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※ 引述《keins (Paragraph 11, confirm)》之銘言: : 標題: Re: [問題] 二戰戰艦 金剛 的問題 : 時間: Sat Oct 9 12:22:45 2010 : 通常這是考慮船艦輪機的條件,以及任務適性的要求啦。 : : 以大型軍艦來說,續航力的速度計算條件 : 1. 鍋爐不用全部開機 : 2. 大軸只使用最左與最右兩軸 : 主要的目的當然是省油啦。 : (速度相同的條件下,只用外兩軸與四軸全用的耗油量大約是1:2) 補充:下面是妙高級CA完工時的公試數據。(1929/4/15,千葉縣館山外海) 狀況 排水量t 鍋爐 排氣 轉速RPM 軸馬力shp 速度kt 耗油量kg/hr ========================================================================== 兩軸運轉狀態: 巡航渦輪10kt 11,756 2 開 102.16 3,015 10.959 2,303.5 基準 11,786 2 開 133.11 6,817 13.866 4,253.8 普通巡航全力 11,762 2 開 162.91 11,617 17.530 5,494.8 第二巡航全力 11,797 3 開 180.02 16,343 18.547 8,318.6 第一巡航全力 11,830 6 開 258.82 48,730 26.259 15,496.1 四軸運轉狀態: 全力 6/10 11,905 10 開 274.66 84,642 32.509 37,665.7 全力 8/10 11,948 12 開 300.49 112,302 34.206 44.359.3 標準全力 11,923 12 開 319.86 131,763 35.225 55,867.5 公試全力 11,751 12 關 327.12 138,692 35.609 66,294.8 倒車全力 12,047 12 215.00 36,380 19.622 妙高級完工時的重油搭載量是2,500噸,預設續航力是14kt/7,000nm。 (由於船隻超重,實際續航力比這個數字略低。 第二次大改裝時,對鍋爐另外進行送風加熱、增量與噴油器改良的改造, 結果是可以在2,214噸的油量下跑出14kt/8,500nm的數字。) 相對來說,美國海軍對於長期巡航的耗油量比較重視, 巡航渦輪的出力設定值較高(日本是3,000shp*2,美國是3,500shp*2), 加上美國條約重巡洋艦幾乎無一超重(沒有日本的過重武裝與爆速飆船需求), 因此多半都落在燃油量2,100t,續航力15kt/10,000nm的數字上下。 ======================================================================== 不過,美國海軍到了Wichita級以後,終於開始發揮美國的科技暴力-- 相對於輪機全部由海軍工廠研發製作的日本海軍, 美國由於1920、30年代的國內建設,建造了不少的火力發電廠, 而火力發電廠的鍋爐與渦輪機,與海軍船艦的需求相當接近。 美國海軍自己也很清楚輪機技術的重要性-- 一次大戰時,美國海軍因為船團護航任務,驅逐艦常常要跑大西洋來回, 輪機的耗油量在這裡是很重要的關鍵。 而耗油量降低的最大要素,就在於輪機的蒸氣高溫化與高壓化。 因此,美國人在1930年代以後新造的驅逐艦上大量引入民間發展成熟的技術-- 輪機小型化、鍋爐高溫高壓化、渦輪主機與變速機技術進化。 而且,相對於日本的鋼材量限定(只有八幡製鐵所的特殊工廠可以生產鍋爐與渦輪用鋼)、 技術也由海軍工廠獨力推動的情形, 美國的民間廠商,如Bobcock & Wilcox, Westinghouse, GE等, 本身就累積了大量的高溫高壓鍋爐製作經驗,沒有技術與製作上的門檻。 因此,日本海軍的島風級驅逐艦號稱動用高溫高壓鍋爐的技術, 實際上的數字是攝氏400度,40.0kg/cm2-- 美國人在1937年完成的Gridley級驅逐艦就已經到達不相上下的371度, 39.8kg/cm2, 該級的USS Craven(DD-382)甚至在公試中飆出41.53kt的變態速度! 1937-38年服役的Somers級則是454度與45.8kg/cm2的數字, 全面超越了1943才完工的島風。 與兩年前完工的Porter級相比之下,燃油消耗率減低8-21%(依速度狀態而定)。 而且美國海軍是人人都有高溫高壓的鍋爐可以用, 而不像日本是天津風and島風限定品。 (日本到後期幾乎生不出大型的船用輪機, 這也是雲龍級航艦有幾艘得拿兩組驅逐艦用輪機併用的原因) 美國海軍在North Carolina級以後也全面使用高溫高壓鍋爐, 對於輪機區間的空間縮減有很大的幫助。 後續這幾級的美國戰艦的機動性能與續航力,可以說是靠小型的大出力輪機撐出來的。 同時期開始建造的Baltimore、Cleveland級巡洋艦,也是因為成功的輪機設計, 才得以減低全船的尺寸與重量。 Baltimore級的輪機區間佔全船水線長度約30.3%(60.6m/200.3m),輪機全重2,188t, 而日本最新的利根級是37.3%(74.2m/200.3m),2,407t。 (較早建造的妙高級,由於剛開始玩國產渦輪機與鍋爐,輪機重量甚至高達2,773t!) -- "以後大概不能跟你們一起打板球了." --1940年4月, 英國驅逐艦Glowworm艦長G. Roope中校的遺言. 在挪威外海遭遇德軍重巡洋艦Adm. Hipper, 遭到炮火重創之後, 他率艦對Adm. Hipper進行自殺式撞擊, 隨後隨艦沉沒. Adm. Hipper的艦長Heye上校透過國際紅十字會頻道, 推薦他受領維多利亞勳章. -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 220.136.135.112
efleet0714:專業好文,推! 10/11 20:39
slang:請問,公試時為何排氣關閉? 10/11 20:58
排氣指的是渦輪補機排出的蒸氣啦。 正常狀態(開放):直接灌到復水器(冷凝器,Condenser) 過負載狀態(關閉):灌到渦輪低壓段。 其實跟飛機引擎的渦輪增壓是類似的原理, 渦輪增壓是用引擎的排出廢氣灌進渦輪機,推動引擎進氣風扇以增加引擎進氣的壓力。
darkdog0430:專業 10/11 20:59
zephyr9114:推 10/11 21:02
QuentinHu:推喔 ! 超專業 ~ 哪裡找到的數據阿 XD 10/11 21:30
學研的妙高級重巡後面有妙高級的主機講解。 (前幾天剛入手) ※ 編輯: keins 來自: 220.136.135.112 (10/11 21:41)
Harrychou:德日美三國的高溫高壓鍋爐,這樣看來是美>日>德? 10/11 22:03
德國: 壓力與溫度都最高, 但是由於海軍發展停滯過久,對鍋爐用鋼鐵的材料性質嚴重高估, 因此有很嚴重的可靠性不良問題,甚至到鍋爐常常過熱失火的程度。 而原本想要取得的續航力延伸效果, 也被這個問題以及過時的渦輪機設計給完全抵銷掉。 (大部分作品的評價是很不客氣的--列強中輪機技術最爛。 另外,德國人的鍋爐溫度與壓力等級,美國人在戰後試驗都還是無法完全成功, 要到1950年代的Mitscher級驅逐艦才算過關。) 日本: 有朝向高溫高壓發展的趨勢, 但是由於新型鍋爐用鋼鐵的板材僅有日鐵八幡的第二壓延工廠才能生產, 而且產量不多,僅能供應軍方用途, 一般民間公司只能退而求其次使用舊型的水管式鍋爐, 或是改用柴油引擎追求較經濟的燃油效率。 也因為日本的輪機技術早期從國外引進,自立製作的腳步較慢, 又沒碰過美國大建火力發電廠的爆炸性需求與技術革新, 因此,船用輪機雖然終於取得一定的進展, 還是受限於產量與製造技術門檻而無法大量生產。 美國: 各國之中發展高溫高壓鍋爐最為穩定、產量也最大, 民間也有自行生產的能力。 ※ 編輯: keins 來自: 220.136.135.112 (10/11 22:29)
PsycoZero:美國果然是藏兵於民家中的強者 10/11 22:30
QuentinHu:真的~ 連個鍋爐都有這麼大差距 0.0 10/11 22:33
keins:而且有耗油量低的經濟性,以及鍋爐小型化,這點日本吃虧很大 10/11 22:39
Harrychou:說到柴油機,日本的艦用柴油機的問題點是在哪? 10/11 22:42
Harrychou:日本海軍感覺只喜歡蒸氣渦輪,柴油和渦輪電力都被無視 10/11 22:48
柴油機當時也只有德國海軍這種特殊需求用戶拿來用在水面艦上, 因為德國人需要柴油機的省油性,這對通商破壞船是很有需要的。 但是當時的柴油機還無法提供很高的輪機出力, 對於速度要求嚴格的驅逐艦與巡洋艦來說,基本上只有渦輪機的選項而已。 所以德國人在Scharnhorst級以後,還是回到渦輪機的發展路線。 (Z計畫的船艦還是有不少柴油動力船, 但是計畫評估時是以"預見柴油機的技術發展"為前提的, 屆時是不是真的能造出大出力的柴油主機,恐怕有疑問。) 至於渦輪電力的話,也只有無法突破齒輪變速機問題的美國海軍使用-- 因為渦輪電力結構不用搭配齒輪機構,能造出大出力電動機就ok了。 這樣的輪機配置方式非常自由,對進水的防護力也會改善許多。 (因為渦輪機不用連結到齒輪組與大軸,到電動機之間只要拉電線就好了-- 少掉長度極長的大軸區間,代表發生進水時,大軸區間就算受損, 進水也不會蔓延到渦輪機所在的主機械艙, 可以防止大量進水與喪失動力的風險。) 不過,這種結構也是有缺點的-- 相對於蒸氣渦輪搭減速齒輪,渦輪電力機構多出大型電動機, 全體重量會重上不少。 日本人當時的問題也不是齒輪組造不出來,而是生不出大出力的渦輪機組-- 以妙高級來說,額定輪機出力130,000shp, 由四組渦輪機分擔的話,每組的出力要32,500shp-- 當時輪機總出力超過更大的軍艦, 只有沒幾年前剛上場的HMS Hood(144,000shp, 36,000shp渦輪主機*4)。 正確來說,日本人是在之前的八八艦隊天城級戰巡就碰到這個問題了-- 總出力131,200shp,分四等份是一組32,800shp。 因此日本人為防渦輪機生不出來,將天城的變成推進結構設計成兩組渦輪推一支大軸, 變成八組16,400shp的渦輪機組,就不會有製作困難的問題了。 妙高級設計的時候,也因為同樣的理由, 設計成8組16,250shp的渦輪機,每兩組推一支大軸。 這樣是可以迴避掉渦輪機的製造問題,不過,相對的代價就是輪機重量偏高-- 妙高與高雄級的輪機重量都在2,700t左右,比原計畫多出不少。 後來,日本的渦輪機技術改進,可以做出大出力的渦輪機組了, 也因此從最上級以後的巡洋艦,在輪機重量與出力數值都有不錯的表現。 (2,400t左右的重量,輪機出力152,000shp) ※ 編輯: keins 來自: 220.136.135.112 (10/11 23:20)
Hartmann:海軍問題,找K大就對了~ 10/11 23:09
payling:義大利的輪機技術如何呢? 好歹也做過公試40節的輕巡 10/11 23:09
QuentinHu:那時候柴油機技術很弱嗎 為啥不一半用柴油一半用鍋爐XD 10/11 23:12
QuentinHu:btw剛剛去看諾克斯的數據 壓力更高阿 1200多磅 XD 10/11 23:14
一半一半的結構德國人的輕巡洋艦用過,不過是不同軸的情形。 (左右大軸用蒸氣渦輪,中央軸用柴油,目的是延長續航力-- 不過這樣也變成同時要帶兩種燃料, 而且兩種主機不能同時併用,大約要15分鐘切換-- 輕巡Leipzig就是在霧中停船切換時,被重巡Prinz Eugen攔腰撞上而船體重創的。) 現代船艦的推進方式也包含這些種類,不過渦輪蒸汽機的角色被燃氣渦輪取代。 CODOG(燃氣渦輪與柴油機,二選一使用) http://ja.wikipedia.org/wiki/CODOG CODAG(同上,不過可以兩者併用) http://ja.wikipedia.org/wiki/CODAG 後者雖然可以併用增加輸出,但是由於兩種主機的轉速特性差異太大, 因此差速齒輪箱的設計會麻煩很多。 至於諾克斯的鍋爐是戰後美國海軍繼續發展出來的, 但是在這種超高壓之下,誤操作的後果也會很可觀-- 之前使用這種鍋爐的Garcia級巡防艦,就是以鍋爐非常難保養出名的, 甚至還不能餵比較爛的燃油--請愛用ND海軍蒸餾油....
keins:義大利也是民間製品,性能上算ok啦 10/11 23:25
※ 編輯: keins 來自: 220.136.135.112 (10/11 23:45)
syucha:keins大必推啊! 10/12 00:00
QuentinHu:為啥不能柴油機推兩軸 鍋爐推兩軸分開推就好 XDDD 10/12 00:58
swatteam:米國人根本就是在把船當肌肉車在蓋嗎.... 10/12 10:42
ispy03532003:天啊 看不懂 10/13 15:54
cobrasgo:太專業了看不懂囧 10/13 19:34
sneak: 請問,公試時為何排氣關 https://noxiv.com 08/13 06:58
sneak: 天啊 看不懂 https://daxiv.com 09/16 03:07
sneak: 義大利也是民間製品,性 https://muxiv.com 11/08 18:09
sneak: 專業 http://yofuk.com 01/01 22:46