洞的永磁无轴泵推技术全球遥遥领先
本文核心词：
瀚海狼山（匈奴狼山）在前几天的推文中已经说过，所谓全球海洋背景噪音是95分贝左右。其实这个噪音水平只相当于家用冰箱日常制冷时的嗡嗡声，也就是相当于国内空气中测量噪音标准的43到45分贝之间。毕竟水中噪音和空气噪音是用了两个不同的测量基准，空气中95分贝已经相当于摩托车发动时的刺耳声响。而要让一艘动辄七八千吨，甚至接近2万吨的巨大核潜艇，全艇上下发出的噪音总水平只相当于一台家用冰箱，实际上是非常不容易的。毕竟随便一艘核潜艇都有4到5万马力的巨大轴功率。而且其反应堆的热功率更有十几万千瓦以上。这么一个巨物的综合噪音水平不超过一台冰箱。实现起来是真正的高科技。可是人类的技术发展就是要精益求精，何况核潜艇的噪声水平关系到各大国的战略安全。
因此都是不计工本的海量投入。那么要控制核潜艇的噪音水平，就要首先明白核潜艇的噪音主要来自哪些方面。首先核潜艇里面有艇员，人类的日常活动和工作都可以产生噪音。不过这类噪音可以通过纪律进行控制和降低。因此在关键的潜艇水下近距离战斗中，艇员都要蹑手蹑脚，大气不敢出。其次，是潜艇内部的电子设备发出的噪音。不过电子设备的噪音也可以人为的降低和控制，这个问题也不大。第三，则是操作鱼雷导弹等武器系统，和收放拖曳声呐时的噪音。收放声呐可以缓慢的进行。一般要几个小时才能完成。因此基本可以把全过程的噪音控制在95分贝以下。打开鱼雷发射管前盖，发射鱼雷；再装填鱼雷和关闭内盖的噪音巨大，水下发射潜射导弹的噪音也很大。不过现在有了首批鱼雷的“游出”技术。
而且如果鱼雷再装填和发射潜射导弹时，都是已经探测到了对手位置的接战状态。此时已经敌我相互暴露，再保持静音已经没有意义。因此要保持全艇95分贝以下，都是对还没有暴露和接战的潜航的静音要求。在以上几点噪音源都可以克服之后，剩下的就是最主要的噪音来源。对核潜艇来说，主要又来自以下2处。一个就是反应堆的循环泵转动的噪音和一回路和二回路冷却剂流动的噪声。另外一个，就是核潜艇动力和传动系统发出的固有频率的噪声。现在对前一个噪声源也有了大致解决的办法。就是采用第4代一体堆，减少了冷却剂的流动路线。而且取消了噪声水平很大的循环泵，让冷却剂完全自循环。于是所有的噪音问题都集中到了最后，这就是核潜艇的传动和推进系统。
从3代以前核潜艇的外观来看，最大的外在噪声源就是核潜艇的螺旋桨。万吨以下的核潜艇一般是单轴单桨，但是苏联时代建造的超大型核潜艇似乎更喜欢双轴双桨。不管是单桨还是双桨，作为螺旋桨来说，都有一个固有的自然缺陷。这就是海水这种流体，在较大的压力和速度差下，会产生空泡现象。也就是在螺旋桨旋转时，周边部分水不再是水，而会变成空泡。这种空泡会产生很大的水下噪音。而核潜艇的螺旋桨转速越快，空泡的产生就越多，不但噪声会迅速变大，而且螺旋桨周边有大量的空泡，还让螺旋桨部分空转而不能产生推力。因此采用螺旋桨体制的核潜艇，马力再大也很难超过40节的水下最高速度。后来发现，要延缓空泡的产生，减小噪音，最好采用七叶大偏弧螺旋桨。不过这种方式只能延缓空泡出现，在一定范围内降低噪音。如果速度到了18节以上，仍然有较大的噪音。
于是美苏又开发了泵推技术。所谓的泵推，其实里面仍然有传动大轴和类似螺旋桨的旋转推进面，不过整个系统外面有个前开口大，后开口小的围了一圈的外壳。这样就会降低空泡的产生和附带的噪音。美国最近30年了研发的海狼级和弗吉尼亚级，就是采用了这种泵推，基本把噪音控制在了100分贝以下。那么可以确保全程在95分贝以下吗？仍然非常困难。因为现在海狼级和弗吉尼亚级的泵推，仍然都是有轴泵推。既然还有轴，那么就必然在核潜艇的蒸汽透平以下，还有减速齿轮箱、大轴这些传统的传动装置。减速齿轮箱里面有大量的传动齿轮和换挡系统，必然会产生较高的机械噪音。而更大的噪音源其实是大轴。大轴使用时间长了，会逐步变形。变形以后就会有固定频率的摩擦噪音。而且大轴在尾部要延伸出艇体，就必须有一套抗很大水压的密封系统。而大轴的自转灵活性和抗水压的密封性是一组永远相互矛盾的存在。轴套的密封性越好，大轴转动的摩擦力就越大，噪音就越大。如果想降低噪音，那么大轴套的密封性就需要下调。后果是核潜艇最终会严重漏水；这是无法接受了。因此大轴的防水封套的日常摩擦，几乎是除了空泡噪音之外，最大的固定噪音来源。
要彻底解决这个问题，只有彻底取消动力大轴，变成全电推进。这样不但省去了大轴，增加了核潜艇的密封性，甚至连变速齿轮箱和换挡系统都省了。蒸汽透平的高速旋转可以直接带动主发电机发电。只通过电缆带动无轴泵推系统就可以推进了。既解决了空泡问题，又解决了大轴噪音。不过说起来容易做起来难。美英舰艇全电搞得最早，却发现根本解决不了无轴泵推的大功率难关。截止目前，所有的弗吉尼亚级的主动力仍然是有轴泵推。现在他们的无轴泵推只能做到几百千瓦的级别，只能作为临时性的试验辅助动力存在。未来10年要求提高到1千千瓦级别。准备在刚刚开工的哥伦比亚级上安装上2台；不过仍然是辅助动力。和实际要求仍然差了2个数量级。
不过最近10年，一旦谈到电磁二字，就没了悬念。谁谁家已经突破了单台X万千瓦以上的永磁体无轴泵推技术。可以满足新型攻击艇到新型战略艇的静音推进要求，所谓领先就领先超级大国15年的底气，相当一部分就是从这里来的！
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