Ce este propulsia turbinei?

Propulsia cu turbină este propulsia unui vehicul prin utilizarea unei turbine. Datorită cuplului scăzut al turbinei, vehiculele terestre sunt rareori propulsate de o turbină. Cu toate acestea, navele marine au folosit turbine pentru propulsie încă de la invenția lor la sfârșitul secolului al XIX-lea. Cele mai comune tipuri de turbine utilizate pentru propulsie sunt turbinele cu abur și cu gaz, ambele având propriile avantaje și dezavantaje unice. Astăzi, multe nave militare moderne folosesc turbine cu abur pentru viteze mari și eficiență.

Prima turbină practică cu abur folosită pentru propulsie și generarea de energie a fost inventată de Sir Charles Parsons în 1884. Turbina Parsons s-a îmbunătățit în timp și a fost instalată în cele din urmă într-o navă special construită. Această navă, cunoscută sub numele de „Tubrinia”, a fost prima ambarcațiune care a fost alimentată vreodată de o turbină. Lansată în 1894, nava putea atinge viteze de 34.5 noduri (39.7 mph, 63.9 km/h) și a fost folosită pentru a demonstra potențialul de propulsie cu turbine cu abur în navele marine.

De atunci, utilizarea propulsiei cu turbine cu abur a devenit din ce în ce mai populară pentru navele marine. Turbinele au fost favorizate față de mașinile motoare cu abur alternative ale perioadei, datorită eficiențelor termice mai mari, vitezei și raportului putere-greutate. Navele de croazieră, cum ar fi Cunarder „Lusitania”, au folosit turbine cu abur ca motor principal, permițându-le să călătorească semnificativ mai repede decât omologii lor cu piston. SS „Statele Unite” condus de turbină cu abur deține în continuare Banda Albastră pentru cea mai rapidă traversare transatlantică spre vest, cu o viteză maximă de aproximativ 38 de noduri (43.8 mph, 71 km/h).

Odată cu dezvoltarea energiei nucleare, propulsia cu turbine cu abur continuă să fie o sursă de energie utilizată pe scară largă. Navele cu propulsie nucleară, inclusiv submarinele, folosesc turbine cu abur ca motor principal. Reactoarele nucleare înlocuiesc cazanele pentru a încălzi apa clocotită în abur supraîncălzit. Aburul este apoi trecut prin turbină, unde este apoi evacuat și condensat pentru utilizare ulterioară.

În ciuda cuplului lor scăzut, turbinele cu abur au fost folosite în vehiculele terestre. Ford Nucleon a fost o mașină propusă cu propulsie nucleară, în care un mic reactor nuclear alimenta o turbină. În 2009, o echipă britanică de ingineri a doborât recordul mondial de viteză pe uscat pentru mașinile cu abur care utilizează turbine cu abur. Au existat și niște locomotive conduse de turbine cu abur.

Unul dintre dezavantajele turbinelor cu abur este cuplul lor scăzut. Pentru a depăși această problemă, totuși, reductoarele sunt folosite pentru a crește cuplul în detrimentul rotațiilor pe minut (RPM). În timp ce cerințele de cuplu variază în funcție de aplicație, aproape toate vehiculele cu turbină cu abur necesită o anumită cantitate de cuplu care nu poate fi atinsă printr-o transmisie directă. Prin urmare, majoritatea vehiculelor conduse de turbine cu abur folosesc reductoare.

O alternativă la angrenajele reductoare este o acționare turbo-electrică, în care turbina învârte un generator care alimentează un motor electric. Motorul electric servește apoi ca motor principal al vehiculului, turbina cu abur furnizând puterea acestuia. Cu toate acestea, datorită cheltuielilor lor, sistemele turbo-electrice au fost folosite doar într-un număr mic de nave și locomotive.

Turbinele cu gaz joacă, de asemenea, un rol foarte important în propulsia modernă a turbinelor. Spre deosebire de o turbină cu abur, al cărei abur de mare viteză rotește mai multe rotoare, turbinele cu gaz folosesc arderea pentru a produce dilatarea termică necesară rotației. Turbinele cu gaz nu numai că sunt mult mai puternice decât turbinele cu abur, dar se pot roti și la viteze mult mai mari. Din acest motiv, turbinele cu gaz au fost folosite pentru avioane, locomotive, nave și chiar vehicule militare mai grele.