让核潜艇隐身大洋之中的无轴泵推,是怎样的黑科技?

如题所述

不管是核潜艇还是常规潜艇,其主要作战理念就是依靠隐藏在茫茫大海之中神出鬼没,以达到“出其不意,攻其不备”攻击效果!所以,减少噪音的产生提升静音水平对潜艇来说至关重要,而推进系统作为潜艇的噪音的最大来源之一,成为各国为了提升静音水平一直努力的方向之一!

一、传统螺旋桨简单暴力,依然是潜艇的主要推进方式!

传统螺旋桨作为潜艇的推进方式,相对其他推进方式简单耐用,自问世以来已经使用了200多年了,具有非常成熟的发展经验,所以仍然是现代舰艇的主要推进方式!但传统螺旋桨通过提升转动速度来提升潜艇航行速度的同时,噪音和气泡会大幅度增加!

为了尽可能的提升螺旋桨的转动速度并减小噪音可气泡的产生,人们又设计出了“七叶大侧斜螺旋桨”,这种方式应该算是传统螺旋桨的最优设计了,但即便如此“七叶大侧斜螺旋桨”产生的噪音依然很难减少到100分贝之下!

▲“七叶大侧斜螺旋桨”

二、有轴泵推成大国核潜艇标配

为了进一步提升潜艇的静音水平,冷战后期美国等西方国家开始将鱼雷上使用的“有轴泵推”推进技术应用到其核潜艇之上!

▲有轴泵推的轴

不过,所谓的“有轴泵推”并非技术革新,其依然采用与传统螺旋桨类似的“主机-传动轴-螺旋桨”式结构标准,只是在螺旋桨外侧罩上一层渐扩式导流罩,使得海水在螺旋桨的驱动下向后“泵出”产生推力,同时可以隔音隔振减少气泡的产生!

▲弗吉尼亚级核潜艇的有轴泵推

根据相关文献数据表明,“有轴泵推”相比于“七叶大侧斜螺旋桨”,在低速情况下低频线谱噪声要小15分贝以上,宽带谱总噪声则可以下降10分贝以上,所以“有轴泵推”技术已经成为美、英、法、俄核潜艇的标配,使得潜艇的噪音进一步减少!

三、无轴泵推是技术革新、是发展趋势

值得注意的是,不管是传统螺旋桨还是“有轴泵推”,都不可消除“主机-传动轴-螺旋桨”中的传动轴,这是潜艇推进装置产生噪音和耦合振动的主要来源,所以要想继续减少潜艇的噪音,就要“另辟蹊径”研发新技术!

所以,这个时候“无轴泵推”就开始出现了,无轴泵推取消了推进器和发动机之间的传动轴,将动力输出模式改为“电动机-螺旋桨”的结构模式,将电机外置并带动环体转动,然后再将桨叶安装到环体上随之转动,如上图所示!

“无轴泵推”取消掉传动轴之后,噪音和振动也就随之减小,从而使得潜艇的静音水平大幅度提升,降低到海洋背景噪音之下成为可能!此外,取消掉传动轴的和电机外置也给潜艇腾出了不小的空间,只需要传输源源不断的电力即可,同时也可以增加潜艇的作战设备、改善人员居住环境等!

不过,“无轴泵推”固然好,但与“有轴泵推”和“七叶大侧斜螺旋桨”推进方式比起来,其推进效率是降低的,至少目前是如此!所以,即便是马伟明院士研发的“无轴泵推”技术,布武认为目前也无法作为核潜艇的主推进装置的!

所以,在未来一段时间“无轴泵推”可能只会用于潜艇的辅助推进装置!为此,按照上图的概念设计,美国的下一代“哥伦比亚级”弹道导弹核潜艇很有可能会采用“有轴泵推”作为主推进装置与“无轴泵推”作为辅助推进装置相结合的方式,这可能会是在解决“无轴泵推”推进效率之前的主要模式之一!

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