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軍艦的巡航速度及最大航速,功率需求差距很大,如何尋找解決之道?

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軍艦的巡航速度及最大航速,功率需求差距很大,如何尋找解決之道?
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軍艦的巡航速度及最大航速,功率需求差距很大,如何尋找解決之道?

2021年10月15日 14:51 最後更新:14:55

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   目前,各國的驅護艦,噸位大部分在四千噸至八千噸之間,其巡航速度大多數為18節,最大航速為27節至30節。

   以六千排水噸的軍艦為例,船長150米左右,18節時所需功率約7000馬力,30節航速時需要大約33000馬力。艦艇設計者就安排艦上以中速柴油機擔負巡航時動力,作戰時則啟動大功率的燃氣輪機,短時間可加速至30節。這種"柴燃混合動力"系統,可滿足艦艇省油巡航及作戰時需要的高航速和機動。

   航速由18節增加至30節,增幅只是67%,但動力要增加3.66倍!這是艦艇設計者面對的難題,幸有柴油機及燃氣輪機兩種各有特色的動力機械(柴油機省油耐用,燃氣輪機輕巧力大,啟動及加速快),滿足了需求。

    更先進的動力裝置,是綜合電力推進系統。即艦艇上設置發電機組發電,電力通過導線到達艦尾的電動機,再驅動螺旋槳。由此,發動機以最合適(省油及小磨損)的負荷發電,省去複雜昂貴噪音大的減速箱,及又長又粗佔地方的傳動軸。目前,綜合電力推進是艦艇發展的一個趨勢。中國有馬偉明團隊主導這方面的研究,並不落後。

   上面提到的驅護艦巡航速度18節,最大航速30節,是有"道理`的。這涉及其"傅汝德系數(F=∨/√gL,Ⅴ是航速米/秒,g為重力加速度,L是艦船的水線長,米)。巡航時是0.24,傅汝德系數超過此值,功率需求便猛增。所以,講究經濟性能的巡航速度,便選這數值了。而最大航速,視乎所選用的燃氣輪機的功率。美國有LM2500,英國有MT30,中國有引進的烏克蘭UGT25000,國產化後為QC280。中國在這方面亦不落後。




郭倩

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

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   驅逐艦在一戰時,只是艦隊中"打雜"的角色。僅千噸上下排水量,航速卻有30節(1節相當於1浬/時)。以魚雷為主要武器,在大艦列陣對轟時,它突然衝前,施放魚雷後就走人。上面的火炮口徑不大,只是輔助武器。

   一戰後,各國海軍發覺驅逐艦十分實用,可以擔負巡邏、哨戒、護航、反潛,因為吃水淺,在兩棲登陸作戰時,可以抵近敵灘頭用精確火力摧毀敵灘頭工事,掩護陸戰隊登陸。

   二戰中,各參戰國都大力發展驅逐艦,排水量普遍在二、三千噸之間,輪機功率由萬餘馬力,增加至六萬多馬力。最大航速普遍有35至38節。美航母編隊遇到日本神風特攻自殺飛機攻擊時,以驅逐艦部署航母周圍以火力掩護,犧牲自己以保全航母。

   二戰後,戰列艦普遍退役,較小噸位的巡洋艦也由六七十年代的"枝繁葉茂",到今天的凋零。而驅逐艦卻有很大發展,由上世紀五六十年代的二、三千噸到七八十年代的七、八千噸。今天,三十多年前被西方譏笑"到底有沒有海軍"的中國,也設計建造了055級"萬噸大驅“。

   驅逐艦的武器,也由魚雷、水雷、火炮,發展成各式導彈(反艦、防空、反潛、陸攻巡航導彈、反導等),火炮,近防火炮等武器,近乎"全能"。二戰時驅逐艦與今天相比,差天共地!

    不過,二戰及以前十分重視的指標"最大航速",卻不加反減。由35節以上減至30節左右,這是為何?

   相反地,潛艇卻不一樣。二戰的潛艇,普遍一千多排水噸,水面航速18節,水下航速12節上下。今天的常規潛艇,千多至三千排水噸,水面航速極其量22節,水下17節不到。核動力潛艇水下航速30節或上,水上航速20多節,比之以前有所提高。這又是什麽原因?下篇再談。