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全球最大发动机:近11万马力、每小时吞掉1.3万升燃料

时间:2022-10-03 23:15:48 热闻 我要投稿

稿源:怪罗科普

发动机经常被描述为现代交通工具的心脏,人们用它驱动汽车、火车,轮船等交通工具,以更快的速度把人和货送往目的地。对于燃油发动机而言,限制其动力的决定性因素之一就是它的大小,因为较大的发动机通常能够比较小的发动机同时燃烧更多的燃料,并产生更多的动力。

为了满足不同的需求,工程师们经常会把发动机做得越来越大,以至于目前最大的活塞发动机——瓦锡兰14缸RT-flex96C,已经达到13.5米高,26.59米长,重达2300吨重的巨无霸。

瓦锡兰RT-flex96C,图源:Popular Mechanics

瓦锡兰14缸RT-flex96C有多强大?

瓦锡兰RT-flex96C是芬兰瓦锡兰公司研发的一系列发动机,其中14缸版本(后文用14RT-flex96C表示)是目前人类投入使用的最大往复式发动机(也就是活塞发动机)。

如果把14RT-flex96C放在我们面前,我们很难把它和发动机联想在一起,它更像是一个金属打造的工业建筑物。

最高的地方差不多有5层楼高,工程师维护发动机的时候也像是在维护一个建筑物一样,需要用到各种升降梯。

图为8缸版本曲轴,14缸的类似,其重量达到300吨

14RT-flex96C的气缸孔直径就将近1米,冲程超过2.5米,14个气缸中的每一个排量都达到1,820升,可以产生7,780马力,当满负荷运行的时候可以达到107,390马力。

很多人可能对107,390马力没有概念,我们可以对比一下普通家用车——一般家用汽车输出功率在100-150马力之间,而排量在1.5升左右。

当14RT-flex96C满负荷运行的时候,它可以产生80,080千瓦的能量,如果一个普通的家用灯泡是60瓦,那么14RT-flex96C制造的能量足够130万个灯泡同时使用。

图:两名工人在查看曲轴

按照一个家庭拥有6个这样的灯泡计算,那么14RT-flex96C发动机可以满足22万户人家的电力需求,这相当于一个小县城的住户数量了,也就是说一台14RT-flex96C发动机就可以照亮一个小县城。

瓦锡兰RT-flex96C系列发动机都是烧重油的,14RT-flex96C也不例外。重油指的是提取汽油、柴油后的剩余的重质油,这种油的特点就是价格便宜——可能只有普通汽油的1/4。

图:专用活塞

然而,即便如此,14RT-flex96C运行成本一点也不低。从它的参数上就不难发现,这是一台“吞油巨兽”。

14RT-flex96C每小时需要消耗13,000 升重油,差不多相当于需要6800美元,一天下来差不多要消耗掉16万美元。

你可能还会好奇,这样一个庞然大物,这样一个耗油机器,人们制造出这样是干嘛用的呢?

使用14RT-flex96C的超大货轮

要匹配这种超大的发动机,自然需要超大的交通工具,目前使用14RT-flex96C发动机的是一艘集装箱货轮——艾玛·马士基号。

艾玛·马士基号是丹麦马士基航运公司耗资1.7亿美元打造的货轮,其长度达到397米,横梁的宽度达到56米,作为对比,非常出名的泰坦尼克号长度只有269米;

其重量超过17万吨,14RT-flex96C发动机的重量相当于这个货轮的1.35%左右,把“心脏”放入躯体中后,其实一点也不显得它很大。

图:艾玛·马士基号是2006年生产的

事实上,艾玛·马士基号和它的7艘姐妹货轮(同是马士基航运公司打造的)是目前世界上最长的货轮。

它一次可以装下15,000 个标准集装箱,标准集装箱尺寸是20英尺(6米多点)长,其标准尺寸是20" x 8" x 8"。

一个标准集装箱差不多可以容纳14吨货物,这意味着艾玛·马士基号一次航运就可以装载21万吨货物。

图:标准集装箱

之所以要给这艘货轮配备世界上最大的活塞发动机,原因当然是希望它载送更多东西的同时还拥有不错的速度。

艾玛·马士基号的巡航速度可以达到25.5节,节是海运的速率单位,1节差不多相当于每秒0.5米,也就是说,艾玛·马士基号的速度可以达到 45.90 公里/小时。

作为对比,大多数集装箱货船的最大设计速度一般只有24节。由于低于最大速度运行时,船舶发动机可以节省燃料消耗,所以大部分集装箱货船的航行速度是在18到20节之间,简单地说,要想省油就会牺牲时间。

然而,14RT-flex96C发动机最大的一个优势就是,它的燃料能量转化率非常高,在最大经济模式下的热效率超过 50%,换言之,它可以将 50% 的燃料能量转化为运动。

作为对比,普通私家车发动机的热效率只有25%到30%之间,而普通的集装箱货船也很少能够超过40%。

这意味着,艾玛·马士基号可以用更快的速度运行,也不至于太过于浪费燃油,同时由于它超大的载重能力,这可以让其速度提升的同时还大大降低运输成本。

换句话说,配备14RT-flex96C的艾玛·马士基号可以让海运公司赚更多的钱,同时还拥有更强的竞争力。

比较有趣的地方是,这样的货轮几乎没有多余的空间,它一次只搭载13名船员,最多容纳3人,其它的空间全部用来装货。

所以,虽然船很大,发动机也很大,但它带也来了更大的利益。

海运的成本非常低

海运是成本最低的运输方式,你很难想象,把相同重量的货物从美国港口海运到中国港口的成本,与中国港口用货车运输到内陆地区的成本是相当的,甚至更低。但是海运走了1万多公里,而陆运只走1千多公里。

由于内燃机的一些固有特性限制,想要提升效率其实已经非常困难了,在14RT-flex96C出现之前,人们根本不相信还能继续控制成本。

但是事实证明,更大的创新永远都会带来更大的效率。马士基海运公司因为拥有配备最大发动机的货轮,他们最多可以将每公斤货物控制在1美元以内。

最后

像14RT-flex96C这种燃烧重油的发动机,最大的缺点就是污染,因为重质燃料拥有高百分百比的硫,燃烧时会释放出污染环境的二氧化硫。

想想这个发动机每小时需要消耗13,000 升重油,我们就不能忽视它们制造污染的能力。