爲什麼核動力航母不是用核電驅動,而是繼續用核能加熱的蒸汽輪機?

怒吼的團長


目前世界上只有英國的常規動力航母伊麗莎白女王號使用全電推進,核動力航母若使用全電推進也得先通過蒸汽鍋爐發電,效率未必就高

全電推進,又稱綜合全電力推進系統,其原理是通過柴油機或燃氣輪機發電,以此帶動電動機讓艦隻向前推進。

全電推進的優勢是體積小,佈置靈活,可以讓出巨大的傳動軸,節約空間。

目前,全電推進已經被應用到了許多驅護艦上。不過這些艦隻的體積和噸位普遍較小,若是在航母上使用的話,技術要求太高,特別是對電機的可靠性要求非常苛刻。

今天,只有英國的伊麗莎白女王號使用全電推進。其採用了兩臺羅爾斯·羅伊斯生產的單機功率36兆瓦的MT30燃氣輪機作為主要發電裝置為電動機供電。

採用全電推進可以極大的節約伊麗莎白女王號航母的內部空間,多裝幾架飛機。目前來看,除了油耗多了點外,別的還都挺好。

(麗莎白女王號的滿載噸位為65000噸,屬於中性航母,重量不算特別巨大。而且其艦載機採用滑越起飛的方式,沒有使用蒸汽彈射,所以可以取消大型蒸汽鍋爐)

不過若是在核動力航母上,使用全電推進的效費比就不是那麼高了。

核動力航母的驅動原理是通過核反應堆產生的巨大熱量,加熱淡化的海水生產巨大的熱蒸汽,再通過蒸汽鍋爐帶動艦隻向前移動。

說白了,核動力航母就是依靠蒸汽機推動的。雖然技術上不可同日而語,但原理上跟一百年前的蒸汽火車沒啥區別。

蒸汽鍋爐的優勢是可靠性好,推重比大。缺點就是需要提前佈置巨大的傳動軸,佔用空間多,啟動速度慢。

如果核動力航母也要使用全電推進的話,需要在現有的系統中多一個步驟,就是蒸氣鍋爐不再直接向螺旋槳傳輸動力了,而是轉便為一個100%的發電站,通過產生的電力供給電動機,再帶動螺旋槳轉動。

如此一來,必將會產生能量上的損耗,還增加了維護成本。

況且,核動力航母巨大的體積也必然對電動機的功率和可靠性要求很高,這一點現在的技術還達不到。

(美國最先進的核動力航母福特號滿載排水量有11萬噸之多,全電推進實在是推不動)

(福特號上的電磁彈射器也是一個吃電大戶,雖然其需要的電力對於核動力裝置不算什麼,但這也對全艦的電力調配提出了挑戰)

總之,核動力航母上使用全電推進,技術上還達不到要求,並且也沒啥必要。


千佛山車神


誰都知道全電推進好,如果技術允許,核動力航母肯定是喜歡採用全電推進系統。但是,技術不是還差了點嘛。

福特級航母

全電推進是艦船動力的一次革命,它將日常供電、電力推進、艦載武器設備供電合而為一。相對於傳統機械推進方式,具有節省空間、便於佈局、易操作、低噪音、省燃料等諸多優點,同時為電磁彈射、電磁攔阻、電磁炮、激光炮等新設備新武器上艦創造了條件,是未來發展的主要方向。

電磁彈射

電力推進不是新技術,早在1920年,美國列克星頓號航母就使用了蒸汽輪機發電+電動機推進技術。原因是因為大型蒸汽輪機的減速裝置技術不成熟。但是電力推進也帶來了抗打擊能力不足、主電纜受損全艦功能失效的巨大問題。

1942年列剋星敦在戰爭受損並不嚴重的情況下,因為主電纜損毀,喪失全部動力和損管能力,最終沉沒於太平洋。此後美國放棄了全電化設計,而且大功率減速裝置逐漸成熟,最終選擇了內燃機推進模式。

但現在的航母都是耗電大戶,不全力發電是不行了。以福特級航母為例,單電磁彈射就需要160兆瓦電力,全速航行時推進系統需要200兆瓦功率。更別說還有電磁攔阻,電磁炮等,哪一個都是耗電大戶。

PMM先進同步感應電機

但是因為大型同步感應電機技術仍不太成熟,無法提供如此多的電力,導致電推進技術還差點火候,所以福特級核動力航母前3艘仍然使用蒸汽輪機驅動螺旋槳的機械推進系統。

等待感應電機技術成熟之後,計劃在第4艘福特級航母上安裝全電推進系統,實現日常供電、電力推進、艦載設備供電合而為一。

英國的伊麗莎白女王級航母,總髮電功率112兆瓦,推進系統80兆瓦,最大航速26節。為什麼航速那麼慢,達不到普遍的30節以上,就是因為電推功率不足。更大的電機目前技術尚不成熟,現有的感應電機又大又重,也無法安放太多臺。

綜上原因,核動力航母目前仍然使用蒸汽輪機。但隨著技術的成熟,未來的航母肯定會使用全電推進替代蒸汽輪機的。


和風漫談


核裂變產生的一次能量只是熱。核動力是將核裂變的熱能轉變為機械能的一個過程,由機械能推動航母前行。轉變過程中能量形式轉換都會造成能量損失,也就是存在轉換效率。熱能轉換成機械能轉換效率大約50%,機械能轉換成電能轉換效率大約80%,電能再轉換成機械能轉換效率大約90%。所以熱蒸汽推動蒸汽輪機轉動後直接帶螺旋槳驅動航母,能量損失是最小的。如果要改成電驅,就需要在蒸汽輪機和螺旋槳之間加入一個發電機和一個電動機,蒸汽輪機驅動發電機發電,電再輸送到電動機旋轉驅動螺旋獎轉動。經過這兩個過程會損失大約30%的能量,另外過程複雜了,故障增加維護工作量增大設備龐大了總之得不償失。


呂齊白


大家好像有一個誤區,認為核反應直接生成電,其實不是,核反應會產生大量的熱而不是直接生成電;利用這些熱量給水加溫生成氣體,氣體推動發電機轉子產生電能,到這裡問題就來了,氣體推動發電機轉子產生電.推動傳動軸就直接生成了動力,個人感覺是脫了褲子放屁了,所以就直接用蒸汽做動力比較經濟實惠。再有就是核動力本身就需要大量的水來冷卻,從而可以生成大量蒸汽,比較划算。應該還從經濟實用角度考慮的。


在路上119625715


核電的發點流程就是 反應堆燒水然後推動蒸汽輪機,不管是什麼燃料發電都離不開燒水。

因為核元素可以產生電,航天用的核電池就是這個。但是功率太小,能驅動一個幾百公斤的車就不錯了。

而通過燒水其效率可以達到百分之30。


李曉偉


用蒸汽輪機直接驅動螺旋槳可以減小能量損耗節省成本。如果是用核能發電驅動,也是用蒸汽輪機帶發電機,再用電機驅動螺旋槳,這中間多了發電機和電動機,成本就增加了。發電機和電動機的效率都不是百分百的,中間就會有能量損耗。成本高又有損耗的方案美國肯定不會選。


lyp118


反應堆在純淨水的控制下,產生所需要熱能,然後高溫純淨水與蒸汽機用水進行熱量轉換,產生蒸汽,推動蒸汽渦輪機轉動,一部分動力用於推動航母前進,一部分用於發電,輸送至全船。如果全部動力都用於發電,在轉換成機械能推動航母,這會增加能量損耗,增加了機械部件,我們說達到同樣目的的機械越簡單越好


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