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无轴泵推技术可以用在航母上吗?

时间:2022-03-18 17:52 点击:173 编辑:邮轮网

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)。而根据定子的位置,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。

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