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帖子主题:大国重器:中国新一代超静音武器量产让世界一片安静!

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大国重器:中国新一代超静音武器量产让世界一片安静!

反应堆的冷却剂泵是核潜艇发出噪声的主要来源之一,影响其航行的隐蔽性。如果在某种航速以下,不用启动冷却剂泵就可以带出核反应堆内的热量,那么潜艇向外的辐射噪声会降低不小,所以提高自然循环能力好处之一是改善核潜艇行动的安静性。

潜艇核动力装置的自然循环能力,是衡量其安全可靠性能的重要标志之一,所以各国都在竭尽全力提高自然循环能力。所谓“自然循环能力”是指:不用冷却剂泵推动,仅靠冷却水的自动对流就能带走核反应堆堆芯热量的能力,这种能力越大越好。下图是一体化核堆的结构示意图。

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潜艇核动力装置的布置形式基本走的是循序渐进的路子:“分散布置——>紧凑布置——>半一体化——>一体化”,各国都把提高自然循环能力作为核动力装置追求的重要指标。目前绝大部分都已发展为紧凑布置或半一体化核反应堆,自然循环能力明显提高。

下图是我国研制的一体化反应堆模型(蒸汽发生器和冷却剂泵均在核反应堆压力容器内)。

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拼图(上)的钛研究项目资料显示,我国很早就开展“一体化核反应堆”研究,在九五---十一五期间,就有“一体化压水堆钛材料研究”、“新型核潜艇一体化直流蒸汽发射器。。。”等,其他与一体化反应堆技术相关的研究项目相信也同步推进。

拼图(中)是潜艇核动力组的反应堆、主泵、蒸汽发射器“分散式布置”、“紧凑式布置”、“分一体化布置”示意图。官媒的一篇报道称2012年某新型核潜艇立项,刘春林被任命为动力总师。

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由于蒸汽发生器和冷却剂泵均在核反应堆压力容器内,一体化反应堆的高度比分布式和紧凑式都要高,那么核潜艇耐压壳体的直径就相应较大。核潜艇的艇身直径大,排水量大,所需的核堆功率就要增大,核堆的高度要增加。因此,核堆高度与核潜艇耐压壳体的直径就成了一对矛盾,陷入面多加上、水多加面的困境。那么有什么技术可以解决这一矛盾呢?

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国的科技人员研究出一种新型的耐压结构型式,即核潜艇耐压壳体的整体直径不变,在艇身中后部的反应堆舱的耐压壳体改为垂直舱段(见下图)。前后舱段中央的圆圈是连接舱段间的过道。几年前的一篇论文显示,中国的工程技术人员已经攻克了相关的焊接技术,可承受水下600米压力。这就扫除了一体化反应堆在潜艇上安装的一个主要障碍。

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采用一体化的核反应堆只是减小核堆自身的噪音,要想大幅降低传到水中的噪音,还需要将动力组置于减震筏上。下面是2012年官媒一篇文章的截图,文章介绍了我国已经研制成功国内外首创的第三代“智能隔震装置技术”,承载的动力组重量可达到500吨级。这里的“智能”是指隔震装置可以根据震源的频率采取反频部分抵消噪音。

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何淋研究团队已经攻克第四代减震筏的技术难关,隔震效果接近于极限,使得潜艇的噪音成为“白噪音”,就是让噪声成为无法被识别的声音。我国新一代核潜艇不仅有一体化核堆和最先进的减震技术,另一项革命性的“全电力推进”技术由马伟明院士实现。

美国也只是计划在2025年的下一代核潜艇采用这项技术(下表)。核潜艇相比于常规潜艇的优点,不仅仅是可以长时间水下航行,而且是长时间水下高速航行,它带来常规潜艇无法比拟的战术优势。核潜艇都带有大容量的电池组,在低速航行时,核反应堆给电池组充电,同时电池组为推进电机供电。

但是目前世界上最先进的核潜艇在高速航行时,依然需要变速箱和主轴带动螺旋桨。换句话说,动力组虽置于减震筏上,噪音仍会有一部分通过主轴传到水中,因此,在谈论某型核潜艇的噪音指标时,如果不提航速那是耍流氓,高速航行时的低噪音更重要。

马伟明院士攻克了世界领先水平的中压直流综合电力系统,结合我国已经研制成功的20兆瓦级推进电机,中国的新一代核潜艇就可以实现“全电力推进”,无论是低速还是高速航行,都无需动力轴,也就避免动力组的噪音直接传到水中。

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泵推是另一项减低潜艇噪音、提高推进效率的技术,但传统的泵推仍然是有主轴相连。新一代全电力推进的泵推是无轴的(下图左下),它实际上是一个带桨叶的“电动机”,图中红色的是定子,桨叶连在动子上。

英国1.5万吨的“前卫”级战略核潜艇,单轴推进功率是27500马力(20.2兆瓦)。虽然全电力泵推的结构,与上文提及的20兆瓦船用推进电机不同,但原理是一样的,相信我国的科研人员同样能造出相同功率的潜艇用推进电机。

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下面拼图是发表于几年前的一篇论文截图,图中显示垂直发射的巡航导弹是每组横向3枚,即新一代攻击核潜艇携带的DF-10/YJ-18数量是3的倍数。

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渤海船厂的核潜艇新厂房已于去年底落成,厂房的长度是288米、宽度135(共三跨)。下图右上是其中一跨(288 X 45米),假设新型核潜艇长130余米,则一跨厂房可以纵向同时建造2艘核潜艇,三跨则最多可同时建造六艘。跟踪过去二十年我军核潜艇服役的数量,前期是平均三年一艘,近年是两年入列一艘,今后有可能每年1.5~2艘,因为原厂房依然在使用。

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建造核潜艇的新厂房,一是随着国力增强,有更多经费用于建造核潜艇;二是我军需要增强核反击力量,对美国反导带来的战略威胁进行再平衡;三是我军新一代核潜艇技术已赶上世界先进水平,可以进入批量生产。

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      2017/4/2 11:26:23

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      中国人总能找到最先进也是最简单的技术手段,来克服西方人无论如何无法征服的技术困难!

      2017/4/3 10:42:23
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      各个分系统和单项技术都已经完成攻关,而建造基础设施也已经完成,接下来就是技术整合和实施建造了(这方面兔子从来最擅长)

      2017/4/3 11:11:33

      网友回复

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      这算是泄密吗?

      2017/4/3 20:48:46
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      4楼 摸索的鱼
      我一直有个疑问,如果我们有核潜艇的技术,那么,核航母的动力难点是什么?难道比核潜艇还难?
      航母与潜艇体量相差太大,对于反应堆的输出功率要求也相差甚远。核潜艇2W吨就顶天了,大型核动力航母至少8W吨起步,后者体量至少是前者的4倍以上。核潜艇对于航速的要求是在航行中跟上航母编队,而在作战时则采用静音航速,而在这个航速下,反应堆是没有达到最大输出功率的。航母就不同了,航母要求30节以上的航速,不管是赶往战区还是战时机动、放飞舰载机,一般不会低于这个航速,静音问题不在考虑之内。而且反应堆还要带动全舰电力和动力,考虑到潜艇与航母巨大的体量差和功能差距所带来的电量消耗的巨大差距,这对于反应堆的输出功率要求就更大了。、

      企业号上的反应堆就是从核潜艇上改装过来的,一口气装了8个,就是因为输出功率不足的原因。好在美帝技术过关,才能平安服役。不过企业号也因为布置8座反应堆,成了最长的军舰。反观高卢鸡的戴高乐,同样是潜艇反应堆,就因为技术上的不足,跑不了设计的最高航速不说,还老趴窝。

      后来的尼米兹级就是吸取了企业号的教训,专门研制了航母用反应堆,使得反应堆数量从8座降到了两座,输出功率却相差无几,体现在航速上,企业号能跑33节,尼米兹也能跑31节。但尼米兹吨位比企业号大,长度反而比企业号短,宽度还比企业号宽。

      有些工业产品,特别是军功产品,不是简单的放大或缩小就能解决问题的,放大缩小带来的材料和工艺等一系问题,对于一个国家的工业能力要求是非常高的,我们国家就吃过这样的亏。当年第一次试射远程弹道导弹失败就是因为把中程导弹简单放大导致的。所以说,能造核潜艇的反应堆,不一定造得好航母反应堆,能造好导弹的国家不一定能造好子弹(参考阿三),能造出好潜艇的不一定能造好鱼雷(这个就多了,全球很多国家能造潜艇,能独立研发制造先进鱼雷的国家只五大流氓和德、意、瑞典,日本虽然能研发生产,但在技术水平面与前面几个还有差距)

      2017/4/3 17:17:10
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      各个分系统和单项技术都已经完成攻关,而建造基础设施也已经完成,接下来就是技术整合和实施建造了(这方面兔子从来最擅长)

      2017/4/3 11:11:33
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      我一直有个疑问,如果我们有核潜艇的技术,那么,核航母的动力难点是什么?难道比核潜艇还难?

      2017/4/3 11:11:12
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      中国人总能找到最先进也是最简单的技术手段,来克服西方人无论如何无法征服的技术困难!

      2017/4/3 10:42:23
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      呵呵,连工艺流程的结构示意图都出来了,好消息哇。

      2017/4/3 8:14:01

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