鍋爐

不管是往復式蒸汽機或是渦輪機都要用到鍋爐,因為它們的動力來源都是蒸汽壓力。鍋爐最早是燃煤的,後來改燃重油,甚至使用核能,原理都差不多, 就是在鍋爐外產生熱源,讓鍋爐內的水煮沸產生蒸汽壓力,去推動活塞在汽缸內往復運動,或是吹動渦輪扇葉高速旋轉。由於熱源是在外部, 所以又稱做「外燃機」。

鍋爐最早是燃煤的,燃煤需要很大的煤倉來儲放, 佔用了艦上寶貴的空間,所以早年軍艦設計師常將煤倉設計在兩舷外側達到兼具防彈的功能。


船政第一號艦「萬年青」號所使用的鍋爐模型,可見下方的爐口及內部的水管。


從前輪船裝煤要這樣用人力一袋袋揹,接力爬上梯子投入煤艙,所以在大海上補充燃煤非常困難。


德國海軍訓練艦艦上的水手全員參加搬運裝煤作業,這是又累又髒的工作,裝煤的布袋是長條型以利一個人肩扛在狹窄的空間行走。

自煤船上補給燃煤完全靠人力揹負上船,燃燒完的煤灰也要靠人力拋入大海,這是非常辛苦而且骯髒的工作。鍋爐間還有許多鏟煤工,在高溫悶熱、 煤塵飛揚,終年不見天日的惡劣環境工作。

在燃煤時代,煤碳是重要戰略物資,上好的無煙煤熱效應好,同樣的裝載量能航行的更遠,作戰機動力就大增。1894年法國艦隊攻打台灣為的就是基隆煤礦的煤, 因為那是法國海軍在遠東所能獲得最佳品質的煤,只不過當時台灣不肯將煤售予法國人,孤拔只好用武力奪取,在終於取得燃煤後便轉而攻打福州馬尾。


法國軍艦"La Galissonnière"號於1884年8月5日砲轟台灣基隆意圖奪取煤礦。

當鍋爐改燒重油之後無論補給或操作都很方便且更省人力,但這涉及戰略問題,對於沒有掌握油源的國家將艦隊完全改為燒重油是很危險的事,所以早年 像日本的軍艦許多是煤、油混合的設計,即一半鍋爐燒媒,一半鍋爐燒重油。透過改裝爐床,燃油鍋爐也可以變成使用燃煤,在70年代二次能源危機時 美國海軍就曾做過。

鍋爐用重柴油與內燃機用輕柴油是完全不一樣的兩種燃油,它很濃稠,防火的安全系數也比較高,甚至要預熱才能使用。蒸汽鍋爐在正常狀況下是不能使用 柴油機的輕柴油代替,因為燃燒方式不同會有燒毀爐床及引起火災的危險。由於此油非彼油,不能互換,所以在補給系統上增加了複雜度。


民生公司輪船的爐艙內,生火工正在用火鉗調整爐床內的燃媒,這是所有往復式蒸汽機船上必見的場景。

鍋爐還有一種能源那就是核能,用反應堆核分裂產生熱能,用這個熱能來燒熱鍋爐水,之後就與一般蒸汽機一樣了。隨著鍋爐科技的進步,鍋爐壓力愈來愈高,加上水管鍋爐的發明, 所以少數幾組鍋爐可以取代從前許多組鍋爐才能達到相同的功率。

使用鍋爐的蒸汽機有一個特點,那怕鍋爐已經熄火,只要尚有蒸汽壓力,軍艦的動力就可能維持, 這與柴油主機一被擊中就完全停擺不同,二戰時期許多嚴重戰損的軍艦就是靠著剩餘的蒸汽壓力勉強脫離戰場而獲救的。

但反過來講,蒸汽主機最大的問題就是反應速度太慢,如果從冷機要重新點火,至少要好幾個小時才能產生足夠蒸汽壓力,不像柴油機或燃氣渦輪幾乎馬上可以備便。 因此待命艦在港時鍋爐就不能全熄而必須根據待命的優先順序保持一定的鍋爐是備便的,然後利用出港時間逐漸升溫加壓,這當然就很浪費燃料了。 所以燃氣渦輪機一出幾乎全部取代了傳統透賓渦輪機的市場,因為它兼具透賓機高航速的優點以及柴油機發動快的特點。


「陽字號」的上爐艙。一艘驅逐艦有前後兩個爐艙,每個爐艙各有兩個上爐艙與下爐艙,上爐艙負責收集經下爐艙生火產生的蒸汽並予除水處理後送至汽輪機推動大軸。

軍艦的鍋爐必須分開交錯獨立安置,以避免被敵艦一砲擊中要害,完全喪失動力。所謂獨立安置是指每一個輪機艙橫向都是不通的,只能從人孔爬出到艙面, 再從艙面的人孔鑽入另一個輪機艙,雖然麻煩,但為了安全是必要的。

軍艦有多個鍋爐,但不見得都要全開,像台灣海軍的「陽字號」驅逐艦許多服役到末期四個爐只開的了兩個,航速降到了10幾節,所以戰力不能用新出廠的規格來計算。


「陽字號」的下爐艙。每個爐艙中各有兩個下爐艙,中央間隔通道以前後對立方向置放,這兒有許多爐口,要點火讓噴射的鍋爐油燃燒產生熱以讓上爐艙中的鍋爐水 沸騰產生蒸汽。這裡已是艦的最底層,暗無天日而且悶熱不堪,輪機隊士兵要靠服食鹽片才不會脫水,在這兒工作之辛苦令人難以想像。

鍋爐的操作是很危險的。台灣海軍的「綏陽」號驅逐艦於1998年8月3日下午在左營外海操演時發生後爐艙火災,造成七名官兵當場死亡,這是台灣海軍近年最大 的意外傷亡案件,當時「綏陽」艦是欲加速接近「武夷」"艦時,後爐艙官兵抽換噴油管未完全關閉油路致燃油外洩,正好又被爐中飛出的碳渣引燃,造成後爐艙 大火迅即缺氧,七名官兵當場窒息而死。


【回目錄】