採用泵噴推進系統的弗吉尼亞級攻擊核潛艇
根據相關消息,武漢天昱智能製造有限公司成功攻克了泵噴推進系統槳葉3D製造技術,已經為國內大型船舶製造單位提供大型泵噴推進器提供配套,這表明國產泵噴推進系統技術取得長足進展,進入實用階段。
此前外界一直推測國產新一代潛艇將會普遍採用泵噴推進系統,降低噪聲,提高航速。而3D打印槳葉技術為泵噴推進系統批量生產鋪平了道路。
潛艇螺旋槳,它的噪聲和推進效率不盡如人意
潛艇自從發明以一直採用螺旋槳推進系統,螺旋槳技術成熟,成本和費用相對較低。但是它的缺點也非常明顯;首先就是噪聲相對較大,螺旋槳通過直接划水產生推力,容易形成湍流、氣泡,這些都會增加潛艇噪聲。推進效率較低,螺旋槳通過高速旋轉將水向後拋出產生推力,但是高速旋轉也會對艇體產生扭力,從而消耗發動機推進功率,降低潛艇航速。在這種情況下,泵噴推進系統就出現了。
泵噴推進系統與螺旋槳相比,最大優點就是噪聲更低。雖然泵噴推進系統也有槳葉,但是它的槳葉被導管遮擋,這樣噪聲就不容易傳遞出去。同樣條件下,泵噴推進系統槳葉直徑也要小於螺旋槳,因此在相同轉速下,泵噴推進器槳葉的旋轉線速度更低,加上水流進入速度更加均勻,可以減少氣泡產生,這樣就能進一步降低推進器的旋轉噪聲。靜音性能是潛艇最主要性能,而泵噴推進系統安靜性能好這個優點非常有吸引力。
泵噴推進系統結構示意圖,它的噪聲和推進效率明顯優於螺旋槳
泵噴推進系統還有一個優點,那就是推進效率高。泵噴推進系統能夠減少推進能量損失,增加有效推力,從而增加潛艇水下航速。航速對於潛艇來說也非常重要。從國內外經驗來看,航速占優的潛艇在水下作戰之中處於優勢地位,速度更快的潛艇可以迅速追上對方,擺脫對方跟蹤也更加容易。正是因為泵噴推進系統具備安靜性能好、高速性能優異等優點,越來越多的現代潛艇採用泵噴推進系統。當然泵噴推進系統也有自己的缺點,首先是體積和重量大,泵噴推進系統體積和重量是螺旋槳2-3倍。設計難度大,導管內外流場複雜,水動力設計困難。槳葉、定子、導管對於製造、安裝等要求較高,維護起來也比較麻煩。
泵噴推進系統正在成為現代潛艇主流推進系統
根據相關資料,潛艇泵噴推進系統槳葉原來需要萬噸水壓機製造,時間長,成本高。現在採用了“智能微鑄鍛”3D打印技術,創造性地將金屬鑄造、鍛壓技術合二為一,提高了槳葉生產效率。生產周期從數月縮短到數周,也大大節約了能耗,還顯著提高了材料的疲勞壽命和可靠性。因此這項技術突破,標誌着國產泵噴推進系統生產速度可以得到有效提高,從而為國產新型潛艇大規模運用泵噴推進系統打下了堅實的基礎。
海外資料認為國產新一代攻擊核潛艇應該會採用泵噴推進系統
這是海軍遠洋作戰能力又一個飛躍
海外資料認為中國可能正在設計建造新一代攻擊核潛艇,這種攻擊核潛艇應該就採用了泵噴推進系統,因此新一代攻擊核潛艇具備水下安靜性能好、航速好等優點,是海軍2020年之後水下作戰能力中堅和骨幹,交付列裝之後將會有效增強海軍遠洋水下作戰能力。