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常规潜艇为何不学核潜艇装泵推?因要求航速超过20节

常规潜艇为何不学核潜艇装泵推?因要求航速超过20节
2019年10月08日 15:51 新浪11选5网上投注平台
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  泵推系统是一种为船舶设计的新型推进系统,其是由导管螺旋桨,离心泵或者混合流泵组成,融合了高速离心和轴向设计两种设计思路。其设计历史可以追溯到1931年,一位意大利发明家在威尼斯展示了第一台能够正常运行的泵推发动机,但是由于设备材料的强度问题,导致该型号发动机使用寿命极短,且他也未为此申请专利,因此它设计的泵推发动机从来没有被商业使用。而第一台成功被商业运用的泵推发动机则是于24年后的1955年,由新西兰的发明家威廉。汉密尔顿爵士所发明设计的。而泵推系统的军用,则是在1957年由美国宾夕法尼亚大学的设计研究所设计,并且应用在重型鱼雷上,包括现在的旗鱼鱼雷,MK48鱼雷,MK50鱼雷,ADCAP等。

  泵推系统在舰艇上的运用,最多的便是水翼船和潜艇,水翼船的泵推系统。在较大的舰艇上,泵推系统大多由燃气轮机等提供动力,而目前最先进的泵推系统则已经为全电推进。这也是限制常规潜艇使用泵推系统的一个绊脚石,众所周知潜艇潜水时,是不可能使用化石燃料来提供动力的,而常规潜艇的潜水,则是平常在水面上使用化石燃料的来提供航行动力,并且为蓄电池充电,在水下航行时,动力来源便变成了由蓄电池提供,但是蓄电池提供的电力,不仅要为轮机提供动力,还需要对艇上的作战系统,人员生活系统提供电力。

  但泵推系统是依靠大量电力进行航行,且需求是高航速,约为20节以上才可在静音等水平上优于普通螺旋桨推进,由于目前的技术问题,常规潜艇的航速鲜有超过20节的,因此在常规潜艇上采用泵推,效能不及常规螺旋桨推进系统。并且目前西方各主要大国的核潜艇都采用了泵推系统,例如 皇家海军的机敏级,美国海军的海狼级,弗吉尼亚级,计划中的SSBNX,法国海军的凯旋级等等。

  虽然泵推系统对潜艇航速由要求,但是其优点不可小视。1。由于泵推系统对航速的要求,因此在正常螺旋桨产生空化噪音时,泵推系统还远未达到空化临界速度,进而提高了潜艇无声航行的速度。2。相对于螺旋桨的体积,泵推的体积更小,因此推进器和发动机的功率密度更高。3。泵推系统外部拥有保护壳,使内部的无轴螺旋桨更不易被损坏。4。泵推系统更加灵活,可以产生矢量推力。5。泵推系统可以降噪,因为泵推系统带有保护性外壳,导致其的声纳特征降低,而且这种特殊的推进系统是独一无二的,因此在声纹库中更难被识别。

  在使用寿命上泵推系统的寿命高于螺旋桨推进系统,同样是由于空化原因所造成。当暴露的螺旋桨叶片穿过液体时,特别是在螺旋桨叶尖周围区域,空化效应最容易发生在暴露的螺旋桨叶片的前缘偏后的位置。且高速旋转的叶片后方的压力会降低,并且在某些情况下,当压力局部地降低到饱和蒸汽压力以下时,便会形成气泡。这称为空化效应。空化效应会在船舶螺旋桨的运动边缘产生涡流线。

  朝向涡流的核心,使液体的流速增加并且让压力降低。较低的压力会引发空化效应,产生的气泡会产生噪音,振动以及腐蚀螺旋桨的桨叶。许多的研究表明,当空化气泡在桨叶表面附近坍塌时,会产生空化效应损坏螺旋桨桨叶的一个破坏性因素,即向桨叶表面发射所谓的凹入微射流。这种液体射流可以产生高达1500米/秒的速度,并且能够损坏已知的最硬物质。而泵推系统即可避免这样的损坏。

  泵推系统优点极多,因此,我国海军也早已在泵推技术方面加大力度进行研发,我国海军最新研发的轮辋驱动泵喷射器在泵喷射罩内具有环形电机,其将叶片转子转动到泵喷射腔内以产生更小的水泡,使潜艇更安静。

  且在研发常规潜艇的泵喷射推进系统方面,也取得了很大的成就。并且泵推系统可以整合计入核潜艇的全电系统,为船体和搭载平台,推进器,船舶控制,电动执行,传感器和自卫等领域技术整合提供便利。(作者署名:雷姐的机械空间

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