第七节　汽轮机的发明

19世纪末期，一种新式的船用推进机器问世。这就是由英国著名工程师查尔斯•帕森斯（Charles Parsons）发明的蒸汽轮机（steam turbine），简称汽轮机。这是一种旋转式发动机。高压蒸汽自一喷嘴喷到周围有叶片的圆盘上，推动整个转盘高速转动而发出功率。叶片转盘的轴可直接驱动螺旋桨，或通过一个减速器减速后以低转速驱动螺旋桨。这种减速装置可以使汽轮机和螺旋桨在各自的最佳转速运转，提高推进效率。

帕森斯以很特殊的方式介绍了他发明的新式船用发动机。他造了一艘长30.5米，排水量为44.5吨，用汽轮机驱动的游艇透平尼亚（Turbinia）号。艇上装有3台功率为1 716千瓦的汽轮机，各驱动1个螺旋桨（见图2-11）。1897年，英国为庆祝维多利亚女王即位60周年，在朴次茅斯（Portsmouth）的斯皮特黑德（Spithead）海上举行了海军阅兵仪式，各国贵宾和海军将领都在场。帕森斯把他的游艇开到那里，快速驶入检阅区域，在停泊的许多军舰边上来回疾驶。英国海军派出蒸汽机快艇去驱逐Turbinia号离开现场，但没有一艘快艇能追上它。据估计，当时Turbinia号的航速达到了34.5节。这艘船的出现给来宾们留下了深刻的印象。

图2-11　帕森斯的蒸汽轮机和游艇Turbinia号

汽轮机和蒸汽机相比，结构简单，功率对重量比值大，体积小，而且由于是旋转式机器，不会像往复式发动机那样，经常产生严重的振动问题。1899年，英国海军的2艘330吨的毒蛇（Viper）级驱逐舰下水。舰内装有4台Parsons汽轮机，各驱动一根推进轴，每根轴上装有2个螺旋桨，试航时航速可达到36.68节。

1904年，英国海军以三膨胀式蒸汽机推进的轻巡洋舰托珀兹（Topaz）号和以10 600千瓦功率汽轮机推进的同级舰紫石英（Amethyst）号进行比较试航。Amethyst号燃煤消耗比Topaz少30%，而发出的功率却大40%，这证明了汽轮机用于大型高速舰艇的优越性。

汽轮机必须在高转速运转时，才能高效率地发出功率，而螺旋桨要高效率运转，转速要低得多。1909年，一艘货船维斯帕西安（Vespasian）号在改装汽轮机时，在汽轮机和螺旋桨之间加装了一个减速比为20∶1的齿轮减速器。这样，汽轮机和螺旋桨都可以在各自的最佳转速运转了。此后，汽轮机推进装置广泛地应用于大型军舰和商船。