精彩博客:“磚家”解讀航母電磁彈射
發布時間:2014-05-08 責任編輯:sherryyu
【導讀】今jin天tian看kan見jian了le一yi位wei磚zhuan家jia關guan於yu航hang母mu電dian磁ci彈dan射she的de解jie讀du,覺jiao得de很hen有you意yi思si,見jian證zheng了le小xiao知zhi識shi大da智zhi慧hui。電dian磁ci彈dan射she原yuan理li,說shuo白bai了le不bu過guo是shi建jian立li在zai安an培pei定ding理li和he安an培pei力li的de基ji礎chu上shang。而er這zhe些xie我wo們men在zai高gao中zhong物wu理li課ke本ben上shang就jiu已yi經jing學xue過guo了le。本ben文wen這zhe位wei磚zhuan家jia江jiang永yong通tong俗su易yi懂dong的de話hua來lai講jiang解jie航hang母mu電dian磁ci彈dan射she。預yu知zhi詳xiang情qing請qing看kan下xia文wen。
jintiankandaolemazongdenapianbaogaowenxueyiyangdedongdong,wojiuteyiqubaidulexiamazong。haishidiyicitingshuomazong。kandaomazongdeyixiekeyanchengguo,wohuranyoudiandongle~~
下麵就我個人的理解,隨手寫了點東西,各位稍微看看撒~~
電dian磁ci彈dan射she的de原yuan理li,說shuo白bai了le不bu過guo是shi建jian立li在zai安an培pei定ding理li和he安an培pei力li的de基ji礎chu上shang。這zhe些xie東dong西xi我wo們men在zai高gao中zhong物wu理li課ke本ben上shang就jiu已yi經jing學xue過guo了le。電dian磁ci炮pao的de原yuan理li其qi實shi跟gen電dian磁ci彈dan射she是shi一yi個ge概gai念nian。

如上圖,就是電磁彈射和電磁炮的原理。
就是通電導體在磁場中受力。
我們用左手定則可以判定支架上承受的力方向是向左的,大小為
f=ILB
式中f為受力的大小;I為導體中電流的大小;L為導體長度;B為磁場強度。(電磁彈射如果用電磁炮方式來做的話,會死人的,現在的電磁彈射一般是用高功率直線電機來做的,這裏僅僅是說下原理而已。)
但是,現實可不是這麼簡單。
要實現電磁鐵彈射,有三點需要解決:
1、直流線電機
2、大容量儲能電容
3、變頻器
電磁彈射理論上來說確實很叼,但是再實際應用中卻困難重重。其中的一個重要問題就是電,或者說強大的電流~~
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再航母有限的空間上,L這個東西直接跟航母空間有關;B這個是磁場強度,能提高也有限。那麼就隻有I,電流了。從原理公式上可以看出,電流越大,電磁彈射所能提供的力就越大,能夠推動的飛機噸位越大,獲得的速度越大。(用(yong)電(dian)池(chi)來(lai)儲(chu)存(cun)電(dian)能(neng)以(yi)供(gong)應(ying)電(dian)磁(ci)彈(dan)射(she),很(hen)多(duo)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)就(jiu)是(shi)在(zai)扯(che)淡(dan)。電(dian)池(chi)的(de)充(chong)放(fang)電(dian)效(xiao)率(lv)太(tai)低(di)了(le)。所(suo)以(yi)說(shuo),要(yao)搞(gao)電(dian)磁(ci)彈(dan)射(she),三(san)要(yao)點(dian)裏(li)就(jiu)有(you)大(da)容(rong)量(liang)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)。)
電磁彈射的三要點上麵已經說了,也說了電磁彈射需要消耗大量電能,下麵根據我的專業來分析一下。
我(wo)可(ke)以(yi)算(suan)是(shi)搞(gao)電(dian)力(li)工(gong)程(cheng)吧(ba),雖(sui)然(ran)跟(gen)這(zhe)邊(bian)不(bu)怎(zen)麼(me)搭(da)。不(bu)過(guo)吧(ba)裏(li)可(ke)能(neng)也(ye)有(you)兔(tu)紙(zhi)們(men)知(zhi)道(dao)我(wo)搞(gao)撒(sa)子(zi)的(de)。沒(mei)錯(cuo)就(jiu)是(shi)做(zuo)直(zhi)流(liu)輸(shu)電(dian)工(gong)程(cheng)的(de)。這(zhe)裏(li)主(zhu)要(yao)涉(she)及(ji)到(dao)了(le)交(jiao)直(zhi)流(liu)轉(zhuan)換(huan)的(de)問(wen)題(ti),這(zhe)就(jiu)跟(gen)電(dian)磁(ci)彈(dan)射(she)方(fang)麵(mian)的(de)應(ying)用(yong)有(you)一(yi)些(xie)重(zhong)疊(die)區(qu),所(suo)以(yi)我(wo)就(jiu)來(lai)扯(che)淡(dan)下(xia)~
直流線電機和大容量電容我不好說,這塊不是我的專業。土鱉的大容量電容這東西不落後就是了。直流線電機我不懂,我不敢亂講。
我重點要說的就是其它東西了。
變頻器,這個玩意主要用途就是改變頻率。直流電可是沒頻率的~~隻有交流電才有頻率一說。
變頻器的原理,就是先把交流電變成直流電,然後再把直流電變成交流電。那我們不禁要問了~(尼瑪,這是精英體啊。。)為毛交流變直流,直流又變回交流啊?有意義麼?
當然有意義~~舉個例子,本子的電網是兩個頻率的,一個是50HZ,一個是60HZ的。問題來了,我們都知道頻率不同的兩個電網是沒辦法直接進行聯網的,除非你想玩電網崩潰解列~可是兩個電網獨立運行的話,又不便於電力的調配什麼的。這個時候該怎麼辦?
答案就是,使用直流輸電把兩個不同頻率的電網進行聯係。具體方法就是在係統1這裏建立一個整流站,把頻率為50HZ的交流電變成直流電,然後通過直流輸電線路輸送到係統2那裏的逆變站。然後再把這個沒有頻率的直流電變換成頻率為60HZ的交流電~如果整流站和逆變站的設備都在同一個變電站,那麼我們管這個站叫做背靠背。。。好吧,很邪惡對不對?
說(shuo)了(le)這(zhe)麼(me)多(duo),就(jiu)是(shi)想(xiang)形(xing)象(xiang)的(de)具(ju)化(hua)這(zhe)個(ge)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)。在(zai)直(zhi)流(liu)輸(shu)電(dian)工(gong)程(cheng)中(zhong),這(zhe)個(ge)進(jin)行(xing)交(jiao)直(zhi)流(liu)互(hu)換(huan)的(de)玩(wan)意(yi)叫(jiao)做(zuo)換(huan)流(liu)閥(fa),而(er)我(wo)接(jie)觸(chu)的(de)這(zhe)行(xing),換(huan)流(liu)閥(fa)的(de)電(dian)壓(ya)等(deng)級(ji)基(ji)本(ben)上(shang)就(jiu)是(shi)50萬伏起步,再往上一步就是80萬伏,再上一步就是100萬伏。而現在土鱉國內就有一條在建的試驗性質的100萬伏的直流輸電工程。這個可是獨步全球的東西哦~~可以說是世界一流哦,超一流哦~~
而且,這個換流閥啊,它是國產的哦~~親,國產的呐。我的頂頭上司就在生產廠家駐廠監造80W伏的換流閥哦親們~~
那麼好吧,各位兔子們覺得這個變頻器還很高端麼?嘛,也就那麼回事嘛~~(注,直流並非無頻率,而應該是頻率為0,這裏特意說明下,文中是為了好理解)
但是有個問題很重要。什麼問題呢?
航母它不同於陸地,航母上可是寸土寸金都不止啊。
在陸地上我們可以把用於交直流轉換的玩意做很大很大,但是在航母上不行啊。。
就拿我前段時間的工作來說,我現在做FPT試驗,屏櫃需要使用直流電,在調試車間有兩個整流櫃,就是把咱們普通交流電整流成100伏的直流電,這個東西容量有限,但是占的地兒可不小~一個整流櫃可比當年老娘出嫁時候準備的大木箱子大的多了,而且重的多了,能夠通過的電流還有限,電流大點就燒掉~嗯,這是直流設備的通病,過負荷能力低。。就這樣,這也不過是220/380V的常用電呐~~
geweitongzimen,womenzhechuanshangdedianshinalilaide?shibushifadianjizufadedian?womenzhidao,jiaoliufadianjizutongchangshitongbufadianji,rongyitiaokong,erzhiliufadianjiquegenjiaoliufadianjijiegoushangyouhendabutong。zhegeshihoujiuyaokaolvgewentile,wozhechuanshangyouxiandekongjiangaizhuangnazhongfadongji??zhiliude?haishijiaoliude?
通常來說,一般不會隻有一組發電機。萬一歇菜了,那找誰哭去啊?肯定是有冗餘的拉。
還hai是shi說shuo這zhe個ge發fa電dian機ji的de選xuan擇ze問wen題ti。交jiao流liu還hai是shi直zhi流liu?我wo們men知zhi道dao的de,電dian磁ci彈dan射she需xu要yao用yong到dao直zhi流liu電dian,但dan是shi航hang媽ma上shang不bu是shi所suo有you設she備bei都dou使shi用yong直zhi流liu電dian啊a。。這zhe可ke腫zhong麼me辦ban呢ne?
選xuan直zhi流liu發fa電dian機ji組zu吧ba,發fa出chu來lai的de電dian還hai得de轉zhuan成cheng交jiao流liu電dian,而er且qie直zhi流liu發fa電dian機ji組zu本ben身shen需xu要yao的de勵li磁ci電dian流liu就jiu比bi較jiao大da,挺ting麻ma煩fan的de,選xuan交jiao流liu發fa電dian機ji組zu吧ba,一yi樣yang還hai要yao轉zhuan成cheng直zhi流liu電dian。為wei撒sa?因yin為wei特te麼me的de用yong於yu彈dan射she的de電dian容rong隻zhi能neng用yong直zhi流liu才cai可ke以yi充chong電dian啊a。。。
這樣的話,總是繞不開有個整流設備。。。有這個東西,一是占空間,二是電能轉化率,三是發熱、絕緣什麼亂七八糟的玩意~(按我的理解,一般電廠發出來的電壓等級是6~10kV,這個電壓級別的換流器跟我接觸到的超高壓、特高壓換流閥在體積上什麼的有區別,但是相對於艦體還是太大。。)
要不,直流發電機組、交(jiao)流(liu)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)同(tong)時(shi)都(dou)要(yao)有(you)?額(e),這(zhe)也(ye)有(you)點(dian)問(wen)題(ti)。。兩(liang)種(zhong)發(fa)電(dian)機(ji)結(jie)構(gou)什(shen)麼(me)的(de)有(you)差(cha)異(yi)。。要(yao)搞(gao)同(tong)軸(zhou)上(shang)兩(liang)種(zhong)轉(zhuan)子(zi)外(wai)加(jia)兩(liang)種(zhong)定(ding)子(zi)。。。尼(ni)瑪(ma),有(you)麼(me)有(you)這(zhe)麼(me)煩(fan)啊(a)?
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這不成那不成,到底腫麼辦?
所以,大家看馬總的成果“馬偉明十年磨一劍,成功研製出世界首台交直流雙繞組發電機 ”。筒子們,這個玩意可是個好東西~~特別特別好用的東西~顧名思義,這個交直流雙繞組發電機就是同一台機組可同時發交流電和直流電~
前麵我囉嗦了半天的問題在這個發電機麵前都是浮雲~~
對(dui)大(da)電(dian)容(rong)進(jin)行(xing)充(chong)電(dian)的(de)時(shi)候(hou)很(hen)容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)係(xi)統(tong)電(dian)壓(ya)降(jiang)低(di),同(tong)理(li),大(da)電(dian)容(rong)放(fang)電(dian)的(de)時(shi)候(hou)會(hui)導(dao)致(zhi)直(zhi)流(liu)係(xi)統(tong)電(dian)壓(ya)升(sheng)高(gao)。這(zhe)個(ge)道(dao)理(li)跟(gen)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)完(wan)全(quan)一(yi)個(ge)道(dao)理(li)的(de)~~lingwaihaiyouyidianbixumingbai,zhiliuxitongdeguofuhenenglixiangduijiaoliuxitongeryandilebushiyidiandewenti。zhiliuxitongdeshunjianguofuhenenglizhemelaishuoba,zhinengchengshou1.4倍左右的額定電流數秒。這個跟交流係統差遠了。。。這也是直流係統特性所決定的。
現xian在zai我wo們men麵mian臨lin的de問wen題ti就jiu是shi,如ru何he把ba這zhe個ge交jiao直zhi流liu雙shuang繞rao組zu發fa電dian機ji做zuo大da,使shi它ta能neng夠gou滿man足zu電dian磁ci彈dan射she所suo需xu要yao的de巨ju大da電dian能neng。還hai一yi個ge問wen題ti就jiu是shi發fa電dian量liang中zhong直zhi流liu/jiaoliugezizhanyoudebili。dangranzuihexindewentijiushizhegeshuangraozufadianjiderongliangdaodikeyizuodaoduoda。zhecaishinenggouchedipaokaigezhonghuanliushebeidejichu。ruguonenggouzaizhuangjirongliangshanghuodeyigetupo,woxiang,shixiandiancidanshejiubushimengle。
我(wo)們(men)褲(ku)衩(cha)不(bu)妨(fang)紅(hong)一(yi)點(dian),電(dian)磁(ci)彈(dan)射(she)技(ji)術(shu)肯(ken)定(ding)是(shi)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)工(gong)程(cheng)。馬(ma)總(zong)的(de)這(zhe)個(ge)交(jiao)直(zhi)流(liu)兩(liang)繞(rao)組(zu)發(fa)電(dian)機(ji)已(yi)經(jing)有(you)樣(yang)機(ji),那(na)麼(me)其(qi)它(ta)配(pei)套(tao)係(xi)統(tong)呢(ne)?比(bi)如(ru)說(shuo)大(da)容(rong)量(liang)電(dian)容(rong),直(zhi)流(liu)線(xian)電(dian)機(ji)如(ru)果(guo)能(neng)夠(gou)跟(gen)的(de)上(shang)進(jin)度(du)~~
筒tong子zi們men,你ni們men覺jiao得de靠kao譜pu麼me?反fan正zheng我wo覺jiao得de電dian磁ci彈dan射she這zhe塊kuai應ying該gai有you了le階jie段duan性xing的de成cheng果guo。如ru果guo褲ku衩cha紅hong一yi點dian,樂le觀guan一yi點dian,我wo就jiu預yu測ce,可ke能neng第di一yi艘sou或huo第di二er艘sou國guo核he媽ma會hui有you電dian磁ci彈dan弓gong~~期限就算10年吧~

這個圖中的整流設備就是我說起的換流閥設備,強迫儲能裝置就是我所說到的大容量電容。
補bu充chong一yi點dian,關guan於yu這zhe個ge交jiao直zhi流liu雙shuang繞rao組zu發fa電dian機ji的de模mo型xing,我wo想xiang找zhao點dian論lun文wen資zi料liao看kan的de,但dan是shi網wang上shang的de論lun文wen都dou收shou費fei。。。所suo以yi我wo推tui測ce了le下xia這zhe個ge發fa電dian機ji的de構gou成cheng和he特te性xing。這zhe裏li,必bi須xu要yao說shuo明ming一yi下xia,馬ma總zong這zhe個ge發fa電dian機ji中zhong的de直zhi流liu發fa電dian機ji部bu分fen是shi建jian立li在zai其qi自zi己ji的de理li論lun體ti係xi上shang的de,就jiu是shi“十二相發電機整流供電係統的基礎理論體係”。youzhegelilunzhichengxiazaochulaidezhiliufadianjijiegoubiranshiyuchangguizhiliufadianjibutongde。jutidewojiubushuole。genjuwodetuiduan,zhegejiaozhiliushuangraozufadianjishitongzhoushuangzhuanzigongdingzifadianji。jiushishuo,zhoushangyouyigezhiliuzhuanzi,yigejiaoliuzhuanzi,lianggezhuanzizhijianshidianqijueyuande,tamengongyongliciouhe。
另外這個交直流兩繞組發電機的額定功率P,應該是交流發電部分額定功率P1與直流發電部分額定功率P2的和。就是P=P1+P2。而且這個P1與P2是可調的。也就是說可以根據艦上的用電需求對交流直流比例進行調整!這才是逆天所在~~
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