无轴泵喷推进系统可真的是偶国的黑科技了,关于这个黑科技,许多西方国家也都在研发,不过目前公开报道说应用到潜艇上的,也就偶国一家了,算是领先欧美一代的技术水平。这是一种全新潜艇推进方式,是从传统的潜艇泵喷技术上进一步发展起来的,旨在将潜艇的噪音降到最低,把整个动力系统的结构重量、占据空间和产生噪音全部降低,提高潜艇作战的性能。
上图为潜艇泵喷推进器特写,下图为装备了泵喷推进器的英国机敏级核潜艇,泵喷推进器是新一代潜艇的必备设备之一。
什么叫泵喷推进要知道无轴泵喷推进,首先得知道泵喷推进。泵喷推进技术就是把潜艇的推进螺旋桨外部套上一个外壳,然后给他的后面或者前面加上扰流口,改变潜艇推进器的各种性能。泵喷推进器一般有转子、定子、外壳三个部分,外壳就不说了,就是一个流线型的罩子,把转子和定子罩在里面。转子就是螺旋桨,定子就是上文所说的扰流开口。
上图为美国弗吉尼亚级核潜艇装备的前置定子泵喷推进器,下图为俄罗斯海军装备的后置定子泵喷推进器。
定子外观类似于涡扇发动机的叶片形状,但是不会转动,但是他的开口会对水流产生影响,比如,定子如果在转子(螺旋桨)前面,那么会提前对水流进行梳理,使得水流进入转子的时候,已经开始顺着转子的方向转动,这样转子拍打水流造成的噪音和震动还能够进一步降低;但是这样也有缺点,因为水流提前开始进入有规律的转动,所以转子拍动水流产生的推力就会降低,潜艇的推进效率会降低一些,速度会变慢。看到这里的朋友们不经意间就了解了一个关于泵喷推进器的专业名词:前置定子(定子在转子前)。
图为潜艇的泵喷推进器和推进轴,泵喷推进器的定子和转子都固定在推进轴上。
如果定子在转子之后,那么潜艇的螺旋桨拍打水流产生的效率会比较高,水流在被转子拍打产生转动后,再通过定子喷出潜艇外部,可以增强潜艇的推力,但是这样会提高潜艇的噪音,这个布局就叫做后置定子(定子在转子后)。不过不论是前置定子还是后置定子,都比把螺旋桨完全暴露在水中产生的噪音要小很多,目前世界上,俄罗斯喜欢后置定子(追求潜艇高速性能),西方喜欢前置定子(追求潜艇降低噪音性能)。
图为潜艇泵喷推进器特写。
怎么就“无轴”了呢?上文了解了泵喷推进器原理,但是偶国研发的新型泵喷推进器叫做无轴泵喷,这个无轴怎么理解?原来,传统的泵喷推进器上,定子和转子都在一根轴上,这个轴就是潜艇的推进轴,他的外端伸出潜艇外部,里面以一根粗壮的大轴连接到潜艇的发动机上。这根轴不但占据潜艇的空间,而且他的转动也会产生机械噪音,潜艇的动力系统噪音上,发动机、原动机、推进轴、螺旋桨都是噪音源,把这根轴去掉,就叫做无轴泵喷推进器了。
图为潜艇的无轴泵喷推进器结构概图。
没有了推进轴,潜艇的转子,也就是螺旋桨该怎么转动呢?别急,有办法。无轴泵喷推进器的螺旋桨桨叶还是那个形态,不过利用机械设计,使他和泵喷推进器的外壳部分内壁连接在一起,这样各个桨叶的外侧都围绕着外壳的内壁进行转动,这样一来也就不需要那根轴了,要让他转起来,只需依靠现代的电力科技就可以,把电力直接接通到推进器上,驱动螺旋桨转动,这样就取消了推进轴的噪音。
图为著名舰艇机电专家马伟明团结介绍偶国的无轴泵喷推进器,用了“领先”一词。
除了静音,还有什么好处?无轴泵喷推进器这么强大,肯定不止有静音一个作用,否则要他还有何用呢?这个推进器因为没有轴,因此在布置上就比较灵活,也不会只能布置一部,于是潜艇可以灵活的在艇体各个部位布置这种推进器,使得潜艇的机动性更加强大,甚至可以通过倒转泵喷推进器直接实现倒车,通过侧转实现潜艇的水平侧移,通过下转实现潜艇的垂直高度直接控制。
上图为已经用在船舶上的无轴泵喷推进器,下图为泵喷推进器吊舱示意图。
再者,因为取消了推进轴,帮助潜艇节省出后部艇体大量的空间,可以用来布置更多的导弹、鱼雷、水雷或者特战舱室等设施装备,进一步提高潜艇的作战能力,或者多布置一些电池,增加潜艇的续航能力。所以说,一个无轴泵喷推进器,就直接改变了潜艇作战的样态,他和目前已经用在两栖攻击舰上的电推吊舱颇有些相似,不过更加先进。