在世界造船界,巨型集装箱运输船已经成为一个急速发展的大市场,加上各种海军专用巨型舰船的建造需求,这些船只使用的一切现代化部件的需求增加,其中就包括各种大功率发动机。
正是为了巨型集装箱运输船的装配使用,驱动巨型海船乘风破浪,远渡重洋,在世界船舶动力装置和能源系统领域最著名的芬兰Wartsila公司,研制出了世界上尺寸最大、功率高达10万马力的内燃柴油发动机:RTA-96C。
芬兰公司于上世纪90年代研制出的RTA-96C系列舰船发动机,是二冲程的柴油涡轮增压发动机,由6-10个汽缸构成一个发动机组列,每个汽缸必须绝对恒等,每个汽缸直径960毫米,活塞行程达2.5米,工作容积达到了创纪录的1820升。分别由8、9、10、11、12、14个汽缸列成一个发动机组,制造出相应数目汽缸型巨型发动机,向客户提供,一台这样的柴油发动机就能保障一艘6-8千吨位的集装箱运输船以25节(46公里/小时)的速度航行。
1997年,巨型舰船柴油发动机系列的第一台,11缸型柴油机,是由Wartsila 公司的合作伙伴,日本柴油机联合公司制造的。2002年,芬兰公司宣布,14缸型RTA-96C巨型柴油发动机研制成功,这一发动机创造了多项世界纪录。
14缸型14RTA-96C发动机长26.7米,高13.2米,净重2300吨(不包括润滑油),发动机曲轴重300吨,最大功率可达108920马力,最大扭转力矩为763牛顿/米,工作容积达到了空前的25480升。
比较上述数据可以发现,这种超级发动机的加力水平是较低的,平均功率比约为4.3马力/升。或许,你会觉得奇怪,要知道,在现代化汽车涡轮增压柴油发动机中,工程师们已经把每升功率做到100多马力了。
不过,选择较低的加力水平是有深意的,这种超级发动机可以不慌不忙地利用自己巨大的“肺”吸收空气,从而保障较好的运转环境。在达到最大功率时,发动机转速仅为102转/分钟(轻型柴油机转速为3-5千转/分钟),这样可以保障较好的气体交换,相对较低的活塞速度,最终,达到较高的有效系数。在最小燃料消耗比率的工作制度下,有效系数超过了50%,这对普通系列内燃机来说,已经是最高纪录了,而这种巨型发动机即使在最大负荷下,发动机效率也不会降低多少。在所有工作制度下,每小时燃料消耗比率在118-126克/马力之间波动,比汽车柴油机低0.5-1.5倍。
从工程设计特点上讲,每个汽缸燃烧室中心部位设置了一个巨型排气活门,新鲜空气经过冷却器进入汽缸下部的进气口,从活门排出的气体则经排气总管流向4个涡轮压缩机。燃烧室内另外3个小型活门,类似普通发动机的喷嘴,负责直接为汽缸喷发柴油燃料。与许多舰船柴油发动机一样,活塞对曲轴的作用力通过滑块机制发挥作用,因为它的存在,侧面载荷就不会对活塞产生作用,从而提高了发动机寿命。建造材料主要选用铸铁和钢,价格太高的铝或钛被弃用。
芬兰Wartsila公司内部正在讨论18缸型超级发动机的研制可行性计划问题,或许不久后,人们就将目睹另一种巨型发动机再创新的纪录了。
重达300吨的曲轴!
直径近1米的活塞!
时间:2008-02-06 18:32
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