Mis on turbiini tõukejõud?

Turbiini tõukejõud on sõiduki tõukejõud turbiini abil. Turbiini väikese pöördemomendi tõttu liigub maismaasõidukeid turbiin harva. Kuid merelaevad on tõukejõuks kasutanud turbiine alates nende leiutamisest 19. sajandi lõpus. Kõige levinumad tõukejõuturbiinid on auru- ja gaasiturbiinid, millel mõlemal on oma ainulaadsed eelised ja puudused. Tänapäeval kasutavad paljud kaasaegsed sõjaväelaevad nende suure kiiruse ja tõhususe tõttu auruturbiine.

Esimese praktilise auruturbiini, mida kasutati tõukejõuks ja energia tootmiseks, leiutas Sir Charles Parsons 1884. aastal. Parsonsi turbiin muutus aja jooksul paremaks ja lõpuks paigaldati see spetsiaalselt ehitatud laevale. See “Tubrinia” nime all tuntud laev oli esimene veesõiduk, mis sai kunagi turbiini jõul. 1894. aastal vette lastud laev võis jõuda kiiruseni 34.5 sõlme (39.7 miili tunnis, 63.9 km/h) ja seda kasutati merelaevade auruturbiini tõukejõu potentsiaali demonstreerimiseks.

Sellest ajast alates on auruturbiini tõukejõu kasutamine merelaevade jaoks muutunud üha populaarsemaks. Turbiine eelistati selle perioodi suurte kolb-aurumasinate ees nende suurema soojustõhususe, kiiruse ja võimsuse-kaalu suhte tõttu. Kruiisilaevad, nagu Cunarder “Lusitania”, kasutasid oma peamiste liikuritena auruturbiine, võimaldades neil liikuda oluliselt kiiremini kui nende kolbajamiga kolleegid. Auruturbiiniga juhitav SS “United States” omab endiselt Blue Ribandi, mis tagab kiireima läänesuunalise Atlandi-ülese ületamise, mille maksimaalne kiirus on umbes 38 sõlme (43.8 miili tunnis, 71 km/h).

Tuumaenergia arenedes on auruturbiini tõukejõud jätkuvalt laialdaselt kasutatav jõuallikas. Tuumajõul töötavad laevad, sealhulgas allveelaevad, kasutavad oma peamiste liikuritena auruturbiine. Tuumareaktorid asendavad katlad, et kuumutada keevat vett ülikuumutatud auruks. Seejärel juhitakse aur läbi turbiini, kus see ammendatakse ja kondenseeritakse edaspidiseks kasutamiseks.

Vaatamata väikesele pöördemomendile on auruturbiine kasutatud maismaasõidukites. Ford Nucleon oli kavandatud tuumajõul töötav auto, kus väike tuumareaktor toidab turbiini. 2009. aastal purustas Briti inseneride meeskond auruturbiine kasutavate aurumootoriga autode maismaakiiruse maailma rekordi. Samuti on olnud mõned vedurid, mida juhivad auruturbiinid.

Auruturbiinide üheks allakäiguks on nende madal pöördemoment. Selle probleemi lahendamiseks kasutatakse aga pöördemomendi suurendamiseks reduktoreid pöörete minutis (RPM) arvelt. Kuigi pöördemomendi nõuded on rakenduseti erinevad, vajavad peaaegu kõik auruturbiiniga töötavad sõidukid teatud pöördemomenti, mida ei ole võimalik saavutada otseajamiga. Seetõttu on enamikul auruturbiinidega juhitavatel sõidukitel reduktorid.

Reduktorite alternatiiviks on turboelektriline ajam, kus turbiin pöörleb generaatorit, mis toidab elektrimootorit. Seejärel toimib elektrimootor sõiduki peamise mootorina, mille võimsust annab auruturbiin. Nende kulukuse tõttu on turboelektrisüsteeme kasutatud aga vaid vähestel laevadel ja veduritel.

Kaasaegses turbiini tõukejõus on väga oluline roll ka gaasiturbiinidel. Erinevalt auruturbiinist, mille suure kiirusega aur pöörab mitu rootorit, kasutavad gaasiturbiinid pöörlemiseks vajaliku soojuspaisumise tekitamiseks põlemist. Gaasiturbiinid pole mitte ainult palju võimsamad kui auruturbiinid, vaid võivad ka palju suurematel kiirustel pöörelda. Tänu sellele on gaasiturbiine kasutatud lennukite, vedurite, laevade ja isegi raskemate sõjaväesõidukite jaoks.