既然谈到鱼雷的燃料,诸位看官这里当然说的是热动力鱼雷了。
热动力,OK!燃料燃烧起来产生热能,再转化为机械能,那位什么燃料燃烧会产生热能呢?燃料的组成又是什么呢?
燃烧是剧烈氧化反应,氧化反应均为放热反应,所以会产生大量的热。既然是氧化反应,就必须有氧化剂和还原剂,燃料一般意义上指的是还原剂,在汽车、飞机和水面舰艇的发动机中,氧化剂直接就是氧气,所以不用担心氧化的问题,但是鱼雷不一样,作战环境是水下,没有氧气,所以它的氧化剂要自己携带,这就是鱼雷燃料的特点之一。
一般而言,烧了能够产生热的燃料有烃类,典型的就是煤油和汽油;醇类,比如说甲醇和乙醇;含氮燃烧剂,什么胺类、苯胺、肼之类的。
但鱼类有鱼雷的特殊要求,这年头鱼雷对航速和航程的要求都挺高的,所以鱼雷的燃料首先要有高热值,最好能够多带点,不过不能体积上带的太多,鱼雷就这么点东西装不下。怎样在体积有限的情况下带多一些燃料呢?这就要求燃料的密度最好大点,单位体积和单位质量能够产生尽可能多的热值,理论上这两种指标叫做质量热值和容积热值。
不过,看官们注意啦!燃烧是有气体产物的!最好让鱼雷燃料燃烧的气体产物溶于水,不然燃烧的气体会形成航迹,打不着敌舰也就罢了(以为人家已经躲开了),暴露了自己才是真危险啊!对了,虽然不溶于水的气体是如此之可怕,我们还是要求鱼雷的燃料燃烧后要多产生气体——因为不管是活塞机还是燃气轮机都是指望气体做功的,做功少了,航速和航程哪来啊?
好了,我们现在就来分析一下烃类、醇类和肼类作为鱼雷的燃料有什么优缺点。
烃类:主要是煤油、汽油啦,汽车和飞机大多用的是这个。每千克煤油和每千克汽油燃烧产生的热值差不多一样(煤油46054kj 每千克,46473kj每千克),但是平均下来煤油的密度比汽油高10%~15%,对体积有限的鱼雷而言,携带同体积的煤油显然更划算。况且煤油不易挥发,比汽油安全。很多鱼雷的燃烧机就是煤油。
同为烃类的萘烷和松节油一类虽然质量热值少了点,但是密度大,所以德国人曾经用萘烷作为鱼雷的燃料。
不过众看官注意了:烃类是碳氢化合物,也就是说没有氧,所以氧化剂得带的多一些,比如说苏联的53—68鱼雷的燃料用的就是煤油加过氧化氢(过氧化氢哦!老毛子真猛啊!不怕死!一样猛的还有瑞典人,他们的TP系列鱼雷加的都是过氧化氢),至于过氧化氢的危险性,我们在下面就会提到。
相对于烃类这种单纯的碳氢化合物,醇类(就是酒精一类的)的优势就是含有可以形成氧化剂的氧元素,可少带些氧化剂,所以,本身燃烧值并不高的醇类燃烧机从推进剂整体的角度来讲热值并不低,所以瑞典人喜欢用过氧化氢加酒精作为鱼雷的燃料。
含氮燃烧剂?鱼类燃料?还是算了吧,这个东西有剧毒,像胺类、苯胺、肼之类的,剧毒,价格上又太贵,哪个国家海军用这个大概脑子就是抽风了。但话又说回来,许多导弹、飞船都在用这个,这是为什么呢?那是因为这类燃烧剂中的某些物质与氧化剂接触后能自行燃烧,不需要点火装置,可作为启动时的燃烧剂使用。
正如前面所说的,鱼雷因为其特殊的环境,所以推进剂不仅要有燃烧剂还要有氧化剂。
一开始人们想到的是带上空气,简单又便宜,还又安全,但随着鱼雷对航速、航程、隐蔽性要求的提高,空气马上就不行了,原因很简单:空气中氧气只有21%,79%都是氮气,没用还又不溶于水。
纯氧的优点相对于空气是显而易见的,但问题意是:纯氧与有机物接触会产生爆炸,当年各个国家开发氧气鱼雷时没少死人,不过日本人做成了,93氧气鱼雷,射程比其他国家的鱼雷高出一倍。
过氧化氢,优点很突出,分解产生高热还产生氧气,没有燃烧剂照样燃烧,可问题是这种东西非常不稳定,外界稍有变化就会爆炸,库尔斯克号的沉没据说就是因为这个。
硝酸,可以,不过腐蚀性猛了点。
现在多用奥托2,今天先到这,至于现代鱼雷用的奥托2或者是奥托2加hap我们以后再聊。
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