核反应堆是怎样驱动航母行驶的?

2022-08-16 16:46 点击:143 编辑:邮轮网

水面舰艇的动力方式,从最早期的人力、风帆动力再到蒸汽动力,完成了向全化学能量发展演变的过程,在蒸汽动力形式中,通过燃烧煤炭或者重油/柴油等方式来加热淡水,产生大量的高压水蒸气,利用这一水蒸气来驱动涡轮旋转,从而实现将化学能转化成旋转工作的机械能,通过减速齿轮进一步减速之后驱动螺旋桨旋转,推动舰体向前运动。

到了上个世纪六十年代又进一步演化出了核动力形式,核反应堆工作原理其实和传统的蒸汽动力比较类似。

核反应堆内部发生可控的核裂变反应,释放出大量的热能,这些热能通过环绕和内置的冷却管不断的和另外独立的淡水锅炉管道进行热能交换,从而实现对淡水的持续加热,产生高压水蒸气,之后这种水蒸气通常就会一分为二,其中一份用来驱动涡轮旋转,产生旋转机械能之后,一方面用来带动发电机发电,另一方面就是用来驱动螺旋桨工作;第二份水蒸气就会被输往蒸汽弹射器,用来进行弹射舰载机使用。

相比于传统的烧煤或者烧重油的蒸汽动力而言,核动力方式动力更为充足,而且整个动力装置体积更小、自动化程度更好,最为关键的是核动力不需要设置巨大的烟囱,因为整个过程完全不需要外界空气。在整个服役期限内,核反应堆都最多只需要更换一次堆芯,美国现在航母专用核反应堆已经做到40年不更换堆芯的程度了。

核动力航空母舰从上个世纪六十年代末期就开始建造了,目前世界上拥有核动力航空母舰的国家只有美国和法国,其中法国是中型航空母舰,且只有一艘,美国拥有十二艘大型核动力航空母舰。

这个问题呢就回答到这里吧。

如想了解更多军事、航空知识,请关注“老鹰航空”,老鹰航空坚持原创回答,不做任何文字性抄袭;回答中引用的部分图片素材来自互联网,如侵则删;他人请勿抄袭,发现必举报。美国的核动力航空母舰和“辽宁”舰一样都是由蒸汽轮机推动前进的,其实因为这事以前有人骂过我文盲,反问我烧锅炉的“辽宁”舰怎么能和美国的核动力相比?然而事实就是这样,核反应堆并不是直接推动螺旋桨,不管是烧锅炉还是核反应堆都只是在产生高温高压蒸汽,最终的驱动还是要靠蒸汽轮机带动主轴和螺旋桨。

我们先说一下蒸汽轮机的问题再反过来说一下核反应堆的。蒸汽轮机和蒸汽机是两回事,虽然他们都是带着“蒸汽”两个字。蒸汽轮机的原理并不难,利用高温高压蒸汽高速冲击蒸汽轮机叶片,大量叶片带动中心轴旋转再驱动主动和主轴上的螺旋桨,军舰就可以走了。这种蒸汽轮机功率可以做的很大,舰用单机可以超过7万马力,比较适合大型的军舰来使用。而且蒸汽轮机损耗较小,如果工艺达到一定水平那么大修间隔可以做到很长,整体的震动和噪音水平比柴油机小的多,经济性能比燃气轮机要好的多。世界上重型的航空母舰除了英国的“伊丽莎白女王之外”都是用的蒸汽轮机作为驱动。船用蒸汽轮机的照片没找到,用一个发电站用蒸汽轮机替代吧

但是问题来了,冲击叶片的蒸汽是从哪里来的?这就是核反应堆的作用。我们都知道核裂变的链式反应可以产生大量的能量,所以我们就用这个能量将水转换为水蒸气,水蒸气就可以推动主轴和螺旋桨了。这一点其实和常规动力是一样的,常规动力通过锅炉烧重油产生热量将水转换为水蒸气,往后就和核动力一样了。只是核动力的产热效率要高很多,加注一次燃料可以航行数十万海里,节省的空间也可以搭载更多的航空燃油和弹药。未来想要发展重型航空母舰还是以核动力为主。

所以……其实核动力推进没有那么神秘,并不是大家想象的核反应堆可以直接驱动螺旋桨,中间还是要用蒸汽作为媒介。当然了,未来还是以电推为发展方向,美国的“福特”级动力航空母舰最初方案就是核动力+电推,只是电推不太成熟依旧采用核动力+蒸汽轮机动力。

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