Was ist Turbinenantrieb?
Turbinenantrieb ist der Antrieb eines Fahrzeugs durch die Verwendung einer Turbine. Aufgrund des geringen Drehmoments der Turbine werden Landfahrzeuge selten von einer Turbine angetrieben. Seeschiffe setzen jedoch seit ihrer Erfindung im späten 19. Jahrhundert Turbinen zum Antrieb ein. Die gebräuchlichsten Turbinentypen für den Antrieb sind Dampf- und Gasturbinen, die jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile haben. Heutzutage setzen viele moderne Militärschiffe Dampfturbinen wegen ihrer hohen Geschwindigkeit und Effizienz ein.
Die erste praktische Dampfturbine für Antrieb und Energieerzeugung wurde 1884 von Sir Charles Parsons erfunden. Die Parsons-Turbine wurde im Laufe der Zeit verbessert und schließlich in einem speziell gebauten Schiff installiert. Dieses Schiff, bekannt als "Tubrinia", war das erste Wasserfahrzeug, das jemals von einer Turbine angetrieben wurde. Das 1894 gestartete Schiff erreichte eine Geschwindigkeit von 34,5 Knoten (63,9 km / h) und wurde verwendet, um das Potenzial für den Antrieb von Dampfturbinen in Seeschiffen zu demonstrieren.
Seitdem wurde der Einsatz von Dampfturbinenantrieben für Seeschiffe immer beliebter. Turbinen wurden gegenüber den großen Hubkolben-Dampfmaschinen der Zeit wegen ihrer höheren thermischen Effizienz, Geschwindigkeit und ihres Leistungsgewichtes bevorzugt. Kreuzfahrtschiffe wie der Cunarder "Lusitania" setzten Dampfturbinen als Hauptantrieb ein, so dass sie deutlich schneller als ihre kolbengetriebenen Pendants fahren konnten. Die dampfturbinengetriebene SS "United States" hält mit einer Höchstgeschwindigkeit von ca. 38 Knoten (71 km / h) immer noch das Blaue Band für die schnellste transatlantische Überfahrt in westlicher Richtung.
Mit der Entwicklung der Kernkraft bleibt der Antrieb von Dampfturbinen eine weit verbreitete Energiequelle. Atomgetriebene Schiffe, einschließlich U-Boote, setzen Dampfturbinen als Hauptantrieb ein. Kernreaktoren ersetzen Kessel, um kochendes Wasser in überhitzten Dampf zu erhitzen. Der Dampf wird dann durch die Turbine geleitet, wo er zur zukünftigen Verwendung abgesaugt und kondensiert wird.
Trotz ihres geringen Drehmoments wurden Dampfturbinen in Landfahrzeugen eingesetzt. Der Ford Nucleon war ein vorgeschlagenes Auto mit Atomantrieb, bei dem ein kleiner Kernreaktor eine Turbine antrieb. Im Jahr 2009 stellte ein britisches Ingenieurteam den Weltrekord für Landgeschwindigkeiten von dampfbetriebenen Automobilen mit Dampfturbinen auf. Es gab auch einige Lokomotiven, die von Dampfturbinen angetrieben wurden.
Ein Nachteil von Dampfturbinen ist das niedrige Drehmoment. Um dieses Problem zu überwinden, werden jedoch Untersetzungsgetriebe verwendet, um das Drehmoment auf Kosten von Umdrehungen pro Minute (U / min) zu erhöhen. Während die Drehmomentanforderungen je nach Anwendung variieren, benötigen fast alle dampfturbinengetriebenen Fahrzeuge ein bestimmtes Drehmoment, das durch einen Direktantrieb nicht erreicht werden kann. Die meisten von Dampfturbinen angetriebenen Fahrzeuge verwenden daher Untersetzungsgetriebe.
Eine Alternative zu Untersetzungsgetrieben ist ein turboelektrischer Antrieb, bei dem die Turbine einen Generator dreht, der einen Elektromotor antreibt. Der Elektromotor dient dann als Hauptantrieb für das Fahrzeug, wobei die Dampfturbine die Leistung liefert. Aufgrund ihres Aufwands wurden turboelektrische Systeme jedoch nur in einer kleinen Anzahl von Schiffen und Lokomotiven verwendet.
Gasturbinen spielen auch in modernen Turbinenantrieben eine sehr wichtige Rolle. Im Gegensatz zu einer Dampfturbine, deren Hochgeschwindigkeitsdampf mehrere Rotoren dreht, verwenden Gasturbinen die Verbrennung, um die für die Drehung erforderliche Wärmeausdehnung zu erzeugen. Gasturbinen sind nicht nur weitaus leistungsstärker als Dampfturbinen, sondern können auch mit weitaus höheren Drehzahlen rotieren. Aus diesem Grund wurden Gasturbinen für Flugzeuge, Lokomotiven, Schiffe und noch schwerere Militärfahrzeuge verwendet.