目前世界上的潛艇一共有三種動力系統(tǒng),第一種就是傳統(tǒng)的驅(qū)動軸帶動螺旋槳推進,一般來說螺旋槳葉片越多,噪音越小,動力越強,現(xiàn)代最先進的螺旋槳也只能發(fā)展到七葉片,當(dāng)年蘇聯(lián)為了制造七葉大側(cè)斜槳從日本東芝進口精密數(shù)控機床,就曾經(jīng)引起了軒然大波,螺旋槳推進雖然制造簡單,但是缺點也很明顯,那就是噪音太大而且推進效率不高。
如何解決噪音問題呢?簡單粗暴,直接在上面加個罩子不就行了(水流從罩子向后噴射,就是所謂的泵噴),于是就誕生了所謂的有軸泵推裝置,這種推進器其實和螺旋槳沒有什么本質(zhì)區(qū)別,依舊還是使用驅(qū)動軸帶動轉(zhuǎn)子(螺旋槳)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生反作用力推動潛艇前進,最大的區(qū)別就是在外面加了個罩子(環(huán)狀導(dǎo)管)屏蔽了部分噪音,另外還安裝了后置定子用來改善水流的流速和流場條件,一定程度的減少了噪音。這一推進裝置首先由英國人的特拉法爾加級潛艇運用,而后美國的海狼級,俄羅斯的基洛級,法國的都先后運用了有軸泵噴推進器。
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對比傳統(tǒng)螺旋槳,有軸泵噴推進雖然減少了部分噪音,但是本質(zhì)上并沒有什么區(qū)別,可以說這只是一種過渡性的技術(shù)方案,所以從21世紀(jì)開始,以美國為首,各軍事大國紛紛開始研制劃時代的無軸泵噴推進器。所謂無軸泵噴推進就是取消了傳統(tǒng)驅(qū)動軸,將螺旋槳葉片安裝在環(huán)狀導(dǎo)管(罩子)內(nèi)側(cè),將動力裝置集成在潛艇外部的環(huán)狀導(dǎo)管內(nèi)部,由電機帶動整個環(huán)狀導(dǎo)管內(nèi)部槳葉一起旋轉(zhuǎn),從根本上杜絕了驅(qū)動軸這個最大潛艇的噪音源。
那么無軸泵推有什么優(yōu)勢呢?
1、螺旋槳損傷降低,空泡減少。
傳統(tǒng)螺旋槳切割海水速度最快的槳尖,恰恰是最薄弱的,在海水反作用下?lián)p傷很大。而無軸泵噴模式里,切割海水速度最快的部位變成了槳根,是最厚最結(jié)實的地方。螺旋槳損傷大大降低,還抑制了空泡產(chǎn)生。沒有螺旋槳軸,也降低了漁網(wǎng)纏繞風(fēng)險。
2、噪聲低,省空間。
艦艇軸蠙nご錛甘咨踔遼習(xí)倜祝加每占浯,噪声大。无轴泵蜐姄]兄嵯擔(dān)癰舊舷舜肷骨蓖Ы胄戮辰紓?ldquo;大洋黑洞”更安靜。軸系占據(jù)的大塊空間,也能安裝其他設(shè)備,利用率大大提高。
3、推進效率高。
傳統(tǒng)推進系統(tǒng),動力從主機經(jīng)傳動系統(tǒng)、軸系層層傳遞到螺旋槳,能量損失大,機械效率在50%~70%左右。無軸泵推用電動機直接帶螺旋槳,機械效率高達80%以上,隨著系統(tǒng)優(yōu)化還會越來越高。
4、密封性好。
傳統(tǒng)螺旋槳軸與艇體之間的密封很復(fù)雜。而無軸泵推用電纜傳輸電力和信號,各傳感器采集的數(shù)據(jù)也由電纜回傳,再不用為復(fù)雜的密封煩惱了。
5、布置靈活,機動性高。
無軸泵推不受軸系限制,布置方式靈活?梢圆贾迷谕,也可以布置在艇身兩側(cè),還可以多個推進器同時使用,為潛艇未來的超機動性奠定了基礎(chǔ)。和風(fēng)漫談原創(chuàng),禁止抄襲。
當(dāng)然,無軸泵噴推進系統(tǒng)也有困難要克服:
1、消耗電力多,電機運轉(zhuǎn)要精確控制,需要綜合電力控制系統(tǒng)對全艇電能進行精確、高效的分配。
2、目前功率還不夠大,推動大型艦艇方面還需要進一步提升。
3、受到環(huán)形導(dǎo)管限制,電動機體積不能太大,又要提升動力,非?简炘O(shè)計和制造水平。