|
|
“自古以来”,潜艇就用螺旋桨推进,现在的主流泵推可以看做套上涵管的螺旋桨。螺旋桨转速越高,出力越大,但空泡噪声越大。套上涵管后,噪声受到很大的抑制,主要传导方向局限在正前方和正后方,侧向噪声大大降低。但螺旋桨的直径、转速和噪声的关系没有本质改变。
& q$ r! m6 W5 O' {0 x" l
( K. ]8 r' d# E# M![]()
! P1 q& e# ~1 _4 x4 r7 [0 d; s4 g! Z1 l+ R, H. P
现代潜艇常用大直径7叶大弯度螺旋桨。叶数越多,螺旋桨每转动一圈,出力越大,桨叶的“啪嗒”声越均匀,缺乏明显节奏的噪声容易融入海洋环境的背景噪声。直径越大,同样每转动一圈的出力越大,但在同样转速下叶尖速度越高,空泡噪声越大,所以需要降低转速。大弯度桨叶的弯度是三维的,不仅前后缘弯度增加,呈弯刀形,还从根部向叶尖沿径向逐步减小扭转。这是为了在接近轴心的部位增加桨叶出力,在接近叶尖的部位降低出力,尽量使得出力和噪声均匀化,减少“局部热点”,增大全局效力。# g9 L; _: ] C6 n2 d" ]
' ~* o- v/ j: ~( y4 v( C8 ?
但单个螺旋桨还是有叶尖的空泡速度限制,还是有免不了的“啪嗒”声。4 c y/ I6 E- q# `& m' B: \
- k1 x# `7 v: h" a# l9 c, P泵推不进给螺旋桨套上涵道,还提供了新的可能性。现有泵推还是推进电机内置在艇内,通过大轴驱动艇尾的桨叶。无轴泵推取消了大轴。" f3 Q# z+ X) o) x. N
& Y1 p4 x0 b4 |9 a1 K" @无轴泵推取消大轴后,一般采用外挂短舱,螺旋桨的进水条件更好,可转动短舱还起转向作用,对于港内低速靠泊机动尤其有用。
T* a$ H9 g, M2 h
+ U P9 N( L/ A) E% G5 |![]()
! t( C9 }3 }9 l, e; C" h% U- ]2 O+ ^. r, {9 n
短舱泵推可以用轴心电机和环形电机。轴心电机比较常规,在涵道内用支架固定驱动电机,电机直接驱动螺旋桨。这到底算有轴泵推还是无轴泵推也可以争议。
! P/ n2 `( |! t/ ^% [6 a }+ V6 D6 W+ e' n8 m- \
真正的无轴泵推采用环形电机,涵道的固定外壁结构本身就是定子,转动内壁是转子,桨叶“生根”在转动内壁上,叶尖反而在圆心。+ M; |5 k5 d& j8 P- ]
! {% x x8 I3 c7 e# V* u8 W' b; P
![]()
* V, }2 f! b& V: [
+ c- I |2 G% W: C. X无轴泵推可以是开放叶尖的
: ]( ?* P* I3 Z- V5 M% d
* V' `7 A% J( O9 m1 q开放叶尖的好处是不可能被外物缠绕,渔网、绳缆直接就从中心的开口“吐”出去了。缺点是桨叶的出力和受力是反的,靠近圆心处受力条件差,但线速度低,需要加强出力;靠近环壁处受力条件好,但线速度高,需要降低出力。没有这样的均衡化的话,桨叶出力沿径向向圆心递减可能在圆心造成回流阻力。" \! f T6 C5 w. X* t% o! o6 m9 x/ t
8 `# {2 {+ |' m D* w ) x/ h; U. @8 v8 Y3 i r
, Y( c6 K; Y; D1 T& z4 G也可以是带更加常规的叶尖整流装置
0 K$ K- P. w; i
- m6 `! \# ?% v. y# M; L这样可以避免圆心的回流阻力,但可能有缠绕问题,也牺牲了一些桨叶扫过面积。( m# [! U: W+ O- a' |" q0 Y
; | H4 {. i$ Q& t+ A" I
不管是哪一种,无轴泵推有利于分布式推进,用多个推进器代替单一推进器。除了可靠性上的好处外,分布式推进还降低噪声。一个全直径的螺旋桨和4个半直径的螺旋桨具有相同的扫过面积,在转速相同的情况下,可大致看作具有相同的推进作用。但全直径螺旋桨的叶尖速度2倍于半直径螺旋桨,这意味着前者噪声更大。如果空泡速度介于两者之间,噪声水平就是质变了。
# v( a: j' Y! S% A$ Z) h2 d
6 B' I8 L0 \( L/ j 9 t6 d, N. h: d" y. Y
& k: l$ q8 W3 G- E( {
单个螺旋桨有富有特征的“啪嗒啪嗒”声。多个螺旋桨在协调相位后,可以大大降低明显的“啪嗒”声,驾车人开过三缸、四缸、V6、V8的话,容易感受到噪声特征的差别。含混而连贯的噪声更加容易融入环境噪声,如果有意地随机增减转速,更可以把推进噪声伪装为自然的环境噪声,当然,不断的加速减会使推进效率会有所损失。
: S+ T/ o6 a0 z. H8 q
, D/ A5 ^ i1 d分布式推进还有可能拉动艇体表面的附面层,降低流体阻力。分布式推进更可以减小尾舵舵面面积,降低阻力和噪声。巡航速度下的精确操控用舵面更加成熟可靠,低速精确机动可以通过转动短舱来实现,高速、大幅度机动用短舱粗调、尾舵细调。4 o. D7 q; r& o% {, B8 u4 h
" |$ u" K8 O, ]无轴泵推的缺点是电机“暴露”,噪声和磁场不容易屏蔽。 |
评分
-
查看全部评分
|