为何先进核潜艇和驱逐舰大多使用泵射推进?

   2021-08-26 02:16:20 zhujuer1970
核心提示:福特号航空母舰上的螺旋桨,重达30吨,请对比左下角那5人。图片来自Jeff Head。在我们印象中,船无非就是在尾部吊装一个或几个螺旋桨以进行推进,如上图福特号航母这般。然而,不少非军迷朋友所

为何先进核潜艇和驱逐舰大多使用泵射推进?

福特号航空母舰上的螺旋桨,重达30吨,请对比左下角那5人。图片来自Jeff Head。

在我们印象中,船无非就是在尾部吊装一个或几个螺旋桨以进行推进,如上图福特号航母这般。

然而,不少非军迷朋友所不了解的是,诸如美国海狼级核潜艇,英国机敏级等先进核潜艇,却是使用“泵射推进”。

而像美国濒海战斗舰等这样的高速舰使用的又是“喷水推进”,咱们先说后者,因为两者极为类似。

何为喷水推进?上图为美国濒海战斗舰独立号,它使用的就是“喷水推进”。

使用“喷水推进”的舰船,我们任何时候都甭想看到它的螺旋桨,最多只能看到上图那4个装置。

怎么运作的?

运作的大概原理就如上面的剖视动图。静态图如下:

推进时,就是下图这样子。

据一些资料上说,某大型船只上的喷水推进装置,其总流量非常惊人,相当于美加边界的尼亚加拉瀑布的平均水流量。

图片来自Jim2B。

到这里,有的网友会有疑问,传统的螺旋桨外露推进,可以方便转向和倒车。而使用喷水推进的船只又是如何实现拐弯和倒车的?

倒车很简单,原理恰如上面的动图。

而转向的原理,咱们来看看美国濒海战斗舰独立号的变种姊妹舰,USS Tulsa (LCS-16) 塔尔萨号。

塔尔萨号安装4个喷水推进,全功率推进时,每秒的水流量24000加仑,合每秒90吨水流量。

作为对比,我国黄果树大瀑布水流量一般保持在每秒8至12吨,当然,黄果树片区普降大雨时例外(最大时,黄果树大瀑布水流量高达每秒690吨)。

濒海战斗舰上的每一个“喷水推进”装置都如此灵活,这让濒海战斗舰相比于其他战舰,操作更灵活。

泵射推进“泵射推进”与“喷水推进”原理是相似的,只不过,前者用在核潜艇上,后者多用在军舰和民用船舶上。

一个在水面,一个潜行于水下,我们总不能期望它们的推进装置长相一样,称呼还一样。

老式潜艇上的螺旋桨,图片来自Weston Westmoreland。

而现代的先进核潜艇是看不到螺旋桨的。

某些先进核潜艇的泵射装置如上图,而实物图如下:

图片来自美国海军研究所的Jeff Head。

上图为造价23亿美元的美国弗吉尼亚级攻击型核潜艇,因为核潜艇都是各大国的核心机密,故这艘弗吉尼亚级攻击型核潜艇上浮时,其泵射装置是用一块布遮挡起来的,其内部结构无法知晓。

因此,我们只能通过上面这张大概的参考图来略知一二,而实际结构可能会出入很大。

总之,我们只要知道,泵射推进跟喷水推进有一点是类似的,都是用“管子”将螺旋桨包起来。

有哪些优势?核潜艇使用泵射推进,核心出发点就是为了静音。螺旋桨外漏容易产生空泡噪音,这会让核潜艇难以成为真正意义上的“大洋黑洞”。

上图为螺旋桨在水中产生空泡的高速摄影图。空泡的产生跟压力密切相关,而用“管子”把桨叶包起来后,管子里的水流很急,桨叶受到的动压很大,空泡不容易产生。

美国海军工程试验站为了对比泵射推进和普通螺旋桨推进时的噪音。他们上世纪曾经做过对比实验,结果表明,泵射推进比普通的螺旋桨推进最高可低20分贝左右,差距非常大。

而在舰艇上使用喷水推进,最大的好处是操纵性和倒车性能优越;舰体外的附件少,减少了阻力。

另外,跟外露螺旋桨相比,使用喷水推进的船可在浅水活动,因为只要入水口被淹没就行。还有就是,因为旋转部件是包裹起来的,所以里面的桨叶能得到很好的保护,不会切割外面的礁石和鱼儿。

鲸鱼背上的累累疤痕,拜某条船的上的螺旋桨所赐。

也正因此,一些救生艇也使用喷水推进。原因不难理解,我们得把人完完整整地救上船,而不是弄成几块后……

出品:科普中国

制作:寒木钓萌

监制:中国科学院计算机网络信息中心

“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。

本文由科普中国融合创作出品。

 
举报收藏 0打赏 0评论 0
 
更多>同类百科头条
推荐图文
推荐百科头条
最新发布
点击排行
推荐产品
网站首页  |  公司简介  |  意见建议  |  法律申明  |  隐私政策  |  广告投放  |  如何免费信息发布?  |  如何开通福步贸易网VIP?  |  VIP会员能享受到什么服务?  |  怎样让客户第一时间找到您的商铺?  |  如何推荐产品到自己商铺的首页?  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报  |  粤ICP备15082249号-2