Vad är turbinframdrivning?
Turbinframdrivning är framdrivningen av ett fordon genom användning av en turbin. På grund av turbinets låga vridmoment drivs sällan landfordon av en turbin. Marinfartyg har dock använt turbiner för framdrivning sedan uppfinningen i slutet av 1800-talet. De vanligaste typerna av turbiner som används för framdrivning är ång- och gasturbiner, som båda har sina egna unika fördelar och nackdelar. Idag använder många moderna militära fartyg ångturbiner för sin höga hastighet och effektivitet.
Den första praktiska ångturbinen som användes för framdrivning och energiproduktion uppfanns av Sir Charles Parsons 1884. Parsons turbin förbättrades med tiden och installerades så småningom i ett specialbyggt fartyg. Detta fartyg, känt som "Tubrinia," var det första vattenskotern som någonsin drivits av en turbin. Lanserat 1894 kunde fartyget nå en hastighet av 34,5 knop (39,7 mph, 63,9 km / h) och användes för att demonstrera potentialen för ångturbinframdrivning i marina fartyg.
Sedan dess blev användningen av ångturbinframdrivning alltmer populär för marina fartyg. Turbiner gynnades över periodens stora fram- och återgående ångmotorer på grund av deras högre termiska effektivitet, hastighet och effekt-till-vikt-förhållande. Kryssningsfartyg, som Cunarder "Lusitania", använde ångturbiner som sina främsta rörelser, vilket tillåter dem att resa betydligt snabbare än sina kolvdrivna motsvarigheter. Ångturbin-driven SS "USA" håller fortfarande Blue Riband för den snabbaste västbundna transatlantiska korsningen, med en maximal hastighet på cirka 38 knop (43,8 km / h, 71 km / h).
Med utvecklingen av kärnkraft fortsätter framdrivning av ångturbin att vara en allmänt använd kraftkälla. Kärnkraftsfartyg, inklusive ubåtar, använder ångturbiner som sina främsta förflyttare. Kärnreaktorer ersätter pannor för att värma kokande vatten till superuppvärmd ånga. Ångan körs sedan genom turbinen, där den sedan töms ut och kondenseras för framtida användning.
Trots deras låga vridmoment har ångturbiner sett en viss användning i landfordon. Ford Nucleon var en föreslagen kärnkraftsdriven bil, där en liten kärnreaktor drev en turbin. 2009 bröt ett brittiskt team av ingenjörer världens landhastighetsrekord för ångdrivna bilar med ångturbiner. Det har också varit några lok som drivs av ångturbiner.
En av ångturbinernas fall är deras låga vridmoment. För att lösa detta problem används emellertid reduktionsväxlar för att öka vridmomentet på bekostnad av varv per minut (RPM). Medan vridmomentkraven varierar beroende på tillämpning, kräver nästan alla ångturbindrivna fordon en viss mängd vridmoment som inte kan uppnås genom en direkt drivenhet. De flesta fordon som drivs av ångturbiner använder därför reduktionsväxlar.
Ett alternativ till reduktionsväxlar är en turboelektrisk drivenhet, varvid turbinen snurrar en generator som driver en elmotor. Den elektriska motorn fungerar sedan som den främsta drivkraften för fordonet, med ångturbinen som ger sin kraft. På grund av deras bekostnad har dock turboelektriska system endast använts i ett litet antal fartyg och lok.
Gasturbiner spelar också en mycket viktig roll i modern turbinframdrivning. Till skillnad från en ångturbin, vars höghastighetsånga vrider flera rotorer, använder gasturbiner förbränning för att producera den värmeutvidgning som är nödvändig för rotation. Gasturbiner är inte bara mycket kraftigare än ångturbiner, utan de kan också rotera med mycket högre hastigheter. På grund av detta har gasturbiner använts för flygplan, lok, fartyg och ännu tyngre militära fordon.