>

潜艇无轴泵推到底是怎样的黑科技?

- 编辑:www.9927.com -

潜艇无轴泵推到底是怎样的黑科技?

问:潜艇无轴泵推到底是怎样的黑科技?

问:无轴泵推技术可以用在航母上吗?

图片 1

图片 2

近期,我国海军宣布新一代无轴泵喷推进系统已经完成了研发,并且已经要在新一代核动力潜艇上应用了,虽然我们无法预知是哪艘核潜艇先用了这个泵喷推进,但是我们大致可以了解到,无轴泵喷推进系统是我国海军的创新发明,他比目前世界上所有的泵喷推进系统都要更先进。

无轴泵推技术,不过刚在我国完成突破,独此一家,别无分店,需要完成成熟化工程运用后,才可以用于航母。使用当然要使用,作为前沿性技术,效率高,噪音小,占用空间小,因而成为各国竞相追逐的研发目标,都在潜心攻克当中。我国应用技术前景光明,如在004型航母使用的话,正是军迷网友们共同的期待。此项世上绝无仅有的技术,得以率先使用在我国航母上,人无我有,这次我们先,这对于过去技术全面落后的我们来说,想想都是实在挺幸福的事。是啊,现在我们可以公开地说,已经没有什么不可以,全电推,电弹射,也都领了先,都知道我们有了电磁专家。

图为无轴泵喷系统的示意图,可见其转子叶片固定在外罩内侧。

此前高大尚

有那么几艘潜艇,率先使用,美国“海狼”级和“弗吉尼亚”,法国“梭鱼”,俄罗斯“亚森”,都使用的是泵推,对于那时我们来说,满眼都是高大尚,噪声水平和推进效率,提高了一大截儿。对流场能起到很好的一个分割作用,尤其表现在高速性能上,有良好的抗空泡能力。然而,以上潜艇使用的都是有轴泵推技术,对于无轴泵推,还相去甚远,都是研究,目前还没有一家完成突破,更莫说用到航母上。

潜艇的泵喷推进系统是在潜艇的推进螺旋桨上外套上一个涵道,这样可以提高潜艇的推进效率,也能够提高潜艇的隐身性能,降低潜艇的噪音,毕竟潜艇上最大的噪音来源中,螺旋桨噪音是最难处理的,既然最难处理,那就干脆把他罩起来,这样就可以完全的隔绝噪音了。此外,潜艇的泵喷推进系统目前国际上都是有轴泵喷,也就是转子固定在潜艇的推进轴上。

先到先得

没准我们第一个能用上。要在解决了电力供应的问题,有了充裕的电力,即可表现为持续、稳定和可靠。电力首在解决电容,电能储存,使各家头疼。都在闹热地谈论无轴电力泵与中压直流的融合问题,中压直流一大方向,我们可以领先20年。20年什么概念?是否马院士的谦逊?没准更长,那也说不一定。中国航母发展,使用前沿技术,唤做先到先得。

无轴泵推技术是一种先进的黑科技,引起了世界各军事强国的关注,因为无轴泵推技术已经被视作替代潜水艇的核心推进技术。取消了传统机械传动轴,替换了电机直接驱动螺旋桨叶,而此技术改变了根本上消除了传统机械传动所产生的噪声。不过,作为一种新技术,目前它还处于研发阶段。

(无轴泵推进技术)

传统潜艇的动力系统主要利用发动机输出动力,再通过传动轴和各部分齿轮啮合合,对带潜艇静音性的研究和探索,人们又研发出了七叶大侧斜结构螺旋桨,并在螺旋桨外周包裹了一个导流罩。利用导流罩隔离螺旋桨转动产生的噪音和振动,减少螺旋桨转动产生的气泡,从而来产生噪声。

(传统传动系统)

(有轴泵推进系统)

上述方法可以有效地降低潜艇噪音,但是对潜艇固有的机械噪声却无能为力。于是,为了开发更为安静的潜艇,消除潜艇机械噪声,无泵轴推进被提出来了。该技术将定子固定在环状导管上,内环动子与螺旋桨连为一体,通电后动子和定子相互作用,驱动动子并带动螺旋桨旋转,从而达到驱动潜艇前进的目的。取消传动轴后,从根本上解决了潜艇机械噪声的问题,而且还有效减少了气泡的产生,增强螺旋桨与舰体之间的密封性

(无轴泵推进系统)

无轴泵推技术的优势在于静音性,这对潜艇来说非常适合,但是对于航母而言就不一定合适了。首先,这一技术需要用到大量的电力,但是它的输出功率却不高。其次,航母提高静音性并没有战斗作战产生太大的影响。航母身边有一张立体式的反潜网络,再提高静音性也没有什么太大的意义。最后,目前无轴泵推进技术还不成熟,贸然给航母使用存在着对抗的技术风险。

(航母战斗群)

总体来看,无轴泵推进技术的确是一种先进技术,但是还需要很长的时间才能发挥实际应用。而且从目前的技术状态来考虑,航母也不太适合使用无轴泵推进技术。

可以,但没必要。▼这是潜艇螺旋桨,可以看到在旋转时产生了大量的泡泡。这些泡泡的学名叫做空泡,是螺旋桨高速旋转时产生的一种现象。空泡在产生之后不久便会破裂,然后产生额外噪音的同时,还会降低螺旋桨的推进效率,并且还有可能对螺旋桨造成损坏。为了减少空泡的产生,降低潜艇噪音,比较直接的一种做法是降低螺旋桨转速。但同时,螺旋桨转速下来了,潜艇航速肯定也下来了,所以这种做法明显不可行。降低转速不可行之后,工程师将目光 转向了改造螺旋桨。首先工程师想到了是对螺旋桨桨叶进行改造,于是就有了这东西▼。这是现代潜艇标配的螺旋桨,和普通螺旋桨相比,更不容易产生空泡,而且还有更高的推进效率。不过西方工程师依旧没有满意它的性能,他们觉得潜艇还应该更安静。

于是,他们又研制出了这个▼,泵喷推进器。有轴泵喷推进器其实就是把螺旋桨罩起来了,然后通过改进内部结构,实现吸水和喷水两个过程,像泵一样推着潜艇向前航行。泵喷推进器的推进效率非常高,而且可以延缓空泡产生,减少额外噪音。这种推进技术的产生,给船舶潜艇,甚至是鱼雷的航速带来了翻天覆地的变化。我国的22型导弹艇,采用4台英国进口的泵喷推进器,可以跑出50节的高速,这在以前是想都不敢想的。就在世界以为潜艇推进器的发展已经足够成熟的时候,工程师们还觉得不够满意,他们还想研制出比泵喷推进器更为静音,效率更高的推进器。转了一圈,他们的目光停留在了潜艇螺旋桨的轴上面。这跟轴在工作的时候高速旋转,产生剧烈震动,还会和其他设备碰撞产生噪音。如果把轴给取消掉,那潜艇岂不是会更加安静?说干就干,工程师们迅速热情满满的投入到了全新的研究工作中。只不过这一回,西方的工程师没能再领先了,他们败给了一个叫做马伟明的中国人!

▲这就是取消传动轴之后的推进器,属于泵喷推进器的一种。为了于传统泵喷推进器区分开来,传统泵喷推进器改叫有轴泵喷推进器,而这个叫做无轴泵喷推进器。无轴泵喷推进器其实就是直接把驱动电机集成到泵喷导管或者轮毂内,然后直接利用电动机驱动桨叶旋转,于是轴就取消了。无轴泵喷推进器实现了更低的噪音,却没能实现更高的推进效率。无轴泵喷推进器和有轴泵喷推进器相比,推进效率更低,能耗更大。但是在推进效率和静音中选择一个,潜艇肯定是选择静音。因为静音对潜艇来说就是隐蔽性,静音做的越好,隐蔽性越好,从而潜艇的战斗力也越强,战场生存能力也越强。但是对航母来说,静音根本毫无意义。因为航母及其护航舰艇有着强大的主动雷达系统,基本不怕水下潜艇的威胁。对航母来说,最好用的还是螺旋桨。

但是推进效率却是一个很要紧的东西,因为发动机输出功率确定了,如果因为推进器造成推进效率下降,油耗上升还航速下降的话。不仅航母的使用成本会大大提升,更有可能影响航母的航行性能。所以无轴泵喷虽好,但不适合航母。水面舰艇不要玩花里胡哨的,老老实实用推进效率高超的螺旋桨就可以了。无轴泵喷推进器不仅成本更高,还推进效率低,噪音下去了对水面舰艇没有任何实质上的意义。

无轴泵推技术可以用在航母上。但无轴泵推更适合潜艇上,为潜艇降低噪音,目前无轴泵推耗能还没得到更好解决办法,在未来很可能用在舰母上,无轴泵推技术对海洋生物有保障性,不会噪音过大无形杀死鲸类,能用上无轴泵推不会像美军航母编织队经过这片海域,大批鲸鱼神经中枢受损后失去方向感搁浅海滩。


介绍我国取得突破的这项技术:无轴泵推。

无轴泵推技术是某国独有技术,西方科学家们还没弄懂怎样运作,无轴泵推技术花五年时间研发,现在安装在核潜艇上并交付给海军,再不用被人家嘲笑说某某潜艇出海噪音响过拖拉机,让西方瞧不起,几年后让你高攀不起,无轴泵推技术大大提高潜艇隐蔽性,是我们服役成熟潜艇型号,技术与资源我们有,旧的不去新的不来,既然他们海狼级号称世界上最安静潜艇,那我们不能落后,人家有先进矛,我们有先盾,知己知彼。


无轴泵推,驱动电机,

我们潜艇降噪音技术,被看不起再到世界前列,离不我们科学们,默默辛苦付出,无轴泵推技术和西方有轴泵喷推进器不同,有轴泵喷推进器是铁皮把螺旋桨包起来,技术比较简单,有技术时候很得瑟,四处炫耀。

无轴泵喷推进技术是去掉传统有轴传动理念,完全上新台阶,泵喷推进器潜艇世界大同小异,无轴泵推技术出现,和传统有轴相比先进不是一点,由定子、转子、整流罩组成,转子独立潜艇内部原机外,驱动力来源于电机装整流罩内,环形布置,无轴螺旋叶片在整流罩内壁上,连接一起,中间无轴,驱动电机和潜艇体内原动机之间靠电缆连接,没有复杂轴系,节省内部空间,暂时全球最好泵推进方式。

现在无轴泵推技术用在大型战舰,等于小孩子穿成年人服装,不适合,到以后技术改进有可能用在航母上,毕竟噪音降低对海洋生物有好处没坏处,对大自然是爱护不是破坏。

传统的航母不管是常规动力还是核动力驱动系统,其都是核反应堆/燃油锅炉通过蒸汽轮机的机械能(燃气轮机产生的机械能)通过减速器后带动装有螺旋桨的轴来旋转来推动前进,在这个过程中轴的转动和辅机都会产生噪音和降低传动效率,如果给航母能够装上下一代核潜艇装备的无轴泵推技术带来的优势是巨大的,如果航母能够应用到无轴泵推技术,那将改变航母的作战形态。其实无轴泵推技术在我们生活中很常见,电动车的后轮就是,由安装在车轮上的电机直接驱动,在这个过程中没有传动轴只有电缆,所以传动效率和噪音都能够大幅改变(现在电瓶车电机噪音大是电机的问题,而无轴泵推主要是取代传动噪音)。航母采用无轴泵推技术后,就可以抛弃原来那种推进螺旋桨只能布置在舰尾/船体内必须为传动轴留有空间(破坏了水密性降低了航母的抗沉性)和占据大量空间的劣势。而且还提高了航母的推进效率和降低了噪音,和目前已经在商用邮轮上采用的外置桨叶吊舱推进相比由于没有传动轴,传动效率更高,噪音更低。在无轴泵推中,电机的定子被集成到环形导流罩内,电机的转子则与导流罩内的推进桨叶融合为一体了。由于没有传动轴的限制,推进器可以更随意的布置在舰体更有利于提高推进效率的位置,对于提升航母的战斗力是有很大帮助的。但是航母要想装备无轴泵推就要使用到舰艇综合电力技术,只有解决这个实用性难题,军舰才能采用先进的无轴泵推或者更保守的有轴吊舱推进技术,当时这两种在战时维修时都会很困难,这也是劣势所在。

其次是解决舰艇耗电大户的问题,因为无轴泵推技术采用的是电机,这些电动机是耗电大户,所以没有充足的电力供应都是瞎白话。其次由于航母体型巨大,对航速要求又高,所以就需要电力的功率足够大,以10万吨的航母推进需要28万马力来算,至少需要4台单机功率35兆瓦左右的超导电机,同时这台超导电机还需要做到体积小、重量轻等特点。而且在可靠性方面还要经受得住考验,特别是面对海水中盐腐蚀强的问题。航母采用无轴泵推技术的优势很多,但是需要解决的问题也很多,比如大吨位的军舰综合电力推进技术和超导电机的长足发展后才会有装备的可能,最好在装备前在比如舰队补给舰这种大吨位的军辅船上经过试验后才会装备航母,毕竟航母是用来打仗的,可靠性远远比什么都重要。

回答这问题之前先来了解一下什么叫做“无轴泵推”。从这个名字的字面上去理解,“无轴”的意思就是指“没有传统轴”,而“泵推”的的意思,或者叫全称则是“泵喷推进”,所以,这个无轴泵推技术从字面上去解释就叫做“没有传动轴的泵喷推进系统”,我们想要知道什么是“无轴泵推”,就要先了解“泵喷推进技术”是什么?这个后面再说,现在先来介绍一下传统的螺旋桨推进系统是怎样的,看下图,是一个螺旋桨推进系统的结构简图,图中的:动力系统+传动轴+螺旋桨,就是螺旋桨推进系统中的主要结构部分。

▲螺旋桨推进系统示意简图

而这种传统的的螺旋桨推进系统有个很明显的缺点,就是噪音感人,为什么会产生那么大的噪音?这个就跟整个螺旋桨推进系统的构造有关了,首先是自身的机械噪音大,像传动装置(齿轮、传动轴等)在工作的过程中产生的噪音是不可避免的,除此之外还有桨叶,水中高速旋转的桨叶会产生空泡噪音,所以,这就是螺旋桨推进系统的主要噪音来源。然后我们要知道,噪音这指标对于商船来说可能没那么重要,但是像潜艇这样的军用装备对噪音的大小就有着严格的要求了,毕竟声音越大就意味着潜艇的隐蔽性越差,隐蔽性不好的潜艇跟一条咸鱼也没多大区别,因此,为了尽可能减小潜艇的在水下的噪音,后面就开始有了一种叫做“泵喷推进系统”的技术,也就是在最开始提到的那个(还不是无轴泵推),那所谓的“泵喷推进”又是怎样的呢?继续看图:

▲(后置定子式)泵喷推进系统结构简图

上图是一个泵喷推进系统的结构简图,其实现阶段的泵喷推进技术跟传统螺旋桨推进技术在结构组成上的本质差别不大,仍然是有传动装置和螺旋桨的,区别就在于泵喷推进系统给自己的螺旋桨加了一个“罩子”,就像上图所示的那样,而这个“罩子”其实是一个“环状导管”,采用减振、吸音材料制作,其剖面是机翼型的,作用就是屏蔽、减小内流道内转子高速旋转时产生的巨大噪音,转子就相当于“螺旋桨”,定子则是一个桨叶组,这些桨叶都有着固定的角度,定子的作用是固定环状导管,以及给进入转子的水流预旋(前置定子)或者是缓冲转子转动时产生的尾流能量(后置定子)。根据定子的位置,又可以把泵喷推进系统分为两种,分别是“后置定子式”和“前置定子式”,后置定子式的定子在转子后面,前置则刚好相反。目前潜艇上使用通常都是“前置定子式泵喷推进系统”,因为噪音相对更小,不过推进效率也比后置定子式要低。▲无轴泵推动力系统结构简图

好了,说完泵喷推进系统,就可以来介绍题目中说到的“无轴泵推”了,简单来说,把(有轴)泵喷推进系统的传动装置去掉,就是我们说的无轴泵推了,也就是说,无轴泵喷推进系统没有传动轴、齿轮结构等这些东西,而没有传动轴,那么转子(螺旋桨)的转动就需要用另外的手段来实现,看上图中的无轴泵推结构示意图,转子、定子以及电机(动力装置)都集中在一个外壳内部,而桨叶不用传动轴连接,而是直接固定在转子的内壁,转子的转动则是利用“电磁感应原理”由外壳内部的电机直接带动,这样做的好处是什么呢?好处就是可以有效减小动力系统的噪音,桨叶的转动不用螺旋桨带动,而是直接利用电磁感应原理,这样一来,系统本身的机械噪音就能大幅度降低(减少了机械传动装置),再结合泵喷推进系统本身的降噪手段,就可以使整个动力系统的噪音降到一个很低的水平。▲无轴泵推中固定在转子上的桨叶

但是,无轴泵推技术目前还处于研究阶段,距离可以成熟应用还有一段不小的距离,为什么?因为想要把无轴泵推技术装到潜艇上,就需要一个体积足够小、功率足够大的电机,电机的体积要能保证装在环状导管内部(也就是那个“罩子”里面),并且还要有足够输出功率来保证潜艇的的航行速度,而现阶段这样的电机技术还不成熟,还没有哪个国家彻底实现了军用,不过这里说一下,我国的无轴泵推技术研究是走在世界前列的。

最后,像题目中说的那样,能不能给航母用无轴泵推技术?额,可以是可以的,但完全没必要好吧,原因有两点,首先是技术难度更大,毕竟航母的排水量摆在那里,整个推进系统的输出功率就要远远大于潜艇上使用的,现在连潜艇用的都还没搞出来,就想着给航母用了?其次,航母这种庞然大物不需要降噪,降噪是应付声呐的,而航母这玩意就飘在海上,不管是天上的卫星、预警机,还是水面的舰载雷达,都能够有效侦测,说白了航母就是用来“明刀明枪”干架的,人家周围跟着一大推“小弟”(那些编队舰艇),根本就不用像潜艇那样强调水下的隐蔽性,难道你见过水下航行的航母?而且,就凭航母这种体量,不管怎么使用何种降噪手段,噪音也不可能小到哪里去的,所以用无轴泵推技术完全就是多此一举。

无轴泵喷推进技术可以用于任何军舰,不只是潜艇,航母当然也可以。不过该技术主要的意义是减小舰艇的驱动系统噪音,减小噪音就能做到对声呐隐身性能的提升,所以他更多的还是用于一线的反潜军舰和潜艇,但是从技术上来看,用在航母上也不是问题,只不过没有这方面需求。

图为西北风级两栖攻击舰使用的电动推进吊舱。

泵喷推进器是在传统的推进螺旋桨外加上一层外壳,以隔离推进器发出的噪声的一种推进方式,泵喷推进器除了外壳,还包括外壳内的定子和转子两个部分,转子就是推进螺旋桨,套在外壳里就叫做转子,定子则是不会转动的扰流口,要么在转子前,要么在转子后,有不同的特性,分成前置定子和后置定子两种。前置定子可以对水流进行提前整理,降低推进螺旋桨划动水流时产生的噪音,而后置定子则可以让螺旋桨充分划动水流,提高推进器的马力。

图为泵喷推进器结构图,以及导管、定子、转子的位置。

无轴泵喷推进技术是取消了推进系统的驱动轴,让推进螺旋桨,也就是泵喷推进器中的转子在无轴的状态下,围绕着圆筒外壳的内部旋转,以电机来驱动,至于泵喷推进器中的定子也依然可以分为前置和后置两个布置方式。就泵喷推进器的主要特征来看,他更适用于潜艇和反潜军舰使用,作用就是降低驱动系统的噪音。驱动系统的噪音来源主要是发动机、驱动轴、螺旋桨三个部分,使用减震基座就可以降低发动机的噪音,使用泵喷推进器,则降低了螺旋桨的噪音,而使用无轴泵喷推进器,取消掉传统的驱动轴,则可以直接取消驱动轴的噪音。

上图为电力泵喷推进吊舱示意图,下图为西班牙胡安卡洛斯一世级的推进吊舱。

航母这种军舰对推进系统的需求主要偏重于推进的功率,至于噪音自然是越小越好,但是航母的航速远比降低噪音要重要。何况,对于这种搭载飞机的军舰,有一种同样可以取消驱动轴系的推进方式,也就是全电力推进方式,这种军舰因为使用了电力推进技术,因此不需要驱动轴系的存在,直接把电路接通在推进螺旋桨上,就可以转动螺旋桨提供推力,噪音虽然没有泵喷推进那么小,但是因为没有驱动轴,因此噪音也不大。

上图为美国无轴泵喷推进测试模型,下图为潜艇前置定子式无轴泵喷推进器概念图。

这种推进方式还可以进一步改进,成为推进吊舱。在舰体下部伸出去几个可以回转的螺旋桨推进吊舱,在军舰进行不同方向的机动动作时,螺旋桨吊舱都可以根据实际情况调整推进的方向,在军舰舰首不指向目标的情况下,使军舰朝着目标机动,这种推进方式已经被法国海军的西北风级两栖攻击舰运用,同时电力推进的航母还包括英国海军的伊丽莎白女王号航母,因此这一推进方式比使用复杂的无轴泵喷更加实用。

上图为有轴泵喷推进器结构图(俄罗斯后置定子式),下图为航母下方巨大的推进轴。

无轴泵推进技术可以用在航空母舰上吗?什么是无轴泵推进技术?无轴泵推(全称:潜艇无轴泵喷推进器)是继机械式泵喷推进器之后新一代的潜艇推进系统。 无轴泵喷推进器将传统螺旋桨和机械式泵喷推进器的轴系驱动转化为布置在泵喷导流管内的电机驱动,从而取消了传统动力系统的驱动轴,也从根本上消除了轴系所带来的各种噪声等问题。

无轴泵推进技术的主要目的是,降低潜艇在水下航行时的噪音。如果潜艇的噪音过大,很容易被声纳探测器发现。潜艇的位置就很容易暴露,极易遭到反潜兵器的攻击。降低潜艇的噪音是各海军强国的重头戏。中国在这方面也有雄厚的技术储备,预计我国下一代核潜艇将使用该技术。

航空母舰作为现代海战的主力装备,它需要面对的是巨大的防空压力。而降低航空母舰航行时的噪音,根本没有实际意义。所以无轴泵推进技术,只适合在潜艇上使用才有意义。图片来自网络,侵删。

无轴泵推是目前十分火热的一种船舶推进方式,在讨论无轴泵推是需要与另一个条件放在一起才有意义,那就是舰船的综合电力系统。相对于传统的传动轴+螺旋桨的推进方式,无轴泵推可以最大限度的降低传动机构在运动过程中产生的噪声,对于提高舰艇声学隐身能力具有重要的意义。但是对于航空母舰这样的大型水面舰艇来说,其实对噪音并不需要太关注,一般情况下提升推进效率、获得更高的航速才是首要因素,因此,以目前的技术状态而言,无轴泵推虽好但在航母等大型水面舰艇上的应用价值并不明显。当前航母的推进方式主流还是传统机械传动螺旋桨的形式

无轴泵推的组成结构十分简洁,螺旋桨叶片顶部就是电动机的转子部件,而螺旋桨壳体是电动机的定子部件。驱动组件为中空结构,只需要通过电缆与发电/储电装置连接,安装方式灵活,且可以实现无级变速、快速调节等。相对于传统机械传动,无轴泵推所需要的安装空间、推进过程中产生的机械噪声等都会大幅降低,这对于“寸土寸金”的军用舰艇而言确实意义非凡。无轴泵推的一般结构组成船用电力推进的一般组成国产20MW级船用发电机组

无轴泵推装置目前应用价值最大的领域是在潜艇方面,潜艇的最大特点就是能够从水下发动突然袭击,对于隐蔽性的要求是目前军用舰艇中最苛刻的。潜艇在航行中的噪音主要来自于两个方面,即流体噪音(包括水流经艇体以及螺旋桨划水产生的噪音)以及机械噪音(包括动力系统、传动部件等运行过程中产生的噪音)。其中,流体噪音中螺旋桨划水以及机械噪音中传动部件运行这两方面产生的噪音所占的比重较大。采用无轴泵推可以大幅降低机械传动和桨叶划水(结合泵推流体设计)产生的噪音,对于提高潜艇隐蔽性价值很大。美国最新的“弗吉尼亚级”核潜艇等目前已经采用了机械传动+泵推设计(有轴泵推),其下一代战略核潜艇“哥伦比亚级”计划在2027年建成,将采用电力+泵推的形式。“海狼级”核潜艇采用了机械传动有轴泵推装置美国下一代战略核潜艇“哥伦比亚级”采用综合电力+有轴泵推方式

目前,包括航空母舰在内的大中型水面舰艇普遍采用的还都是传统的机械传动+可调桨距螺旋桨的推动形式,只有英国的“伊丽莎白女王级”航母、45型驱逐舰和美国的DDG1000驱逐舰采用了综合电力+电动机+传统螺旋桨的驱动方式。无轴泵推的应用目前还处于工程检验阶段,一些小吨位的船舶上已经开始了试验性应用,但是在军用舰艇上还是空白。英国“伊丽莎白女王级”航母是目前吨位最大的电力推进舰艇美国DDG1000驱逐舰也采用电力推进

其实无轴泵推与有轴泵推相比,在布置和噪音上有一定优势,但是在推进功率上目前还无法做到太高。对于大型航母来说,推进功率普遍在20万马力以上,即便是想应用无轴泵推短时间内也无法实现。个人认为类似“伊丽莎白女王级”的综合电力+电动机+传统螺旋桨推进足以满足未来航母的需求,美国也计划在“福特级”核动力航母4号舰之后采用这种方式,无轴泵推未来还是与潜艇更匹配。对于航母来说,无轴泵推的价值不大无轴泵推与核潜艇才是最近搭配

欢迎关注“威呐解析”,阅读更多原创军事内容(图片源自网络)。

感谢邀请

无轴泵推是喷流推进的驱动形式,没有中央轴机械,以函道喷流推进,效率更高,适合电力舰艇,

对于航母,无轴泵推设备安装位置更方便更自由,占地更少,可以出让更多空间用于干别的。

现在一般航母都是尾推桨。如改用无轴泵推,则可以更灵活的布置着力位点,在尾部和两侧设置尾推和肋推,用于改善航母的急转弯性能。

只要能源电力给力,无轴泵推不仅可以尾推还可以侧肋贴腮推,并且顺带过滤海水提取溶氧,电解氢/氧,提纯氘氚,获得氢燃料供应舰载机。这件事函道喷流才能做。机桨很费劲。

恐怕根本没机会了。大型航母目前已有成熟核动力和轴推。多了点损耗与再用大投资重做无轴推相对比哪个更可行?有关政府部门会同意吗?(讲到这就是美国国会)尽管怎样能360度掉头,但航母本身的巨大吨位及在海面的高度在海上永远是个活靶子,对卫星更是无处可逃。对于高精度制导武器更是意义不大。我们自身的航母也一样。而且航母这种作战样式在大量机器人作战样式时代即将来临时有被淘汰的巨大可能性。仅有救援救灾用途。美国人也非常清楚这点。仅有核保护伞核威慑下的实力显示作用(没人敢动)。无需再投资改进推进,意义真的不大。另外提问和命题本身就是个‘伪命题’。我原也不想插嘴。但实在看不下去。

图为美国海军弗吉尼亚级核潜艇上的泵喷推进器。

泵喷推进系统可以分为转子、定子和外罩三个部分,这三个部分分别发挥不同的作用,转子会转动,用来产生推力,说白了,就是潜艇的螺旋桨,只不过是套在外罩里面的螺旋桨。定子则是对水流进行整理的,定子是不会转动的部分,在世界上,把目前的有轴泵喷推进器分为前置定子和后置定子两个部分,目前大都是前置定子,这样定子可以预先对水流进行预先旋转整理,转子转动时波动的水流就会较小,噪音比较低。

图为俄罗斯海军在一艘基洛级潜艇上装备的后置定子泵喷推进器。

后置定子则是转子在前,这样泵喷推进的功率会比较高。目前,俄罗斯使用后置定子,美国使用前置定子多。俄罗斯之所以使用后置定子,是因为俄罗斯海军对潜艇的动力和机动性的要求更高,俄罗斯认为潜艇的有效作战能力,机动性大于隐身性,而美国海军则相反,他们认为潜艇的安静度是第一,潜艇的速度和功率再其次,目前孰优孰劣还未可知。

图为无轴泵喷推进器的原理演示样机。

我国的无轴泵喷则是,转子不固定在潜艇的推进轴上,这样潜艇就又省却了一个大的噪音源,也就是推进轴,无轴泵喷是电力驱动系统,他可以将转子环形布置在外罩的内部,这样转动的时候就没有驱动轴和潜艇的艇身及水流摩擦发生的噪音了,另外,无轴泵喷还可以灵活布置,他可以在潜艇的尾部任意区域选择布置,提高推进效率,甚至可以反转,实现倒车。

图为潜艇泵喷推进器的结构示意图和艇体的连接方式。

这样,潜艇的噪音不但大大降低,而且潜艇的灵活机动性大大提高,潜艇的作战效能会更高。一个无轴泵喷推进器,一下子就解决了我国海军核潜艇上的两大噪音源,还解决了潜艇的机动问题,这样的设备,也难怪被称为是新一代的和领先的武器系统了。

所谓无轴泵推,自然是相对于有轴泵推而言的,目前我国在“潜艇无轴泵推”领域的发展已经处于前列,甚至可以说我国该技术已经领先美国十年。

像是美国的“弗吉尼亚”级和“海狼”级核动力攻击潜艇,都采用的是有轴推进器,这类潜艇以及其他使用该技术的水面舰艇的有轴推进器,都是通过推进器正中心轴上的转子传动轴来驱使推进器螺旋桨旋转的,你可以把它想象成是一个“超大号的电风扇”。这种推进器通过向后喷射海水来维持推进的动力,通过泵的高速离心工作,使得进入入口内部的水流通过泵加压并向后经过喷嘴。增加轴的好处就是可以以较低的速度来获取较大有效的推进力度,这非常适合中低速的推进潜艇,如潜艇,有轴泵推技术也是目前最为常见的潜艇推进方式。

而至于无轴泵推是个什么黑科技?相较于有轴泵推,无轴泵推没有一系列驱动轴,是通过电流带动电机直接运转的,电机的定子都镶嵌在扇叶外侧的环形导管中。在运转之时,定子和转子之间存在一定空隙,在通电后由于电磁感应现象产生交变磁场来带动叶片转子运动。

除此之外,无轴泵推的最大优势是其噪音更低,随着各国反潜能力的大幅度提升,潜艇对降噪隐身技术方面的要求也变得日益迫切。当然各国海军除了大力发展和研究消声材料和水下水声抑制设备等在传播途径中降噪的方式之外,还应充分考虑到声音三要素中对噪声源的抑制,而有轴推进器叶片的旋转噪声周期性强,处在中低频率的噪声强度较大、辐射距离远且暴露在艇外直接向海洋环境中辐射潜艇推进时产生的噪声,是各国检测水下潜艇时最常检测到的主要声源之一。

无轴泵喷推进器各部件示意图

因此,研究推进器水下辐射噪声的声场特性对提高潜艇隐身性至关重要,潜艇对新型低噪声推进器日益紧迫的需求和技术开发催生了无轴泵喷推进器。无轴泵喷推进器水下噪声更低,除此之外推进能力也更强,绝对是未来潜艇所必备的推进方式。

本文由军事资讯发布,转载请注明来源:潜艇无轴泵推到底是怎样的黑科技?