航母上核动力与常规动力谁占用空间大?
那当然是常规动力航母的动力设备占据空间更大了,毕竟常规动力航母比核动力航母多了排烟道这个设备,该设备本身就是非常占体积的。
图为核动力航母核反应堆的位置,及动力装置占据空间的大概情况。
图为核动力航母核反应堆及蒸汽轮机的舱室大概结构图。
核动力航母和常规动力航母在驱动的方式上差别不大,除了轻型的燃气轮机航母,比如英国过去的“无敌”级、意大利的“加富尔”级等,以及新出现的电力推进航母,比如“伊丽莎白女王”级,其余的常规动力航母和核动力航母一样,都是采用的蒸汽轮机动力驱动。别看核动力航母是核反应堆产生动力能量,但是要把这些动力能量转化为推进功率,还是需要蒸汽轮机的转换。
图为美国海军“福特”级核动力航母的结构图,图中黄色字体所指部分就是核反应堆和轮机舱,可见其体积并不是很大。
核动力航母的核反应堆一般也被称为核子锅炉,就是因为他起到的作用和常规动力航母的锅炉作用是一样的,只不过加热的设备从燃烧重油的锅炉,换成了消耗核燃料棒的核子锅炉。这两种锅炉产生的功率,最后都进入了蒸汽轮机系统。蒸汽轮机是目前舰艇动力中输出动力最为平稳、功率最大、最可靠的动力方式,他的结构非常复杂,占据空间也很大,在这一点上,核动力航母和常规动力航母是一样的。
图为航母/核潜艇使用的一体化小型核反应堆结构图,他的体积很小。
图为被吊出舱外的舰艇核反应堆,可见其体积很小。
区别在于,常规动力航母燃烧重油,比如俄罗斯海军的“库兹涅佐夫”号航母,由8台КВГ-6М型重油锅炉产生功率,而锅炉设备本身体积就比较大,8台重油锅炉几乎占据了航母整个最下层甲板的空间。而核动力航母因为使用核反应堆,而且核反应堆的数量还比较少,所以占据的空间更少。比如“福特”级航母就只有2具A1B型核反应堆,不但锅炉数量少,而且核反应堆锅炉的体积也更小,一般都是一体化的小型反应堆,因此核动力航母在锅炉上节省了空间。
图为俄罗斯海军“库兹涅佐夫”号航母的结构图,上图为其侧视图,中间是舱室结构图,最下面是烟道、动力系统等的布置图,可见其烟道(黑色部分)和动力系统(白色部分,型号为TB-12型蒸汽轮机)占据了舰体很大部分空间,“辽宁”舰和“山东”舰与其类似。
然后是排烟道,常规动力航母需要有大通烟量的排烟道来派出燃烧重油的浓烟,排烟道一般设置在航母的舰岛上,但是他并不是只占据舰岛上那点空间,在航母的舰体内,排烟道从最下层的锅炉舱室一直延伸到舰岛外,在舰体内形成一个空腔,这个空腔虽然重量并不见得很大,但是却占据了很大空间,在核动力航母上,因为无需排烟,所以没有设置排烟道,所以在这个方面又节省了一些空间。
图为“库兹涅佐夫”号航母使用的КВГ-6М型重油锅炉,他一共有8个这样的锅炉。
图为等待换装锅炉的“库兹涅佐夫”号航母,红框内是放在岸边等待吊装到航母上的КВГ-6М型锅炉,可见其个头不小。
然后燃油舱。常规动力航母燃烧重油,需要在军舰上设置燃油舱,比如俄罗斯“库兹涅佐夫”号航母最近的起火就是从第一能源舱开始的。只有足够的燃油,才能确保常规动力航母有足够的自持力,可以有更强的长期作战和机动作战能力。但是对于核动力航母而言,因为自身并不消耗燃油,所以没有设置燃油储存舱室,核燃料棒一般可以使用30多年,“福特”级的核燃料棒则可以使用到退役,所以干脆就没有能源舱室,也节省了空间和重量。
图为苏联的1143.7“乌里扬诺夫斯克”号航母的线图,可见取消烟道后,其舰岛尺寸比“库兹涅佐夫”号小了很多。
所以说,核动力航母在动力设备上的体积和重量都要小于常规动力航母,而且在使用中对后勤保障的需求也更小,全寿命使用费用一般也比常规动力航母更低,所以核动力是大国航母的必然选择,我国也肯定会在不久将来装备核动力航母的。
航母上核动力与常规动力谁占用空间大?
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当然是常规动力航母了,而且比核动力占的空间多得多。
常规动力是以石油为能源,蒸汽轮机只是动力装置,通过高温高压的蒸汽,冲击汽轮叶片,运动的汽轮叶片通过传动装置带动螺旋桨叶片旋转。也就是说,通过烧油利用蒸汽驱动叶轮转动,继而为航母产生动力。
要烧油,就得要有油箱,那么问题来了:航母一次能满载多少吨油?有分析认为,大约是6000-8000吨燃油,这么巨大的油量,需要巨无霸的油箱才能容纳,其代价就是占用大量的船体空间。
核动力,能源来源存储于核燃料棒,利用核裂变获得能量。虽然和常规动力航母类似,都采用相同的动力传输方式,但由于核燃料棒的能源储值远远高于燃油,没有巨大的油箱,大大节省了空间。航母就可以扩张像机库,弹药库,船员生活空间等,利于作战和后勤补给。
一个注满崭新核燃料的反应堆,可以支持一个10万吨航母使用数年甚至是数十年之久,节省下来的除了空间,还有油料的补充、机器的维护保养等,是一笔不小的数目。
航母上核动力与常规动力谁占用空间大?
分情况看堆。
在企业级航空母舰的时代,航母舰用核动力反应堆与常规动力相比,吨功率差距不大,核动力航母确实是不需要庞杂的舰用油库和输油管道,但是重油可以充当航母tds的一部分,而核动力航母却不可能在tds中灌注航空燃油
其次,核反应堆还需要大量的铅板和水泥作为防辐射材料,这也会挤占大量的空间。
而且核反应堆的本质也就是一个元素的裂变来烧锅炉的超贵锅炉,依旧避免不了大量的蒸汽管道依旧避免不了大量的蒸汽管道以及蒸汽轮机....
不过随着舰用核动力反应堆技术的进步,
核动力反应堆已经从企业的A2W压水反应堆,单台功率仅为35000轴马力,这个数据委实是有些丢人
尼米兹的A4W反应堆,两台总功率为194兆瓦,也就是26.4万马力,单十三万马力
福特用的a1b的功率已经有14万马力,(一说提高20%的功率)把所有常规锅炉摁着抽....两台28万马力的大碉堡哎....常规的谁比得过?而且A1B体积更小,设计更紧凑。
所以说,这俩之间还有一个平衡点的区别,也就是说,当单台核反应堆于两台燃油锅炉差距不大的情况下,有些不值得,毕竟核反应堆的造价远高于常规锅炉,而且对于操作人员的素质也更高,风险更高,对于舰员的心里压力更大。
不能盲目追求核动力 必须合理看待核动力的优点与缺点并作出取舍
航母上核动力与常规动力谁占用空间大?
总的来说还是常规动力航母的动力系统占用空间更大一些,因为对于航母而言,不管是核动力还是常规动力,只有产生蒸汽的方式不一样,后面的汽轮机、减速箱、传动轴都是一样的。忽略核反应堆小型化技术下和燃油锅炉体积差不多的因素后,由于常规动力航母需要单独设计一个巨大的排烟通道,所以光是这个排烟通道就极大的占据了航母舰体内部和舰岛内部空间。
因为常规动力航母不管使用重油锅炉还是使用大功率燃气轮机作为原始动力,由于这两种机械都属于内燃机,在运转过程中都会产生高温燃气需要大流量烟道排出,所以对于常规动力航母而言,哪怕你6万吨的航母只使用两台体积和高尔夫汽车一样大的燃气轮机作为原始动力,必要的排烟道是少不了的。那么排烟道从甲板往下第五、第六层擦着机库边缘直到甲板以上的舰岛排出,所以就算常规动力航母的动力系统体积再小,但是整个排烟道所占用的空间也是不可忽视的一部分。那么相比直接没有排烟道的核动力航母而言,常规动力航母在发展终极点终会败给其摆脱不了的排烟道。
排烟道的产生不仅会增加航母内部结构复杂性,而且伴随性也会产生一些无法避免的重大缺点,比如排烟道需要从航母底层直接穿透到航母甲板以上的舰岛内,那么首先会占据动力甲板以上的机库内部空间,造成机库内舰载机停放数量的降低,继而降低航母的综合作战实力。
其次为了增加动力系统输出功率和燃油经济性,以及降低高温烟气对着舰舰载机视野的影响,排烟道基本都要舰岛,那么这就会造成舰岛体积的增加,这不光会降低舰岛附近停机坪的面积,继而降低甲板可用舰载机的数量多少,而且体积巨大、且排出高温燃气的舰岛也会降低航母的雷达隐身性和红外隐身能力。
所以正是因为常规动力航母除了需要定期补充燃料来增加续航里程外,还有就是常规动力航母特有的烟道会降低机库和甲板利用率,继而降低舰载机数量、降低航母攻防作战综合实力,所以想要和正在发展航母的国家都将核动力航母作为发展目标的原因所在。
航母上核动力与常规动力谁占用空间大?
现代航母还没有采用整合式全电推进的例外,所以可以确定航母无论是什么动力,其实质上都是采用蒸汽轮机(除了奇葩的伊丽莎白女王级采用燃气轮机)。蒸汽轮机的原理其实很简单,首先要烧一锅开水,然后开水产生的蒸汽通过喷口加速后进入涡轮组,涡轮叶片被高速蒸汽推动后带动传动轴运动,而传动轴又带动螺旋桨旋转,这样就能推动航母前进了。那么核动力和常规动力的区别是什么呢?其实就是烧开水的方式不同而已。核动力的烧开水方式相比常规动力而言更为炉火纯青!烧开水最主要的是需要先生火,常规动力大多是采用重油燃烧,以此将锅炉中的水烧热。例如俄罗斯的库兹涅佐夫航母和我国的辽宁舰和山东舰,都是以8台重油锅炉搭配4部蒸汽轮机的方式为动力,两台重油锅炉只能推动一台蒸汽轮机运行,可见常规锅炉并不能产生多大的能量,只有靠堆数量来弥补。▲烧重油冒着黑烟的库兹涅佐夫航母
而相比于常规动力而言,核动力航母的锅炉则要少得多。例如美国的尼米兹级核动力航母只有两个总功率26万马力的A4W反应堆,每个反应堆搭配一个原子锅炉,可以同时推动4个直径为4.6米的30吨级螺旋桨转动。区别于常规动力航母需要燃烧明火烧开水,核动力只需要通过控制棒控制原子裂变的速度,并且直接烧热的水并不参与动力输出。直接吸收原子反应堆热量的是一回路中的水,这些热水通过传导热片再传递给二回路中的水,而这些没有辐射的水蒸汽才是推动涡轮转动的直接动力。除了锅炉数量多之外,在单个动力单元体积上,常规动力也没有多大优势,虽然我们并不知道具体的参数指标,但是从一些流露出来的信息中可以推断出常规动力锅炉的大小。库兹涅佐夫航母内部杂乱的锅炉舱曾经被曝光,从照片中我们可以看出它的大小与一个成年男子差不多大,是一个直径约为2米的球形。▲库兹涅佐夫航母锅炉
而原子锅炉的最核心部件为原子反应堆,在核电站我们看到的原子反应堆通常都是一个巨型的全钢筋混凝土建筑,这些通常都是民用型的轻水反应堆。但是舰艇内部空间狭小,使用的全部都是小型化的压水式反应堆,其体积已经大大缩水。俄罗斯曾经公开过RITM型舰用核反应堆,其体积几乎和库兹涅佐夫航母用常规锅炉一般大,而只需要两部RITM反应堆就可以推动3万吨级的新型核动力破冰船!可见核动力航母不仅动力单元更少,并且单个核动力反应堆体积也并不大,因此动力装置自然占地就小得多了。▲RITM舰用核反应堆
除此之外,核动力航母使用的高丰度浓缩铀通常只有1到3吨左右,但是却可以十几年甚至几十年不需要更换燃料。而常规动力航母无论使用蒸汽轮机还是燃气轮机,都需要储存大量的燃油,这些燃油占据了航母大量内部空间。例如辽宁舰和库兹涅佐夫航母,拥有将近8000吨储油量的大油箱,而如果把这些空间腾出来则可以存放更多的舰载机或者武器装备。美国的尼米兹级航母采用核动力之后,内部空间比小鹰级多出来40%,优势可谓是相当明显!▲俄罗斯核潜艇更换浓缩铀
航母上核动力与常规动力谁占用空间大?
还是常规动力航母的动力系统占用空间更大,因为不管是核动力还是常规动力,只有产生蒸汽的方式不一样,后面的汽轮机、减速箱、传动轴都是一样的。忽略核反应堆小型化技术下和燃油锅炉体积差不多的因素后,由于常规动力航母需要单独设计一个巨大的排烟通道,就极大的占据了航母舰体内部和舰岛内部空间。
常规动力航母不管使用重油锅炉还是大功率燃气轮机作为动力,由于这两种都属于内燃机,运转过程中会产生高温燃气,需要大流量烟道排出,所以哪怕6万吨的航母使用两台汽车一样大的燃气轮机,必要的排烟道还是少不了的。那么排烟道从甲板往下第五、第六层擦着机库边缘直到甲板以上的舰岛排出。所以动力系统体积再小,但是排烟道所占用的空间始终不可避免。
排烟道不仅增加航母内部结构复杂性,而且也会产生一些重大缺点,比如排烟道需要从航母底层直穿航母甲板至舰岛内,首先就会占据动力甲板的机库空间,造成机库内舰载机停放数量的降低,继而降低航母的综合作战实力。
其次为了增加动力系统输出功率和燃油经济性,以及降低高温烟气对舰载机的视野影响,排烟道基本都在舰岛,这也增加了舰岛体积。这不光会降低舰岛附近停机坪的面积,降低甲板可用舰载机的数量,而且排出高温燃气也会降低航母的雷达隐身性和红外隐身能力。
正是因为常规动力航母除了需要定期补充燃料来增加续航里程外,还有烟道会降低机库和甲板利用率,降低航母攻防作战综合实力,所以核动力航母必然是我国的发展目标。
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