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发动机常被形容为现代汽车的心脏。人们用它来驱动汽车、火车、轮船等交通工具,将人和货物运送到目的地。

对于内燃机来说,限制其功率的决定性因素之一是它的尺寸,因为与较小的发动机相比,较大的发动机通常能够同时燃烧更多的燃料并产生更多的功率。

为了满足不同的需求,工程师们往往把发动机做的越来越大,以至于目前最大的活塞发动机——瓦锡兰14缸RT-flex96C,已经达到了13.5米高,26.59米长,一个重达一千多米的巨人2,300吨。

W"artsil"aRT-flex96C,来源:大众机械

W"artsil"a14缸RT-flex96C到底有多厉害?

W"artsil"aRT-flex96C是芬兰瓦锡兰研发的系列发动机,其中14缸版本(以下简称14RT-flex96C)是目前最大的往复式发动机(即活塞发动机)人类。

如果把14RT-flex96C放在我们面前,我们很难将它与发动机联系起来。它更像是一座由金属制成的工业建筑。

最高处近5层楼高。工程师在维修发动机时,就像维修大楼一样,需要使用各种电梯。

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图为8缸版的曲轴,14缸版的差不多,重量达到300吨,排量1820升,输出功率7780马力,满负荷运行107390马力。

很多人可能对107390马力没有概念。我们可以将它与普通家用车进行比较——一般家用车的输出功率在100-150马力之间,排量在1.5升左右。

14RT-flex96C满负荷运行时,可产生80080千瓦的能量。如果一个普通的家用灯泡是60瓦,那么14RT-flex96C产生的能量足够130万个灯泡同时使用。

图:两名工人正在检查曲轴,也就是说一台14RT-flex96C发动机可以点亮一个小县城。

瓦锡兰RT-flex96C系列发动机都是烧重油的,14RT-flex96C也不例外。重油是指汽油、柴油提取后剩下的重油。这种油的特点是价格便宜——可能只有普通汽油的1/4。

图:DedicatedPiston

不过,即便如此,14RT-flex96C运行起来一点也不便宜。从它的参数不难发现,这是一只“吞油巨兽”。

14RT-flex96C每小时需要消耗13,000升重油,几乎相当于6,800美元,每天将近160,000美元。< titlesplit >

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大家可能也很好奇,这么庞大的怪物,这么耗油的机器,人家为什么要造呢?

使用14RT-flex96C的超大型货船

要搭配这种超大型发动机,自然需要超大型运输。目前,14RT-flex96C发动机被一艘集装箱船使用——EmmaMaersk。

EmmaMaersk是丹麦马士基航运公司耗资1.7亿美元建造的一艘货轮。它的长度达到397米,梁宽达到56米。相比之下,著名的泰坦尼克号只有269米长;

重量超过17万吨,14RT-flex96C发动机的重量相当于这艘货轮的1.35%左右。把“心”装进身体后,看上去一点都不大。

图:艾玛马士基号2006年出品

事实上,艾玛马士基号和它的七艘姊妹船(均由马士基航运公司建造)是目前世界上最昂贵的长途货轮。

一次可装15000个标准集装箱。标准集装箱尺寸为20英尺(超过6米)长,其标准尺寸为20'x8'x8'。

一个标准集装箱可以装载近14吨货物,这意味着艾玛马士基一次可以装载21万吨货物。

图:标准集装箱

这艘货轮之所以配备世界上最大的活塞发动机,当然是的原因是希望它能装更多的东西,速度也不错.

艾玛马士基号的巡航速度可达25.5节,一节是海上运输的速度单位,1节几乎相当于0.5米每秒,也就是说艾玛马士基号的航速可达45.90公里/H。

作为对比,大多数集装箱船的最大设计航速一般只有24节。由于船舶发动机在最高航速以下运行时可以节省油耗,因此大多数集装箱货船的航速在18至20节之间。简单来说,想要省油,就得牺牲时间。

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不过,14RT-flex96C发动机最大的优势之一就是其燃料能量转化率非常高,在最大经济模式下的热效率超过50%,换句话说,它可以将50%的燃料能量转化为运动。

作为对比,普通私家车发动机的热效率只有25%到30%之间,而普通集装箱船很少超过40%。

这意味着艾玛马士基号可以以更快的速度行驶,而不会浪费太多的燃料。同时,由于其载重能力大,可以在大大降低运输成本的同时提高速度。

也就是说,配备14RT-flex96C的艾玛马士基号可以让航运公司赚到更多的钱,同时具备更强的竞争力。

比较有意思的是,这样的货轮几乎没有多余的空间。一次只能搭载13名船员,最大载客量为3人,其他空间全部用于装载。

所以,虽然船大,引擎大,但也带来了更大的收益。

海运成本非常低

海运是成本最低的运输方式。你很难想象,同样重量的货物从美国港口运到中国港口的成本,和用卡车从中国港口运到内陆地区的成本是一样的。成本相当甚至更低。但是,海运一万多公里,陆运只有一千多公里。

由于内燃机的一些固有特性的限制,效率的提升其实是非常困难的。在14RT-flex96C出现之前,人们不相信他们能继续控制成本。

但事实证明,更大的创新总是会带来更高的效率。由于马士基航运拥有最大发动机的船舶,他们最多可以将货物控制在每公斤1美元以下。

最后

像14RT-flex96C这样烧重油的发动机最大的缺点就是污染,因为重油的硫含量很高,燃烧时会释放出二氧化硫污染环境。

考虑到这台发动机每小时消耗13,000升重油,我们不能忽视它们造成污染的能力。