潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

10 個回答
和风漫谈
2019-04-17

潛艇是“大洋黑洞”,其絕佳的隱蔽性讓敵人不寒而慄。一艘潛艇的噪聲水平是重要的指標之一。噪聲主要來源於三方面:螺旋槳噪聲、水動力噪聲、機械噪聲。

為了降低嗓聲,工程師們想盡了各種辦法。螺旋槳從五葉升級到七葉大側斜,噪聲明顯降低。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

再給它加上環狀導管,屏蔽螺旋槳噪聲,用定子改善進流,就成了泵噴推進系統。

1979年,英國率先在“特拉法爾加”級核潛艇上使用泵噴推進器,隨後美蘇也在“海狼”級、“弗吉尼亞”級、“北風之神”級等核潛艇上使用。它被列為絕密技術,用罩子嚴嚴實實的包裹起來。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

其實泵噴推進系統是傳統主機-傳動裝置-軸系-螺旋槳推進方式的衍生版,仍然用傳動軸系傳導動力,一頭連著主機,一頭連著螺旋槳。

有軸系就無法解決與艇身、螺旋槳之間的機械耦合噪聲,另外,減速器、離合器等也是噪聲重要來源之一。雖然減震浮筏、消聲瓦抑制噪聲效果顯著,但這條路已經走到了盡頭。要想繼續降低噪聲,必須尋找全新方案。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

這時,一種全新的“無軸泵噴推進系統”(無軸輪緣推進系統)走進視野,對潛艇設計產生革命性影響。它的外觀和有軸泵噴推進器差不多,但內涵截然不同,它把軸系淘汰了!這可是核心部件啊。

環狀電機是動力來源,其定子固定在環狀導管上,內環的動子與螺旋槳合成一體。通電後,動子帶動螺旋槳旋轉,驅動艦艇前進。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

這種設計實在巧妙,好處多多:

1、螺旋槳損傷降低,空泡減少。

傳統螺旋槳切割海水速度最快的槳尖,恰恰是最薄弱的,在海水反作用下損傷很大。而無軸泵噴模式裡,切割海水速度最快的部位變成了槳根,是最厚最結實的地方。螺旋槳損傷大大降低,還抑制了空泡產生。沒有螺旋槳軸,也降低了漁網纏繞風險。

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2、噪聲低,省空間。

艦艇軸系長達幾十米甚至上百米,佔用空間大,噪聲大。無軸泵推沒有軸系,從根本上消除了傳動噪聲,使潛艇進入新境界,比“大洋黑洞”更安靜。軸系佔據的大塊空間,也能安裝其他設備,利用率大大提高。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

3、推進效率高。

傳統推進系統,動力從主機經傳動系統、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,隨著系統優化還會越來越高。

4、密封性好。

傳統螺旋槳軸與艇體之間的密封很複雜。而無軸泵推用電纜傳輸電力和信號,各傳感器採集的數據也由電纜回傳,再不用為複雜的密封煩惱了。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

5、佈置靈活,機動性高。

無軸泵推不受軸系限制,佈置方式靈活。可以佈置在艇尾,也可以佈置在艇身兩側,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。和風漫談原創,禁止抄襲。

當然,無軸泵噴推進系統也有困難要克服:

1、消耗電力多,電機運轉要精確控制,需要綜合電力控制系統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、受到環形導管限制,電動機體積不能太大,又要提升動力,非常考驗設計和製造水平。

4、海水從電機轉子、定子間流過,帶走熱量提供冷卻。定子、轉子要用特殊材料的外殼包裹,以抵禦海水侵蝕。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

無軸泵推系統的科技水平非常高,將使潛艇戰鬥力提高一大截。那如此先進的黑科技,是不是美國水平最高呢?不,在這個世界上美國還真不是處處領先。雖然其國防部從2004年就制定了Tango Bravo項目,研究無軸泵推技術,但並無確切成果產出。

事實上,在這個領域我們才是世界領先!

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

前段時間,我國著名科學家、中國工程院馬偉明院士帶領團隊攻克了中壓直流綜合電力技術,帶動了我國無軸泵推、電磁彈射、電磁炮等一系列先進技術迅速發展,為下一代潛艇和艦艇發展打開了廣闊空間。

這是無數軍工人日夜奮鬥的結果,他們的無私奉獻讓國防事業更強大,向他們致敬!

和風漫談原創文字,歡迎關注,圖片來自網絡,侵刪。一起了解有趣的知識。

军史吐槽君
2019-03-15

目前世界上的潛艇一共有三種動力系統,第一種就是傳統的驅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,現代最先進的螺旋槳也只能發展到七葉片,當年蘇聯為了製造七葉大側斜槳從日本東芝進口精密數控機床,就曾經引起了軒然大波,螺旋槳推進雖然製造簡單,但是缺點也很明顯,那就是噪音太大而且推進效率不高。
潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?
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(水流從罩子向後噴射,就是所謂的泵噴),於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麼本質區別,依舊還是使用驅動軸帶動轉子(螺旋槳)旋轉產生反作用力推動潛艇前進,最大的區別就是在外面加了個罩子(環狀導管)屏蔽了部分噪音,另外還安裝了後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,而後美國的海狼級,俄羅斯的基洛級,法國的都先後運用了有軸泵噴推進器。
潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?(美國弗吉尼亞級有軸泵推)

對比傳統螺旋槳,有軸泵噴推進雖然減少了部分噪音,但是本質上並沒有什麼區別,可以說這只是一種過渡性的技術方案,所以從21世紀開始,以美國為首,各軍事大國紛紛開始研製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驅動軸,將螺旋槳葉片安裝在環狀導管(罩子)內側,將動力裝置集成在潛艇外部的環狀導管內部,由電機帶動整個環狀導管內部槳葉一起旋轉,從根本上杜絕了驅動軸這個最大潛艇的噪音源。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

那麼無軸泵推有什麼優勢呢?

第一、根據試驗數據,同等體積的無軸泵推和傳統的七葉大側斜槳相比,推進效率高出20%左右,但是整體噪音卻要小15分貝以上,對於以噪音大小判斷先進程度的潛艇來說,這簡直就是劃時代的進步。

第二、無軸泵推將電機集成在潛艇外部的環形導管(罩子)內部,有效節省了潛艇內部空間,不僅能夠讓潛艇裝載更多的導彈魚雷,還能改善艇員的生活環境,而這些都是戰鬥力!
潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?
我國目前的潛艇運用的還是傳統螺旋槳推進裝置,並沒有發展有軸泵噴推進器,所以噪音水平對比國外潛艇有不小的差距,也正是因為這樣,美國人曾經嘲笑我們:中國潛艇只要一出港口,在大洋彼岸就被探測到了。在2017年5月30日播出的《焦點訪談》節目中,專題報道了海軍工程大學電力電子研究所所長馬偉明的先進事蹟,其中就痛痛快快的打了美國人的臉,馬偉明博士介紹了我國無軸泵推的進展,並且表示在這一領域已經領先美國十年以上,要領先就領先美國,可以預見,我國下一代潛艇必將結合全電綜合推進,運用全新的無軸泵噴推進器,屆時我國的核潛艇綜合水平終於能夠站上世界之巔!
潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

海事先锋
2019-12-31

近期,我國海軍宣佈新一代無軸泵噴推進系統已經完成了研發,並且已經要在新一代核動力潛艇上應用了,雖然我們無法預知是哪艘核潛艇先用了這個泵噴推進,但是我們大致可以瞭解到,無軸泵噴推進系統是我國海軍的創新發明,他比目前世界上所有的泵噴推進系統都要更先進。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

圖為無軸泵噴系統的示意圖,可見其轉子葉片固定在外罩內側。


潛艇的泵噴推進系統是在潛艇的推進螺旋槳上外套上一個涵道,這樣可以提高潛艇的推進效率,也能夠提高潛艇的隱身性能,降低潛艇的噪音,畢竟潛艇上最大的噪音來源中,螺旋槳噪音是最難處理的,既然最難處理,那就乾脆把他罩起來,這樣就可以完全的隔絕噪音了。此外,潛艇的泵噴推進系統目前國際上都是有軸泵噴,也就是轉子固定在潛艇的推進軸上。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

圖為美國海軍弗吉尼亞級核潛艇上的泵噴推進器。


泵噴推進系統可以分為轉子、定子和外罩三個部分,這三個部分分別發揮不同的作用,轉子會轉動,用來產生推力,說白了,就是潛艇的螺旋槳,只不過是套在外罩裡面的螺旋槳。定子則是對水流進行整理的,定子是不會轉動的部分,在世界上,把目前的有軸泵噴推進器分為前置定子和後置定子兩個部分,目前大都是前置定子,這樣定子可以預先對水流進行預先旋轉整理,轉子轉動時波動的水流就會較小,噪音比較低。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

圖為俄羅斯海軍在一艘基洛級潛艇上裝備的後置定子泵噴推進器。


後置定子則是轉子在前,這樣泵噴推進的功率會比較高。目前,俄羅斯使用後置定子,美國使用前置定子多。俄羅斯之所以使用後置定子,是因為俄羅斯海軍對潛艇的動力和機動性的要求更高,俄羅斯認為潛艇的有效作戰能力,機動性大於隱身性,而美國海軍則相反,他們認為潛艇的安靜度是第一,潛艇的速度和功率再其次,目前孰優孰劣還未可知。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

圖為無軸泵噴推進器的原理演示樣機。


我國的無軸泵噴則是,轉子不固定在潛艇的推進軸上,這樣潛艇就又省卻了一個大的噪音源,也就是推進軸,無軸泵噴是電力驅動系統,他可以將轉子環形佈置在外罩的內部,這樣轉動的時候就沒有驅動軸和潛艇的艇身及水流摩擦發生的噪音了,另外,無軸泵噴還可以靈活佈置,他可以在潛艇的尾部任意區域選擇佈置,提高推進效率,甚至可以反轉,實現倒車。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

圖為潛艇泵噴推進器的結構示意圖和艇體的連接方式。


這樣,潛艇的噪音不但大大降低,而且潛艇的靈活機動性大大提高,潛艇的作戰效能會更高。一個無軸泵噴推進器,一下子就解決了我國海軍核潛艇上的兩大噪音源,還解決了潛艇的機動問題,這樣的設備,也難怪被稱為是新一代的和領先的武器系統了。

赤焰哒哒哒
2019-12-27

潛艇的無軸泵噴推進技術是一種非常先進的潛艇推進裝置,屬於潛艇推進系統的下一代技術。其原理是將原本螺旋槳的軸取消,將葉片佈置在導流管內進行工作。這樣一來,沒有了螺旋槳的軸,潛艇螺旋槳軸高速旋轉所帶來的巨大噪音就從根本上得到解決,可以大大降低潛艇的噪聲水平,增強其隱蔽性。
潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?
目前世界上各個型號的潛艇採用的推進系統包括兩種,一種是普通的七葉大側斜螺旋槳,另一種則是高大上一點的有軸泵噴推進。有軸泵噴推進技術最初是英國人發明的,對潛艇螺旋槳的轉子噪音有一定的抑制作用,而且提升了推進效率。所以很快,美國就將其運用在了先進的海狼級身上,俄羅斯也緊跟其後將這種泵噴技術運用在了亞森級上。
潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?
這種有軸泵噴推進技術的確有一些優點,但是其實和普通的螺旋槳相比,並沒有太大的區別。其遠離非常簡單,從艇身內部的動力系統伸出一根長長的軸,然後螺旋槳外罩了一層叫做環狀導管的外殼。通過這層外殼可以屏蔽螺旋槳產生的部分噪音,同時改善螺旋槳的工作環境,提升其推進效率。不過這種方式並不能徹底解決潛艇的軸系噪音,所以真快就發展出了無軸泵噴推進系統。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?
所謂的無軸,其實就是把螺旋槳的軸取消,將葉片直接固定在導流管內側,如上圖所示。取消了中心高速旋轉的軸,葉片佈置在導流管內部之後,從中心驅動的方式變為四周驅動。其實就是將電機整個塞進了佈置葉片的導流管,葉片隨著電機整體旋轉,徹底解決了中心軸旋轉時和電機驅動系統的機械結構接觸時產生的噪音。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?
無軸泵噴推進技術有著兩大優點。第一,和普通推進系統相比,噪音較低,同時推進效率更高,更加適合用於高速航行,所以無軸泵噴推進系統將是未來核潛艇的主流推進系統。第二,有助於優化潛艇內部空間結構。由於其電機直接佈置在了潛艇艇身外的導流管內,艇身內部就空出大量空間,可以用作其他用途。這對於艇身內部空間寸土寸金的潛艇來說,意味著更久的自持力,更強的戰鬥力!

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?(有這樣的科學家,種花家復興指日可待!)

我國在這個領域處於世界先進水平!不知大家還記不記得2017年5月份的一次《焦點訪談》節目。節目中,海軍工程大學某研究所所長馬偉明院士向觀眾介紹我國的船舶綜合電力推進系統和無軸泵噴推進系統。他說,我們的無軸泵噴推進系統技術領先就領先美國!而且要領先就整整領先十年!綜合全電推進是無軸泵噴推進系統的基礎,這兩個技術的突破意味著我國的下一代核潛艇已經開始作用無軸泵噴推進技術。屆時,我國的核潛艇從此能夠徹底甩脫海底拖拉機的惡名!

联合防务
2019-12-26

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

潛艇從普通螺旋槳到七葉大側斜螺旋槳到泵推,即將發展到無軸泵推,這成果和發展速度都令人感到太厲害了,想想上世紀80年代蘇聯從日本東芝偷偷購買了先進機床,得以生產出七葉大側斜螺旋槳,使得潛艇噪音大幅減小,令美國人大為惱火的故事,這當時的“先進技術”這都成了上上一代技術了。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

現在還是有很多潛艇使用螺旋槳,只是有很多已經使用有軸泵推了。這東西最早是英國使用的,“特拉法爾加”級、“機敏”級都採用了泵推,美國一看不錯也為自己的“海狼”級、“弗吉尼亞”級研發裝備了泵噴推進器,法國“梭魚”級、俄羅斯“亞森”級都用上了泵推技術,這些都是有軸泵推,也就是說,有一根從潛艇內部伸出來的傳動軸,帶動泵噴推進器裡的螺旋槳,看起來嘩嘩往外噴水,實際上就是用一隻環形罩子把螺旋槳罩起來了而已。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

無軸泵推就真是厲害了,看起來絕對黑科技,那就是中間的槳葉沒有軸,還轉得飛快,祕密就是把驅動電機設計在環狀罩殼裡,由於徹底跟傳動軸告別了,所以它的噪音水平最低,甚至低於海洋背景噪音,正是由於海軍工程大學馬偉明教授的傑出工作,使得我國直接跨過有軸泵推,使用無軸泵推,將我國潛艇的噪音水平一下子推到世界超一流行列。N

兵说
2019-05-14

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潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

局座張召忠在80年代翻譯了湯姆·克蘭西的小說《獵殺紅十月號》,這部小說的“主角”——“紅十月號”戰略核潛艇(颱風級)就採用了噴射器和電動推進技術。採用這種技術的優點是,可以大大降低潛艇的噪音。湯姆·克蘭西構想中的這種先進的推進系統,與現在的無軸泵推系統比較類似。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

馬偉明少將在接受央視採訪時表示,中國新一代攻擊型核潛艇(095型)將配備無軸輪輞驅動的泵噴推進系統,這是一種革命性的靜音推進系統。可以說,我國在無軸泵推系統方面的探索出於世界的領先地位。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

在此之前,潛艇採用的泵噴推進系統均為有軸泵噴,最初是在80年代由英國皇家海軍的“特拉法爾加”級攻擊型核潛艇率先採用的。泵噴推進系統由兩組葉片串聯分佈於艇尾:一組固定,叫定子葉片;一組由主軸驅動,叫轉子葉片。定子葉片可以使水流流過轉子葉片前進行預旋,讓轉子葉片的進流條件得到改善,從而減小噪音。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

這兩組葉片外面有一個前粗後細的柱型罩子(也叫環狀導管),一般由吸聲、減震的材料製造,可以有效阻斷葉片轉動產生的噪音。潛艇的泵噴推進器,定子葉片一般被設置在轉子葉片前面,噪音較小,但是推進效率低;但是魚雷的泵噴推進器,定子葉片放在後面,推進效率高、噪音較大。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

我國現在搞出的這種輪輞驅動的泵噴推進系統,是將電動機安裝在環狀導管內部,將轉子葉片連接在環狀導管內部的旋轉帶上(由電動機驅動)。也就是說,驅動螺旋槳的大軸被取消了,這不僅大大降低了潛艇的輻射噪聲,還很好地節省了寶貴的艇體空間。

哨兵ZH
2019-04-04

顧名思義,無軸泵推主要體現在“無軸”這兩個字上面,即“沒有傳動軸”的意思,至於什麼是泵推,泵推的全稱為“泵噴推進”,在解釋什麼是“泵噴推進”之間(知道了泵噴推進,基本上就能理解有軸泵推和無軸泵推的區別了),先來給大家說說傳統的螺旋槳推進系統結構,傳統螺旋槳動力系統大家就可以簡單理解成是這樣的:動力裝置——傳動軸——螺旋槳,如下圖所示:

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

▲傳統螺旋槳推進系統結構

這種傳統的的螺旋槳推進系統的其中一個缺點就是噪音大,除了本身的機械噪音外,暴露在外面的槳葉也會產生空泡噪音,這些噪音對於民用船隻來說無所謂,但是對靜音要求很高的軍用艦艇來說就是很大的麻煩了,比如號稱水下幽靈的潛艇,對靜音性能的要求是已經到了變態的地步,這個其實很正常,潛艇最大的優勢就是隱蔽性,靜音效果不好、隱蔽性差的潛艇跟鹹魚沒什麼區別,所以,為了解決這個靜音問題,就研發出了一種叫“泵噴推進”的技術,目前的泵噴推進技術相對於傳統的螺旋槳推進並沒有本質上的區別,同樣有動力系統和傳動軸(有軸泵推),只不過是把普通的螺旋槳換成了一個帶罩子的特殊推進裝置罷了,如下圖所示:

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

▲有軸泵噴推進系統大概結構

從圖中我們可以看到,這個特殊的推進裝置主要由三個部分組成,分別是:轉子、定子和環狀導管,那個環狀導管其實就像一個罩子罩住了裡面的定子和轉子,剖面為機翼型,採用特殊的吸音、減振材料製造,可以有效屏蔽內流道和轉子轉動時產生的噪音;而裡面的轉子其實就是螺旋槳,轉動時產生推力定子則是一個有著一定角度的固定葉片組,作用是用來固定導管以及吸收轉子的尾流能量;如果再根據定子的位置去劃分,泵噴推進又可以分為“前置定子式(定子在轉子前面)”和“後置定子式(定子在轉子後面)”兩種,這兩種形式的泵噴推進各有優缺點,上圖展示的就是“後置定子式”!

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

▲無軸泵推結構

所以,什麼是“泵噴推進技術”現在就基本上解釋清楚了,當然了,上面提到的是有軸泵噴推進系統,即有軸泵推,至於無軸泵推,一開始已經說了,無軸泵推主要就體現在“無軸”這兩個字上面,也就是沒有傳動軸的意思(沒有傳動軸也就意味著聯動裝置、齒輪箱這樣的結構也不需要了),需要用另外的方式來帶動轉子轉動,如上圖所示,就是一個無軸泵推系統的結構圖,從圖中我們可以看到,跟“有軸泵推的轉子槳葉是固定在傳動軸上的”不同,無軸泵推的轉子槳葉是固定在轉子環內壁的,定子則是直接安裝在導管中,而轉子環的外壁通常會有永磁體,利用電磁感應原理可以使轉子環轉動,進一步帶動槳葉的轉動從而產生推力!

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

那麼,無軸泵推比起傳統的軸系泵推能帶來什麼優勢呢?那肯定是有不少的,不然還說什麼黑科技,首先,無軸泵推因為不用傳動軸,所以,在有軸泵推中附帶的聯動裝置、齒輪箱等結構也就不需要了,這也就意味著整個系統的體積會更小、更緊湊,而且沒有了這些繁瑣的機械傳動裝置,在減噪方面的也具有更加明顯的優勢,因為潛艇的很大一部分噪音其實就來自於傳動裝置的工作噪音,還有就是機械效率也比有軸泵推更高。當然,想要弄出無軸泵推技術,也需要攻克一些技術上的難點,比如小體積、大功率的驅動電機,因為這個驅動電機是裝載環狀導管上的,這對體積有非常大的限制,必須要做到小體積的同時擁有足夠大的功率,才能保持產生的推力也夠大!

漂萍
2019-05-04

泵噴推進器簡單的理解就是一臺軸流水泵,可以把它想像成一臺裹了個環形外罩的電風扇,在風扇扇葉前方裝有導流板,其通過的介質由空氣變成水,為提高流速壓力採用漸縮噴口,這樣做使原來由螺旋槳高速旋轉產生的空泡效應因為受外罩約束使得泵水壓力的提高而大幅減小,從而大幅降低潛艇躁聲。無軸泵推估計是將電機改為環驅式直流電機,甚-至轉子都可能採用大功率永磁式,將漿葉固定在轉子內壁,從而取消傳動軸。這樣的好處一是不需要考慮軸系轉動和振動引起的躁音,二來可以取消驅動軸系及軸封系統,從而大大節省潛艇內寶貴的空間,更有利於潛艇內部的部置。

李晓伟
2019-01-06

潛艇的泵推技術分兩種

一種是有軸泵推,泵推技術是指將螺旋槳罩在一個導流罩之內,而螺旋槳產生的噪聲由於導流罩的存在大大減小,但是潛艇無論是採用什麼推進技術,目前最大的噪聲源是軸系。

無論是電機還是然汽輪機,它都是有軸的,通過這根軸傳送動力,而無軸就是取消軸系,通過把線圈直接驅動螺旋槳,也就是把螺旋槳葉嵌在圓形內環上,然後通過這個圓形內環的整體旋轉帶動葉片,而葉片直接作用於水。

而由於螺旋槳外環跟導流罩一體化,所以實現了外環通過線圈把電力轉換為磁力,而通過磁力的變化驅動內環。以前的電機,需要由轉子轉動帶動軸系,而通過軸系輸出動力,由於軸系是有摩擦的,所以噪聲很大。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?

這樣的話由於在轉動過程中,內外環靠磁力束縛,不產生摩擦,所以軸系噪聲徹底消失,可以這樣說無軸泵推跟有軸泵推的差距,就類似於五代機與四代機之間的差距,所以在螺旋槳靜音技術上來說,可以說是一次革命。

雅痞邓棋元
2019-03-08

本博以為:無軸泵推技術有可能開啟未來潛艇靜音高效推進器技術領域的新時代……

目前,美、俄、英、法等海軍強國所列裝的新型核潛艇大都採用泵噴推進器,通過潛艇的驅動軸來提供動力,這些驅動軸會帶動泵噴推進器的轉子轉動,在與水流的相互作用下可以產生推力,推動著潛艇到達要求的航速。比如英國的“特拉法爾加”(Trafalgar)級、“前衛”(Vanguard)級、“機敏”(Astute)級,法國的“凱旋”(Le Triomphant)級,美國的“海狼”(Seawolf)級、“弗吉尼亞”(Virginia)級、俄羅斯的955/A型等。研究應用表明,泵噴推進器的推進性能和降噪效果明顯優於傳統多葉大側斜螺旋槳,有相關資料指出,美國的“海狼”級核潛艇最高航速可達38節,在低速航行時,“海狼”級噪聲甚至能達到90-100 分貝,接近海洋的背景噪聲。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?“特拉法加”級SSN首艇採用七葉大側斜螺旋槳,加註燃料升級改造後採用泵噴推進器

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?除首艇外,“特拉法加”級各艇均直接採用泵噴推進器。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?採用泵噴推進器的英國“前衛”級SSBN雙視線圖

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?採用泵噴推進器的英國“前衛”級SSBN構造圖

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?船臺上的英國“機敏”級SSN,泵噴推進器包裹很嚴密……

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?船臺上的“機敏”級SSN,不讓外界知曉泵噴推進器具體結構——真小氣!

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?法國“凱旋”級SSBN結構圖,該級核潛艇採用泵噴推進。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?船臺上的“凱旋”級四號艇“可怖”號,泵噴推進器尚未安裝。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?下水前的“凱旋”級,泵噴推進器是防止洩密的“重點保護對象”……

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?SSN-21“海狼”級SSN的早期模型採用“五葉大側斜螺旋槳”——典型“欲蓋彌彰”

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?SSN-21“海狼”級SSN的後期模型已公開其採用泵噴推進器。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?分段建造中的“海狼”級SSN,泵噴推進器結構始終“不肯以真面目示人”……

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?SSN-774“弗吉尼亞”級SSN的泵噴推進器結構圖

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?SSN-775 “德克薩斯”號下水前,泵噴推進器接受“嚴密保護”。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?955新SSBN首艇“尤里 多爾戈魯基”號雙視圖

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?有資料顯示:955型和955A型SSBN採用了不同的泵噴推進系統。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?有資料顯示:955型和955A型SSBN採用了不同的泵噴推進系統。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?傳聞,885型SSN第三艘“哈巴羅夫斯克”號疑似採用了泵噴推進,但尚未證實。

由於泵噴推進器有很多優勢,部分魚雷也採用此種推進方式。與潛艇的泵噴推進器不同,魚雷武器的泵噴推進器多為“後置定子泵噴推進器”,而潛艇則採用“前置定子泵噴推進器”……

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?魚雷後置定子泵噴推進器結構

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?魚雷泵噴推進器流線圖

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?潛艇前置定子泵噴推進器結構

相比大多數國家海軍潛艇普遍使用的“大側斜螺旋槳”,泵噴推進器在大大提高推進效率的同時,輻射噪聲反而低於七葉槳15分貝以上。如果我國跟隨這一發展趨勢,在新式的095型SSN甚至096型SSBN上也採用這樣的設計,雖然可保證不出現“出生即落伍”的尷尬,但卻無法實現“彎道超車”。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?網絡傳說中的095型SSN流體線形試驗模型,艇尾推進系統“外形奇特”,令人浮想聯翩!

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?不論新型核潛艇還是常規潛艇,我國潛艇推進器依然採用的是七葉大側斜螺旋槳。

要想實現尖端技術領域的“彎道超車”,只有勇於創新,積極進取!打破舊的跟蹤科研模式,大膽探索未來科技前沿。近來網絡傳聞:我國“國寶級逆天戰略技術專家”——海軍少將馬偉明教授帶領的團隊研發的艦船綜合電力系統下面的一個子系統——無軸泵噴推進器。即取消螺旋槳和軸驅動的傳統船用推進模式,另闢蹊徑研發一款高效、節能、靈敏、隱蔽性強的新型船用推進系統——而這項“天頂星黑科技”也是美國海軍苦苦尋求的“超級技術”。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?美國的無軸泵噴推進器

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?博主眼中滴“國寶級逆天戰略技術專家”——海軍少將馬偉明教授

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?“無軸泵噴推進器”的電機、槳葉及環形導管之間的構造剖視圖

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?多個獨立槳葉組成的推進裝置,由傳統的“中心驅動”改為“四周驅動”——好科幻!

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?無軸泵推進器因為沒有主動軸,可以提高推進效率,消除噪音源。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?無軸泵推進器結構簡單、可維護性強、機械噪聲及流體噪聲低等優點!

使用無軸泵推進器好處多多,不僅消除了主軸運轉造成的噪音和震動,同時由於動力發生源置於潛艇外,大大節約潛艇內空間,生存能力和戰力得到極大提升,而電動機和電力供應源之間只存在電纜連接而不受傳動主軸的制約,電動機不用限定在潛艇中軸線上,它可以是任意位置,潛艇尾部、頭部、側翼、背部和潛艇底部都可以,只要合理都可以。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?無主傳動軸,所以無軸泵推進器運行時,就沒有主傳動軸系產生的噪聲。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?真的是無軸,內圈是轉子,外圈是定子,直接通電……好流弊!

所謂無軸泵噴推進,顧名思義就是沒有傳動主軸的泵推推進器。無論是螺旋槳推進器還是有軸泵噴推進器都需要一根貫穿艦體的傳動主軸以連接艦體內的動力發生源(柴油機或核蒸汽機),傳動軸運轉發出的噪音及震動也會增加潛伏被探測到的風險。無軸泵推則是將動力發生源改成電動機,而電動機不安裝在潛艇內,而是安裝噴推進器外面的隔音隔振的導流罩內,兩者合一的設計,這時候,螺旋槳葉不再是像有軸泵噴推進器一樣連接在主軸的轉子上,而是多個單獨葉片的組合,由中心傳動軸驅動變成了四周驅動,除去了傳動主軸的泵推推進器就是無軸泵推進器。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?無軸泵噴推進樣機

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潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?無軸泵噴推進樣機

通俗的講,是把驅動軸換成電動驅動,電動機都佈置在環狀導管內,螺旋槳也變成由多個單獨的葉片組成,從中心驅動改為四周驅動,相比之下無軸泵推因為沒有了主軸,所以能消除驅動軸運轉所帶來的噪音。也就是槳葉在泵噴罩內依靠電磁力驅動海水向後運動;沒有驅動軸,也沒有螺旋槳,只有獨立的推進槳葉;並且可以左右對稱佈置兩臺推進器,即滿足設計冗餘又增大推力,還可以實現轉向;電機佈置在艇外,能有效的節省艙內的空間……

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?電機佈置在耐壓/非耐壓殼體外側,可提高艙內空間使用率,更利於裝備設施的合理佈置。

潛艇無軸泵推到底是怎樣的黑科技?我國新一代核潛艇將會採用這種“天頂星黑科技”?嚇尿!

我國新一代核潛艇將會採用這種“天頂星黑科技”——無軸泵噴推進器……好吧!“不管你信不信,反正俺是信了……”忽然想起了原蘇聯/日本的“磁流體推進技術”,嚇得手腳冰涼,渾身顫抖中……

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