造的柴油機船“萬達爾”(Vandal)號，而第一艘柴油機動力軍艦是1904年法國建造的“埃及瑞特”(Aigrette)號潛艇，同型艇共兩艘。由於柴油機熱效率高、經濟可靠，因而逐漸得到廣泛套用，20世紀40年代末柴油機船的噸位就已超過蒸汽機船。

早期的柴油機主要套用於內河船舶和近岸潛艇，在經歷了最初的發展階段後，柴油機的技術日趨成熟，單機功率和可靠性都有大幅提高，為柴油機動力船駛向大海和遠洋創造了基礎。如今，柴油機已成為海洋艦船的標準動力配置。

簡介

燃氣輪機船的主要驅動動力來自內燃機，通常為柴油發電機。船用柴油機的熱效率高、經濟性好、起動容易、對各類船舶有很大適應性，問世以後很快就被用作船舶推進動力。至20世紀50年代，在新建造的船舶中，柴油機幾乎完全取代了蒸汽機。船用柴和棵探連油機已是民用船舶、中小型艦艇和常規潛艇的主要動力（見船舶動力裝置）。船用柴油機按其在船舶中的作用可分為主機和輔機。主機用作船舶的推進動力，輔機用來帶動發電機、空氣壓縮機或水泵等。

現代艦船燃氣輪機發展趨勢分析

船用燃氣輪機的套用分布概況

圖1給出了船用燃氣輪機的套用分類情況。按裝船旬茅燃氣輪機的台數統計，前4位依次為驅逐艦、護衛艦、氣墊船、巡洋艦；按裝船的燃氣輪機總功率計依次為護衛艦、驅逐艦、氣墊船、快艇；按裝燃氣輪機的船數計依次為護衛艦、驅逐艦、氣墊船、快艇。從統計結果可見,驅護艦、氣墊船、高速艇是船用燃氣輪機的主要市場。船用燃氣輪機提員罪在軍船上的套用數量明顯大於民船套用數量。

圖1

大功率船用燃氣輪機性能發展趨勢

表1列出了現代大功率船用燃氣輪機的主要性能(船用燃氣輪機性能均是大氣溫度15℃，不計進排氣損失條件下的值)，圖2給出了功率、效率的變化趨勢。很明顯，單機功率有逐漸增大的趨勢，目前最大功率為352.8MW。熱效率也正穩步提高，簡單循環船用燃氣輪機已達40%，複雜循環船用燃氣輪機已達42%，相應地最高壓比達24，高壓渦輪動葉入口最高溫度達1 240℃。

圖2

適應綜合電力推進的燃氣輪機試驗裝置

為了研發和進行耐久試驗，使燃氣輪機試驗裝置既可用於發電模式運行又可用於機械驅動模式運行，國外新建了試驗站。試驗站有3個特點：

一是可以試驗燃氣輪機發電機組，包括發電機及控制系統，也可模擬機械驅動負荷(3次方規律)運行；

二是用一系列的電阻負載組請籃嫌來消耗發電機所產生的能量；

三是利用電阻負肯腳婚載組蜜兵再產生的熱空氣導入燃氣輪機進氣裝置，使發動機能在接近規定的進口空氣溫度下運行，這點對驗證試驗尤為重要。

鑒於美國船級社(ABS)規定耐久試驗在38℃下進行，試驗中如果不採用進口空氣加熱試驗裝置，在環境溫度低於38℃時就提高功率設定值，以產生當量(相當於38℃下)的渦輪熱部件溫度。

由於進行耐久性試驗，在試驗裝置的控制系統中設定了1個自動負荷控制台，可以自動執行試驗。

結論

通過對現代船用燃氣輪機發展趨勢的分析可見：

1)目前，船用燃氣輪機的發展重點是一大(大功率船用燃氣輪機)一小(小檔功率船用燃氣輪機)，尤其是大功率燃氣輪機，機型也更集中。

2)功率29.4～ 36.75MW，效率39%～ 42%的大功率船用燃氣輪機將是未來10～ 15年內海軍艦艇採用的主力機型。

3)LM 2500系列燃氣輪機40年來持續不斷的改進、發展,無論在技術發展及察照勸辨市場套用方面均堪稱經典。

4)儘管新研機型(WR-21,MT30,LM 2500+,RR 4500)各具特色，但均已與綜合電力推進系統結下不解之緣。相應地出現了可用於發電模式及機械驅動模式的新試驗裝置。

三是利用電阻負載組產生的熱空氣導入燃氣輪機進氣裝置，使發動機能在接近規定的進口空氣溫度下運行，這點對驗證試驗尤為重要。

鑒於美國船級社(ABS)規定耐久試驗在38℃下進行，試驗中如果不採用進口空氣加熱試驗裝置，在環境溫度低於38℃時就提高功率設定值，以產生當量(相當於38℃下)的渦輪熱部件溫度。

由於進行耐久性試驗，在試驗裝置的控制系統中設定了1個自動負荷控制台，可以自動執行試驗。

結論

通過對現代船用燃氣輪機發展趨勢的分析可見：

1)目前，船用燃氣輪機的發展重點是一大(大功率船用燃氣輪機)一小(小檔功率船用燃氣輪機)，尤其是大功率燃氣輪機，機型也更集中。

2)功率29.4～ 36.75MW，效率39%～ 42%的大功率船用燃氣輪機將是未來10～ 15年內海軍艦艇採用的主力機型。

3)LM 2500系列燃氣輪機40年來持續不斷的改進、發展,無論在技術發展及市場套用方面均堪稱經典。

4)儘管新研機型(WR-21,MT30,LM 2500+,RR 4500)各具特色，但均已與綜合電力推進系統結下不解之緣。相應地出現了可用於發電模式及機械驅動模式的新試驗裝置。