辐射3代码,为什么铅衣能阻挡核辐射?
很多东西都能阻挡核辐射,甚至一张纸都可以,并不是任何核辐射都需要动用铅来阻挡。
铅主要用来阻挡伽马射线(γ射线),这是一种高能射线,属于电磁波范畴,当它接触到原子时,很容易导致原子的电子获得能量之后就跑掉了,这个过程被称为电离。而铅具有很高的原子密度和很高的原子序数(这意味着它有很多电子),因此铅就成为阻挡伽马射线的一个很好的屏障,非常适合用来散射伽马射线或者X射线,防止它们伤害人体。
但核辐射的类型并不是只有伽马射线这一种,还有别的核辐射,这些核辐射某些可以用一张纸就能阻挡,但另一些则需要很厚的水泥来加以屏蔽,而不是用铅来屏蔽。因为这时候铅不好使。
要理解这是为什么,我们多少得知道核辐射究竟是怎么回事儿。那就需要多一点耐性读完下面这些文字。
核辐射究竟是啥?图示:核辐射产生于原子衰变的过程中,此时重元素自发地转变为相对更轻的元素。
直到大约100年前,物理学家们偶然发现某些元素不稳定,它们神奇地会从一种元素变成另一种元素,这仿佛科学版的“炼金术”,当然不是从黄铜变成黄金,恰恰相反是从“黄金”变成“黄铜”!这种变化的规律总是从更重的元素原子变成更轻的元素原子!所以,我才说这个变化是从黄金变成了黄铜,因为金元素原子可比铜元素原子重,当然别担心你家里的金条金砖戒指金耳环,它们非常稳定不会发生这种元素变化,当然也不会释放出对人有害的核辐射。
核辐射就是在重元素变成更轻的元素的过程中,会释放出能量和粒子,这些能量和粒子就构成了核辐射。
拥有这种性质的元素也就被称为放射性元素。放射性元素发生的变化被称为放射性衰变。铀是这种元素的最好例子,它是天然存在的最重的放射性元素。所有比铀元素更重的元素都是不稳定的元素,都具有放射性。
放射性衰变是一个自然过程。放射性同位素的原子将通过三个常见过程之一自发地衰变成另一个元素:
阿尔法衰变
Beta衰变
自发裂变
在这个过程中,产生了四种不同的放射线:
阿尔法射线Beta射线中子射线伽马射线(γ射线)首先,放射性原子的自然衰变是自然界的一部分,因此它们是“天然的”,但所有放射性元素对对生物都具有潜在的危险性。α粒子,β粒子,中子,γ射线都被称为电离辐射,这是因为当它们与原子发生撞击时,可以将围绕原子核的电子给撞飞了,电子跑掉了,这个过程就被称为电离,就像老婆跑掉了差不多,这事儿会把我们的细胞搅得一塌糊涂,产生基因突变或者直接死亡。
如何阻挡核辐射α粒子
α粒子很大,它的本质是高速移动的氦原子核,这导致它很容易就能被挡住,事实上只需要一张纸就行或者几厘米厚度的空气就足以将它阻挡,失去动能也就失去了伤害人体的能力。因此仅仅产生α粒子的核辐射,只要你离它稍微远点,那它就对人体几乎没有影响。
图示:粒子甚至无法穿透一张纸,也无法穿透几厘米的空气。
图示:就是因为这东西很安全。所以,最常用的烟雾报警器中就使用了一种只能释放α粒子的放射性同位素镅241,它产生的α粒子能电离空气,这些被电离的空气被正负电极吸引撞击在正负极上产生微弱的电流,如果烟雾进入电离室,会中和这些被电离的空气,电流下降烟雾报警器就会开始发出警报。
但如果你把这类放射性元素吸入或者吃掉,那就是作死了,这时候,高速α粒子直接从体内对你发起攻击,你就可能会因此患上癌症。最臭名昭著的是元素是放射性氡,这玩意是种气体,吸入它之后,它释放的α粒子直接轰击你的肺细胞,就可能导致肺癌,不吸烟的人患上肺癌,氡就可能是潜在的罪魁祸首。但有些地方还在用放射性氡泉作为卖点,吸引旅游观光并且欢迎大家去泡澡呢,在我看来这就是作死。
β粒子
β粒子的本质是高能电子,它比粒子小很多,因此也就具有更强的穿透性,但电子终究还是具有实体的亚原子的粒子,因此用一片铝箔或树脂玻璃就足以将它们阻挡。事实上从前那种老旧传统的电视机屏幕,就是通过制造高速电子轰击荧光粉的方式来实现显影的,算起来就是人造核辐射了。但传统电视机除了伤害视力,对人体健康也没直接影响,至于被电视广告搞成了***,看电视再加上炸鸡啤酒,搞成二糖患者,也和高速电子本身没有直接关系。但同样的如果吃了或吸入了能释放β粒子的放射性同位素,那就真是作死了。
像X射线一样的γ射线
γ射线和X射线的范围有重叠,但简单来说就是高能X射线,它的穿透性远远超过α粒子和β粒子,这时候就需要用铅来阻挡了。
中子射线
图示:中子导致核裂变是原子弹以及当前核电站运行的原理。在这个过程中裂变的原子会释放出更多的中子,如果条件合适,裂变就能源源不断地进行下去。
中子由于缺乏电荷,因此高速中子的穿透性非常强。阻挡高速的中子的最好办法是极厚的混凝土层或水或燃料油等液体来进行阻挡。当前的核电站就是利用中子撞击重元素原子核实现原子核裂变释放能量,而防范这些高能中子产生生物危害的办法就是水、油和厚厚的混凝土层。
图示:三种阻挡高能快速中子的方案。
1、首先镉板阻挡,然后铅屏蔽,最后用含硼酸的水溶液
2、首先镉板阻挡,然后铅屏蔽,最后用混凝土阻挡
3、首先用水阻挡,然后用镉板阻挡就解决问题,这是最简单廉价的方案。
图示:中国第三代大型商用大型商用压水堆核电站,浸泡在高压水中的核反应堆。
冷战时期,美苏曾经想过开发中子弹(一种低当量小型氢弹),这种核弹依靠大量高速中子和伽马射线,来实现对装甲中的武装人员的杀伤,是大规模摧毁坦克和装甲战车集团的最佳选择。
图示:中子弹测试
中子弹的致命射程远远超过其他武器。此外,中子与装甲相互作用,可使装甲变得具有放射性以至于暂时无法使用(通常为24-48小时)。例如,M-1坦克装甲包括贫化铀,其可以经历快速裂变,并且在被中子轰击后可以变成具有高放射性的物质。
图示:反核战争运动中的标语,反对研发新型核武器中子弹。第一颗中子弹于1974年被加入美国武器库。
被踢出九大行星的冥王星到底有何不同?
一颗以死神命名的行星,长年黑暗、寒冷、恐怖,从1930年发现至今,人类还没勇气登陆,太阳到这里需要5.5年的时间,它的最低温度达到零下223°,这是病毒天然存储站。
这里漫山遍野都是冰,而且冥王星中间还有一个奇怪“爱心”图形,专家表示可能是和其他行星相撞产生的,这个“爱心”被称为冥王之心。
冥王星是怎么样被发现冥王星被发现还得从海王星说起,因为天文学家通过观测海王星,发现海王星有延迟或者偏离轨道的现象,天文学家猜测可能有一颗行星的大引力干扰海王星正常运转。
这种现象被天文学家成为引力涉动,通过引力涉动还可以推测行星和卫星,1840年,天文学家奥本勒维耶就是通过天王星涉动推测出海王星。
1930年,美国天文学家克莱德汤博观察自己拍摄的图片,通过闪炼对比器的天文设备,将两张不同时间拍摄同一星空区域的照片,进行快速的来回切换,利用视觉残留现象,使人眼察觉到两张图片的细小差异,最后他发现了冥王星,这个消息公布之后,引起全世界的轰动。
冥王星的名字由来当发现这个行星之后,天文学家们非常重视,要给这个新发现的行星命名,于是开始在全世界征名。
最后录用的名字是由英国牛津的一位叫伯尼10岁小女孩提供,她从小非常喜欢古罗马的神话故事,于是想出到神话故事中冥界之神普鲁托,最后投票的时候,全票通过。
按照当时的推测,冥王星距离太阳太过于遥远,距离太阳最远距离高达73亿公里,即使是离太阳最近的地方也有44亿公里,所以当时大家推测这是寒冷、黑暗的世界,非常符合神话中冥界,和中国神话的地狱差不多,所以我们中国人更加喜欢叫阎王星,当时的天文学家觉得冥王符合冥王星的高冷气质。
时代在进步,冥王星却越算越小随着时代不断进步,天文学家对行星的探索技术也更加强,到1949年,天文学家发现他们之前的推测有错误,之前以为冥王星直径有10000公里左右,但是当天文学家用上更加强大的望远镜观测之后,推测冥王星直径只有6000公里左右。
到1977年,天文学家通过冥王星反照率,推算出冥王星的直径只有2700公里,总之科技不断进步,对冥王星的推算直径就越小,最后直接减到2400公里。
在1974年,天文学家根据冥王星轨道再次推算,认为冥王星的质量只有地球的1/10,和火星差不多,让天文学家非常失望。
冥王星周边有小弟天文学家越探索冥王星,发现的秘密就越多,在1978年,天文学家发现冥王星附近有一颗卫星,命名为卡戎,只所以叫卡戎,也是因为神话故事中冥王跟卡戎的关系。
在古罗马的神话中,卡戎和冥王是一起出现,卡戎负责摆渡,划船帮助亡灵过河,然后收一些红包维持生计,而卡戎的出现,让天文学家对冥王星的质量和大小有更加准确推算,这回又把冥王星算小了。
诡异的潮汐锁定发现了卡戎之后,后面又找到4颗冥王卫星,而冥王星直径大概在2300公里,但是卡戎的直径超过1200公里,专家认为这根本不是卫星,它完全可以和冥王星组成一个双星系统。
因为两者距离很近,质量相差不是特别大,在宇宙中,他们形成互相潮汐锁定,所以冥王星和卡戎永远面对面,这是冥王星的可怕之处。
可能大家还不太理解什么叫相互潮汐锁定的概念,比如我们饭桌上的转盘,我们在转盘的南北方向当两道菜,我们不管怎么转动,这两道菜永远都是面对面,一动不动。
冥王星被踢出九大行星原因第一、阋神星的发现
阋神星的发现是冥王星被踢出最后一颗稻草,从1992年,科学家还在冥王星周围的柯伊伯带发现越来越多的天体,它们的大小只是比冥王星小一点而已,2005年最后天文学家发现一颗比冥王星更大天体~阋神星。
这个消息公布之后,在天文界引起躁动,冥王星还算行星,那么阋神星也算,这太把八大行星放在眼里了,而且金木水火土行星都没有卫星,就冥王星有卫星,那其他行星太没有面子了。
第二、冥王星奇葩公转轨道
在太阳系中的金木水火土等八大行星,它们的公转轨道都是圆形,但是冥王星的公转轨道却是椭圆的,因为公转轨道是椭圆,那么就会有距离太阳最近和最远点。
其实冥王星会出现这种独特的公转轨道,和它周围众多的卫星有很大关系,因为重力太小了,在运动的过程中受到干扰太大,8大行星重量大,受到的干扰小,所以有固定的轨道。
而且冥王星的轨道在近日点附近,还跑到海王星内测,那么冥王星就会受到海王星的重力影响,未来它的轨道可能变化更加大。
冥王星还有更加奇葩的地方,冥王星的轨道和黄道面的角度高达17°,跟8大行星公转轨道完全不再一个层次。
太阳系中的八大行星的黄道面与太阳赤道之间的夹角,基本在7°15分范围之内,但冥王星公转轨道面和太阳赤面的夹角却高达17度,它是凸出来行星。
不跟八大行星在一个平面转,自己瞎溜达转,所以不少专家还表示,它是不小心闯进行的“外星人”行星,自然不能放在一个系统里。
第三、冥王星太小,给八大行星丢面
1930年发现冥王星,因为天文学家对它还不够了解,所以对它大小、质量估算不够准确,但是随着天文学家发现冥王星的众多卫星,让天文学家对冥王星的大小、质量有更加准确的数据,所以把冥王星踢出九大行星。
2006年,天文学联盟重新定义行星2006年8月13日,国际天文学家重新对行星定义,要成为行星,必须满足3个条件。
1、必须围绕恒星公转,不是围绕其他天体。
2、质量必须足够大,通过自身重力的引力形成球形。
3、必须有能力把自己轨道范围内其他天体清除干净。
第一个条件冥王星满足,这条条件主要是排出哪些彗星和小天体,第二个条件也勉强算,如果不加上质量,那么某个国家发射一颗人造卫星绕太阳转,那么它也算行星了,这得多尴尬呀!
但是第三个条件,冥王星就不行了,因为冥王星附近的柯伊伯带有太多的星体,而且冥王星的公转轨道可能一直变化,周围小天体不会被冥王星引力束缚,连阋神星的质量都比冥王星大,让冥王星怎么消除呢!要消除也是阋神星消除冥王星。
最后国际天文学把冥王星这种介于行星和小行星的天体都定义为矮行星,只要满足上面三个条件的前面两个就可以。
美国NASA“新视野”探测器,让人看到不一样冥王星美国NASA在2006年发射新视野号探测器,经过9年的旅行之后,在2015年返回时掠过冥王星,拍到冥王星近距离图片,发现冥王星跟专家推测的有很大出入。
1、首先根据图片发现,冥王星上竟然有一个大“心”图案,后来科学家推测,这个心形可能是冥王星因为独特的公转轨道,造成冥王星和其他星体发生相撞而出现比心❤图形。
2、冥王星并不是一颗完全被冰封的星球,她是由冰和岩石组成,到处都是高原,但是地面也和月球表面一样凹凸不平。
冥王星有稀薄大气层,主要是的氮气,还有少量一氧化碳、甲烷,科学家认为70%是岩石,30%是冰,主要是甲烷冰和氮冰,
冥王星跟太阳的距离太远,太阳到达冥王星需要5.5年的时间,因为距离太远温度是零下223°左右,如果地球变成这个温度,那么地球大气层中的氧气和氮气就会变成固体从天而降。
3、让科学家更加激动是冥王星表面有纹路,这就说明平原下面有热源产生活跃的地质活动,冰的下面有热流涌动,可能有一个庞大的液态水海洋,在冥王星内部热能的驱动下,物质从冥王星表面薄弱的地方喷发出来,遇冷后被冰冻,形成独一无二的冰火山。
冥王星会不会有病毒存在按照现在冥王星和太阳最近的距离,冥王星就算有病毒也处于休眠状态,冥王星表面温度是零下223°,这些病毒只能进入冬眠。
因为到处都是冰,所以对于病毒来说是一个天然的储存站,一旦温度升高,那么这些病毒就会行动。
冥王星拥有独特的轨道,可能经过无数的岁月,它的轨道又发生巨大的变化,跟太阳的距离拉进,那么冰就会溶化,可能就会出现生物体,到时候就会有病毒出现了,而且从它独特的轨道,它的身份更加神秘。
写到最后:宇宙的尽头不是铁岭,宇宙的尽头有太多的未知,我们要更加了解冥王星,那么就需要人类登上冥王星,但就算登上之后,对它的了解还是有限。
美国从1969年就登上月球,从1969年到1972年,美国登上月球6次,但是对月球的了解还是冰山一角,在宇宙的尽头,人类非常渺茫。
冥王星虽然不是特别大,但是它太过于神秘,人类对它的探索欲望从来没有减少过,但现在因为冥王星的温度太低,而且大气太稀薄,不适合生存,所以科学家先放一放,先探索可以适合人类生活的其他星球。
如何评价辐射76这款游戏?
关于《辐射76》这个游戏我感觉更像是B社的一次投石问路式的尝试。
首先从游戏引擎方面来说,《辐射76》使用的是其“祖传”的Creation引擎,这个引擎早在《上古卷轴5》中就已经为B社使用,至今已经将近十年,当年看起来惊艳的效果放到今天已显得普通,就连B社自己都在采访中说通过《辐射76》的开发对引擎进行了改动,为后续《星空》、《上古卷轴6》的的开发进行铺路。
那么实机效果如何呢?画面部分来看相对于4代,《辐射76》在光影、人物方面略有进步,但基本与四代相差不大,玩法部分则将4代中的“捡垃圾”发扬光大,全地图没有一个NPC,资源全靠各处搜刮以及玩家间的交易,捡来的“垃圾”可以在工作台上分解,制作枪支、弹药、建筑等等,综合来看颇有《辐射4》大型多人在线MOD的意思。
这么做的缺点也显而易见,首先全地图无NPC的设定使得游戏剧情略显破碎,B社本意是想鼓励玩家探索游戏中隐藏的点点剧情,但这种方式却是的游戏中的任务只剩下“去哪”“杀几个”的单一重复,全无之前系列中各势力勾心斗角的互动,再加上游戏各种重复性的捡垃圾、刷怪升级,以及层出不穷的BUG,使得《辐射76》的口碑确实欠佳。
不过想想也可以理解,毕竟《辐射》系列作为老牌的游戏IP在国内外拥有众多粉丝,而现在B社你搞这么一个“半成品”出来,被喷不是理所当然吗?此前B社制作人Todd Howard曾在采访中直言游戏制作团队缺乏制作在线游戏的经验,内部存在恐惧心理,这么一看《辐射76》似乎真的是个尝试了。
而最令我坚信的则是今早看到的消息,一名国外玩家在玩了《辐射76》24小时后向B社申请退款,B社就真的很快给他退了……
什么是幽灵粒子?
什么是幽灵粒子?它的作用有多大?
随着对未知世界探测领域的拓宽和技术的不断进步,人们不但对宏观宇宙的形成和发展规律方面的认知日新月异,而且对微观层面的物质组成及相互作用的规律也日渐深入。而在微观领域中,中微子的发现可谓一波三折,因为其难以观测性以及随之引发的物理特性,使科学们差点放弃了之前所有的理论基础,这一无比神秘的微观粒子也被人们形象地称之为“幽灵粒子”。
中微子到底是什么?中微子可以说无时无刻地不存在我们的周围,它是宇宙大爆炸之后释放出来的最基本的微观粒子之一,在后来的研究中,科学家们发现,无论是恒星内部核聚变、超新星爆炸、放射性元素衰变、等离子体加速器中,都有它们的身影。我们每一立方厘米的身体中,平均就有每秒上百亿个中微子穿过,而我们一点感觉都没有,它们来无影去无踪,就像幽灵一般鬼魅,给它冠以“幽灵粒子”真是名副其实。
从现代对微观粒子的研究结果来看,中微子属于轻子的一种,是宇宙中最基本的微观粒子。我们知道,原子是由中心的原子核以及核外电子构成的,而原子核包括质子和中子,这里面并没有含有中微子。实际上,只有当原子核的结构被打破,更加微观的粒子重新组合之后才会伴随着中微子的产生。
中微子和中子仅有一字之差,表明它们既有联系又有区别。其相同之处在于都不带电、具有1/2自旋特征,而且由于它们具有的强自由性,使得在一个体系的量子态上,都仅有一个这样的粒子存在,因此中子和中微子都属于费米子。而它们之间的区别在于中子属于强子,不是基本粒子成员,有相应的静止质量;而中微子属于轻子,不参与强相互作用,可能存在静止质量(目前科学界还没有定论)。
中微子到底是怎么发现的?在微观物理关于基本粒子体系还没有建立起来之前,科学界并没有认识到中微子的存在。在爱因斯坦提出质量守恒定律之后,关于物质发生物理或者化学变化,性质发生改变之后,科学界认同的是在一个封闭系统中,物质变化之后的质量总和和变化之前的数值相等。后来,随着人们研究尺度的进一步深入和细化,特别是在发现具有放射性物质之后,随着核裂变的进行,组成物质的质量总量会随着反应的进行而发生亏损,同时释放相应能量,这种质量的亏损和能量的释放,就不能完全用质量守恒定律来解释了。
于是爱因斯坦据此提出质能守恒定律,将物体的质量作为能量的一种表达方式,将质量和能量进行了统一,并且提出了质量和能量的对应关系,即E=mc^2,从而解释通了放射性物质通过核裂变,所引发的质量亏损现象是由于能量的释放所造成的,于是铸造起了物体质量和能量的统一这个物理学最基本的基石。
然而,当科学家们在随后的科研工作中,发现中子在衰变为质子和电子,即β衰变的过程中,通过精确测量反应后的能量总量,与反应前进行对比,仍然会有一定的能量亏损,在排除实验误差之后,这种现象仍然没有得到解决,似乎用之前的质能守恒定律不能完美解释这一问题,当时也无从知晓到底问题出在哪里,于是哥本哈根学派的鼻祖之一玻尔就此认为,在β衰变过程中,将不遵守能量守恒定律,被科学界奉为铁律的这一定律也面临着被推翻的危险。
随后,在上世纪30年代召开的国际核物理会议上,众多物理学界的顶尖学者就此问题展开了激烈讨论,有人与波尔的观点一致,认为质能守恒定律不正确,需要重新建立物理学界的基石。而其中也有人持不同观点,比如泡利,它认为在β衰变过程中,能量的亏损是由于中子在衰变过程中,在产生质子、电子的同时,还同时产生了一种更为微小的中性粒子,由于这种粒子的特殊性,并未被监测到,正是这种更加微小的中性粒子将其中的一小部分能量带走了,而爱因斯坦提出的能量守恒定律依然是正确的,带走的这部分能量即为通过实验计算出来的能量亏损数值。
随后,费米根据泡利的观点,应用相对论量子力学的理论,通过狄拉克辐射的产生和湮灭等方式,推导出了费米子的寿命公式及其衰变的连续能谱公式,进一步阐述清楚了β衰变的过程和规律。按照费米的这个结论,科学家们逐渐意识到产生能量亏损的这种特殊微观粒子,总是在中子发生衰变之后,产生质子的同时,与电子同时出现。后来科学家们又用实验的方法,即应用K-俘获原子的反冲测量实验,测出了原子的反冲能,然后间接地证实了中微子的存在。
中微子的神秘之处中微子不同于其它构成原子的基本组成,正是因为它的诸多神秘特性,造成了它的难以观测性,以至于在科学家发现原子的基本结构之后的很长时间才得以被间接地观测到。中微子的神秘特性主要表现在:
一是它几乎不与任何物质产生反应。在宇宙中最本的四种力(引力、电磁力、强核力、弱核力)中,中微子除在β衰变过程中自然引发的弱作用力外,基本不参与其它三种力的作用过程。至于引力,由于中微子的静止质量到底是多少,科学界仍然没有统一明确的结论,所以因质量带来的引力作用也微乎其微,而电磁力和强核力中微子就根本不会参与其中,而这两种力,是我们日常生活中和微观粒子实验中最常见的力的作用,中微子不会与之产生相应反应,因此自由度非常高,而且极难被捕捉到。
二是它的强大穿透性。这种特性基于其高度自由性,不参与可以被我们应用观测的方法可以探知的电磁力作用,无论是我们用肉眼还是监测仪器进行探测,其原理都可以归结到电磁力上。同时,中微子也不参与微观粒子之间强核力作用,不受任何强核力和电磁力的干扰,从而可以很轻松地穿过由原子和亚原子构成的宏观物体和微观环境。因此,中微子穿透我们的身体、地球、甚至更大质量的恒星都不在话下。
三是质量的争议。按照物理学标准模型,一个粒子的质量可以通过希格斯机制进行推导,但是中微子只有1/2自旋,无法通过耦合的方式获取其质量,因此理论上其质量为0。但是,科学家们通过实验的方式探测到中微子会发生震荡现象,即从一个区域产生的电中微子,可以在另外一个区域转变为另外的μ中微子或τ中微子,而微观粒子的“震荡”是其具有静质量的衡量标准,至于这个质量的获得,势必应该是突破了现有微观粒子标准模型之外的其它神性机制造成的,目前科学家们对此正在进行着深入的研究和论证。
四是接近光速。中微子不但体积微小、穿透力强、基本不参与其它力的作用之外,还具有超高的速度。而通过之前的中微子震荡实验,表明了它应该具有微小的质量,因此它的运动速度不会达到光速,但非常接近光速,这给人们对它的直接监测也带来了非常大的挑战。
总结一下中微子是这个世界最难捉摸的基本粒子了,它的来去无踪、高度自由以及极强的穿透力,使科学家们对它极难加以直接观测。在被证实存在中微子震荡之后,关于其质量形成的深层次原理和机制的研究必将越来越深入,从而为将来人们更加全面地了解微观世界的运动规律,以及在此基础上掌握宏观宇宙的更多奥秘,提供更多的理论依据。
航母或军舰靠上码头是用什么提供电力?
首先感谢邀请,这个问题其实应该算作是水面舰船电力系统的一部分。个人只是个连入门都算不上的普通军迷,了解不算多。既然有人问,我也就献丑了,如果有遗漏或者错误欢迎各位补充指正
PS:现代舰船是一个复杂的综合系统,我会尽量用精炼的文字来说明。但水平有限,并且会涉及到一些比较专业的术语,难免会老太太的裹脚布--又臭又长,没有耐心与不求甚解的小伙伴请直接出门左转,省的闹的大家都不痛快。当然,如果各位对自己的理解能力有信心,我更加推荐各位去查看相关文献【(我随后会提到)均为公开资料,不存在“泄密”,不接受过度解读】
现代舰船是一个复杂的综合系统,舰上密集地配备了武器、通信设备、导航设备、推进装置和生活设施等。电力系统必须向上述设备提供足够的、符合质量要求的电力。近些年来,由于舰上武器系统规模更大、雷达站数目和功率增加,火炮、无线电通信设备功率增加,电力机械设备增多,随着各系统自动化水平的提高,计算机和电子设备得到广泛应用,居住条件明显提高等,促使电力系统发生一定变化,电站容量不断增加,对供电的连续性和电能质量要求更高
水面舰船电力系统船舶电力系统模型图形界面1.电站电站的基本结构和系统参数与安全可靠性、经济性、供电连续性、生命力和舰船使命紧密相关。在典型的现代护卫舰和驱逐舰上,大都采用4台柴油发电机组,每台为lMW左右,向两个配电盘供电。对于更大型军舰,电站容量更大,但由于发电机和开关装置设计限制,发电机单机容量限制在2500kW(450V或480V)。虽然现已开发了4000kW发电机(450V或480V,cosrp为0.8)用的断路器,但由于开关的故障断流能力限制(目前最大为150kA),实际并联运行发电机数最多限制在3台(每台2500kW)或2台(每台4000kW)。当船上最大负载超过7500kW时,更经济的是选择一次系统电压为2400V或4160V,全舰电站分为2个单独系统,每个电站由3台以下的2500kW发电机组组成。
电站发电机的原动机可以是汽轮机、柴油机和燃气轮机.......。在蒸汽轮机推进的舰上,一般至少有一台汽轮发电机组,其余为柴油发电机组。汽轮机功率从几十千瓦到几百千瓦,具有成熟的技术和丰富的使用经验。自80年代以来,由于柴油机和燃气轮机推进的增加,逐渐取代蒸汽轮机,使电站从大部分用汽轮发电机组改变为占优势的柴油发电机组。在1000kW1221-.柴油机大部分为1200r/rain或更低,可以直接接到柴油机上。在1000kW以下的柴油机,转速最高为1800r/rain。柴油机的缺点是噪声大,特别是低频噪声。燃气轮机比同功率汽轮机或柴油机体积小,它的高频噪声比柴油机低频噪声易于控制和降低,特别是结构噪声。因此,它适用于那些对噪声要求严格的军舰。但是燃气轮机反应灵敏,燃油经济性差,美海军已提出改进其响应特性,将采用工业用双转子燃气轮机,代替目前的单转子。同时提高燃油经济性,使之能与柴油机竞争。
发电机的励磁机有三种:旋转直流励磁机、旋转交流无刷励磁装置和静止励磁装置。目前一般使用后两种,第三种没有旋转部件,比旋转励磁装置有更快反应,因此,这种励磁装置应与电压调整器很好配合,以得到要求的恢复时间。
2.配电系统舰上配电系统一般采用辐射式、区域式或辐射/IK域式配电,对于几百千瓦的小电力系统采用辐射式配电较经济。在较大舰上通常采用辐射式和区域式的组合系统。在区域配电系统中,将舰按舱室位置分成几个区,每区内由1个或2个负载中心配电盘供电,负载中心配电盘由舰上日用(即主)配电盘经大母线馈线供电。区域配电不需要配电盘所有馈电电缆穿过水密舱壁,只是左舷和右舷电缆穿过水密舱壁,这样大大减少电缆重量和电缆安装费用,而且系统运行灵活性好。因此在现代大型军舰上趋向于采用区域配电。
400Hz电力系统类似于简单的60Hz日用电力系统。在一般情况下,400Hz电源向1个或2个400Hz配电盘供电,电源装置可以是电动机一发电机组,或60/400Hz固态电力变换器。较大的军舰有2个400Hz配电盘,通过母线连线互连,进行并联运行。400Hz电力通过配电板成辐射式配电方式为440/460和115V系统配电。
3.自动控制和保护(1)自动控制
舰船电力系统控制在70年代主要是发电机的投人和运行的单个设备控制,并且与其他控制系统无关。自80年代以来,由于全舰综合自动化的逐步实现,电力系统的自动控制作为综合控制系统的一部分来发展。控制的实现从过去机电式继电器的控制系统发展到现在印刷电路板,微电子部件,以及微处理机和计算机系统,未来控制系统将朝着数字控制和以软件为基础的方向发展。
目前大部分舰船有综合机舱控制台,其中电站控制系统包括发电机组(包括原动机和辅机,如滑油泵等)、主和应急配电盘、负载中心配电盘、负载板和电力变换装置(如60/400Hz电动发电机组或固态变换器)所要求的全部监测、控制、数据显示和记录等。
电站的某些参数自动控制,如频率、电压和负载分配已实现多年。其他自动控制功能包括:
①发电机组自起动。应急发电机组的自起动在军舰上早已实现,日用发电机组的自起动是近年发展的。备用运行的发电机组可以在失去一台运行发电机、一台发电机过载或要求增加负载情况下自动起动。
②自同步。自同步可连同发电机自启动一起实现。
③自动卸载。
④发电机停机。
发电机自动停机包括正常运行停机、临时应急停机和安全停机。 同步发电机各绕组轴线正向示意图
以美国"佩里"(FFG-7)级护卫舰为例,电站控制台位于中央控制室,有电站自动和手动运行的遥控部位。4台日用柴油发电机组起动、停机和并联能在机旁执行。电站控制台有以微程序语言为基础的处理机,用于监测、控制和保护4台发电机和相关的辅机。独立程序用于控制电站、报警处理和数据记录。在处理机监控下,整个电站每隔200删进行一次检测。来自电站的硬连线输入数据用于控制发电机和配电系统。
(2)保护系统
电力系统的保护装置用于防止或限制电力系统故障,使其对非故障部分的影响减到最小。目前舰船上的保护装置有过流保护(过载和短路保护)、过电压和欠电压保护、过频率和欠频率保护、功率流向保护、过温保护等。除了传统的电力系统保护外,近年来开发了其他的限流保护措施,它的作用是:
①限制短路电流并维持剩余电压,提高非故障馈线或负载生命力;
②减小故障电流值,这样能使用较低故障断流能力的断路器或电子电力开关。这些限流装置可以装在一次配电馈线、二次配电馈线和母联线上。
限流装置有电抗器、固体器件或具有非线性电阻的限流器。近10年已经有许多固态限流器用于舰船上',在短路电流升到最大允许值以前电子电力设备(晶闸管或功率晶体管)断开而限制短路电流。非线性电阻材料限流器在工业配电系统已得到应用,到1993年这种限流器最大负载电流额定值约100A,其材料是掺杂聚合物,在室温下为导电状态,在高温下导电率降低,从而起限流作用。美海军正进一步试验研究这种限流器。近年来,美海军又开发了用于601-h、480V三相母线电路的发爆技术限流断路器,它的连续通过电流达4800A(均方根值)、断流电流达210kA(均方根值,对称)。该限流器带有电流检测器、电子逻辑电路和贮能回路。当检测到故障电流时,利用贮存能量使起爆器发爆,产生的冲击波切断载流导体的电流。
综上所述,在80年代电站没有重大改变。由于柴油机和燃气轮机推进增加,电站从大部分用汽轮发电机改变到柴油发电机。军舰发电机组单机容量提高到3000kW、甚至4000kW较容易实现,但采用4160V高电压在军舰上难以达到。军舰电站仍采用4台发电机组,用3台发电机结构对于中等功率要求的军舰没有吸引力,除非更高容量发电机和高断流能力开关装量得以实现。在开关装置故障断流能力达到150kA以后,5台发电机以上的系统开始用于大型军舰电站。到2000年,技术发展明显影响电站,军舰用开关装置断流能力可能达到200kA,发电机组容量超过4000kW的可能性不大?,对于较大电站将可用6台发电机组。燃气轮机的响应特性将通过双转子的使用得到改善。对于强调燃油经济性或噪声特征的军舰,或两者都重要的军舰,可采用柴油机和燃气轮机-发电机的联合电站。
MIL-STD-1399为美军的舰船系统界面标准,其中MIL-STD-1399300A章是规范舰船系统交流电力的界面标准,其最初版本DOD-STD-1399300A章于1978年发布,1987年美军对其进行了修订,版本更新为MIL-STD-1399300A章,1992年又对87年版本重新进行了修订,这次修订变化较小,故名称未变(本文未注明版本的均指最新版本即1992年版本)。
MIL-STD-1399300A章规定了舰船交流供电系统特性和使用三种类型标准交流电力的设备的界面要求,以确保用电设备与供电系统之间的兼容性,要求所设计的用电设备能在具有这些特性的供电系统进行工作,并限制用电设备对供电系统的不利影响
界面位于供电系统和用电设备之间。它是供电系统和用电设备约束都在内的功能位置。供电系统的基本特性包括:电压、频率和应急状态;用电设备的基本特性包括:电源类型、电源中断、接地、负载不平衡、脉冲负载、输入电流波形和浪涌电流
我国现执行的舰船电力系统界面要求的军标为GJB4000-2000(3)“舰船通用规范3组电力系统300章”,它取代了GJB847.2-1990“舰船系统及设备电子电气信息功能接口(界面)要求舰艇交流电能品质”。GJB847.2-1990国军标等效采用美国军标DOD-STD-1399舰船系统界面标准300A章,规定了舰艇交流供电系统电能品质的基本要求和使用三种类型标准交流电力的设备的界面要求,以确保用电设备与供电系统之间的兼容性,阐明了舰艇交流供电系统的电能品质,要求所设计的用电设备能在具有这些电能品质的供电系统进行工作,并限制用电设备对供电系统的任何不利影响。
GJB4000-2000(3)300章规定了舰船电力系统通用的基本技术要求,包括交流电力品质的界面特性和接口参数,主要以电压、频率、电压波形和供电连续性来描述其界面特性,而MIL-STD-1399300A章以电压、频率、电压波形和应急状态描述界面特性,在前三项指标参数的规定上,GJB4000-2000(3)300章基本借鉴了美军标,供电连续性和应急状态参数部分如表3所列。
应急状态是指导致电力系统偏离正常状态的非预期发生的严重情况或事件,应急状态包括但不局限于战斗损坏、误动作和设备损坏。电力经常会中断,电力中断可能是由设备的严重故障、培训练习或操作失误所致。为了保证在各种不同工况下(如停泊、巡航、功能和应急工况)的供电可靠性和连续性,在可能的情况下,部分负载用有限中断电源供电。有限间断电源由来自一块主配电板的正常电源和来自另一块主配电板的备用电源或来自一块应急配电板的应急电源构成。当正常电源断电时,GJB4000-2000(3)“舰船通用规范3组电力系统300章”规定:从正常电源转接至备用电源的转换时间一般应在0.5~20s,即表3中供电连续性指标“典型的断电时间”为0.5~20s;从正常电源或备用电源转接至应急电源的转换时间一般应在10~30s;对向大容量动力负载供电的特殊有限间断电源,最长转换时间不应超过2min。MIL-STD-1399300A章也规定了供电连续性:从一个电源转接至另一个电源的转换时间为0.05s~2min。美海军由于军事及技术上的优势,除规定了正常工况下的电力特性外,还重点关注应急状态下各项电力指标特性:频率偏差、频率偏差的持续时间、电压偏差、电压偏差的持续时间(具体参数值见表3)。
另外,相比于美军标,国军标在测试方法一般要求中只给出了交流电力稳态、瞬态和尖峰电压试验时的测试参数与测试仪器,在详细要求中也只是简单地描述了测试过程,使得试验的可操作性不强。为了提高我军装备和系统在信息化战场环境中的生存能力,制订完善的、规范的、操作性强的标准体系是至关重要的,因此,应跟随新技术、新情况的发展,对标准体系进行修订完善,保证标准的正确性和有效性
简单来说就是军舰停靠码头由岸供电;海停泊用自带蓄电池组、舰艇主燃气轮机附属功率发电设备或辅机供电至于靠岸以后的电力供应问题那就要提到“岸电技术”了,船舶接用岸电技术,即是指船舶靠港期间,停止使用船舶上的发电机,而改用陆地电源供电。港口提供岸电的功率应能保证满足船舶停泊后所必需的全部电力设施用电需求,包括:生产设备(如:舱口盖驱动装置、压载水泵等)以及生活设施、安全设备和其它设备,港口(提供岸电)和靠港船舶(接受岸电)各自都专门带有一套岸电系统。关于这方面不多费口舌,下面几幅图就能说明问题,大家自行理解岸电供船电缆专用插座抵靠港口码头的集装箱船舶通过电缆线接受岸电岸电供船基本操作规程图示
头条夸夸其谈、坐而论道的键盘侠实在太多,实在没有什么讨论问题的氛围。而LZ喜欢“卖弄知识”,LZ回答提问又没有一分钱没有一点好处,不当吃又不当喝的,只为个人爱好,但是又“玻璃心”,所以只好关闭评论功能了,今后也将视情况照此办理,今后也请多多关照。各位,有缘再见