用柴电机组取代原本蒸汽机组,除了功率差距巨大,还有一堆其它问题。
柴电系统并联调速和负载均衡控制,国内没有成熟的船用电控系统;
左右舷分别使用不同的动力系统,要么在驾驶室内安装两套控制系统,要么使用计算机调控的联合控制;
大功率柴油发电机组的振动,与航母船体固有频率可能的耦合;
为匹配现有设备,左舷螺旋桨和轴系需要改装。这一改,就会与右舷螺旋桨存在流体干扰,导致推进效率下降,航速预估会折减 0.8到1节;
拆除锅炉后,舱段大量加装柴油发电机组、整流柜、电机,导致舰体重心下移,吃水微量增加,阻力小幅上升,再折减0.5节。
而且,柴电机组长时间满负荷发热严重,连续冲刺上限只有约2小时,不适合长途高速航行。
堡垒号只靠右舷蒸汽动力,最高航速能达到22节左右。
单侧换装柴电后,以高卢货为基础,综合所有条件纸面计算,联合航行速度,最大也不过23节多一点……
只靠右舷蒸汽动力,最高航速22节。左舷加装柴电后,联合航行速度23节多一点。
有些反直觉?
船舶阻力特性核心:阻力近似和航速三次方成正比。
舰船阻力立方定律
马力最大航速是28节,单侧马力22节。使用高卢的柴电,最大输出9790马力,能跑到14.2节。
马力加9790马力,理论最大航速是24.3节。算上两侧螺旋桨扰动和吃水轻度加深,最大航速理想状态下勉强能够到23.5节。
使用国产方案,最大输出7060马力,能跑到12.8节。左右舷联合动力,理论最大航速大概23.91节。
因为设备更重,吃水还要稍微再深一点点,实际最大航速大概22.9节……
既然这样,改柴电的意义在哪?
柴电动力响应迅速,出港、入港动力调整灵活。
最关键的是,冷机备航反应迅速。
柴油发电机组冷启动只需要10到30分钟,电机零转速起步,给电立刻带动螺旋桨。
极端紧急情况下,单台柴油机9秒就能输出额定电力。
而蒸汽轮机,冷启动得全链路分段逐步升温,需要5到10小时。锅炉小火保温状态下热启动,最快也要1小时才能拉满功率。
单靠柴电驱动,十几节的航速虽然不快,但能船动起来了。可以一边低速航行或紧急机动,一边等待蒸汽轮机完成预热。
常规近海游弋,联合巡航,只靠蒸汽动力就已经足够了。柴电系统输出的电力,能够用于海水淡化,还能保障全船电力供给。
刚好可以弥补材料学和工业加工能力不足,舰载发电站达不到预设功率的问题……
新的问题来了,高卢人的设备昂贵。
而且,全船按照设计修缮升级,需要进口的可远不止动力系统。
所以,刘老将军认为,是时候让某个气死人不偿命的货,履行承诺了。
刚好,人在京城。
他自己答应的嘛,不但送船,还在舰载设备上提供力所能及的帮助……
“求您件事儿呀?”曲卓捡重要的翻看了一阵两大箱子资料,抬头看有一口没一口的喝茶水,以掩饰期待的刘老。
“说。”刘老放下茶杯,中气十足。
“罚参与柴电这一块儿设计的所有人,至少一次三十公里重装越野。”曲卓放下手里的设计图。
“罚人家做什么?”刘老问。
曲卓皱皱着脸:“五月末的时候,沪市跃龙化工、先锋惦记和浦江发动机,三家联合完成了钕铁硼永磁体压缩机的试制。
普通同步发电机和直流推进电机,得依靠电励磁工作。转子需要励磁绕组、滑环、消耗大量铜材,还要庞大的散热结构,笨重的很。
稀土永磁体电机,可以取消励磁绕组。同等功率下,重量减轻百分之25到35。体积小,功率大,散热压力还能大幅下降。
另外,我们的半导体和微电子技术,眼下不说独步全球,也稳稳的位于世界领先序列。
我们早就有能力设计砷化镓高速数字芯片,去搭建微型计算机闭环控制系统,取代动态响应差劲的模拟电路……”
说了一顿,见刘老满眼迷糊。曲卓抓了抓头皮:“简单的说,我们完全有能力设计出比高卢人的设备功率更大,重量更轻的柴电系统。
不说功率提高多少,起码更轻,不会增加船体吃水。而且,散热更好,能够支持更久的高速航行。
另外,我们自己从头设计,完全可以匹配堡垒号现有的传动轴和螺旋桨。就是说,根本没必要换。”
“你确定?”刘老大概听懂了,音量不受控制的拔的挺老高。
“给我个电子邮箱,老早之前我就搞了一套12 脉波可控硅整流拓扑变频方案。我还以为海军的专业人才,肯定有更先进的设计思路,就没拿出来献丑。”
“你还会设计柴电设备?”刘老的并不算大的眼睛瞪的溜圆。
“呦~~”曲卓更惊讶:“您老一司机,还会换轮胎呢?”
“……”刘老咔吧咔吧眼儿,似乎有了点明悟。
再一想几家科研院所的那帮不成器的……嗯~~好像是该时不时的组织下重装越野,好好醒醒脑子。
短暂的激动后,刘老记起还有正事:“小曲,我记得你早前拿出滑跃甲板和结构增补的设计图时,说……是用计算机算的?”
“根据已知结构参数和材料参数,进行纯理论性演算,有支笔就行,用计算机是图省事。
对了,那是理想状态下的计算结果,跟实际肯定有差距。可不敢直接拿来用哈。”
“你说的容易,据我了解,可不简单呀。”刘老顺势探底。
“不难。”曲卓语气轻松,大致分为两层:“基础层面需要的知识不多,空间解析几何和向量、一元微积分、线性代数、平面解析几何和静力学平衡。
再就是需要一些理论力学和材料力学方面的知识。
进阶层面相对难一点,需要掌握多元函数偏微分和全微分、二阶应力张量、常微分和偏微分方程、数值积分和变分法。”
刘老抓了抓后脑勺,好奇的问:“把你刚说的那些东西,都弄进计算机里,就能自动算出来啦?”
“首先得会编写仿真程序,还需要懂数值线性代数用于大型稀疏方程组求解,还得懂插值和网格离散算法。至于自动化程度,得看编写程序的人水平怎么样。”
“你全都会弄?”刘老浑黄的眼珠子发亮。
“别闹,我一司机,不会开车像话嘛。”曲卓无奈的摇头。
“哎呀~~这得诺贝尔的大科学家,确实是厉害。”刘老感叹,满眼寄希的打商量某大科学家:“给老头子我,编一个呗?”
“倒是没问题。”曲卓答应的贼痛快,紧接着又皱皱脸:“问题是,您有软件没用。”
“怎么没用!?”刘老板起脸。
“运行这种大型仿真软件,普通的计算机不行,需要高性能超算。”
“超级计算机?”
“对头。”
“嘶~~”刘老一副牙疼的模样。
“我送您一台?”曲卓乐呵呵的问。
“当真?”刘老眼珠子又亮了。
“两点。”
“说!”
“首先,我可以偷偷的送您一套,但您得保证绝对保密。一旦技术外流,您就是坑我,可就没下回了。”
“这个你放心,绝对……”
“不需要赌咒发誓。”曲卓打断:“反正,只要泄密,您就把我坑了。以后不论再有多重要的事儿,您也别再跟我开口了。
第二,甭指望我亲自给做培训。我手里有俩军校选送的研究生,我教他们,让他们教你的人。”
“一言为定!我给你请功!”
“不用,您甭客气啦。出了咱脚下这间屋,我可什么都不认……”
12号,曲某人跟着一大帮领导,从京城东化工桥出发,一路风驰电掣了两个多小时,跑完了140公里的距离抵达塘沽?。
没错,紧赶慢赶,京津高速总算赶在国庆前通车了。没完全完工,道路标线还没画完。三个服务器只完工了两个,沿途规划的15个出入口,大半还是样子货,只修了一小节闸道。
不重要,高速主体确确实实的完工了。
一百四十公里而已,真要撒丫子跑,即便不把油门踩到底,也就一个小时多一点。
跑了两个多小时,是因为车队太庞大了,其中有不少老爷车就能跑80迈上下,中间还得在服务区休息两回。
再快,即便不爆缸,发动机也得开锅。
一行人体验了风驰电掣后,参观了塘沽港。吃了一顿简朴的工作餐,又去看了大发面包车的组装线。
转过天,曲卓又得出门了。
先去港岛,趁着瑞祥号杂货轮从加里曼丹前往沪市,途径港岛时补给,先履行一批对刘老的陈诺。
然后,跟启德机场和国泰航空派往哲孟雄,参与机场基础设施设计规划,和地勤人员培训的队伍一同出发。
这趟行程计划只有一周的时间,公开目的是,曲某人作为哲孟雄的科教顾问,与旺楚克国王共商大计。
实际上,是去给自己擦屁股的……