重2300噸高13.5米,全球最大發動機,為什麼額定轉速只有102轉?
目前現代大型民用船舶的推進系統通常都是使用的二衝程低速柴油機,這類柴油機一般轉速比較慢,而且體積巨大。再看中高速柴油機,它們的體積都比低速柴油機要小,從兩者的對比我們可以看出柴油機的體積大小似乎與它們的轉速有一定關係。
今天我們就來聊聊柴油機的體積大小是否與它的轉速有關。
首先我們來了解一下高中低速船用柴油機的區別。在船用柴油發動機中,轉速區間3000轉以上為高速柴油機,1500-3000轉為中速柴油機,1500轉以下為低速發動機;低速柴油機大部分都是二衝程機,中速柴油機為四衝程,這兩種柴油機接班都使用重油作為燃料,而高速柴油機兩者皆有,燃料多使用輕柴油;另外,低速柴油機可以直接驅動螺旋槳工作的,中高速柴油機則是透過齒輪減速箱來驅動螺旋槳。
大型船舶的發動機往往重達上千噸
瞭解完它們之間的區別,我們再來分析一下船舶為什要使用低速柴油機。船舶的效率與它的螺旋槳有關,螺旋槳直徑越大,轉速越低,效率就越高。前面我們提到低速柴油機可以直接驅動螺旋槳工作,這意味著船舶使用低速柴油機可以省去齒輪減速箱,簡化了船舶的推進系統,只要低速柴油機的轉速能與螺旋槳匹配,就能極大地提高船舶推進系統的效率,而且柴油燃燒速度慢,經濟性較高。
活塞
船舶的螺旋槳轉速一般都在600-800左右,低速柴油機要儘可能貼合這個速度一般從兩個方面入手,一是降低活塞的速度,但同時為了保證柴油機的功率,就要增加缸徑提高活塞的有效面積;二是不降低活塞速度,增加活塞的行程,舉個例子,同樣是兩百米的行程,如果一個圈剛好200米就只需要跑一圈,如果這個圈只有100米,那麼就需要跑兩圈,因此增加活塞行程可以有效降低柴油機的轉速。
4層樓高的發動機
而無論是增加缸徑還是增加活塞行程,都意味著柴油機的體積、重量也隨之增加,目前世界上最大的船用柴油機14RT-flex96C是由芬蘭的瓦錫蘭公司製造的,採用14缸直列,長27.3米,高13.5米,轉速在102轉每分鐘,總重量達2300噸,主要用於大型集裝箱運輸船。
從以上角度看,柴油機的體積、重量與低轉速有密切關係。
雖然目前大部分船舶都使用柴油機作為動力,但是一些大型驅逐艦卻不會使用柴油機,體積大是其中一個原因,畢竟軍艦上寸土寸金,裝備物資都是經過謹慎考慮的,另外就是柴油機啟動慢,加速性不好,而且執行過程中噪音太大,容易被檢測到。因此一般大型驅逐艦使用柴油機做動力還是比較少的,或者也會柴油機與其他動力機混合使用。