在人类迈入以内燃机为主要动力系统的时代之后,大型水面作战舰艇的主要动力装置普遍围绕柴油机、蒸汽轮机或燃气轮机进行设计,经过多年发展这种设计虽然已经非常成熟但其发展潜力也接近挖掘殆尽。而近些年来,一种采用新形式动力系统的舰船正在大放异彩,有取代采用传统动力机组舰船的势头,这就是全电推进舰船。 图注:脑洞大开的网友设计的未来全电推进舰艇CG图 所谓“全电推进舰船”,顾名思义就是整舰能源均来自电力的舰船。不过,与人们所熟悉的电瓶车和电动自行车不同,舰船的全电推进系统是绝对不可能在码头一次性充电之后再出海航行的,其原因有两点:第一,以目前的水准,无法满足如此高容量的电池和电容的设计制造;第二,舰船在航行过程中需要经常调整航速,这对于功率输出来说控制难度很大;第三,目前的军民用港口普遍都有完善的油料补给体系,但发电机却并非“标配”这就意味着如果全电推进的舰船采用充电方式补给能源,会在使用范围上受到很大程度的限制。综上,尽管在能源上采用全电是水面战舰的发展趋势,但仍然很难出现完全依靠储备电力航行的舰船。
因此,目前的全电推进舰船,仍然安装有燃气轮机或柴油机。不过与传统动力系统的舰船不同,全电推进舰船上的发动机事实上是作为发电机的能源来源使用的,并不直接产生动力。即便如此,由于省却了传统舰船动力组中复杂的机械传动和控制装置,而使用传输电力的线缆取而代之,全电推进舰船在动力系统的结构复杂程度上比采用传统动力组的同吨位舰船要简单很多。根据实测结果,采用全电推进的7000吨级战舰,比起采用传统动力组的同吨位舰船要轻几十吨的重量,其在简化结构、减轻重量和降低空间占用方面的效果可见一斑。 而对于现代大型水面作战舰艇而言,全电推进还有着其他方式不可比拟的优势。采用全电推进的舰船不需要额外设置专用的辅助机组用于发电,因此全舰的能量可以做到统一分配,不仅功率的集成分配和调节更加便捷,而且可以有效减少能源浪费。另外,由于全电推进舰船省略了机械传动机组,因此也有效降低了因机械运转而造成的震动,这对于降低噪音很有帮助。现代水面舰艇的主要作战使命之一执行搜潜、反潜任务,而搜潜过程中需要使用声纳系统,降低舰船本身的噪音干扰的意义可见一斑。由此来看,全电推进系统对于现代水面舰艇有着革命性的意义。
目前,最具代表性的全电推进水面舰艇是英国的45型驱逐舰。45型驱逐舰是世界上第一款采用全电推进的7000吨级战舰,该舰采用的整合式全电力推进系统(FEP)由两台罗尔斯·罗伊斯公司的单台功率21.5兆瓦的WR-21型燃气轮机,每台燃气轮机各驱动一台21兆瓦的交流发电机。与同等功率的传统舰用动力组相比,45型的整合式全电力推进系统可避免1兆瓦左右的能量损耗。45型的两具螺旋桨推进器不与主电力机组交联,而是由两台科孚德机电公司生产的20兆瓦级电动机直接提供能源。为节省燃料消耗,45型还配备有两两组用于低速巡航和为舰船辅助系统提供能源的瓦锡兰公司生产的2兆瓦级柴油辅助发电机。45型的全电推进系统中由主燃气涡轮机与辅助柴油发电机工作产生的电力会进行统一分配,在输送入整合输配电网后又数字化输配电系统按照舰上各个子系统的不同需求按需分配。 虽然中国海军没有如45型一样的采用全电推进的大型战舰,但目前中国在全电推进舰船方面的发展水平并不落后。2014年10月18日,中国海警北海总队正式列装“海警1306”号执法船,该船是一款3000吨级的执法船,全长98米、宽15.2米,同时还是中国第一款采用全电推进系统的执法船。从世界范围内来看,能建造3000吨级全电舰船的国家还并不多,这证明中国在发展全电舰船方面已经位居世界领先水平。从工程技术角度而言,海警执法船与海军水面战舰具有一定的共通性,因此在其基础上研发全电推进的中型水面作战舰艇并非难事。如果不出意外,中国下一代中型护卫舰,采用全电推进的可能性不低。 更多最新军事信息请关注军机图微信公众号:JJT180 |