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新一代舰船动力平台综合电力系统

发布时间:2021-07-19 08:56:00 浏览数:

zoޛ)jiݴMv8ii饨ky思想有利于舰船总体优化设计。

舰船螺旋桨由带变频调速功能的推进电机驱动,能在全速范围内快速实现无级调速,提高了舰船机动性和操控性。据报道,英国45型驱逐舰航速从零加速到29节仅需70秒,从30节急停仅需5.5倍舰船长度的距离。

舰船在服役期间,绝大部分时间处于巡航状态,传统机械推进按照最大航速配置的推进主机长时间处于低负荷率运行状态,耗油量大。而舰船综合电力系统可根据用电负荷容量调节原动机数量,提高原动机负荷率,降低油耗,从而减少燃油装载量,提高续航力。据美国海军海洋系统先进水面舰船机械研究小组估计,一艘采用综合电力系统的舰船与同等吨位的机械推进舰船相比,年节省燃油超过20%。

综合电力系统是舰船使用舰载高能武器的必由之路

激光武器、电磁炮、电热化学炮、粒子束、微波等新概念高能武器发展十分迅速,有的已逐步进入工程应用阶段。此类高能武器应用于舰船是必然趋势,但它们都需要大功率电能支持。在可预见的将来,支持舰载高能武器系统的电力需求将呈几何级数增长。根据舰船吨位、航速和舰载高能武器的使用,一艘中型航母如英国正在建造的CVF航母,电能总需求高达100兆瓦以上,其中辅助设备用电不到10%,绝大部分电能用作电力推进和发射高能武器。如何调节和保障电力推进、高能武器所需的电能,成为制约高能武器舰载化的瓶颈。在采用机械推进的舰船动力平台中,动力系统和电力系统相互独立,无法从根本上解决这些问题。舰船综合电力系统既能提供高品质、大容量的电能,又能合理进行能量的分配使用既能保证电力推进时的充足动力,又能满足战斗状态下的高能电力需求。因此,采用综合电力系统作为舰船动力平台是实现高能武器上舰最行之有效的技术途径,而这正是各海军强国争先发展综合电力系统的又一主要原因。

美英法捷足先登

美国为进一步增强海上优势,于1986年率先提出“海上革命”计划,积极发展舰船综合电力系统,此后又推出了“SC-21”计划,拟将综合电力系统用于21世纪新一代水面舰船及未来一系列战舰。在研发综合电力系统的过程中,先后经历了小比例预研、全尺寸预研和全尺寸工程研制三个阶段。1998年,美国海军在宾夕法尼亚州建立了舰船综合电力系统陆基试验站,并于2001年完成了单轴40兆瓦级全尺寸综合电力系统陆上演示验证试验。同年11月,美国国防部推出DD-X隐形驱逐舰计划。该舰采用综合电力系统,以寻求作战系统、船体、机械和电

气系统的完美结合,并最大限度地实现自动化。2005年9月,DD-X进入系统研发阶段,2006年4月该计划正式更名为DDG-1000,首舰预计2013年交付使用。至此,综合电力系统在美国进入实船应用阶段。目前,该舰选用的MT30燃气轮机已在陆基试验站顺利完成满功率试验,成为目前世界上单机容量最大的舰用燃气轮机。此外,美国正在建造的下一代新型核动力航母CVN-78计划采用综合电力系统,电能总容量需求高达200兆瓦。

英国海军于1994年正式开始舰船综合电力系统的应用研究,在发展过程中结合本国经济实力和海军规模,采取了循序渐进的模式:首先在23型护卫舰上采用柴电燃联合推进方式,验证电力推进技术实船应用的可行性,即在全速航行时采用柴电一燃气轮机联合推进以保证高速28节的要求,巡航和反潜时采用电力推进以满足低噪声和经济性的要求。随后在民船和军辅船上采用综合电力系统,充分释放技术风险,2002年服役的两艘辅助油轮和2003年服役的两艘船坞登陆舰均采用了综合电力系统,接着,英国和法国联合建立电力战舰陆上技术演示验证系统,并与45型驱逐舰的研制紧密结合,大幅度降低了45型驱逐舰的工程研制风险。2008年12月,45型驱逐舰首舰“果敢”号正式交付英国皇家海军,标志着英国主战舰船综合电力系统已全面转入工程应用阶段。

法国从2000年开始与英国合作研发水面舰船电力推进技术。2006年12月,法国海军第一艘采用综合电力推进的“西北风”号两栖攻击舰服役。在此基础上,法国海军充分吸收美国DDG-1000驱逐舰的研制经验,于2008年提出建造面向未来的新一代护卫舰——“剑舰”计划,该舰计划采用综合电力推进装置,预计2030年左右发展成熟。此外,法国海军计划于2012年开始建造的新一代中型航母PA2,也将采用综合电力系统。

抓住机遇迎头赶上

舰船综合电力系统所带来的实质性变化完全可与舰船动力由帆船发展为蒸汽机船、由蒸汽机船发展为核动力船相提并论,是舰船动力平台的第三次革命。该研究在国外得到空前的重视,并已全面进入工程应用阶段。为了避免与海军强国新一代舰船动力平台形成“代差”,我们必须抓住机遇,紧跟世界舰船动力平台的第三次革命潮流,加快工程化步伐,通过自主创新,充分发挥后发优势,使我国舰船动力平台技术赶超国际先进水平,从而一举实现我国舰船的跨越式发展。

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