十九世纪是世界大航海时代。
十九世纪以前,世界各国航海都是帆船,大都是木制,吨位最多一百吨。那时船的动力主要靠风帆,少量靠人力划船桨。
十九世纪初瓦特发明了蒸汽机,不久就把蒸汽机安装到海船上。最初是在轮船两侧安装叶轮,蒸汽机带动叶轮转动,驱动轮船行驶。这种方式动力性能很差,后来发明了螺旋聊,于是轮船全部改为又螺旋桨驱动。
十九世纪中业,西方工业强国轮船逐渐由木制改进为钢制造。钢船的出现,轮船吨位由几百吨迅速发展到几千吨以至于上万吨(比如泰坦尼克号)。
到了十九世纪末期,西方工业强国海轮全部是钢船,全部由蒸汽机加后置螺旋桨驱动。
但是在贫穷落后国家,当时河流湖泊上的船依然全部是木船,动力依然是风帆和人力划船桨,在水流湍急坡降很大地方会很多纤夫拉着船逆水而上。
轮船发动机是哪个国家发明?
世界上第一艘蒸汽机轮船是由美国发明家富尔顿制造的。他在1802年春天,在法国建造第一艘蒸汽机轮船,停泊在塞纳河上,一场风暴就把它折断。
富尔顿没有因此止步,他又重建了一艘蒸汽机轮船,命名为“克莱蒙特”号,船长45.72米,宽9.14米,船上装有蒸汽机。1807年,“克莱蒙特”号在美国哈德逊河上试航,获得成功,它以每小时6.4公里速度,航行91.4公里。从此,美国哈德逊河上开辟定期航班,标志了蒸汽机轮船正式投入使用。
现代轮船多用内燃发动机作为动力发动机。内燃机是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。活塞式内燃机起源于荷兰物理学家惠更斯用火药爆炸获取动力的研究,但因火药燃烧难以控制而未获成功。1794年,英国人斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力,并且第一次提出了燃料与空气混合的概念。1833年,英国人赖特提出了直接利用燃烧压力推动活塞作功的设计。
轮船和军舰都用燃气轮机吗?
军舰一般都是使用燃气轮机,而商船则是柴油机。
商船更考虑经济性,柴油机维护成本低,油钱也低,燃气轮机性能强,但维护成本高,军舰的价格不是首要考虑因素,所以军舰敢用。
一般来说,军舰的动力系统主要有三种,分别是蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机。蒸汽轮机缺点很明显,启动时间太漫长,要达到最大功率需要数小时。柴油机在运行过程中会产生大量机械振动噪音,在战场上极易被敌方声纳探测到。而燃气轮机集各种优点于一身,不仅启动时间快、噪音低,而且功率大,是现代化军舰不可或缺的一款设备。

但燃气轮机工艺难度大,连军工实力强大的俄罗斯,都无法独立研制建造。目前,世界上仅美国、英国、中国、乌克兰这4个国家能够独立制造。美国的燃气轮机是通用电气制造的LM-2500系列,英国是罗尔斯·罗伊斯公司的MT-30系列,乌克兰的则是曙光机器设计科研生产联合体研制的UGT-25000。我国的燃气轮机为QC-280,与乌克兰的UGT-25000有着很深的渊源。在上世纪90年代,我国从乌克兰引进了10台UGT-25000,经过改进后研制出了QC-280。经过国产化后,两者在细节方面又存在着不同之处。

UGT-25000存在体积大、噪音大、维护性差等缺点,我国在改进的过程中,借鉴了80年代时从美国引进的LM-2500丰富的使用维护经验,对其简易的罩体进行了改进,降低了主机向外辐射的热量和噪音。此外,我国将UGT-25000的排气管和机体安装到同一底座上,解决了不同基座共振导致的排气管橡胶老化问题,优化了可维护性和机舱工作环境。目前,改进后的QC-280已经完全国产化,能够在不依赖国外零件的情况下实现自主生产。

我国万吨级055大驱装备的正是国产QC-280。与052D柴燃混合的动力系统不同的是,055采用的燃燃联合,也就是装备了4台QC-280。其总输出功率超11兆瓦,马力达15万马以上,意味着1.2万吨的055大驱最高可以飙出34.5节的航速。如果采用18节的经济航速,055大驱最大航程可超过6000海里,具备执行远洋作战的能力。从全球来看,性能能与055抗衡的仅美军的伯克级与采用燃电混合推进系统的日本摩耶级。

我国在将UGT-25000国产化后,并没有止步不前,而是加紧研制50兆瓦的重型燃气轮机。目前,该款燃气轮机已经完成了点火试验,预计将在不久后问世。凭借着科研人员的不断努力,我国燃气轮机的总体水平已经达到了一个新高度。