作为依靠隐蔽性来攻击的潜艇来说,“出其不意,攻其不备”是潜艇的主要打击思想,因此潜艇的静音水平直接影响着潜艇的生存能力和攻击性能,而潜艇的噪音最大来源之一则是推进装置,想要减少潜艇的噪音就必须从推进装置上下功夫!
1、传统螺旋桨推进历经了200年的发展,简单暴力!
采用传统螺旋桨推进是潜艇非常常见的推进方式,通过螺旋桨在水中转动前后叶面产生的压力差推进舰艇前进,种推进方式已经经历200年的发展,因其具有简单耐压的特性,仍然是现在舰艇动力系统使用的主要方式。
螺旋桨作为潜艇的推进装置主要考虑的就是效率问题,需要尽可能多的提升潜艇的速度,但是螺旋桨转速越快伴随而来的就是噪音增加,经过多年的发展,这两项矛盾相互妥协的最终结果也就是“七叶大侧斜螺旋桨”了!
七叶大侧斜螺旋桨
“七叶大侧斜螺旋桨”可能就是传统螺旋桨推进发展的最高峰了,这种设计方式不容易产生空泡又能尽可能提升速度和效率,但产生的噪音依然不小,采用传统螺旋桨推进的潜艇很难将噪音水平控制在100分贝以下!
2、有轴泵推是目前先进核潜艇的标配
当然,“七叶大侧斜螺旋桨”并不是潜艇推进系统发展的终点,从冷战后期有轴泵推技术就开始登上了历史舞台,当时主要用于鱼雷的提速。
有轴泵推构成组件
其实,有轴泵推也不是什么高科技,与传统螺旋桨推进装置类似,采用标准的主机-传动轴-螺旋桨式结构,不同的就是在螺旋桨的外面加上一个“渐扩时导流管”(当然实际情况并不是理论上那么简单),这样可以减少空泡的产生以及提升推进效率。
根据文献表明,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。如果是在高速情况下,静音效果更加明显!
采用有轴泵推的英国机敏级核潜艇
有轴泵推技术也经过多年的发展,已经相对成熟,目前美、英、法、俄的新一代核潜艇已经标配有轴泵推技术,使得潜艇的静音水平得到进一步提升!
3、无轴泵推是发展趋势
而相比较之下,性能最先进的应该就是“有轴泵推”了,无轴泵推推进装置甩掉了噪音和震动的主要来源——驱动轴,动力输出模式从主机-传动轴-螺旋桨直接简化为电动机-螺旋桨的结构模式,靠外置的电机带动边上的环体转动,而桨叶则安装在环体上随之转动产生推力,而中间则是空的!
国外民用小型无轴泵推装置
没了驱动轴的“无轴泵推”产生的噪音大幅度减小,可以有效提升潜艇的生存能力。此外,“无轴泵推”除了省去驱动轴之外,随之减少还有机械传动部分和内部发动机,将电机外置后可以节约很一部分潜艇内部空间,其动力来源只需要源源不断的电力即可!
国产无轴泵推模型
不过这一技术还有很大的难度,无论是与“有轴泵推”还是传统螺旋桨推进方式相比,“无轴泵推”的推进效率是降低的,目前根本无法承担大型核潜艇的主推进装置,在此之前唯一运用无轴泵推的潜艇就是美国的“弗吉尼亚”级核潜艇,而且只是辅助推进装置!
哥伦比亚核潜艇有两个无轴泵推装置
按照美国的规划,其下一代“哥伦比亚级”弹道导弹核潜艇,将会安装两个“无轴泵推”推进装置来提升推进能力,这种通过“捆绑”的模式也是未来“无轴泵推”推力不足的情况下发展的模式之一!
4、磁流推进简直就是无声
最后,难道你以为“无轴泵推”就是潜艇最完美的推进方式了吗,高中的物理知识告诉笔者,磁流体推进才是潜艇更好的推荐方式,直接连桨叶都省了,对于潜艇来说理论上就是无声推进!
磁流推进潜艇
磁流推进器是以洛伦兹力定律研制的,其应用就是在舰艇上安装电磁铁,通电后电磁铁所处的海水中会有磁场线通过,与此同时产生与磁力垂直的电流,之后在磁场与电流的相互作用下,船舶与海水产生大小相等反向相反的作用力,从而推动舰艇前进!
磁流推进原理
磁流推进全程没有机械振动和叶片转动,理论上不会产生噪音,对于潜艇来说就真的隐身于海洋之中了!但是,目前磁流推进器还停留在实验室阶段,能应用到核潜艇至少还要30年的时间,所以在未来一段时间还将是无轴泵推和有轴泵推的天下!
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