Re: [問題] 為何軍艦的蒸汽渦輪動力容易故障??

作者: keins (Paragraph 11, confirm)   2020-11-29 11:33:25
※ 引述《wl00669773 (Jerry shou)》之銘言:
: 標題: Re: [問題] 為何軍艦的蒸汽渦輪動力容易故障??
: 時間: Tue Nov 17 22:01:25 2020
: : 德國二戰大型艦的問題不是他們非穹甲不要 而是太多年沒造艦
: : 手邊只有穹甲船有完整藍圖與應力數據 當初在造袖珍戰艦時
: : 三艘的結構與裝甲設計都不一樣 到最後一艘時似乎有朝向內部裝甲盒的味道
: : 個人懷疑這就是德國海軍正在試圖追趕現代化設計的過程 但這個時候宅希上台
: : 急著要即席戰力 袖珍戰艦四號五號直接改計畫做成戰巡 時間緊急只能翻老設計圖
: : 直接修改 最後才會變成整支海軍都是穹甲廚的感覺
: : 要想做革新設計 長時間的先期研究與紙上試算是必須的
: : 急就章的革新設計很容易變成五癆七傷的東西
: 也沒說一定要放棄穹甲,隔壁黎賽留的穹甲就用的很有意思。
: : 結果德仔變成超頻OC玩家 天天都在喊今天的我沒有極限
日本人把德國造的客輪Scharnhorst買下來改造航艦(神鷹)時,
同樣被該艦的Wagner高壓(52 atm)鍋爐搞到頭大(常發生鍋爐管路破裂的意外),
最後乖乖換回日本自家的艦本式鍋爐了。
日本海軍在特務艦樫野也用過並用兩種類的輪機,
除了日本自己的艦本式以外,
另一組搭配的是美國La Mont的鍋爐(450度/50atm,強制循環)
以及瑞士Brown-Boveri的渦輪,
但是測試後認為日本自家貨的效率也沒那麼差,因此就沒急著改了。
: : 法國輪機的效率很驚人 通常高速艦一艙左右塞兩台鍋爐算差不多 黎賽流可以塞三台
: 睡前先補充這邊的資料
:

: 法國能塞三鍋爐的原因
這裡有提到Richelieu使用的Sural鍋爐是縮短寬度的設計
單體鍋爐尺寸(長*高*寬,單位為公尺)
Dunkerque:5.33 * 5.34 * 6.50
Richelieu:6.30 * 4.65 * 4.50
因此Richelieu可以在船體的寬度範圍內並排塞下三組鍋爐,
鍋爐艙也只需要前、後兩個就可以裝完全部的6組鍋爐。
不過要注意一下,Richelieu的鍋爐艙是沒有做橫向隔艙的,
這點在損管上其實是有點危險的(有可能一次直接損失一半的動力)。
而如果中間要加上隔艙的話,能不能塞下去其實就有點疑問了。
https://www.wikiwand.com/en/Richelieu-class_battleship#/Machinery
題外話:
鍋爐艙間的設計用在不同種類的船艦時也會有不同的針對性需求,
這裡面最慘的案例大概是英國航空母艦。
英國航艦的設計要求之一是長度縮短(船塢與海外港口的相容性問題),
結果連帶的輪機艙間的長度也被強迫縮水,
既然長度不夠、寬度也就這麼一點,
英國海軍不得不把腦筋動到增高鍋爐高度的這點上。
問題是航艦的煙囪幾乎都在船舷側邊的位置,
也就是說鍋爐艙的上面還要有橫向通往煙囪的排煙通道,而這也是要吃高度的。
而鍋爐就已經變高、還要加上頂頭排煙通道的高度,
連帶倒楣的就是機庫本身的高度被壓縮。
再加上英國的裝甲飛行甲板會有重心上升的問題,甲板高度不能拉太高,
當然機庫的高度就會受到更嚴重的限制。
Illustrious級為什麼只有單層機庫,原因一部分就出在這裡。
後來硬改雙層機庫就更慘(高度較高的F4U不能收納)。
反觀日本的航艦就沒有鍋爐艙過高的問題,
即使是中型CV的蒼龍、飛龍,也可以順利塞進雙層機庫。
: : 用戰艦型的船體開出32kt 對外還很謙虛的說沒啦 30.5kt而已 承讓承讓
: *海試時用179,000shp跑出32.63knot
:

: : 有趣的是這麼高效的輪機溫度壓力反而卻都偏低(相對其他高輸出輪機)
: : 不知道是不是跟她的特殊設計有關 這套系統特別設計了進氣加壓
: : 廢氣熱交換進氣預熱 以及其他周邊設備 據說還具有熱機較快的優勢:
:

: 幫補充結構圖
其實進氣預熱這點算是1930年代中期以後海軍用輪機的標準配備。
以日本/美國的常見設計觀點來說,鍋爐設計的額外配備大概有三種:
=======================
過熱器:
有了這個才能將蒸氣從飽和蒸汽變成過熱蒸汽,
要用過熱蒸氣就要有這個,1920年代前期開始就常用了。
空氣預熱器:
利用排煙的廢熱將吸入給鍋爐燃燒用的空氣預熱、提高燃燒效率,
也是上述的對應項目。
日本的驅逐艦應用比較早(特型驅逐艦的第二批開始就是標配),
巡洋艦是最上後期型,
航艦則是蒼龍、飛龍與加賀的大改造時採用,
戰艦則是伊勢、金剛級在1930年代大改造時使用。
收熱器/節炭器(Economiser):
同樣是利用排煙的廢熱,
但是加溫的對象就不是吸入空氣,
而是將鍋爐的工作流體(水)加溫到低於沸點的狀態,提高燃燒效率。
日本採用的只有天津風與島風而已,
美國則是在Mahan級以後就一直是標準配備。
: : 但這麼緊致高效卻低溫低壓 不知道有沒有拿其他性能交換 比如說油耗之類的....
: 5866噸的油 30節可跑3450nm 20節8250nm 16節9850nm
:

: 供參
這個比較需要看詳細數字,很難一概而論。
因為即使速度相同,
用巡航渦輪跟用高低壓渦輪機跑出來的續航力數字也會明顯不同。
以金剛(二改後)的情形來說,
如果用巡航渦輪機跑18節(只有有裝巡航渦輪的外二軸運轉,內二軸不使用),
可以跑出續航力9800 nm,
但是如果不用巡航渦輪、而是用自己的高壓渦輪用四軸跑,
同樣18 kt的續航力就會掉到8300 nm左右。
(金剛的巡航渦輪最多可以撐到22節,超過的話就必須將巡航渦輪解聯;
日本從翔鶴以後的航艦由於考慮到飛機起降需求,
有將巡航渦輪的出力提高,巡航渦輪運轉的最高速度增加到26節。)
Richelieu的設計則是渦輪機三段(高壓、中壓、低壓),
但是應該沒裝巡航渦輪,
這樣還能跑出不錯的續航力算是很難得了。
同樣是渦輪機三段設計的金剛(二改),
續航力是18kt/9800 nm或16kt/11600 nm,
但是金剛的燃油攜帶量是6678 t、噸位比較輕,
並且還是用巡航渦輪跑的數據。
:
作者: a25172366 (Ei)   2020-11-29 12:08:00
推推
作者: wl00669773 (Jerry shou)   2020-11-29 12:09:00
翻開覆蓋的魔法卡 , 使用死者甦醒天啊 上次發文是2019/6月了
作者: viking0518 (知命用命不認命)   2020-11-29 15:05:00
娘子 快出來跟我看難得K神發文
作者: PAULDAVID (oops)   2020-11-29 15:33:00
其實我也留意到一些極度壓縮的高效配置有所引患 黎賽留不但兩艙塞六鍋 兩艙還是臨艙未與機艙錯列 雖說是TDS最寬艙段還是有點危險啊 而且這種排法也非獨家 我想或許再加個獨立輔機水密艙支撐損管 就能壓低風險了?
作者: TheoEpstein (Cubs)   2020-11-29 16:40:00
先推再看
作者: karl7238 (追夢)   2020-11-29 19:29:00
作者: hsinhanchu (hsinhanchu)   2020-11-30 18:39:00
是K大!
作者: hedgehogs (刺蝟)   2020-11-30 20:43:00
作者: TAIWANSEAL (我輩武德)   2020-12-13 19:41:00
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