군함이 사용하는 다양한 전력 유형의 특징과 장점, 단점은 무엇인가요?

가스터빈 동력 장치의 개발 방향은 단일 장치 전력, 열효율 및 수명을 향상시키고, 저부하 성능을 향상시키며, 저품질 액체 연료, 가스 및 천연 가스를 사용하는 것입니다.

원자력발전장치는 원자핵의 핵분열 에너지를 이용해 증기터빈이나 가스터빈을 작동매체(증기 또는 가스)를 통해 밀어 프로펠러를 구동시키는 동력장치이다. 실용화 된 유일한 장치는 가압경수로-증기터빈 추진장치이다. 주로 우라늄 235로 구성된 핵연료는 가압경수형 원자로에서 핵분열을 겪으며 많은 양의 열에너지를 방출합니다.

고압 냉각수는 원자로와 증기발생기 사이를 순환하며 한편으로는 원자로를 냉각시키는 동시에 증기발생기의 물에 열을 전달하여 증기를 생성합니다. 작업용 증기 터빈을 공급합니다. 원자력발전소의 특징은 핵연료 소모가 매우 적고 지구력이 뛰어나 장거리 군함이나 쇄빙선에 매우 유리하다는 점이다. 또한, 연소를 위해 공기가 필요하지 않으며, 엔진에 공기 흡입 및 배기가 필요하지 않아 잠수함에 장기간 수중 항해 가능성을 제공하는 동시에 잠수함의 은폐 및 수중 전투 능력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 능력.

큰 품질과 크기의 보호막 장치와 안전 보호 시설을 완벽하게 갖추어야 한다는 단점도 있고, 가격이 비싸고, 운영 및 관리 기술이 복잡하며, 작업이 번거롭다는 점이다. 따라서 핵연료 재급유 및 핵폐기물 처리 등은 주로 잠수함이나 대형수상선에 활용되고 있으나 민간선박에서는 추진이 어렵다.

성능 요구 사항: 선박을 추진하고 선상에 필요한 다양한 에너지를 공급하기 위해 선박의 발전소는 높은 신뢰성, 우수한 기동성 및 기동성, 낮은 연료 소비, 낮은 진동 및 낮은 소음을 갖추어야 합니다. 군함의 경우 충격 저항과 핵 보호도 필요합니다.

신뢰성: 동력 장치는 지정된 항해 환경(예: 바람, 파도, 염수 분무, 얼음 지역) 및 항해 조건(예: 스윙, 피치, 힐 등)에서 안전하고 안정적으로 작동해야 합니다. 지정된 바람과 파도) 이는 선박의 가장 중요한 성능 요구 사항입니다. 이를 위해 발전소의 설계, 제조, 설치 및 테스트를 규정하는 특별 조선 규정 및 규정이 있습니다. 신뢰성은 또한 올바른 취급 관리 및 장비 구성에 따라 달라집니다. 중요한 보조 장비의 구성에서는 부분적인 손상이 전원 장치의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않는다는 점을 고려해야 합니다. |

이동성: 출발, 가속, 후진, 연속 후진 능력, 저속 안정 작업 능력 등의 성능을 포함합니다. 이동성은 하중과 작동 조건이 자주 바뀌는 군함과 선박(예: 예인선, 쇄빙선, 어선, 구조선 등)에 특히 중요합니다.

다양한 동력 장치는 이동성 측면에서 장점과 단점이 있습니다. 디젤 엔진과 가스터빈은 시동 성능은 좋지만 저속 안정성은 좋지 않습니다. 증기 터빈은 낮은 작동 조건에서 안정성이 좋지만 시동 성능은 좋지 않습니다. 쌍발 기계 쌍 프로펠러 동력 장치는 선박의 조향 능력을 향상시킬 수 있습니다. 제어피치프로펠러는 고정피치프로펠러에 비해 가속, 비상정지, 후진항법 등 조종성이 우수하다. 전기 변속기의 에너지 손실은 상대적으로 크지만 조종성이 더 좋기 때문에 일부 선박에 사용됩니다.

연소소비비용: 연료소비비용은 연료의 종류, 가격, 소비율과 관련이 있다. 디젤 엔진의 연료 소비율은 가장 낮으며, 저속 디젤 엔진은 163g/(kWh) 미만에 도달합니다. 증기 발전소는 석탄을 포함한 다양한 연료를 사용할 수 있지만 다른 발전소는 액체 및 기체 연료만 사용할 수 있습니다.

이제 저속 디젤 엔진에서는 일반적으로 점도가 높은 연료유(즉, 중유)를 사용할 수 있으며, 고점도의 저품질 연료유도 시도되었습니다. 일부 중속 디젤 엔진은 연료유를 사용할 수도 있어 연료비를 절감할 수 있습니다. 고속 디젤 엔진과 항공용 가스터빈은 경유를 사용하는 반면, 산업용 가스터빈과 대부분의 중속 디젤 엔진은 중질 디젤을 사용합니다. 연료 소비를 더욱 줄이고 열악한 연료를 사용하는 것이 발전소의 발전 방향입니다. 군함은 장시간 저부하로 운용되기 때문에 저부하에서의 경제성도 고려해야 한다.

건축비: 건축비는 열경제와 충돌하는 경우가 많다. 예를 들어, 폐열을 사용하면 연료를 절약할 수 있지만 그에 따라 장비를 추가하면 비용이 증가합니다. 따라서 새로운 전력 장치와 특정 에너지 절약 조치를 채택할 때는 건설 비용을 고려해야 합니다. 표준화되고 일련화된 제품을 채택하고 시공과정을 단순화하면 공사비를 절감할 수 있습니다.

무게 및 크기: 동력 장치가 위치한 기관실은 선박의 비생산적인 공간이므로 최소화해야 합니다. 따라서 동력 장치의 무게와 크기에는 일정한 제한이 있습니다. 군함은 속도와 출력이 높기 때문에 동력 장치의 무게와 크기에 대한 요구 사항이 더 높습니다.

예를 들어, 고속 구축함의 증기터빈 동력장치의 비중은 보통 13.5~20kg/kW에 불과하지만, 동력장치의 무게는 군함의 표준배수량(무부하배수량을 말한다)을 차지한다. 군함의 배수량과 정격 인원, 담수, 식량, 탄약, 공급품, 급수의 1/6 ~ 1/4, 보일러 및 응축기의 일반적인 수위 물, 기계의 윤활유(연료, 백업 제외) 윤활유 및 백업 보일러수의 변위). 다양한 동력 장치 중에서 항공용 가스터빈 장치의 무게가 가장 작고, 저속 디젤 및 증기 엔진 장치의 무게가 가장 큽니다. 저속 디젤 엔진 유닛은 무겁지만 연료 소비가 적기 때문에 연료 보유량이 적어 전체 중량에 여전히 유리합니다.

진동: 진동은 승무원과 승객의 편안함에 영향을 미치며 군함의 은폐에도 영향을 미칩니다. 심한 진동은 장비, 기구 및 선체의 국부 구조를 손상시킬 수 있습니다. 진동은 주로 왕복동 기계와 프로펠러에서 발생합니다. 디젤 엔진이 작동 중일 때는 출력이 불균형하므로 설계 및 제조 과정에서 밸런싱 질량 및 밸런싱 장치 설치 등 적절한 밸런싱 조치를 취해야 합니다. 엔진과 프레임 사이에 탄성 진동 차단 장치를 배치하면 기계 진동이 선체로 전달되는 것을 줄이고 격리할 수 있습니다. 프로펠러가 기계적으로 불균형하고 고르지 않은 유동장에서 작동하여 발생하는 선박 진동은 제조 과정에서 블레이드 팁과 선체 사이에 적절한 간격을 두고 신중한 균형을 유지함으로써 해결될 수 있습니다.

엔진과 프로펠러의 가진력으로 인해 비틀림 진동, 사이클로트론 진동, 종방향 진동 등 추진축 시스템이 진동하게 됩니다. 추진 샤프트의 비틀림 진동은 엔진과 프로펠러의 토크가 고르지 않아 발생하며, 이는 샤프트 파손 및 변속기 기어 손상을 초래할 수 있습니다. 속도 제한 제한, 추진 시스템의 고유 진동수 변경(예: 샤프트 직경 증가, 탄성 커플링 사용), 간섭 토크 감소, 충격 흡수 장치 사용을 통해 비틀림 진동을 줄이거 나 없앨 수 있습니다. 횡진동이라고도 불리는 와류진동은 축류장비의 제조 및 설치오류, 재질의 불균일, 프로펠러의 간섭력 등으로 인해 발생하며, 선미관 씰에서 물이나 오일이 새는 현상, 베어링 마모, 베어링 시트의 헐거움 등이 발생할 수 있습니다. , 심지어 파열. 중간 베어링의 위치와 수를 조정하고 프로펠러 블레이드 수를 변경하면 소용돌이 진동을 줄일 수 있습니다. 프로펠러 추력이 고르지 않아 종방향 진동이 발생합니다. 심한 경우 스러스트 베어링이 심하게 마모되고 연소되며, 크랭크케이스가 갈라지고 변속기 기어가 손상됩니다. 블레이드 수 변경, 추력 샤프트 강성 강화, 샤프트 시스템의 중간 범위 교정 수행을 통해 종방향 진동을 줄일 수 있습니다.

소음: 중속 디젤엔진, 고속 디젤엔진, 가스터빈, 감속기어박스, 환풍기, 과급기, 공기압축기, 기어펌프 등의 장비는 가장 강력한 소음원이다. 객실 내 소음 수준을 줄이고 작업 환경을 개선하기 위해 일반적으로 다음과 같은 조치가 취해집니다. ① 머플러, 방음 커버 설치 등 소음 전달을 줄입니다. ② 소리 설치 등 소음 에너지를 흡수합니다. -흡음 스크린 및 흡음재 배치 ③ 엔지니어와 기계 및 장비를 분리하기 위해 방음 효과가 좋은 중앙 제어실을 설치합니까?