磁流体潜艇的军事运用可行吗

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导读:概述尽管人们在近百年的时间里,对潜艇进行了不断的改进和创新,但目前最有效的推进方式仍是螺旋桨_针对螺旋桨推进的效率问题、噪声问题,人们又进行了大量的改良,但要从根本上解决问题,寻找一种高效替代方式才是治本之法终于,数十年来电磁学的进展、十余年来超导材料科学的突破以及现代控制方式的引入催生了超导磁流体推进器这种全新的推进器方式。[1]与现役的常规潜艇或核潜艇相比,超导潜艇具有结构简单、推力大、航速高、无噪声、无污染、造价低等显著优点,被许多军事专家看好。 2研究背景早在70年代,美、俄、英、日等

概述尽管人们在近百年的时间里,对潜艇进行了不断的改进和创新,但目前最有效的推进方式仍是螺旋桨_针对螺旋桨推进的效率问题、噪声问题,人们又进行了大量的改良,但要从根本上解决问题,寻找一种高效替代方式才是治本之法终于,数十年来电磁学的进展、十余年来超导材料科学的突破以及现代控制方式的引入催生了超导磁流体推进器这种全新的推进器方式。[1]与现役的常规潜艇或核潜艇相比,超导潜艇具有结构简单、推力大、航速高、无噪声、无污染、造价低等显著优点,被许多军事专家看好。

2研究背景早在70年代,美、俄、英、日等国就己开展超导技术在海军舰艇方面的应用研究,随着新型超导材料的出现,实际应用成为可能。与传统机械转动类推进器(譬如螺旋桨、水泵喷水推进器等)相比较,磁流体推进器的不同点在于:前者使用机械动力作为推力而后者使用电磁力。正因为如此,磁流体推进器无须配备螺旋桨桨叶、齿轮传动机构和轴泵等,是一个完全静止的设备。一旦现代潜艇使用了这种推进器,便从根本上消除了因机械转动而产生的振动、噪音、高速旋转的螺旋桨推进系统机械材料强度以及功率限制,而能在几乎绝对安静的状态下以极高的航速航行。据理论计算其航速可达150节,而这是任何机械转动类推进器不可能实现的。 [1]

3工作原理超导磁流体推进装置是根据电磁原理设计的。在潜艇上安装电磁铁,通电后,海水中就会有磁力线,同时产生方向与磁力垂直的电流,在磁场和电流相互作用下,由于潜艇与海水之间产生大小相等方向相反的反作用力,潜艇将获得向前运动的推力,推力的大小与磁场强度和电流大小的乘积成正比。磁流体推进技术已在一些国家获得应用,但目前它的磁场还不能满足潜艇的要求。而超导技术正是解决这一问题的关键。

工作原理示意图动力:“超导磁流体推进”作为一个非常复杂的课题,它由几个部分构成:A.蓄电池舱:作为备用能源,磁流体推进器仍须装备一定数量的蓄电池,该舱靠近艇的中部指挥舱下层空间。B.核反应堆舱:要求输出功率高,安静性能好,持久力长的特点。使用热离子反应堆,它能转换电能,简化舱内结构,热离子反应堆不会产生高温、高压、而且节约材料和能源。C.发电机舱:该舱设置在核反应堆舱之后。装2台给磁流体推进器供电的主发电机和2台供设备及照明用的辅助发电机;在机舱后部设有消音器、甲板下设燃料油、润滑油箱、冷却海水泵以及压载水舱。D.操控舱与磁流体推进器舱:操控舱内主要装有液氦制冷装置,推进器的直接或备用操纵装置,测量仪表台、柜等。在磁流体推进器舱内,安装1台六连环直流螺旋型超导磁流体推进器。磁流体通道前后端分别设有海水吸入导流管和喷出导流管,吸入口呈卵圆形在艇体外壳上“开凿”,喷管出口则穿出艇尾壳体。它的运行原理是:在强大的电磁力作用下,海水旋转着向后高速运动,再经出口导流器变为平行水流后通过喷口向艇尾喷射,推动潜艇前进。由于数个螺旋型磁流体推进器相互之间是独立的,因此任意改变其中某几个推进器的推力大小,即可改变潜艇航行状态、实现左转、右转、上浮、下沉等运动姿态。 [1]

4相关优势超导磁流体潜艇的推进系统和电池舱位于艇身两侧,且充分利用舱室空间,布局灵活。动力系统大幅瘦身,意味着火力系统可以扩容,可以搭载更多威力强大的鱼雷和潜艇导弹,使潜艇的水下攻击力更强。最重要的一点是,超导磁流体推进器用吸入导流管和喷出导流管替代螺旋桨。在强大的电磁作用下,海水高速进入吸入导流管,经加速后由喷出导流管射出,推动潜艇前进。没有螺旋桨拍打水流,轴承、齿轮系统的减化减少摩擦,这些都使潜艇航行时的噪音降至极低,几乎实现“零噪音”。由于磁流体推进技术取代了传统的螺旋浆推动,超导潜艇的噪声显著降低,普通的反潜声纳对它束手无策,这将大大提高潜艇的隐蔽性和生存能力。这种潜艇可以潜得更深,且极为灵活,可在水下“跳舞”。其艇身外壳由新型高强度塑钢制成,抗压力是普通潜艇的3倍。一艘超导磁流体潜艇将配备6个以上的磁流体推进器,它们相互之间是独立的,任意改变其中某几个推进器的电流方向和强度,即可改变潜艇的航行状态,实现快速左转、右转、上浮和下沉,比传统潜艇灵活得多。超导磁流体推进器的磁体、电极都是相对静止的固定装置,可以通过增强电压提供**输出功率,从而提高潜艇的航行速度。独特的推进原理和极高的能量利用率将使潜艇具有更好的动力性能。随着超导技术的不断完善,动力先进、隐身性好、攻击力强的小型高速超导潜艇将成为未来海战兵器中一颗耀眼的新星。[1]

5我国突破我国代号为"洛神" 的"超导磁流体推进器"潜艇研制已经取得了重大突破,开始进入试车定型阶段。我国是个海洋大国,随着大洋经济的到来,我们越来越意识到海洋的重要性。但是由于我国的海军建设一直以来都是以近岸防御为主,而对保护稍远的海上利益却显得有些力不从心。于是大力发展远洋海军,对中国来说是势在必行。可是,一味追赶,一味模仿外国海军的模式,总令中国头头脑脑们陷入极大的被动。于是在90年代初期,由中国科学院电工所与中国舰船研究院负责,一个称为"剑鱼"(99工程)的计划实施了,其实质便是超导技术在海军舰艇方面的应用研究。从开始研制到今天试车成功这十几年时间里,我们的科学家们可谓是创造了人类的一个奇迹。[2]

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