最近有渔民大哥在海上偶遇海上试验的076,该舰的高大船身,双舰岛特征,在大海上显得非常容易识别,不过甲板上面没有舰岛无人机和弹射红车这些,估计过段时间应该会正式发布新闻,从认知角度来说,大多数人都会认为大就是强,就是战斗力,所以大型水面舰每隔一段时间就会出来展示一下,强化一下大家的认知,实际上西大国在航母割钢板的时候,就开始到处吹嘘,目的就是无形威慑,让对手喘不过来气;反而对于水面舰船形成重大威慑的核动力攻击潜艇,没有这种威慑效果;
从现在试验状态来看,076的综合电力推进系统可靠性还是不错,国内在电力系统上进步还是挺快,随着台风季节快要开始,076应该还会进行一项重要测试,大风浪中的螺旋桨飞车测试,这是一个非常重要的测试项目,甚至关系到整个项目的成败。
如果大家有海上航行经验这个作者不过多解释,体验过的心情都不会太好,如果没有的话就简单介绍一下,船体在正常装一下是尾部螺旋桨全部在水下,但是在大风浪条件下,船尾部就有被抬出水面,接着螺旋桨就飞出水面,出现空转,然后再重重地落在水里,水花四溅,非常壮观,但很容易把主机憋熄火,在大风浪条件下主机熄火,船也就非常危险,所以轮机的老轨特别怕这个事情,经常几天几夜地守着机器;
接下来我们讲解一下,船用综合电力推进系统,在大风浪天气,尤其是螺旋桨出现飞车情况下的实际工作性能。
从理论上来说综合电力推进船舶在恶劣海况下,抵抗螺旋桨飞车的能力,要比传统机械推进船舶好多。简单来说,依靠电驱动反应速度快、转矩可以实时调节,还能把多余能量回馈消耗掉,电力推进能把螺旋桨超速幅度,控制在额定转速的百分之十到十五以内。
传统柴油机机械传动的船舶,风浪大的时候,螺旋桨转速很容易直接翻倍,非常容易造成硬件不可逆损坏。在大风浪里,船体不断纵摇、横摇,螺旋桨会反复出水、入水。螺旋桨一旦离开水面,水的阻力瞬间消失,轴系里储存的动能一下子释放出来,就会出现我们常说的螺旋桨飞车现象,极端情况下转速甚至能达到正常转速的两到三倍。
而当螺旋桨再次猛地扎进水里,又会产生巨大的冲击扭矩,反复冲击整套推进轴系。传统机械推进船舶,依靠柴油机、齿轮箱加上刚性传动轴传动,柴油机调速反应慢,整套传动结构惯性大,没有缓冲能力。
一旦出现飞车,很容易出现曲轴变形、齿轮打齿,严重的时候主机直接报废,故障率非常高。综合电力推进系统结构不一样,它是发电机组发电,再经过变流器驱动推进电机,全程数字化控制。电机和螺旋桨之间没有硬性机械连接,依靠磁场柔性传动,就算出现飞车工况,也不会出现传统船舶那种硬性机械损坏,只是会存在电机过压、线路老化这类弱电风险,依靠电控保护就能把故障概率压得很低。这套电力系统搭载了高精度的转速、转矩传感器,采样速度非常快,能够精准判断螺旋桨什么时候出水、什么时候入水。
只要检测到转矩突然发生大幅变化,控制系统十几毫秒之内就能做出反应,调速速度远远快于传统柴油机。平时海面平稳的时候,系统正常控制转速;一旦进入大风浪,系统会自动切换防飞车控制模式,主动压低电机输出扭矩,把动力限制在额定扭矩的百分之三十到五十,从根源上阻止转速飙升。
它还分两级保护,转速轻微超标时,系统主动降扭矩、限制电流;转速继续升高触发紧急保护,电机直接零扭矩输出,配合制动电阻快速把转速降下来。
而且磁场传动本身就有缓冲作用,可以吸收海浪带来的冲击载荷,电机短时间内还能承受两三倍的过载扭矩,配合过压、过流、超速等多重保护,一旦参数异常,系统会立刻切断动力、投入制动保护设备。
从实际海上航行数据来看,传统船舶风浪中飞车峰值转速能达到正常转速的将近两倍,超速状态能持续好几秒,扭矩波动极大,航速忽快忽慢,波动能达到百分之三四十,很多时候只能减速甚至停船避险。
而电力推进船舶,飞车转速增幅很小,超速时间不会超过半秒,扭矩、航速都更加稳定,不需要刻意降速,依旧能保持七成以上的额定航速持续航行。从损坏概率来看,传统船舶大风浪里六成以上的机械故障,都是螺旋桨飞车造成的;电力推进船舶几乎不会出现核心硬件损坏,故障大多集中在传感器、线路这类弱电部件。
当然电力推进系统也不是没有短板,遇到十级以上的极端巨浪,螺旋桨长时间脱离水面,转速还是会短暂偏高,这时候需要人为把功率降到一半左右,配合海况航行。同时整套设备高度依赖电力电子元件,海上高温、潮湿、振动的环境,对传感器、变流器要求很高,所以船上都会做冗余备份设计。
目前行业也在不断升级优化,利用智能算法提前预判波浪变化,在螺旋桨出水之前就提前调整扭矩,从源头抑制飞车。综合来看,综合电力推进系统凭借反应快、扭矩可控、能量可消耗、传动柔性好这些优势,能解决大风浪下螺旋桨飞车的问题,减小转速波动和冲击载荷,降低设备损坏风险;
076的海试的南方海域因为台风季节到来,也可以全面测试综合电力系统的性能,在此之后,应该会正式服役!!!
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