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汽轮机的发明带来船舶推进效率的巨大提升

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:这种减速装置可以使汽轮机和螺旋桨在各自的最佳转速运转,提高推进效率。帕森斯以很特殊的方式介绍了他发明的新式船用发动机。英国海军派出蒸汽机快艇去驱逐Turbinia号离开现场,但没有一艘快艇能追上它。Amethyst号燃煤消耗比Topaz少30%,而发出的功率却大40%,这证明了汽轮机用于大型高速舰艇的优越性。此后,汽轮机推进装置广泛地应用于大型军舰和商船。

汽轮机的发明带来船舶推进效率的巨大提升

19世纪末期,一种新式的船用推进机器问世。这就是由英国著名工程师查尔斯•帕森斯(Charles Parsons)发明的蒸汽轮机(steam turbine),简称汽轮机。这是一种旋转式发动机。高压蒸汽自一喷嘴喷到周围有叶片的圆盘上,推动整个转盘高速转动而发出功率。叶片转盘的轴可直接驱动螺旋桨,或通过一个减速器减速后以低转速驱动螺旋桨。这种减速装置可以使汽轮机和螺旋桨在各自的最佳转速运转,提高推进效率

帕森斯以很特殊的方式介绍了他发明的新式船用发动机。他造了一艘长30.5米,排水量为44.5吨,用汽轮机驱动的游艇透平尼亚(Turbinia)号。艇上装有3台功率为1 716千瓦的汽轮机,各驱动1个螺旋桨(见图2-11)。1897年,英国为庆祝维多利亚女王即位60周年,在朴次茅斯(Portsmouth)的斯皮特黑德(Spithead)海上举行了海军阅兵仪式,各国贵宾和海军将领都在场。帕森斯把他的游艇开到那里,快速驶入检阅区域,在停泊的许多军舰边上来回疾驶。英国海军派出蒸汽机快艇去驱逐Turbinia号离开现场,但没有一艘快艇能追上它。据估计,当时Turbinia号的航速达到了34.5节。这艘船的出现给来宾们留下了深刻的印象

图2-11 帕森斯的蒸汽轮机和游艇Turbinia号

汽轮机和蒸汽机相比,结构简单,功率对重量比值大,体积小,而且由于是旋转式机器,不会像往复式发动机那样,经常产生严重的振动问题。1899年,英国海军的2艘330吨的毒蛇(Viper)级驱逐舰下水。舰内装有4台Parsons汽轮机,各驱动一根推进轴,每根轴上装有2个螺旋桨,试航时航速可达到36.68节。(www.xing528.com)

1904年,英国海军以三膨胀式蒸汽机推进的轻巡洋舰托珀兹(Topaz)号和以10 600千瓦功率汽轮机推进的同级舰紫石英(Amethyst)号进行比较试航。Amethyst号燃煤消耗比Topaz少30%,而发出的功率却大40%,这证明了汽轮机用于大型高速舰艇的优越性。

汽轮机必须在高转速运转时,才能高效率地发出功率,而螺旋桨要高效率运转,转速要低得多。1909年,一艘货船维斯帕西安(Vespasian)号在改装汽轮机时,在汽轮机和螺旋桨之间加装了一个减速比为20∶1的齿轮减速器。这样,汽轮机和螺旋桨都可以在各自的最佳转速运转了。此后,汽轮机推进装置广泛地应用于大型军舰和商船。

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