启动一艘驱逐舰或护卫舰,需要多长时间?

2022-09-08
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梁老师说事为您回答这个问题。

启动军舰需要多少时间?

这得看是什么发动机?

短的几分钟,甚至是几十秒,就可以启动了,如果长一点的话就得几个小时。

这其中启动速度最快的就是燃气轮机了,技术比较高的燃气轮机启动时间三十到四十秒,军舰就可以出发了。

要是来个蒸汽轮机,这要是启动一下,最少也得在两个小时左右。

中间好的发动机,这就得是柴油机了,启动时间可以控制在半个小时左右。

所以目前上一点吨位的军舰,都会使用燃气轮机,毕竟一说打仗,一决胜负的时间,往往是按照秒来算的。

迟到一秒,战争也许就输了。

那么题主的问题算是回答完毕,下边就来说一说这些发动机为什么启动的时间各有差异呢?

首先来看看燃气轮机。

燃气轮机早在1791年的时候,有一个英国人对这种装置的工作过程进行了一个描述。

简单的说,就是当时已经有人脑洞大开的预想到这种设备了。

这算是指出了一条路,那么当时路是有了,但要把这设备从头脑中,拿到现实中,再生产出来,来不了。

原因是当时的技术水平所限,过了近一百年的时间,到了1872年的时候,一个德国人,才堪堪的把世界上第一台燃气轮机给设计了出来了。

设计是设计了,但没有做。

最终在1904年的时候,才做了一台出来。

很可惜的是,这台燃气轮机在工作的过程中,必须借助外力才能继续工作。

燃气轮机烧着燃气,还必须对它输入外力,才工作,这台设备显然是不合格的。

那么第一台真正的燃气轮机,是在1906年出现的,这台燃气轮机的功效少得可怜,只有3%。

基于这种超低的功效,虽然这台燃气轮机成功了,但并没有得到全面的推广。

那么为什么会出现这种现象呢?

其实原因很简单,燃气轮机这个设备的脑洞开得实在是太超前了,它的前置技术就不具备,所以就算是勉强地弄出来,但也因为超低的功效得不到人们的认可。

说个数据明白了。

第一个,燃气轮机这东西烧的燃气,一说到烧,就离不开温度,很多材料一旦温度上去了,就没法工作。

比如在1920年的时候,德国人造出了一台功效比为13%的燃气轮机。

看起来挺不错的,它也具备了实用性,但问题是这东西在工作的过程中,不断地用燃爆的方式进行加热。

对于这种工作方式的燃气轮机,人们害怕,这东西存在着太大的安全隐患,虽然具备了实用性,但还是没法推广。

原因就是他们没有合适的材料去制作这个燃气轮机,去承受燃气燃烧出来的温度。

直到后来出现了可以承受六百摄氏度的铬镍合金之后,这种状况才得到了改善。

而且在当时人们对于空气动力学不是很了解,所以在燃气轮机使用流动气体推动叶轮的理论知识缺乏,导致了燃气轮机效率一直上不去。

直到这两样理论和材料的出现,这才让燃气轮机有了可以真正地走入到了人们的生活之中的能力。

比如到了1939年,造出了功效为18%的燃气轮机,如果利用这东西去发电的话,可以发出四兆瓦的电量。

不过,东西一出来,德国人就拿这燃气轮机在同一年,就制造出了喷气式飞机。

从这里开始,燃气轮机才进入到了实用阶段了。

所以燃气轮机真正发展起来,是从上个世纪初开始的,在燃气轮机走入到上个世纪四十年代的时候,这件设备从飞机开始,延申到了我们生活的方方面面,到了舰船上了,而且在工业领域的应用也是相当广泛。

尤其是到了八十年代的时候,燃气轮机的单机容量已经有了大跨度的提升。

再加上如今对天然气能源的高效利用和采集,又进一步地加快了燃气轮机在各个领域中的发展。

比如在西方的各个工厂,没有天然气,工厂的设备都没法开工,原因就是他们大面积地使用燃气轮机。

那么什么是燃气轮机呢?

简单的先说一下。

燃气轮机就是以连续流动的气体不断的推动叶轮,让叶轮连续不断的旋转起来的设备,它是利用燃料燃烧的能量,转变成有用功对外输出的机械装置。

所以燃气轮机的全称是旋转叶轮式热力发动机。

来看一下燃气轮机是如何工作的。

首先燃气轮机依靠配置的一个压气机,这件设备的作用是,连续不断地从周围吸取大量的空气,这些空气被压气机吸进来之后,就开始进行压缩。

这些被压缩的空气,最终会被送入到燃烧室,而在燃烧室这个地方会有喷洒出来的燃料。

因为只有压缩的空气,才会有较大的吹力,所以压缩空气这么一吹,就会和喷洒出来的燃料充分地混合在一起。

初中化学学习燃烧,就知道和空气混合越充分,那么燃烧起来就会越快,而且温度就会越高,不完全燃烧的现象就会少。

那么经过燃烧室这么一烧,就会出来一股高温高压的燃气。

一说到高温高压,就应该了解,这股气体会膨胀,尤其是进入到常温空间的时候,这种膨胀会非常的快,非常的迅速。

那么引导这股燃气,进入到燃气涡轮中,燃气膨胀做功就会推动涡轮的叶轮转动,对外就开始输出能量了。

说道这里,有人就不理解,压缩空气也会做功啊,为什么不利用压缩空气呢?

打个比方,压气机也是需要消耗能量的,它如果运转的过程中消耗一百点能量,对着叶轮做功,对外输出只有三十点或者更少。

这种兑换比值得吗?

就没有利用价值。

如果压气机吹的是燃气,燃气燃烧,再膨胀对外做功,做出来的功就有一千点能量,或者更多。

所以在燃气轮机工作的过程中,还可以将燃气轮机多余出来的功,分一部分给压气机,那么压气机在开始工作的时候,只需要一点外来能量,就可以持续不断的投入到工作中去了。

所以理论上,只要是有燃气不断的输入,那么燃气轮机就可以不需要其他外力的作用,一直的工作下去。

这就是燃气轮机的一个工作原理。

那么从这个过程中,不难发现,燃气轮机开始工作几乎就不要什么条件,只要是起动了压气机,开始吸气,燃油在燃烧室里一喷,就可以工作了,对外输出能量就可以开始了。

而在能量输出之后,就是其他设备的响应时间了,比如军舰的螺旋桨由慢到快的一个驱动过程。

所以燃气轮机启动的时间很短,往往三十秒左右的时间就可以完成了。

接着来看看蒸汽轮机。

蒸汽轮机算是一种最为古老的设备,利用的是茶壶盖原理。

把水好开,水由液体变成气体,体积变大了,就可以进行膨胀做功,在水蒸气上方弄一个大的叶片,让水蒸气去推这个叶轮。

这也会有能量从蒸汽轮机里传导出来。

这个过程说起来是非常的简单,但实际操作起来却是另外一回事了。

水要烧开,温度得达到一百摄氏度,那么烧开水的过程是一个很浪费时间的过程。

可以对比在家里烧开一壶水的时间,如果用电磁炉热水的话,十五分钟的时间,如果用燃气,快了三分钟,慢了也得五分钟。

这还是一壶水,而蒸汽轮机需要的水可不是一壶水,而是几个锅炉的水,论吨算,所以时间就更加的多了。

再有一点,蒸汽轮机为了获得更多的能量,它的温度可远远不是一百摄氏度,而是三百摄氏度,这是在几十个大气压下完成的温度。

所以军舰如果装的是蒸汽轮机,从接到任务开始启动,到了蒸汽轮机巨大的叶轮开始转动,这中间光是水被烧到三百摄氏度,就需要两个小时左右的时间。

所以蒸汽轮机在现代的战争中,很不受人待见,太慢了,想要加速是不可能的。

再加上蒸汽轮机的体积相当的招人烦,会挤占军舰上原本就不多的空间。

不过最开始的时候,人类驱动舰艇也没有太好的办法,只能凑活着用蒸汽轮机。

不说别的,潜艇这种装备,在早期的时候,就是使用蒸汽轮机来驱动的,不过因为这家伙的体积太大了,再加上早期潜艇的空间本来就不大。

所以蒸汽轮机很快就被体积小巧的汽油机给代替了。

汽油机虽然小巧,但要命的是,这东西特别的容易燃烧,而且还特别的容易挥发,所以在潜艇这种小空间中,爆炸都有可能。

后来就使用柴油机来代替,看起来小巧,但脾气火爆的汽油机。

接着说蒸汽轮机。

把蒸汽轮机的水烧开了需要时间,烧锅炉也是需要时间的。

比如上个世纪出现的所谓铁甲船,大黑烟囱在甲板上这么一装,走哪黑烟飘到哪里。

用烧煤的方式加热锅炉里的水,这些煤点火也是需要时间的,少说五到十分钟的时间也是有的。

当然了,如今看不到烧煤的船了,但烧锅炉是离不开燃料的,最典型的是使用重油烧锅炉。

重油这种东西是从原油中提炼出汽油,柴油等各种有价值油料和物质之后,剩下的那点子粘稠度相当高的东西。

有多粘稠呢?

是一种半凝固的油料,这东西要想流动起来可不容易,必须提前加热才行。

所以想要点燃重油,就得用柴油进行引燃,将重油的温度提高了,重油有了流动性,这才能去烧锅炉,烧水。

这要是一算的话,用这套系统启动军舰,更加的费时间。

而且这套系统又是锅炉,又是热水,又是重油的,体积更加的庞大,军舰上的空间又小了不少,所以这些系统只能在航母这样的大型军舰上使用,在其他军舰上使用就有点得不偿失了。

那么走到现在就出现了将燃气轮机和蒸汽轮机联合的装到一起的设备,叫做联合循环。

用燃气轮机没有利用起来排出来的热量,来加热蒸汽。

这是为了适应日益短缺石油的现状,而出现的一种设备,根据资料显示,它的燃料利用率可以高达80%左右,最大的功率可以超过六十万千万,热效率达到了50%左右。

不过这种东西要使用到军舰上,就有点得不偿失了,毕竟军舰是一种特殊的机械,争取时间可要比争取燃料的利用率重要得多。

但不管怎么说吧,只要是和蒸汽轮机搭档,启动时间都是按照小时来计算的。

最后一种就是柴油机。

柴油机相对来说,启动的时间不高不低。

那么柴油机工作的原理,初中物理都是学习过的。

柴油机和汽油机有很多的相同之处,都是四个冲程,他们最大的不同点,就是汽油机需要点燃,有一个火花塞,打火点燃汽油,使汽油机开始工作的。

而柴油机是利用压缩空气来点燃。

第一次听说利用这种方式点燃柴油,都感觉不可思议,其实这个东西可以用做功来解释,初中物理知识就说过对物体做功,这个物体最直接的表现就是内能增加,内能一增加温度就会上来。

而柴油机压缩空气的时候,相当的狠辣,一下子就可以将空气的温度提高到五百到七百摄氏度,这么高的温度,一下就可以将混合在空气中的柴油给点燃了。

这种在压缩过程中点燃柴油的方式相当猛烈,以至于柴油燃烧推动活塞的时候,温度可以直接攀升到两千摄氏度左右,压力最少都有六十个大气压强。

所以柴油机输出的功率是很猛的,这也是为什么同样的卡车,使用汽油机的卡车爬坡很费力,而柴油机冒冒黑烟很轻松就上去的原因。

那么柴油机启动的时候,为什么需要半个小时左右的时间呢?

听起来,这个过程很快,很简单的?

因为柴油本身很难蒸发的,所以虽然有流动性,但这个流动性先对柴油机来说还是差点,也就是说冷的柴油要经过预热才能使用的,才能用喷嘴雾化柴油的。

而且柴油机本身运行的时候,不是一下子就到位,功率达到满满的效果,而是从低速运转开始,慢慢提升的。

那么这个过程也是需要时间的,这些零零散散的时间加起来,也就差不多到了三十分钟左右了。

所以如今大多数军舰使用的都是燃气轮机作为驱动力的,当然了柴油机造价便宜,也有一定的市场,一般出现在三千吨以下的军舰。

而蒸汽轮机虽然有些年代了,但在一些领域中的应用还就缺不了它,比如核能的利用,最终就是需要蒸汽轮机来实现输出的。

虽然蒸汽轮机的启动时间慢,但还是有市场的。

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小草

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