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軍事論壇

【軍事論壇】淺析軍用船艦推進型式與發展

◎王保羅

 當今各國海軍面對日新月異的戰場環境,軍用船艦性能是重要關鍵。性能優異的船艦,除可縮短時間、增加航程,亦可節省油料並延長服役年限。因此,軍用船艦的推進型式相對重要,優良的推器可使航速增加,控制反應加快,有利於作戰機動性。本篇內容將討論較新穎的推進型式,如水噴射推進器和電動莢式推進器等,並和其他推進設備做比較。

 傳統螺旋槳

 在傳統螺旋槳的基礎上,發展出以下型式:

 可調螺距螺旋槳:可按調節螺距,充分發揮主機功率,提高推進效率,船倒退時可不改變主機旋轉方向。

 導管螺旋槳:則在普通螺旋槳外緣加裝一機翼形截面的圓形導管。可提高螺旋槳的推進效率,但倒車性能較差。

 串列螺旋槳:是將2個或3個普通螺旋槳裝於同一軸上,以相同速度同向轉動。當螺旋槳直徑受限制時,可加大槳葉面積,吸收較大功率,可減振或避免空蝕現象。

 對轉螺旋槳:將2個普通螺旋槳一前一後分別裝於同心的內外兩軸上,以等速反方向旋轉。因可減小尾流旋轉損失,效率比單槳略高,但其軸系構造複雜,大船上還未應用。

 直葉推進器:由4至8片垂直的槳葉組成,上部呈圓盤形,槳葉沿圓盤周緣均勻安裝,圓盤底與船殼板齊平相接,圓盤轉動,葉片除繞主軸轉動,還繞本身的垂直軸系擺動,從而產生不同方向的推力,可使船在原地回轉,不必用舵轉向,船倒退時也不必改變主機轉向。

 水噴射推進器

 水噴射推進器,是當今最新穎的船舶推進方式。依照產品孔徑大小和最大輸出功率來分析,可應用在小、中、大型船隻,提高船速並降低油耗。目前,英國勞斯萊斯(Rolls-Royce)、紐西蘭漢米爾頓噴射(HamiltonJet)等公司均採用類似概念設計。現有船隻只需經過少許改裝即可使用。

 水噴射推進器的作用原理為:水流由船底吸入孔進入通道內、再經過發動機傳動軸驅動馬達旋轉,藉以調整流量並向後噴射以產生推進力。其特殊之處,在於後方噴水孔上方有導流罩,上升時水流向後推進,下降時水流以反方向噴射並產生逆推力。如此一來,可以讓船隻快速前進、後退或左右轉彎。由於可自行調整航行方向,無需再使用尾舵,可簡化操作手續。

 此外,傳統的螺旋槳/尾舵在開放水域使用時,常會被海中生物(海草等)或廢棄線圈等異物纏繞而失效,讓船隻無法航行。若使用水噴射推進器,只要在船底吸入孔前方加裝隔網,便可以確保異物不被吸入,自然就不會發生驅動馬達遭異物堵住的情況。

  電動莢式推進器

 電動莢式推進器,可360度旋轉改向,無需再使用尾舵,能靈活控制船舶的航行軌跡,以提高船舶的操縱性。該產品多用於需要靈活操縱的船隻,如遊艇、豪華郵輪、工程船舶及特種船舶等。目前,已完工營運的英國瑪莉皇后二號郵輪(The Queen Mary II)、法國造艦局(DCNS)的西北風級兩棲登陸艦(Mistral Class)和預計2022年下水的鐵達尼二號郵輪,均採用電動莢式推進器。

 環驅式推進器

 結合電力推進、流體設計的推進器,效率略高於同尺寸的傳統式螺槳,以直接驅動方式,藉流體力學改善整體結構,由電機控制、機械結構與流力性能之整合匹配設計,達成兼具大力推之高性能推進系統。

 高效能推進系統一直為船舶科技所追求目標,不論軍用或民用,再節能、靜音、快速,助益海洋生態等都可兼具,並可降低研發資金和維護成本。未來新科技持續發展,將有更新式系統問世,對人類航海的探索,能有更進一步的突破。

(作者為軍事作家)

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