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衣阿华级的试航记录与续航能力数据

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四年服役纪念章钻石金双剑金橡叶铁十字勋章荣誉勋章维多利亚十字勋章行政立法委骑士团勋章海武魂旗手TIME TRAVELER终身荣誉会员

发表于 2013-10-30 15:42:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 seven_nana 于 2015-4-20 14:23 编辑

本帖内容未经允许不得转载

衣阿华级试航记录

数据出自First of Class Trials on USS Iowa Report

报告下载:

DTIC站

NavWeaps站

衣阿华级基础数据

全长:887.25英尺/270.4米

型长:860英尺/262.1米

型宽:108英尺/32.9米

最大设计出力:212,000轴马力

最大过载出力:254,000轴马力

螺旋桨桨叶数量桨叶直径桨距
内侧2个55.18米5.6米
外侧2个45.56米5.8米

说明:排水量的单位为长吨,1长吨=1,016千克

新泽西号试航数据

1943年10月24日,排水量56,200吨,已有21日未进干船坞

1943年10月26日,排水量56,900吨,已有23日未进干船坞

试航环境:海水温度64华氏度/18摄氏度,海水密度1.0254,海水深度76米~152米

航速螺旋桨转速扭矩输出功率输出
转/秒磅/英尺轴马力
15.50 89.2 989,17016,800
20.05 117.0 1,705,80038,000
24.90 147.2 2,783,00078,000
27.92 168.9 3,930,400126,400
29.30 183.2 4,684,400163,400

进行耗油量测试时,该舰在221,030轴马力下跑出了31.0节的速度

根据以上数据推算,如果在试航当天使用最大设计出力(212,000轴马力),则实际航速会略小于31节

衣阿华号试航数据

1985年8月3日,排水量55,960吨,已有71日未进干船坞

试航环境:海水温度81华氏度/27摄氏度,海水密度1.0245,海水深度51米~1097米

航速螺旋桨转速扭矩输出功率输出
转/秒磅/英尺轴马力
8.56 50.2 338,0003,300
13.17 75.5 698,0009,800
17.45 99.7 1,130,00021,400
22.52 130.5 2,014,00050,000
24.96 144.2 2,423,00066,600
28.08 166.9 3,449,000109,700
29.41 180.4 4,116,000141,500

由于有1台锅炉发生小故障,因此实际运作的锅炉仅有7台,导致本次试航时并未测得更高动力下的数据

进行耗油量测试时,该舰在186,260轴马力下跑出了31.0节的速度

根据以上数据推算,如果在试航当天使用最大设计出力(212,000轴马力),则实际航速能达到32.25节

衣阿华级续航能力数据

数据出自War Service Fuel Consumption of U.S. Naval Surface Vessels

在线阅读地址:HyperWar

说明:排水量的单位为长吨,1长吨=1,016千克;加仑为美制加仑,1美制加仑=3.785升;桶为燃油容积单位,1桶=42美制加仑=158.98升

满载排水量下,衣阿华级的重油搭载量(二战时期美国海军所用的重油,密度为0.9708,即8.087磅/加仑)

单位加仑
燃油量2,186,08452,0507,892

当平均排水量为56,500吨,重油搭载量为7,892吨时,衣阿华级的油耗及续航能力数据

螺旋桨转速平均油耗油耗浮动范围每日油耗续航时间航速续航里程单位里程油耗
转/秒加仑/小时加仑/小时桶/日小时海里加仑/海里
852,2002,000-2,4121,257±441,021±842.514.7±0.115,010±310149.7
902,3932,175-2,6241,367±48939±739.115.6±0.114,650±310153.4
952,6032,366-2,8541,487±52863±73616.4±0.214,150±310158.7
1002,8312,574-3,1041,618±56793±73317.1±0.213,560±310165.6
1053,0802,800-3,3771,760±61729±730.417.9±0.213,050±310172.1
1103,3503,045-3,6731,914±67671±62818.7±0.212,550±310179.1
1153,6443,313-3,9962,082±73616±625.719.5±0.312,010±310186.9
1203,9643,604-4,3462,265±79567±623.620.3±0.311,510±300195.3
1254,3123,920-4,7282,464±86521±621.721.1±0.310,990±290204.4
1304,6904,264-5,1422,680±94479±52021.9±0.310,490±290214.2
1355,1024,638-5,5942,915±102440±518.322.7±0.39,990±290224.8
1405,5505,045-6,0853,171±111405±516.923.5±0.49,520±290236.2
1456,0385,489-6,6203,450±120372±515.524.3±0.49,040±280248.5
1506,5695,972-7,2033,754±131342±514.225.0±0.48,650±270262.8
1557,1466,496-7,8354,083±142314±513.125.8±0.48,100±260277
1607,7747,067-8,5244,442±155289±41226.5±0.47,660±230293.4
1658,4587,689-9,2744,833±169266±411.127.2±0.47,240±220311
1709,2028,365-10,0905,258±183244±410.227.7±0.46,760±210332.2
17510,0119,101-10,9775,721±200224±49.328.2±0.46,320±210355
18010,8929,902-11,9436,224±217206±48.628.7±0.35,910±180379.5
18511,85010,772-12,9936,771±236190±47.929.2±0.35,550±180405.8
19012,89411,722-14,1387,368±257174±47.229.6±0.35,150±180435.6
19514,02912,753-15,3828,017±280160±36.729.9±0.34,780±140469.2

根据以上数据推算,不同航速下的对应续航里程如下

1516171819202122232426272829
海里14,89014,40013,64012,99012,35011,70011,06010,4309,8109,2207,9707,3606,5005,690


如将重油搭载量增至最大搭载量的95%,则可携带8,841吨重油,此时的续航里程如下

15161718192021222324252627282930
海里16,63016,09015,24014,51013,80013,07012,35011,65010,96010,3009,5508,9008,2207,2606,3605,260

注意,从水下防护的角度来看,燃油搭载量过大时战舰的水下防护能力是会受到削弱的,因此各国通常都不会把战舰油舱灌满
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中将

四年服役纪念章钻石金双剑金橡叶铁十字勋章荣誉勋章维多利亚十字勋章行政立法委骑士团勋章海武魂旗手TIME TRAVELER终身荣誉会员

 楼主| 发表于 2013-10-30 21:54:27 | 显示全部楼层
顺便说一下,本贴中引用的War Service Fuel Consumption of U.S. Naval Surface Vessels这份报告,可谓是了解二战时期美国海军各类水面舰艇续航能力的最佳素材。

整部报告分为概述(Introduction and Discussion)与具体数据(Tables and Charts)两大部分,其中具体数据部分包含了战列舰(Battleship),大型巡洋舰(Large Cruisers),重巡洋舰(Heavy Cruiser),轻巡洋舰(Light Cruiser),舰队航母(Aircraft Carrier),轻型航母(Small Aircraft Carrier),护航航母(Escort Aircraft Carrier),舰队驱逐舰(Destroyer),护航驱逐舰(Destroyer Escort)等各类主要舰种,基本涵盖了二战时期美国海军的各型主力水面舰艇。
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上尉

五年服役纪念章旗手

发表于 2013-10-31 00:35:17 | 显示全部楼层
横向比较发现亚码头的续航力很惊人
试航表现16节情况下,满载6400吨重油可以跑出10000海里以上,16万轴马力输出时候航速超过28节……
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中将

四年服役纪念章钻石金双剑金橡叶铁十字勋章荣誉勋章维多利亚十字勋章行政立法委骑士团勋章海武魂旗手TIME TRAVELER终身荣誉会员

 楼主| 发表于 2013-10-31 01:40:01 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2013-10-31 12:39 编辑
akagizuo 发表于 2013-10-31 00:35
横向比较发现亚码头的续航力很惊人
试航表现16节情况下,满载6400吨重油可以跑出10000海里以上,16万轴马力 ...




大和的最大载油量则为6,300公吨,满载排水量下的载油量不明。

在满载排水量下,衣阿华的载油量为7,892长吨,在95%载油量的情况下则为8,841长吨,8841/0.95=9306,反推得出最大载油量为9,306长吨。



大和在15.91节航速下,每小时油耗为7.71公吨,若按照6,300公吨的载油量计算,则战舰约能以此速度持续航行817.1小时,即续航里程约为13,000海里,此时每海里油耗为484.6千克。

衣阿华在携带7,892长吨重油时,16节航速下的续航里程为14,400海里,此时每海里油耗为556.9千克。

看来在低速状态下,大和确实比衣阿华省油。

大和在21.54节航速下,每小时油耗为20.5公吨,若按照6,300公吨的载油量计算,则战舰约能以此速度持续航行307.3小时,即续航里程约为6,620海里,此时每海里油耗为951.7千克。

衣阿华在携带7,892长吨重油时,21节航速下的续航里程为11,060海里,此时每海里油耗为725千克;22节航速下的续航里程为10,430海里,此时每海里油耗为780.8千克。

看来在中速状态下,衣阿华要比大和更省油一些。

大和在27.30节航速下,每小时油耗为57.5公吨,若按照6,300公吨的载油量计算,则战舰约能以此速度持续航行109.5小时,即续航里程约为2,991海里,此时每海里油耗为2106.2千克。

衣阿华在携带7,892长吨重油时,27节航速下的续航里程为7,360海里,此时每海里油耗为1089.5千克。

看来在高速状态下,衣阿华要比大和省油得多。

注释:大和的续航里程计算只是粗略估计,没有考虑到试航时的排水量,携带6,300吨燃油时的排水量,以及航行过程中燃油消耗导致的排水量降低等诸多复杂因素。

评论:看来大和的线型设计,主要是追求低速状态下的大续航里程;而衣阿华的线型设计则更多得考虑了高速状态下的表现。

总结:由于无法确定大和在满载排水量下的重油搭载量,因此无法横向比较衣阿华与大和在满载状态下的续航里程数据;但每海里油耗则能直观的体现出其燃油经济性,数据值得参考。
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上尉

五年服役纪念章旗手

发表于 2013-10-31 04:38:25 | 显示全部楼层
seven_nana 发表于 2013-10-31 01:40
大和的最大载油量则为6,300公吨,满载排水量下的载油量不明。

在满载排水量下,衣阿华的载油量为7,892 ...

战研以前神之大和的文章里提到,亚码头在41年11月30号的试验中,锅炉过载到166520SHP时航速达到28.3节;武藏在42年6月22日的公试里也在过载出力167310SHP时航速达到28.5节,其中还提到武藏的过载测速是在爱媛县佐田岬标柱间达到的
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上尉

五年服役纪念章旗手

发表于 2013-10-31 04:51:24 | 显示全部楼层
不过亚码头10月份的测试,里面15-16万的出力很多次,航速通常在27.3到27.68节之间
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中将

五年服役纪念章一级铁十字勋章元老荣誉纪念章行政立法委旗手终身荣誉会员

发表于 2013-10-31 07:53:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 克虏伯火炮 于 2013-10-31 08:20 编辑

每海里油耗能最直接反应燃油需求量,适合海军或者后勤部门。
不过战舰大小不同,每海里油耗也就会不同,也就是说这个参数不能反应动力装置自身的“经济性”。
反应其自身经济性的是单位油耗,也就是每马力的动力装置,每小时消耗多少燃油,一般单位是克/马力时。
大和16节状态下,17432马力,燃油消耗7.71吨/时(应该是公吨吧?),则单位油耗是7710000克/时/17432马力=442克/马力时。
新泽西接近满载15.5节航速下(如果是试航排水量也就是2/3油水条件下,航速会稍高一点,更接近16节),16800马力,油耗大约是2393加仑/小时(对应螺旋桨转速90转/分状态),即8778千克/小时,16800马力。则单位油耗约522克/马力时。
还真较高,看来美国战舰低速下油耗低的说法是有问题的。
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中将

五年服役纪念章杰出服役十字勋章全球架空纪念章旗手

发表于 2013-10-31 10:20:45 | 显示全部楼层
在军令部取消了航速35节(最初)航速30节以上(中期)的指标后,大和的主尺度被改小,尤其是在长度方面。


船型较短自然不利于发挥高速性能。
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四年服役纪念章钻石金双剑金橡叶铁十字勋章荣誉勋章维多利亚十字勋章行政立法委骑士团勋章海武魂旗手TIME TRAVELER终身荣誉会员

 楼主| 发表于 2013-10-31 11:22:31 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2013-10-31 14:04 编辑

@akagizuo
@克虏伯火炮
@owaii

其实美日两国所用的重油,本身的燃烧性能很可能就有差别,光比燃油消耗量,不看燃油性能也是不妥。

但是我实在没有大和的燃油性能资料,对衣阿华的燃油,也只知道二战时用的是密度为0.97的油,而85年衣阿华号试航时用的是密度为0.85的油。
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上将

六年服役纪念章功勋勋章钻石金双剑金橡叶铁十字勋章行政立法委骑士团勋章政道纪念章旗手终身荣誉会员

发表于 2013-10-31 13:00:57 来自手机 | 显示全部楼层
这伤报告至迟在1989年就出现了, 为何对依阿华的航速还有如此多的爭執?
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五年服役纪念章一级铁十字勋章元老荣誉纪念章行政立法委旗手终身荣誉会员

发表于 2013-10-31 13:30:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 克虏伯火炮 于 2013-10-31 13:35 编辑

不同重油燃烧发热值确实会有明显差异,不过差异不算太大。一般而言重油发热值在39.5-41兆焦/千克之间。

其实比较同一航速下的单位油耗不对,而应该比较同样负荷率下的单位油耗。
负荷率就是此时输出功率与设计额定功率的比值。
二战军舰的热效率,一般在60-90%负荷率下最高,也就是单位油耗最低,而低负荷下单位油耗会显著升高。

另一方面,航行油耗不仅是推进系统消耗的,也有辅助系统消耗的,比如电力、空调等。显然,电气化程度越高,辅机消耗量就越大,这也会导致低速下单位油耗显著增高。

大和16节时负荷率11%,衣阿华16节时的负荷率只有8%;负荷率11%附近时应该是18节左右,对应螺旋桨转速105转/分左右,输出功率2.35万马力左右,单位油耗480克/马力时左右。
这个结果十分粗略,因为几组表格中没有直接对应18节的数据,都是估算的。
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中将

五年服役纪念章一级铁十字勋章元老荣誉纪念章行政立法委旗手终身荣誉会员

发表于 2013-10-31 13:41:55 | 显示全部楼层
高速下,也就是29.9节的时候,功率应该在15-16万马力,负荷率70-75%,此时单位油耗就降低到了320-340克/马力时。
而大和级在全负荷率下(我没有它70%左右的数据),单位油耗要接近380克/马力时。

衣阿华级的蒸汽温度压力均明显高于大和,全负荷或者较大负荷率下单位油耗低于大和是正常的。
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 楼主| 发表于 2013-10-31 17:39:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2013-10-31 17:40 编辑
mathewwu 发表于 2013-10-31 13:00
这伤报告至迟在1989年就出现了, 为何对依阿华的航速还有如此多的爭執?


国外论坛上对衣阿华的航速争议,似乎主要是针对该舰能跑35节甚至38节的一些的传闻是否属实的争议,但对33节航速的真实性似乎没有太大的争议。

至于国内,可能还是信息的不对称,乃至于一些偏见和流言造成的影响。
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上士

五年服役纪念章

发表于 2013-10-31 21:12:34 | 显示全部楼层
seven_nana 发表于 2013-10-30 21:54
顺便说一下,本贴中引用的War Service Fuel Consumption of U.S. Naval Surface Vessels这份报告,可谓是了 ...

求此报告的电子文档
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少尉

五年服役纪念章铜星勋章政道纪念章

发表于 2013-11-1 00:29:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 a5mg4n 于 2013-11-1 00:44 编辑
克虏伯火炮 发表于 2013-10-31 13:30
不同重油燃烧发热值确实会有明显差异,不过差异不算太大。一般而言重油发热值在39.5-41兆焦/千克之间。

其 ...


大型军舰上除了主涡轮外还有巡航涡轮
在低速巡航时可以使用巡航涡轮,此时的负荷率也应与巡航涡轮而非主涡轮的对应
===
巡航涡轮功率设定不当也会影响作战行动中的油耗
四航战在捷号作战后表示两航空战舰的巡航涡轮基本上是个摆设,
(捷號作戰中的航海時間200時35分 巡航渦輪派上用場的時候只有14節以下時 總時間只有12時58分)
要求日后新舰的巡航涡轮能支持到20节巡航
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中将

五年服役纪念章杰出服役十字勋章全球架空纪念章旗手

发表于 2013-11-1 00:47:06 | 显示全部楼层
a5mg4n 发表于 2013-11-1 00:29
大型军舰上除了主涡轮外还有巡航涡轮
在低速巡航时可以使用巡航涡轮,此时的负荷率也应与巡航涡轮而非主 ...

四航战里的老舰能跟上机动部队已经是勉为其难了

翔鹤巡航速度就比伊势的极速还快
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发表于 2013-11-1 13:16:31 | 显示全部楼层
本帖最后由 克虏伯火炮 于 2013-11-1 13:42 编辑
a5mg4n 发表于 2013-11-1 00:29
大型军舰上除了主涡轮外还有巡航涡轮
在低速巡航时可以使用巡航涡轮,此时的负荷率也应与巡航涡轮而非主 ...


一般来说,涡轮这种叶轮机械,叶片高度小,会明显影响内效率。也就是说同样技术参数的两个涡轮,大涡轮的内效率一般会高于小涡轮。
另外巡航涡轮的蒸汽温度压力,有的也比主涡轮低一些。比如大和全负荷时蒸汽温度320度,压力19大气压;而在巡航状态时蒸汽温度257度,压力15大气压以下。这也导致巡航涡轮的效率不及主涡轮。

如果实测巡航航行时所对应的的工作状态就已经开启了巡航涡轮,那么根据实测数据推算出的单位油耗也就是使用巡航涡轮下的油耗状态。

大型战舰有一种办法可以提高续航力,就是关闭一套或者几套主机(包括巡航机组)。这样其运转着的主机负荷率就高了,热效率得以相对提高。比如希佩尔级当燃料舱装满85%时,三轴全开,15节续航力6100海里。只使用2具螺旋桨时,15节续航力6750海里。
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