ターボ・エレクトリック方式

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ターボ・エレクトリック方式(ターボエレクトリックほうしき、turbo-electric)とは、艦船の推進動力伝達方式の一つ。タービンエンジンで回す発電機(タービン発電機)からの電力で電動機とそれに直結されたプロペラ(スクリュー)を回して船を推進する方式を指す。

概要[編集]

この方式は、20世紀初頭から主にアメリカ合衆国で研究・開発されており、同国海軍ニューメキシコ級戦艦では推進効率の比較のため、「ミシシッピ」、「アイダホ」に従来のギアードタービン(蒸気タービンエンジン)方式を採用し、1番艦「ニューメキシコ」のみがターボ・エレクトリック方式とされ、遠距離航海に出て燃費を比較した。結果として目を見張るような差はなかったが、その後もいくつかの軍艦で採用事例があり、完成時は世界最大の航空母艦であったレキシントン級もこの推進形式である。

ターボ・エレクトリック方式の利点は、減速歯車を廃止する事でボイラーからの蒸気によって回る蒸気タービンを効率が良い高速回転で常時運転できること、およびプロペラの回転数制御をかさばるギアボックスではなく簡易な配電盤で行えることである。一方で推進機関が冗長な構成になり、艦船の動力部が大きくなる欠点を持つ。この方式のもう一つの利点は、動力部のレイアウトが比較的自由に行える点である。蒸気タービン方式では、タービン、減速機、プロペラシャフトはほぼ直線で並んでいなければならないが、ターボ・エレクトリック方式なら、タービン発電機と電動機の間は電力配線なので、比較的自由に配置できる。

最近の艦船ではガスタービンエンジンの採用例が多いが、ガスタービンエンジンも低出力時の燃費効率が悪いという弱点がある。そのため低速用の低出力ディーゼルエンジンと併用する場合がある。ただし、ガスタービンエンジンとディーゼルエンジンでは回転数や出力特性が違いすぎるため、ギアで接続して使用するとギアボックスの設計が複雑になる(CODAG方式)か、低速時と高速時で切り替えて使用する事(CODOG方式)となる。しかし、ガスタービンエンジンとディーゼルエンジン両方で推進用電力を作る統合電気推進方式や、低速用のディーゼルエンジンは発電用とするCODLAG方式であればエンジン回転数の違いは全く関係無く、双方のエンジンとも高効率の出力で運転でき同時使用も可能である。また、COGLAG方式では低速・巡航時はガスタービンエンジンによる電気推進、高速時には高速用ガスタービンエンジンを併用する。

最近の客船の例では、デッキ上の飾り煙突ファンネル)の中にガスタービンエンジンと発電機を配置し、船底部のプロペラポッドへ電力を供給して推進する形式を取った物(例「ダイヤモンド・プリンセス」など)があるが、この場合は発電機と電動機が上下に、かつ船殻を隔てて配置されている。これにより抗湛性が向上する。また船内配置の自由度の向上や、ガスタービン採用による排気対策の簡易化といったメリットも大きい。また客船の場合、「客船らしい」大きな煙突を持つことで見栄え向上にもつながる。

原子力潜水艦への応用[編集]

蒸気発生源が原子炉の場合、別名を原子力ターボ・エレクトリック方式といい原子炉から得た蒸気によりタービンを回し、発電機により発電し、その電力で電動機を回してプロペラを駆動する。ターボ・エレクトリック方式では、電流等の制御により自由に回転数を可変させることが出来るうえ、減速機のような歯車がないため騒音を著しく軽減できる利点があるため、静寂性に劣る原子力潜水艦(原潜)への応用が試みられてきた。

原潜におけるターボ・エレクトリック採用は、やはりアメリカ海軍の初期の原潜であるタリビーが最初である。当時からすでに問題になっていた推進機関からの放射雑音を抑えるべく、主な騒音源である減速ギアを廃止する事を目的にしていた。しかしながら、主機をラフトに載せて音響的に隔離するなど、騒音抑制の技術が進んだ事もあり、グレナード・P・リプスコムで再度試用されはしたものの、以後の採用は無い。

ターボ・エレクトリック方式を採用している現用原潜は非常に少なく、フランス海軍だけがすべての原潜に採用している。また、中国海軍漢型でも採用されている。ロシア海軍では、すでに老朽化し解体されたアルファ型のみがターボ・エレクトリック方式を採用していた。アメリカ・イギリス海軍の現用原潜は、全てタービン直接駆動の減速機方式である。

関連項目[編集]