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1项技术重大突破:中国核潜艇真正成为“大洋黑洞”


来源:新武备志

前段时间,中国工程院院士、海军工程大学电力电子研究所所长马伟明院士在央视的报道中,首次曝光了中国同美国一样,将在下一代潜艇将使用无轴泵推技术,而且据说中国在相关技术的掌握上已经超越美国。 那么,神秘

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前段时间,中国工程院院士、海军工程大学电力电子研究所所长马伟明院士在央视的报道中,首次曝光了中国同美国一样,将在下一代潜艇将使用无轴泵推技术,而且据说中国在相关技术的掌握上已经超越美国。

那么,神秘的无轴泵推技术到底与传统推进方法有什么区别?又有什么优点和缺点呢?

要知道,所谓的无轴泵推技术,其实应该是无轴驱推进系统。这个概念最早是美国海军于2005年发布的TanggoBravo计划中作为新一代潜艇发展的首要关键技术中提出的,最初主要应用于核潜艇和鱼雷这样的水下武器装备中。但随着相关技术研究的深入,无轴轮缘推进器占用空间小、布置结构简单的特点使其应用领域不断扩大,甚至打入民用市场也有着良好的市场和应用前景。

无轴推进系统的基本原理

无轴轮缘驱动推进器按照设想,未来将是船舶推进系统的最主要部件,当然前提是实现了全电推进。无轴轮缘驱动推进器由转子轴承、固定轴承、多磁极定子、外壳等组成。轮缘驱动电机与传统推进装置不同,其固定轴承位于旋转环两侧,用于确定旋转环的轴向位置,传递桨叶出旋转产生的推力。而电机部分位于2格轴承之间,螺旋桨桨叶与电机转子通过旋转环相连,以径向连接取代轴向连接,使得螺旋桨和电机成为不可分离的集成整体,多磁极定子固定在两段轴承之间,当电机工作时,转子带动螺旋桨桨叶相对多磁极定子旋转。旋转部件与轴承之间无密封装置,使得桨叶旋转带动的水流能够通过海水冷却孔进入电机,在润滑轴承的同时,降低电机工作的温度。

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无轴推进系统的特点

与传统推进系统相比,无轴轮缘驱动系统在船舶设计、推进性能、减震降噪、制造及维护方面都有诸多优势:

一、提高船舶推进效率

无轴推进系统可使船尾线型改善,提高船舶尾流场品质,给船型优化提供更大空间,并借此改进船舶流体性能,提高船舶水动力特性。更具计算,经过优化并采用无轴推进系统的船型阻力比使用传统推进系统降低5%到10%。同时,由于无轴推进系统结构简单,减少了轴系等传统部件,提高了传递效率,降低了能量损失15%到20%,密封润滑环节导致的效率损失降低了5%至10%。总体而言,无轴推进系统相比传统推进系统效率高20%到25%。

二、提高空间利用率

船舶使用的传统传动轴系长度要占据船舶全厂的15%到20%,这就使得船舶在总体设计上受到了一定的限制。即使采用常规的电力推进系统,虽然轴系较短,但仍使用机械行使传递能量,占用船舱空间。如果采用无轴推进系统,就可以减小动力系统占用空间的60%到70%,提高整体空间利用率的15%到25%。而这项技术,也可以用在鱼雷上,让鱼雷装在更多的燃料电池或炸药,以用用更远的射程和更强的杀伤力。

三、提高舰船隐蔽性

在船舶运行过程中,由于传统轴系、齿轮箱等传动机构产生的震动占其总量的60%到70%,这堆军用舰艇,尤其是潜艇、鱼雷这样的水下航行器的隐蔽性、生存性、突然性都造成了严重的影响。无轴推进系统由于没有船轴,并采用了螺旋桨-电机一体化设计,大大减少了噪音。为了满足新一带舰艇的技术要求,无轴推进系统必然会成为下一代海军武器装备的主要动力系统。目前,美国海军已经将无轴推进技术列为继佛吉尼亚级核潜艇之后的新型核潜艇的首要关键技术。

无轴推进系统的缺点

世界上任何一种新技术诞生都会面临着各种各样的技术性难题,无轴推进系统也不例外,比如:船舶的动力系统对功率要求较大,大功率电机是不可或缺的,随着电机功率增大,其机械尺寸也随之增大,其基本几个购更加复杂,降低了可靠性。而且其工作环境位于水下,工作环境十分恶劣,一体化设计造成结构紧密,对各个部件制造精度都有很高的要求,尤其是转子与定子防腐蚀保护壳的设计与制造都有严格要求。在保护转子和定子的同时,需要考虑对电机的工作和冷却海水的冷却效果。

另外,无轴推进系统与传统动力系统的动力线型不同,并且其电机的转子与定子之间的气隙暴露在海水中,导致了一定的紊流产生,从而影响推进效率。因此,要想推动使用无轴推进系统,必须设计新的船体线型,提升推进效率,减少航行阻力。

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综合以上,我们说了很多关于中国新一代潜艇的无轴推进系统技术,由此可以看出网络上关于095核潜艇的设想图可能与实际有较大出入。

而且,无轴推进技术最主要的依托就是目前英美所提倡的全电动力技术。我们就拿英国45型驱逐舰来说,其在波斯湾海域部署时日不长,却屡次由于高温“趴窝”。如此可见,新技术往往会带来新的问题,这都是需要时间和不断实践去解决的。无轴推进技术面世短短十几年,目前还未大规模应用,可见日后其面临的技术困难决不是一朝一夕就能解决的。因此,这项革命行动推进系统日后能否引人注目,还要看全球的技术团队拿出他们的技术成果来不断改进!

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​本文为科普中国网军事频道原创,作者京腔热血小鲨鱼。转载请注明来源和作者

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