柴油機在民用和軍事電源上的應用發展
柴油機作為一種科技產品,歷時百年,經久不衰,這既是柴油機技術不斷發展、完善的結果,也是柴油機滿足社會需要,表現自身價值的結果。柴油機功率覆蓋面大,轉速范圍寬,到目前為止沒有任何一種熱力發動機可以與之相媲美,所以柴油機的應用量大、面廣,涉及國民經濟和國防建設的各個領域。從農業機械、汽車、摩托、工程機械,機車、戰車、電站、艦艇和民用船舶,乃至于飛機都廣泛采用柴油機,特別在水陸交通運輸和農業裝備中占有絕對優勢。
1、現代農業方面的應用
柴油機是現代農業生產所必備的動力機械。柴油機在農業生產上的應用,按其使用方式不同,可分為固定式和移動式,前者用于排灌、脫粒、發電、農副產品加工等作業。后者用于整地、播種、中耕、噴霧、施肥、收割等田間作業,同時還可承擔農田基本建設中的挖掘、推土、鏟運、平整、開溝和農用運輸等工作。一般情況下農用柴油機為小型發電機組。
小型柴油發電機組軸測圖
2、通運輸方面的應用
交通是國民經濟的命脈,從某種意義上說,交通的現代化對人類文明的發展起到了至關重要的作用。如果說沒有汽車、火車、飛機、輪船,就沒有發達的交通運輸,沒有暢通的物流,更沒有廣泛的文化與科技交流。近百年之所以有別于過去的世紀,能取得超越以往任何世紀的偉大成就,使物質文明和精神文明達到現在這樣一個高度,交通發達及交通工具的現代化是其中諸多因素中的重要因素,可以說交通是推動時代列車前進的原動力。
汽車是使用柴油機最早的交通工具,柴油機作為汽車的“心臟”,它們相互依存,共同發展,汽車性能的好壞、汽車工業的興衰,與柴油機的發展息息相關。機車使用蒸汽機的歷史曾長達一個半世紀,直到20世紀50年代才最終為柴油機所取代。近百年來,汽車產品的巨大進步,首先緣于柴油機工業強勁發展的推動,同時又促進了柴油機自身的發展。汽車發展至今,柴油機仍是現代汽車的最佳原動力。
在世界各國中,鐵路是主要的交通干線,特別是地處內陸的國家,鐵路承擔著最大的運輸量。現代的柴油機車大多采用微機控制、電子制動裝置、自診斷系統,以及流線型車身,舒適性司機室和其他許多新技術,使現代柴油機車成為20世紀陸上運輸車輛中技術最復雜、現代化程度最高的一種交通工具。內河及海上運輸是交通運輸的重要組成部分,尤其是海洋國家,海運是其國家興衰的生命線。與柴油機車一樣,船舶是水上交通的重要工具,也是最早使用蒸汽機的交通工具之一。但隨著柴油機技術的不斷發展及其產品性能的不斷提高,船舶柴油機逐漸取代了蒸汽機。由于柴油機熱效率最高、比油耗低、功率覆蓋面廣、轉速范圍寬、啟動迅速、運行安全、維修方便、使用壽命長,所以柴油機作為主機和輔機在現代船舶中已居于統治地位。
柴油機對20世紀航空事業的發展發揮過重大的作用。特別是在二戰期間,航空柴油機技術已達到一個很高水平,戰后,航空柴油機才逐漸為燃氣輪機所取代。即使現在,農用飛機等仍有少數采用柴油機作動力。
3、軍事電源方面的應用
1876年人們研制了汽油機,隨后就出現了汽油發電機組。當時,這種汽油發電機組是一種小功率獨立發電設備。柴油發電機組問世于1897年,隨著柴油機技術的不斷發展,20世紀初,柴油發電機組作為一種獨立發電設備,被廣泛應用于通信、航空、航海、偵察探測等多個軍事領域。20世紀30年代,飛機開始采用內燃發動機組和鎘鎳蓄電池組,并取代了風輪帶動的直流發電機,隨后又采用燃氣輪機。20世紀40年代,噴氣渦輪式發動機在飛機和巡航導彈上得到廣泛應用。第二次世界大戰結束后,柴油機得到快速發展,內燃發電機組因此得到大量應用,相繼出現了柴油機移動電站和柴油機固定電站。其中,柴油機移動電站主要用在軍用汽車、拖車、敞車等多種交通運輸工具上。20世紀中期,又出現了燃氣輪機發電機組。燃氣輪發電機組由于具有啟停迅速、變負荷速度快、輸出單位功率所需的發動機體積小、重量比柴油機低等特點,在發電廠和獨立發電設備中得到了廣泛應用。從20世紀60年代開始,水面艦艇普遍采這種燃氣輪發電機組。
20世紀末,軍用柴油機發電設備的比功率、容量得到了不斷提高,而且體積、重量大大減小,噪聲等信號特征有了明顯改善,并形成了系列化和標準化產品。20世紀80年代以來,軍用野戰電源建設逐步得到加強。汽油發電機組和柴油發電機組的容量主要集中在0.5~1000kw之間。如美軍的輕型戰術發電機組有2~60kw系列,具有噪聲小、紅外輻射弱、機動靈活、生存能力強、一般燃料可通用的特點;中型移動電站主要有100~200kw系列;大型移動電站容量有2×460kw系列,整個裝置為集裝箱式,并配有底盤,既能空運,又能車運,電站還具有防輻射裝置。從1993年起,針對軍事用電需要,通過對內燃發電機組進行降噪改造后,出現了新型60kw戰術無聲發電機組。隨后,移動式電站除包括汽油電站、柴油電站、燃氣輪機電站外,又增加了化學電站。進人21世紀,柴油機技術必將會為人類社會的進步做出更大貢獻。
集裝箱式柴油發電機組電站剖面圖
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