大扭矩電機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)簡介

采用泵噴推進(jìn)的潛艇與采用大側(cè)斜螺旋槳推進(jìn)的潛艇相比，可以大幅度降低潛艇推進(jìn)器的輻射噪聲、提高潛艇的低噪聲航速。以美國"海狼"級(jí)攻擊型核潛艇為例，該艇水下最高航速30節(jié)以上(有報(bào)道可達(dá)35節(jié))，水下30米時(shí)的低噪聲航速大于20節(jié)，輻射噪聲接近于海洋環(huán)境噪聲，被美國官方稱為當(dāng)今世界上最安靜、最快的潛艇。

為了充分發(fā)揮核潛艇作戰(zhàn)效能，攻擊核潛艇逐步向高航速、安靜型方向發(fā)展，新一代安靜型攻擊核潛艇的水下最高航速超過30節(jié)，低噪聲航速達(dá)到20節(jié)。這就給推進(jìn)器的設(shè)計(jì)提出了新的課題:如果仍舊采用傳統(tǒng)的單個(gè)七葉大側(cè)斜螺旋槳推進(jìn)，則由于螺旋槳的負(fù)荷過大，槳葉將提前出現(xiàn)空化，使核潛艇的低噪聲航速下降:如果為了推遲空泡的產(chǎn)生，必須加大螺旋槳的槳葉面積，則導(dǎo)致螺旋槳的效率下降、噪聲增大。

為了替新一代核潛艇尋找合適的低噪聲推進(jìn)方式，美、英、法、俄等國家花費(fèi)大量的人力、財(cái)力，開展了廣泛、深入的研究和試驗(yàn)，最終形成了兩種不同的解決途徑:一種是以俄羅斯為代表，采用2套七葉大側(cè)斜螺旋槳推進(jìn)的方式，將總的螺旋槳負(fù)荷一分為二，如"庫爾斯克"號(hào)核潛艇上就采用了這種推進(jìn)方式:另一種就是全新的泵噴推進(jìn)器方式，歐美國家新近建造的核動(dòng)力攻擊型潛艇均采用這種推進(jìn)方式。應(yīng)用結(jié)果表明，核潛艇采用泵噴推進(jìn)器比采用七葉大側(cè)斜螺旋槳具有更好的聲隱身性能。

通常由高壓氣瓶、減壓器等組成。貯存在氣瓶中的高壓惰性氣體(氦、氮等)經(jīng)減壓

器后進(jìn)入貯箱，將推進(jìn)劑從貯箱擠壓到推力室。推進(jìn)劑的流量由減壓器所調(diào)定的壓力控制。從高壓氣瓶輸出的氣體也可經(jīng)加熱后再使用，以節(jié)省用氣量和減輕氣瓶重量。在失重條件下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)，貯箱內(nèi)的推進(jìn)劑有時(shí)裝在彈性貯囊內(nèi)，高壓氣體擠壓貯囊以保證推進(jìn)劑的連續(xù)供應(yīng)。

擠壓式供應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，但由于推進(jìn)劑貯箱要承受高壓，因而貯箱結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大。這種系統(tǒng)適合于小推力、短時(shí)間工作及多次啟動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。

泵噴推進(jìn)器主要的發(fā)展方向是:

1、完善泵噴推進(jìn)器的設(shè)計(jì)技術(shù)。潛艇泵噴推進(jìn)器的導(dǎo)管、定子和轉(zhuǎn)子之間存在復(fù)雜的相互作用，另外，泵噴推進(jìn)器工作在潛艇艇體的尾部，推進(jìn)器和艇體之間又存在復(fù)雜的相互作用。導(dǎo)管、定子和轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)及相互間的最佳配合、艇體線型的設(shè)計(jì)以及與泵噴推進(jìn)器的最佳配合，將直接影響泵噴推進(jìn)器的水動(dòng)力性能、空泡性能和噪聲性能。為了使泵噴推進(jìn)器在核潛艇上得到廣泛應(yīng)用并取得顯著的降噪、增效效果，需要-發(fā)展和完善基于水動(dòng)力學(xué)和水聲學(xué)的交叉學(xué)科，以及能優(yōu)化艇體和泵噴推進(jìn)器綜合性能的潛艇泵噴推進(jìn)器設(shè)計(jì)方法。

2、應(yīng)用新材料和先進(jìn)制造技術(shù)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、制造費(fèi)用高是泵噴推進(jìn)器的最大缺陷，據(jù)說俄羅斯核潛艇上沒有采用泵噴推進(jìn)器就是由于這個(gè)原因。因此，采用耐腐蝕、重量輕、有減振和降噪效果的復(fù)合材料、智能材料，也是泵噴推進(jìn)器的重點(diǎn)研究方向。英國海軍新一代"機(jī)敏"級(jí)核潛艇上裝備的泵噴裝置，由于采用了精密鑄造技術(shù)鑄造的鎳鋁青銅鑄件、導(dǎo)管采用了新型復(fù)合材料，耐腐蝕壽命從原來的2年增加到25年、重量減少了11噸，而且大大改善了抗沖擊性能。

3、采用大功率、低軸轉(zhuǎn)速的動(dòng)力裝置。泵噴推進(jìn)器的旋轉(zhuǎn)噪聲與轉(zhuǎn)速的4次方成正比，因此降低轉(zhuǎn)速可以使旋轉(zhuǎn)葉片的線速度下降，葉片產(chǎn)生的渦流強(qiáng)度減弱，從而降低作為推進(jìn)器主要聲源之一的渦流噪聲，同時(shí)提高推進(jìn)器的推進(jìn)效率。美國采用七葉大側(cè)斜螺旋槳推進(jìn)的"洛杉磯"和"俄亥俄"級(jí)潛艇的推進(jìn)器轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分，而采用泵噴推進(jìn)器推進(jìn)的"海狼"級(jí)潛艇的推進(jìn)器轉(zhuǎn)速在130轉(zhuǎn)/分左右。