作為一個鐵疙瘩,并且是抗風浪,抗炮火洗禮的航空母艦。整個系統還是相當復雜的,不然的話,全球各個國家都會制造了。
1、 steam turbine,建造航母對一個國家來說?
倘若從零開始建設航母,那么對一個國家的工業挑戰非常之大。
來看看現代航母,都包含哪些主要東西。
作為一個鐵疙瘩,并且是抗風浪,抗炮火洗禮的**。整個系統還是相當復雜的,不然的話,全球各個國家都會制造了。
從船體結構,到各大主要部件,都需要一些列產業進行支持。
咱們就不說武器系統了,就說說工業領域的各個內容。
1、設計和仿真
有不少朋友,都非常疑惑。二戰時期的美國航母,就像下餃子一樣,一個月就有一艘航母下水,他是怎么制造的?
二戰時期的航母,并不是現代意義的航母。那個時期的艦載機,是螺旋槳的艦載機,重量同現在的戰斗機也不是一個水平。
1939 年 9 月動工建設的CV8 大黃蜂號航母,噸位和現在的8萬噸,甚至是10萬級噸位的航母,不是一個概念。
美國30年代航母排水量從 CV9A 的 20,400 噸一下提高到 CVI9E、CVI9F 的 25,000 噸和 26,000 噸。CV9 的最終設計為 27,100 。
1952年后,美國對航母進行升級,改為攻擊性航母,才有了后續的5萬噸級以上的航母。
“福萊斯特”號 1952 年建造,1954 年 12 月下水,1955 年 10 月 1 日服役,造價 1.89 億美元;第二艘艦“薩拉托加”號 1952 年 12 月動工建造,1955 年 10 月下水,1956 年 4 月 14 日服役,造價 2.14 億美元;這兩艘**都參加了海灣戰爭。第三艘艦“突擊者”號 1954 年 8 月動工建造,1956 年 9 月下水,1957 年 8 月 10 日服役,造價 1.73 億美元;第四艘艦“**”號 1955 年 7 月動工建造,1958 年 6 月下水,1959 年 1 月 10 日服役,造價 2.25 億美元。編制 5,200-5,450 人,艦員 2,720-2,754 人,航空兵 2,035-2,273 人。該級艦長 326-331 米,寬 39.5 米,吃水 11.3 米,飛行甲板寬 76.8 米,標準排水量 60,000 噸,滿載排水量 79,450-81,163 噸。動力裝置由 4 臺蒸汽渦輪機和 8 座鍋爐組成,主機為 4 臺減速齒輪式渦輪機,4 軸推進,總輸出功率為 205,800 千瓦,航速 34 節。飛行設備有 4 臺 C-7/C-11 蒸汽彈射器,4 部載重能力為 4,500 噸的升降機,可搭載飛機約 70 架。
現代的航母,本身結構更為復雜,因此就需要針對整個航母,做數字化的結構設計和仿真。針對動力,雷達反射,武器系統,機庫運轉等等都要做好論證。
這是當前大型系統工程都是做的事情。
這或許也是“遼寧號”當年買回來后,等了好幾年才進行改裝的原因。就是在對整個系統進行設計和論證。
2、大型系統工程的管理
對于一個航母而言,設計的工件數十萬,甚至數百萬件。并且完全不能出錯誤,不然會帶來很嚴重的后果。
因此,針對整個產品的研發流程,物料系統,施工方案,都需要一套科學的管理經驗。
當然可能并不是我說的PLM管理系統,但這套系統,一定同PLM類管理系統類似。
只有良性的建立起這套系統,才能在后續的航母建設中,可以快速的**產品。
(圖為:普通制造領域的管理系統)
大型航母制造肯定要比這更為復雜。
3、船用鋼材——HY80特種鋼級別及以上屈服強度達到850MPa的特種鋼
對于一個需要戰斗機起落,并且需要面對來自炮火襲擊的航母。同時需要大尺寸,大噸位的要求。所以都需要鋼材可以做到更高的屈服強度。
基本要求都在850MPa以上,這種合金鋼,并不是咱們普通接觸的產品。美國為建造航母研制出的HY80特種鋼材是禁止出口的。只對北約的幾個國家出口。(據說法國戴高樂號航母,也是進口個美國HY80特種鋼材)
大部分朋友,可能不是很了解鋼材的屈服強度。咱們用一個30萬噸級的高端船只:LNG船做案例,LNG船本身安全性能要求較高,畢竟這玩意就是一個移動的危險品,不管是泄露還是出現其他故障都是非常危險的。
LNG船使用的鋼材也被稱為殷瓦鋼,船體一般都是采用的雙相不銹鋼。屈服強度可以達到550MPa以上。
對于**來說,作為當今全球主要造船三巨頭之一,目前國內在大型萬噸級船只的制造方面,技術確實是先進的。
看看**歷年來,造船的完工量。
盡管航母跟普通的民用船只確實有很大的不同。但是有一些基本的技術是真的相同的。
包括氬弧焊,MAG焊接,對于金屬成型來說,焊接是必備的。這數萬噸的級別的航母,還真的是焊工一點點焊接起來的。
4、動力系統——蒸汽輪機
咱們不討論核動力航母,畢竟國內并沒有制造核動力航母。來看看蒸汽輪機驅動的航母,基本上一臺航母都有多臺蒸汽輪機作為動力。
蒸汽輪機,全稱叫蒸汽渦輪發動機(Steam turbine),是一種將水蒸汽動能轉換為渦輪轉動的動能的機械。
大型軍艦,航母都是用的蒸汽輪機。這玩意的原理,其實同燃氣輪機類似,跟火電發電機汽輪機也類似是。
但是蒸汽輪機的動力比燃氣輪更強。
5、海水淡化系統
由于航母本身需要大量的淡水,并且需要長期在海上運行。包括動力蒸汽,以及蒸汽彈射,甚至是沖洗甲板,生活用水都需要淡化裝置。
6、武器系統,艦載機,雷達等技術。
不屬于咱們一般工業領域。咱們就詳細聊了。畢竟不少朋友,在各個地方都看過相關內容。
建設航母需要有大量裝備啊!(簡單列舉幾個,沒辦法列全)
1、需要有超大型的船塢
由于國內本身造船工業就比較發達,所以超大型的干船塢有多達30多個。也就是說可以一次性30艘航母一起建設(在有錢的情況下)。
2、需要超大型的龍門吊機
這類大型龍門吊,起重在500噸以上,有不少起重要達到1500噸以上。
目前國內主要是振華重工在做。也是全球的巨頭。
3、包括巨型軋鋼機,大型龍門銑床,中大型壓力機等各類機床都會應用航母的制造中。
這其中有不少都需要國內定制生產。可能對于國外,巴西,印度這些國家建設一艘航母確實比較簡單。不少產品都可以從美國購買,但是**沒有辦法。只能自力更生。
圖為應用于普通產品的復合銑床。
最后說一點最重要的,那就是要有錢,有大量的資金。建設一艘航母真的是需要舉國之力支持。
來感受一下美國福特航母的成本:128億美元。是的你沒有看錯,是128億美元。
福特級航母的維護費用,一年就高達十億美元幾倍,如果再計算人工費用,燃料費用,航母戰斗群艦艇的維護費用,彈藥費用等等。按照15年福特航母的壽命,累計要投入約3000億美元。這個費用確實不是一般國家能承受的起的。所以這也是美國當前航母在精不在多的原因。
這就是建設一個航母,一個國家應該具備的實力。首先要有錢,其次要有工業產業鏈,才能完成**建造。
2、 s3蒸汽機內壁什么材質?
全稱叫蒸汽渦輪發動機(Steam turbine)是一種擷取(將水加熱后形成的)水蒸汽之動能轉換為渦輪轉動的動能的機械。
主要是鑄鐵做的,軸承等會用青銅等材料。
相較于原由詹姆斯·瓦特改進的單級往復式蒸汽機,渦輪蒸汽機大幅改善了熱效率,更接近熱力學中理想的可逆過程,并能提供更大的功率,它幾乎完全取代了往復式蒸汽機。
渦輪蒸汽機特別適用于火力發電和核能發電,世界上大約80%的電是利用渦輪蒸汽機所產生。
3、 效率最高的蒸汽機?
蒸汽機有很多種,但是目前來看,最**的蒸汽機是蒸汽輪機,它的全稱叫蒸汽渦輪發動機(Steam turbine)是一種擷取(將水加熱后形成的)水蒸汽之動能轉換為渦輪轉動的動能的機械。
相較于原由詹姆斯·瓦特發明的單級往復式蒸汽機,渦輪蒸汽機大幅改善了熱效率,更接近熱力學中理想的可逆過程,并能提供更大的功率,至今它幾乎完全取代了往復式蒸汽機。渦輪蒸汽機特別適用于火力發電和核能發電,世界上大約80%的電是利用渦輪蒸汽機所產生。老式船艦中也有不少使用,但是在現代化船艦中已經被燃氣渦輪引擎全面取代,只有少數特例如現代級還使用蒸汽渦輪。蒸汽輪機,簡單的說就是個風車,發明人已不可考,但它的原理是:燃氣-蒸汽輪機聯合循環,即把燃氣輪機和蒸氣輪機這兩種按不同熱力循環工作的熱機聯合在一起的裝置,有時也簡稱為聯合循環。
4、 itcc是個什么控制系統?
ITCC(Integrated turbine Compressor Control Technique)透平壓縮機綜合控制系統
ITCC應用于透平驅動壓縮機的控制系統,要求具有的基本控制功能:
1、 Steam turbine speed control
汽輪機調速控制
2、 Steam turbine overspeed protect
汽輪機超速保護
3、Compressor Anti-Surge control
壓縮機組防喘振控制
4、Performance Control, main and assist machine technics parameter monitor
機組性能控制、主機及輔機的工藝參數**
5、 Turbine axletree position, temperature and vibration monitor
機組軸承位移、溫度、振動**
6、Sequencing Control
順序控制
7、The interlock logic control of the turbine and unit.
機組和裝置的聯鎖邏輯控制
壓縮機運行控制和過程控制
ITCC 能實現壓縮機性能控制或入口壓力控制和喘振時的解耦控制。罐體液位控制回路和其它過程控制回路也是ITCC 的組成部分。它們同時具備過程和反喘振控制間的解耦功能。
5、 為什么艦用燃氣輪機大多是航空渦扇發動機改造的?
艦船汽輪機:Marine.steam.turbine燃氣輪機:gas.turbine.ship都是以內燃機為動力驅動航行的艦/船。
由于日益復雜、昂貴的作戰系統、大承載力艦艇/船不斷大型化、艦船一直以來都是用蒸汽機為動力、雖然動力實足、但是龐大復雜的系統和體積又不適合“寸土寸金”空間有限的萬噸級別以下艦艇/船使用、柴油機機組同樣是動力越大、機體體積越大、而且是無法滿足艦艇/船的動力需求……
美國人最早把目光投向了航空發動機。
航空渦扇發動機動力強勁、結構緊湊、體積更適合萬噸以下的動力需要。
70年代美國人利用“TF-39”航空渦扇發動機的核心機研發成功最早的“艦艇/船改”LM2500系列艦艇船用燃氣輪機機組、事實證明、利用航空渦扇發動機“改裝”艦艇船用動力系統是非常成功的!
LM2500系列艦艇船大量裝備了美國海軍的主力驅逐艦/護衛艦,而且大量出口、成為許多國家海軍艦艇的標配動力系統。
我國沈陽黎明航空發動機公司、利用“太航”渦扇發動機也成功研發成功了“艦艇船改”–“QC180型”系列燃氣輪機。
渦扇發動機“改裝”艦艇船用燃氣輪機、輸出功率大、結構緊湊、燃油消耗低、維護保養簡單是現代艦艇的首選動力系統。
也為“淘汰”渦扇航空發動機機型尋找到“發揮余熱”出路……
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