Mikä on turbiinin käyttövoima?

Turbiinin käyttövoima on ajoneuvon käyttövoima turbiinin avulla. Turbiinin alhaisen vääntömomentin vuoksi maa -ajoneuvot kulkevat harvoin turbiinin avulla. Merialukset ovat kuitenkin käyttäneet turbiinia propulsioksi keksintönsä jälkeen 19 -luvun lopulla. Yleisimmät voimanlähteenä käytettävät turbiinityypit ovat höyry- ja kaasuturbiinit, joilla molemmilla on omat ainutlaatuiset edut ja haitat. Nykyään monet nykyaikaiset sotilasalukset käyttävät höyryturbiinia suurilla nopeuksillaan ja tehokkuudellaan.

Sir Charles Parsons keksi ensimmäisen käytännöllisen höyryturbiinin, jota käytettiin propulsio- ja energiantuotantoon. Vuonna 1884. Parsons-turbiini parani ajan myötä ja lopulta asennettiin erikoisalukseen. Tämä laiva, joka tunnetaan nimellä “Tubrinia”, oli ensimmäinen vesikulkuneuvo, jota koskaan käytettiin turbiinilla. Laiva käynnistettiin vuonna 1894 ja sen nopeus oli 34.5 solmua (39.7 mph, 63.9 km/h).

Siitä lähtien höyryturbiinien käyttö on tullut yhä suositumpaa merialuksille. Turbiinit suosivat kauden suuria edestakaisin liikkuvia höyrykoneita niiden korkeamman lämpötehokkuuden, nopeuden ja tehon ja painon suhteen vuoksi. Risteilyalukset, kuten Cunarder “Lusitania”, käyttivät höyryturbiinia päämoottorinaan, jolloin ne voivat matkustaa huomattavasti nopeammin kuin männän käyttöiset kollegansa. Höyryturbiinikäyttöinen SS “United States” omistaa edelleen Blue Ribandin nopeimmasta länteen suuntautuvasta transatlanttisesta ylityksestä, jonka suurin nopeus on noin 38 solmua (43.8 mph, 71 km/h).

Ydinvoiman kehityksen myötä höyryturbiinien käyttövoima on edelleen laajalti käytetty voimanlähde. Ydinvoimalla varustetut alukset, sukellusveneet mukaan lukien, käyttävät höyryturbiinia päämoottorinaan. Ydinreaktorit korvaavat kattilat lämmittämään kiehuvaa vettä ylikuumennetuksi höyryksi. Sitten höyry johdetaan turbiinin läpi, jossa se sitten poistetaan ja tiivistetään tulevaa käyttöä varten.

Alhaisesta vääntömomentista huolimatta höyryturbiinit ovat nähneet jonkin verran käyttöä maa -ajoneuvoissa. Ford Nucleon oli ehdotettu ydinvoimalla toimiva auto, jossa pieni ydinreaktori käytti turbiinia. Vuonna 2009 brittiläinen insinööritiimi rikkoi höyrykäyttöisten autojen maailman nopeusennätyksen höyryturbiinien avulla. On ollut myös joitain vetureita, joita ohjaavat höyryturbiinit.

Yksi höyryturbiinien kaatumisista on niiden pieni vääntömomentti. Tämän ongelman ratkaisemiseksi käytetään kuitenkin alennusvaihteita vääntömomentin lisäämiseksi kierrosta minuutissa (RPM). Vaikka vääntömomentin vaatimukset vaihtelevat sovelluksen mukaan, lähes kaikki höyryturbiinikäyttöiset ajoneuvot vaativat tietyn määrän vääntöä, jota ei voida saavuttaa suoralla käytöllä. Useimmat höyryturbiinien käyttämät ajoneuvot käyttävät siksi alennusvaihteita.

Vaihtoehto alennusvaihteille on turbo-sähkökäyttö, jossa turbiini pyörittää generaattoria, joka käyttää sähkömoottoria. Sähkömoottori toimii sitten ajoneuvon päämoottorina, ja höyryturbiini tuottaa tehonsa. Turbo-sähköjärjestelmiä on kuitenkin kustannustensa vuoksi käytetty vain harvassa laivassa ja veturissa.

Kaasuturbiinilla on myös erittäin tärkeä rooli nykyaikaisessa turbiinimoottorissa. Toisin kuin höyryturbiini, jonka nopea höyry kääntää useita roottoreita, kaasuturbiinit käyttävät palamista tuottamaan pyörittämiseen tarvittavan lämpölaajenemisen. Kaasuturbiinit eivät ole vain paljon tehokkaampia kuin höyryturbiinit, vaan ne voivat myös pyöriä paljon suuremmilla nopeuksilla. Tämän vuoksi kaasuturbiinia on käytetty lentokoneisiin, vetureihin, laivoihin ja jopa raskaampiin sotilasajoneuvoihin.