近年来,美国福特级航母和DDG1000驱逐舰,英国45型驱逐舰,德国F125护卫舰在全电综合推进的道路上你追我赶,此起彼伏。突然,被誉为“中国电磁弹射之父”的马伟明院士公开宣称,‘’我们的全电推进系统处于世界领先位置,美国还处于第一代水平,差我们一代!‘’ 世界震惊了!这是真的吗?中国是如何快速实现弯道超车,后发先至超越美国整整一代的?
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美国福特级航母
要知道,电磁弹射/阻拦,先进相控阵雷达,电磁轨道炮,激光炮等高能武器都必须要搭配大功率的电力系统。21世纪以来,全电推进在军-民船舶领域都是技术发展的重中之重,其优异的特性也使得其成为未来军舰的首选,一切向电气化看齐,成为了各国舰艇建造和研制的共同目标。而我国在综合电力推进系统上起步较晚,尤其是受限于固态功率元件生产研发的不足,长期以来没有生产先进电力推进系统的能力。
海军司令吴胜利亲自给马伟明院士撑伞
海军工程学院马伟明教授组织的研究项目组,在十五、十一五期间,连续攻克了构建了综合电力系统的基础理论体系,先后攻克了系统网络结构、集成化发电、先进感应推进等数十项关键技术,十二五期间,跨过美欧国家的一代中压交流综合电力系统,提出一二代混合的综合电力系统技术方案,牵头并联合国内船电行业优势单位,构建了中压直流综合电力系统,同时完成全系统联调试验,使我国成为世界上首个实现中压直流综合电力系统的国家。而美国目前还是中压交流,还处于第一代水平,差我们一代!
电磁弹射器
那么,什么是全电力推进系统?
先要说说传统的船舶机械式推进方式,原动机(柴油机、燃气轮机和蒸汽轮机等),通过巨大的齿轮减速机构将原动机输出的高速动力降速后,驱动螺旋桨以低速旋转推进舰船运动,这部分约占船舶总功率的75%;同时通过轴系的运转,带动发电机组发电,用于舰艇武器装备、电子设备和日常用电,这部分约占船舶总功率的25%。
全电力推进系统,是全部使用电力,原动机与发电机直接相连,将原动机的机械能量全部转换为电能。然后,通过计算机电力分配系统,通过电力传输线,一方面将电能传递到舰船后部的电动机,电动机与螺旋桨直接连接推动舰船运动,另一方面将电能直接用于舰艇武器装备、电子设备和日常用电。
中国的“国宝”专家马伟明院士
很明显,全电推进具有巨大的优势,主要体现在以下几个方面:
省空间:省去了传动轴系、减速齿轮箱,而轴系长度往往占到船长的40%左右,因此改善了机舱布局结构,节省了大量空间用于垂发系统、舱室布置、物资储备,有利于模块化建造舰艇——这是全电推进的最大优势之一。
易操作:电机转速易于调节,电能分配自动化、电子化。不但正反转都能提供恒定转矩,因此起动加速性好,制动快,正反车速度切换快,而且在高耗能武器和高速驱动之间调节电力方便快捷,精确高效——这是全电推进的最大优势之二
省燃料:多组电机调配运行,保证大部分时间系统工作特性处于最佳工况,因此比内燃机推进耗油减少10%左右,提高运输效率15%。
低噪音:发电机安装在弹性底座上,以恒定转速运行,与轴系和船体也无直接联结,因此可以大大减少振动和噪声
更环保:柴油机或内燃机工作在最佳工作区,燃油燃烧质量好,氮氧化物含量少,减少废气排放。
世界最大的电力推进船舶“海洋绿洲”号超级油轮
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