船动力系统的第三次革命,中国实现弯道超车,成功领先于美国
2022相信大家都知道,科技是21世纪的第一生产力。它在很大程度上,推动着世界的发展以及社会的进步。
自从新中国成立以来,我国经过几十年的不断发展,科技事业也取得了举世瞩目的成就,已经成为了一个名副其实的科技大国。
不管是北斗卫星、中国高铁;还是中国电网、盾构机、稀土;以及液态金属技术 3D打印技术等等,这些都无不彰显着中国的实力。
那么说到中国垄断世界的技术,你第一时间想到的会是什么?
我们今天要说的这项技术,可能很少人会知道,甚至有的人连这个名字,都是第一次听说。它就是中压直流综合电力系统,听到这个名字,相信很多人都会提出疑问,电力系统也算是高科技吗?
不要着急接下来,小编就来和大家聊一聊。什么是中压直流综合电力系统,它究竟有多厉害,可以领先于世界。
众所周知,科技立则民族立,科技强则国家强。在21世纪的今天,科学技术在一定程度上,已经成为了一个国家强弱的重要标志。
虽然时代在不断地发展,但不变的是人类对于科技的追求。从我国的第一艘载人飞船“神舟五号”,到“神州十三号”圆满完成全部既定任务;从“羲和”的神话传说,到我国首颗太阳探测试验卫星“羲和号”发射成功。这一次又一次的科技创新和突破,让我国始终屹立在世界的东方。
如今我国也正在以一鸣惊人的势头,走在科技大国的道路上。看到这相信有很多人就会好奇了,中国的科技成就这么多,那有没有一个垄断全球,甚至碾压各国的“黑科技”呢?
其实答案肯定是有的,并且还不止一个。但我们今天要说的这项技术,在世界上都是独一无二般的存在,并且已经领先美国十年以上的时间,它就是世界上最先进的船动力系统。也是我国的“黑科技”,中压直流综合电力系统。
船动力系统顾名思义,那就是船舶的动力装置。它能够为船舶提供各种的能量,让其可以在水面上正常地行驶,并且完成各种工作,说简单一点就是船舶的发动机。
如果我们要把船动力划分革命的话,早期的船动力就是人力和风力。相信大家都知道,船舶作为古老的出行以及运输工具。最开始它能够在水面上行驶,完全就是依靠人力划桨,这不仅速度慢还费力。
直到殷商时期我国才出现了风帆,也就是利用风力来推进船舶的前进。不仅解放了人类的双手,而且还使船舶的航速,以及航行距离也有着大大的增加。
17世纪蒸汽机诞生之后,最早被应用在火车上。直到19世纪初,人们才开始逐渐将其应用到船舶上,让它来代替人力和风力,成为最新的动力系统。这也被人们普遍称之为,船动力的第一次革命。
在19世纪末期,德国的工程师成功研发出柴油式内燃机。不久之后又出现了,更为优秀的核动力汽轮机。而它们的出现也快速推动了,船动力的第二次革命。
到了二十世纪的末期,船舶经历了几十年时间的发展。它的外表、样式和工作范围,也已经发生了很大的改变。不再仅仅局限于交通运输,而是集防御、进攻等多种功能为一体的现代化船舶。
所以为了让它能够适应,多种海上防御工作以及海洋科学考察。我们对船舶的性能,比如续航能力、机动能力以及隐蔽性等,也都有了更高的要求。
同时相信大家也都知道,石油是不可再生资源。并且随着石油的使用,会排放出大量的二氧化碳,使得温室效应不断地加剧。
更何况随着世界上,石油资源的日益紧张。所以很多国家都开始积极倡导,绿色环保能源。也正是在此背景之下,船舶综合电力系统应运而生,这也被誉为船动力的第三次革命。
综合电力系统也就是,新世纪舰艇推进系统的发展方向。它是将船动力系统中的,相互独立的两个系统,机械推进系统和电力系统,以电能的方式合二为一。
通过电力网络,来为船舶推进、通讯、导航等提供电能,并实现全船的综合利用。
综合电力系统的出现,不仅使船舶动力从机械化走向电气化,大大降低了污染和噪声,还提升了船舶的机动性和隐蔽性,以及让其能精准高效地分配船舶的能量。
其次综合电力系统,还被推广应用,全电化特种车辆、轨道交通等,军民通用技术领域。如果大力发展的话,将会带来巨大的军事、经济以及社会效益。
综合电力系统简单来说就是,不管是蒸汽机还是内燃机,亦或者是核动力,都要先带动发动机发电,然后把动力转化为电力,再通过配电系统,将它们分散至各个系统,最后通过电动马达进行驱动。
相信看到这里很多人就会纳闷,明明发动机可以直接驱动运转,为什么还要先发电再用电力去驱动?这不是多此一举吗?并且还会造成更多的能量损耗,从而降低效率。
其实这种理解也是正确的,但也仅仅只是在,一些简单动力的系统中。比如汽车的发动机,它们就可以通过变速箱的齿轮,直接驱动轮子的运转,确实没有必要多此一举。
但如果将其放在战舰航母等,这些比普通汽车,复杂千百倍的动力系统中,确实是一个非常好的选择。
相信大家都知道,内燃机系统是通过化石能源的燃烧,从而形成压力差进行传动。在这个过程中,需要大量的传动轴、齿轮、变速箱等。它们的体积十分巨大,并且在传动的时候还会,产生大量的噪音、摩擦等,这都会造成一定的能量损失。
更何况过于复杂的传送系统,检修起来也是非常麻烦的。而综合电力推进系统,就减少了这些不必要的装置。只需要在对应的位置,安装相应的电动机就可以了。
好处就是减少噪音以及降量损耗,同时减少空间的使用量、降低成本等,这对于军舰来说无疑是一个好消息。
众所周知,核潜艇被称为海洋中最为致命的武器。但由于之前我国的核潜艇噪音太大,就曾被日本嘲笑过,并且还放出狂言称,只要我们的核潜艇离开港口,他们很快就会发现。而且还戏称我们的核潜艇为“海底拖拉机”。
可如今我们的核潜艇,静音效果得到了极大的提升,就算再靠近也很难被发现。这种变化也都归功于,我国的中压直流综合电力系统。
其实早在二十世纪初,很多欧美的国家,就开始了综合电力系统的研究。但由于当时的电力技术,还不是很成熟。所以发展得也比较缓慢,并且还经常出现系统电力不足的情况。
直到二十世纪80年代,随着科技的不断发展,各项技术也在不断地成熟。所以这也就使得船舶电力系统,在各方面也得到了很大的提升。那个时候综合电力系统,主要有两个发展方向,一个就是中压直流系统,另一个则是中压交流系统。而欧美的那些国家为了稳妥考虑,选择了交流发电系统。
虽然中国对于这些技术的研发起步较晚,但确确实实取得了一个非常不错的成绩,并且成功地领先美国几十年。
这究竟是为什么呢?其实原因很简单。那就是因为在其他国家都在使用,中压交流综合电力系统的时候,国内就开始使用直流系统。
虽然从表面上看美国确实,在我们之前就用上了综合电力系统,而且技术方面也早就已经趋于成熟。但这种中压交流综合电力系统,放到现在来看各方面都已经比较落后了,并且还存在着很多的缺点。比如说设备的体积比较大、系统的效率普遍不高、供电的连续性不强等等。
反过来看我国的中压直流综合电力系统,不仅在一定程度上实现了船舶的轻装上阵。而且还使其灵活度以及续航能力等,各方面得到了很大的提升。可以说在一定程度上,是碾压美国电力系统的存在。
并且根据美国发布的消息我们可以看出,他们对于下一代,综合电力系统发展路线的规划,主要有以下三种:分别是中压交流电、中压直流电以及高频交流电。
而美国也提出了,他们要在2030年的时候,正式的使用上中压直流系统。因此这也就说明了,他们比我们中国足足晚了十年的时间。
那相信很多人就会好奇了,这两个同为电力系统,为什么还会有这么大的差异呢?
原因就是交流电存在着周期性变化,非常的不稳定。而直流电就不一样了,它是一种稳定性极强的恒定电流。所以在运输的时候,会比交流电更加的方便。
这样一来的话就会减少很多,相比于交流电来说,那些不必要的装置。更何况直流电对于,发动机的调速性要求也更低。因此在船舶的整体性方面,才能成为碾压美国的存在。