记 中国潜艇破解深海航行难题机动性和生存力大增

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驰骋在舰船推进创新领域


———记海军科技专家、何梁何利基金青年创新奖获得者马骋


2007年10月31日下午15时,北京钓鱼台国宾馆。何梁何利基金本年度颁奖大会隆重举行。来自海军装备研究院某研究所研究员、博士生导师马骋,健步上台领取青年创新奖。站在领奖台上,此时此刻,他的脑海中涌动的,不是收获的喜悦,而是一幕幕创新开拓的曲折与艰辛……


机会垂青了“抠门人”


创业维艰。


马骋的创新之路并非一帆风顺,特别是起步阶段,时值一个特殊时期,科研课题比较少,科研经费十分紧张。在出差做试验过程中,他从来不坐飞机,乘火车都是坐硬座,住宿往往挤通铺。在试验场,如果试验时间稍长,他还会找来锅碗瓢盆,自己做饭吃,以便省下几个钱来。但正是这样的“抠门”,让他有了个大发明。


事情还得从一次调研说起。1990年初,马骋到舰艇部队调研时发现,现役舰艇普遍存在主机功率不足、航速达不到设计指标的问题,常常导致主机故障甚至损坏。官兵们对此苦恼不已。有一位艇长拉着他的手说:“你要是能把这个问题解决了,我带领全艇官兵列队向你鸣笛致敬!”


回来后,他向单位领导上交了厚厚一份调研报告,并申请立项。此后,他多次到该型舰艇进行深入细致的调研,对主机设备进行了大量的技术分析,认定造成主机功率贮备不足问题的主要原因是主机与推进器某装置系统不匹配引起的,可以通过改进该装置来提高主机的功率。


技术上要创新,首先在理论上要有突破。通过查阅大量的相关资料和几十万字的笔记,他判断造成能量损失的症结可能是该装置高速旋转时产生的强大涡流。


有了理论依据,马骋马不停蹄地赶到上海交通大学,进行实验论证。通过实验发现,该装置传统的流线型在高速运转时,容易在推进器根附近产生旋转中心,从而诱发大量空泡,导致能量损失。实验证实理论推断是正确的。兴奋之余,他坚信给该装置“动手术”一定有“油水”可捞。


但是,他带领课题组先后设计出多种改进型的装置,进行了数十次的试验,成效仍然不大。由于当时科研经费相当紧张,在做一次常规测速试验时,他没有舍得另外加工一个成品模型,而是将就着使用了一个以前加工时留下的次品模型。机会总是垂青那些有准备的人。试验开始后,他手里拿着的记录表格不小心掉到了水筒的测试设备上,紧接着朝水筒里看,奇迹出现了:咦!让大家寝食不安的气泡怎么不见了?他使劲揉了揉眼睛,装置模型仍在高速旋转,而尾部只有少量的气泡。“停车!”他边喊边放水卸下了测试观察盖,拆下模型一看,原来是一个非流线型的次品模型。


意外的收获让马骋惊喜万分,很快又做了一个类似的非流线型的装置进行试验,结果不但气泡消失了,而且新装置的效率要比传统装置的效率高出许多。


他又从实验结果回到理论上去思考这一看似不合常理的问题:为什么传统流线型的装置会产生损失能量的气泡?而非流线型的装置却不会产生气泡?


为了从理论上也得到充分的答案,他查阅了流体力学的大量资料,多次回到母校请教导师。经反复对比分析和从高原煮饭煮不熟等原理进行类比分析,最终确认传统的流线型装置在水中高速旋转时,产生了极低压区,附近的水在常温下也就汽化了,形成了我们看见的气泡,不但损失了能量,而且产生了噪声。而非流线型装置恰巧破坏了旋转中心的形成条件,削弱了低压区,水产生不了气泡。


课题组的同志逗乐他:“你这次的抠门可真是用到了点子上!”此后,经实船测试,结果令人欣喜。改装前与改装后相比,航速提高了,油耗降低了,节能效果达到6.0%—11.0%,解决了主机功率不足、航速达不到设计指标的问题。而资料表明,国外同类装置节能改装后,节能效果只达到2.0%—8.4%。


小发明产生了大效益。有人算了一笔账:我国目前拥有各类运输船舶30余万艘,年消耗燃油逾千万吨,若全部装上这种新型装置,每年可节省燃油数十万吨,价值逾亿元。而当时,这项试验的启动经费只有区区3万元。该成果1995年获得了军队进步一等奖,并位列于全军科技进步一等奖的榜首,同年获得国家发明专利;1997年获得国家技术发明二等奖。

捅破经典这层“窗户纸”


创新,是科研的生命所系,只有起点,永无终点。要赶超世界军事强国的先进水平,自主创新是唯一的出路。


科研创新,既要尊重传统的学说流派,更要尊重事物本质的客观规律。


在能源日益匮乏的当今世界,节能减排技术是国际性热点和难点,也是多少代科研人员不懈追求破解的难关。船舶节能技术,国外已经发展多年,多项领域已成经典学说。而我国这项技术才刚刚起步。


从1996年起,马骋就盯上这块硬骨头啃上了。从此,他没有白天黑夜之分,人像着了魔,一边钻研,一边学习。学然后知不足。现代科技的发展,交叉融合是大势所趋。他不断用知识提升自己。继攻读华中科技大学计算机应用专业硕士学位后,又继续攻读哈尔滨工程大学船舶推进流体力学专业的博士学位。


很多人都很注意学习和尊重经典。什么叫经典?经典就是不经证明而人们常常引用的知识。一个人不可不懂经典,但是过分迷信经典的人,就会错过一些重大发现的机会!


马骋相信经典但绝不迷信经典。通过多年努力,他从舰船螺旋桨与舵水动力干扰研究入手,突破传统的仅对螺旋桨和舵分别改进以提高其性能的设计思想,重点针对船舶快速性与船舶操纵性两学科的交叉点开展研究。


也许,经典真就是一层窗户纸,捅破以后,外面会是一个更加美丽的世界。他深入分析了船后螺旋桨、舵及附体的精细流场及其流场干涉规律,在国际上首次提出并采用螺旋桨—舵—舵附体推进组合体设计法,填补了桨舵干扰研究领域的空白,突破传统经典设计禁区,又一项发明诞生了!


他发明的船舶不对称扭曲型舵球,技术结构简单、投资小、效益高,经济效益和投资费用比达78倍。实现了推进组合体内部各单元的合理匹配,减少了螺旋桨因旋转尾流造成的能量损失,提高了舵效,显著提高了螺旋桨效益和主机功率储备,解决了部分现役船舶主机功率储备不足的问题,实船应用节能达5%以上,同时提高了船舶操纵性,取得了重大的军事、经济效益,已在海军舰船上推广应用,2006年获国家技术发明二等奖。

落后的维修保养方式,使很多潜艇无法充分发挥水下性能,甚至使部分较新型潜艇的水下生存能力也受到影响


给蛟龙装上“安全阀”


位卑未敢忘忧国。


从小生长在杭州湾西子湖畔的马骋,却向往着波涛汹涌的大海。每每想到《甲午风云》,想到那猎猎飘扬的龙旗随北洋海军的全军覆没而没入波涛,他的心中永远在痛。


携笔从戎去!报考大学时,他第一志愿就是海军工程大学造船系潜艇设计专业。以优异成绩毕业后,他分配到海军装备研究院某研究所。从此,他就进入了我海军潜艇装备科研的第一线。


“核潜艇一万年也要搞出来!”当年伟人的号召,使我海军有了水下利剑。然而,上世纪六七十年代设计建造的核潜艇,受时代和技术的局限,存在一些隐患。在潜艇核动力装置安全分析课题研究中,作为项目负责人,领导项目组,以现代的核安全观点,针对核反应堆、专设安全设施、放射性废物管理和事故分析等直接影响核安全的诸多方面内容进行了追溯性分析研究,开展了追溯性安全分析,建立了追溯性安全分析准则和评价体系,发现了影响潜艇核安全的几大技术隐患并提出了解决方案,解决了长期困扰并严重影响我核潜艇安全运行使用的重大技术难题。这项成果已推广应用,2003年获军队科技进步一等奖。


长期以来,由于潜艇装备和维修保养存在的问题,在执勤中我潜艇一般控制在某个深度以内航行,极易被反潜兵力发现和跟踪,严重威胁到潜艇的隐蔽和安全。


马骋清醒地认识到,为确保潜艇的隐蔽,必须攻克深潜和大深度航行这个世界性难题。如何实现潜艇的安全?如何对官兵的生命负责?作为项目负责人,他寝食不安。


针对潜艇在长期服役之后极限下潜深度指标降低的问题,他率领课题组,创造性地提出了潜艇结构全寿期强度设计思想与方法,制订了一套完整的保证潜艇大深度航行安全的修理技术标准和使用保养条例,建立了在役潜艇下潜深度评估体系,极大地提升了潜艇的隐蔽性、机动性和生存能力,对潜艇的战斗力建设具有重大的军事意义。


如果潜艇真的在水下出现问题了,诸如遇到碰撞、搁浅螺旋桨损坏,或者轴系出现故障、尾轴密封装置损坏等情况而不能使用时,潜艇将完全失去机动能力,无法返回基地,怎么办?经过多年的研究,他以独特的创新思维,突破多项关键技术,获2项国家发明专利,研制出应急推进系统,确保我潜艇兵力在各种恶劣的条件下均具有很强的机动能力、突击威力和生命力,同时使潜艇具有自行离靠码头和在狭水道安全航行能力。


有人形象地把他的一系列研究成果称为潜艇“安全阀”。


核潜艇、常规潜艇应用“安全阀”后,首次在国内成功地进行了在役潜艇修后极限深潜试验。该成果已在我各型在役潜艇上全面推广应用,2007年获军队科技进步一等奖。


20多年来,马骋一刻也没停止科研创新的脚步,向着舰船尖端技术的高峰冲刺,成果丰硕。作为第一完成人,他先后获得国家技术发明二等奖2项,军队科技进步一等奖4项;申请发明专利9项,已授权5项,出版专著2部,发表学术论文40余篇,撰写国防科技报告30余篇。同时,各级组织也给予他崇高荣誉:被海军装备研究院树为特级“科研功臣”,被海军评为海军青年精武建功成才标兵、海军优秀基层主官和海军共产党员标兵,荣立二等功4次,享受政府特贴及军队优秀专业技术人才一类岗位津贴。2005年,获中国求是杰出青年实用工程奖。2007年,获何梁何利基金青年创新奖。



马骋,以他的研究发明成果,大幅提升了我战斗舰艇的快速性和隐蔽性;又用他设计的“安全阀”,确保了潜艇的核安全及大深度航行安全,发挥了我潜艇的作战能力。


目前,这位驰骋在舰船推进创新领域的科研尖兵,又在组织攻克另一项科研难关。让我们期盼着聆听他新的喜讯。





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