超级军网潜艇的推进装置
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/29 22:49:43
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现代潜艇在经历了一个世纪的发展历程之后，动力装置技术已基本成熟，并日趋完善，潜艇动力装置的基本功能是储存能量并把储存的能量有效地转换成推进功率，且能量的转换必须在尽可能短的时间里完成。目前，除了核燃料之外，最有效的储能形式是必须与氧化剂配合而燃烧的燃料。
早期常规潜艇的推进装置采用的是两台安全可靠的柴油发动机直接驱动双轴推进，这种推进方式结构简单、经济性好，系统在细长的艇体里布置十分容易，但这种推进方式更适于潜艇进行水面航行而不太适于潜航。如英国早期建造的A级潜艇，主要是在水面航行。航速达16．5节，而利用艇上蓄电池组以以最大放电率工作时，水下航速却仅为8节。重量很大的柴油机还有一致命缺点是其低频噪音可传播很远，极易被反潜兵力发现。
二战后，世界各国潜艇基本倾向于使用现代柴- 电推进系统，即在原柴油动力系统中加入可用较小型设备充电的高能蓄电他组。柴油机则改用转数超过1000转／分钟的高速机，用于带动配套的专用发电机而非螺旋机。无论柴油机是否处于运行状态，蓄电他组所产生的能量均可以用于驱动艇上设置的噪音非常低的推进电机。另外，柴油机发电机组，能非常迅速地对蓄电池组进行充电，一般情况下，可在15～20分钟之内对蓄电他组充注数量相当可观的电能。
柴- 电推进系统与直接驱动推进方式相比有许多优点，首先，高速柴油机产生的噪音频率高，在水中传播的距离很短，不易被远距离的敌人探测到，也不会对自艇的声呐造成较大的干扰。其次，现代柴- 电推进系统适于水下活动，安静性好。
二战期间，德国曾尝试过对潜艇进行海上加油，但实践证明并不是在任何一个海域都可行，特别是在有敌人严密空中警戒的海域，因此，现代的柴- 电推进潜艇，一个最基本的性能指标便是需要有非常大的续航力而无需进行海上加油。除了少数装备核动力的水面舰艇之外，现代潜艇比任何常规动力的水面舰艇的续航力都要大得多，如俄罗斯T级柴- 电潜艇可从位于摩尔曼斯科的基地航行到地中海和西非海域。
但是，柴- 电推进装置的严重不足是被迫在水下仅使用蓄电池组航行时，仅能维持很短的时间。60年代，典型柴- 电潜艇只能以16节航速在水下持续航行2个小时，以8节的航速航行12个小时或以4节的低速航行48个小时，即使是这种程度的水下续航力也以蓄电池组在充满电能力前提，实际往往做不到。现代潜艇上的高性能蓄电池组容量更大，效率更高，可提供远比以前好得多的一次充电航行性能，从而大大改善了潜艇生存能力。并使潜艇的两次充电时间的间隔延长许多，但却比传统的铅酸蓄电池昂贵得多。
蓄电池能够维持连续工作的时间毕竟显有限的．艇上的柴油机迟早要工作。如果敌人的反潜作战兵力迫使潜艇无法使用柴油机，那么对于常规动力的攻击型潜艇来说，它们的巡逻区域将是无法维持的。
为了使潜艇在海上具有更强的生命力，现代的大部分常规动力潜艇都装备足够的备用动力系统，而采用双推进轴的潜艇至少应具有8000安培- 小时的电他作为备用。此外，为应付海上突发事故，现代潜艇基本都装备有2台或3台发动机。</P><P>
现代潜艇在经历了一个世纪的发展历程之后，动力装置技术已基本成熟，并日趋完善，潜艇动力装置的基本功能是储存能量并把储存的能量有效地转换成推进功率，且能量的转换必须在尽可能短的时间里完成。目前，除了核燃料之外，最有效的储能形式是必须与氧化剂配合而燃烧的燃料。
早期常规潜艇的推进装置采用的是两台安全可靠的柴油发动机直接驱动双轴推进，这种推进方式结构简单、经济性好，系统在细长的艇体里布置十分容易，但这种推进方式更适于潜艇进行水面航行而不太适于潜航。如英国早期建造的A级潜艇，主要是在水面航行。航速达16．5节，而利用艇上蓄电池组以以最大放电率工作时，水下航速却仅为8节。重量很大的柴油机还有一致命缺点是其低频噪音可传播很远，极易被反潜兵力发现。
二战后，世界各国潜艇基本倾向于使用现代柴- 电推进系统，即在原柴油动力系统中加入可用较小型设备充电的高能蓄电他组。柴油机则改用转数超过1000转／分钟的高速机，用于带动配套的专用发电机而非螺旋机。无论柴油机是否处于运行状态，蓄电他组所产生的能量均可以用于驱动艇上设置的噪音非常低的推进电机。另外，柴油机发电机组，能非常迅速地对蓄电池组进行充电，一般情况下，可在15～20分钟之内对蓄电他组充注数量相当可观的电能。
柴- 电推进系统与直接驱动推进方式相比有许多优点，首先，高速柴油机产生的噪音频率高，在水中传播的距离很短，不易被远距离的敌人探测到，也不会对自艇的声呐造成较大的干扰。其次，现代柴- 电推进系统适于水下活动，安静性好。
二战期间，德国曾尝试过对潜艇进行海上加油，但实践证明并不是在任何一个海域都可行，特别是在有敌人严密空中警戒的海域，因此，现代的柴- 电推进潜艇，一个最基本的性能指标便是需要有非常大的续航力而无需进行海上加油。除了少数装备核动力的水面舰艇之外，现代潜艇比任何常规动力的水面舰艇的续航力都要大得多，如俄罗斯T级柴- 电潜艇可从位于摩尔曼斯科的基地航行到地中海和西非海域。
但是，柴- 电推进装置的严重不足是被迫在水下仅使用蓄电池组航行时，仅能维持很短的时间。60年代，典型柴- 电潜艇只能以16节航速在水下持续航行2个小时，以8节的航速航行12个小时或以4节的低速航行48个小时，即使是这种程度的水下续航力也以蓄电池组在充满电能力前提，实际往往做不到。现代潜艇上的高性能蓄电池组容量更大，效率更高，可提供远比以前好得多的一次充电航行性能，从而大大改善了潜艇生存能力。并使潜艇的两次充电时间的间隔延长许多，但却比传统的铅酸蓄电池昂贵得多。
蓄电池能够维持连续工作的时间毕竟显有限的．艇上的柴油机迟早要工作。如果敌人的反潜作战兵力迫使潜艇无法使用柴油机，那么对于常规动力的攻击型潜艇来说，它们的巡逻区域将是无法维持的。
为了使潜艇在海上具有更强的生命力，现代的大部分常规动力潜艇都装备足够的备用动力系统，而采用双推进轴的潜艇至少应具有8000安培- 小时的电他作为备用。此外，为应付海上突发事故，现代潜艇基本都装备有2台或3台发动机。</P>
现代潜艇在经历了一个世纪的发展历程之后，动力装置技术已基本成熟，并日趋完善，潜艇动力装置的基本功能是储存能量并把储存的能量有效地转换成推进功率，且能量的转换必须在尽可能短的时间里完成。目前，除了核燃料之外，最有效的储能形式是必须与氧化剂配合而燃烧的燃料。
早期常规潜艇的推进装置采用的是两台安全可靠的柴油发动机直接驱动双轴推进，这种推进方式结构简单、经济性好，系统在细长的艇体里布置十分容易，但这种推进方式更适于潜艇进行水面航行而不太适于潜航。如英国早期建造的A级潜艇，主要是在水面航行。航速达16．5节，而利用艇上蓄电池组以以最大放电率工作时，水下航速却仅为8节。重量很大的柴油机还有一致命缺点是其低频噪音可传播很远，极易被反潜兵力发现。
二战后，世界各国潜艇基本倾向于使用现代柴- 电推进系统，即在原柴油动力系统中加入可用较小型设备充电的高能蓄电他组。柴油机则改用转数超过1000转／分钟的高速机，用于带动配套的专用发电机而非螺旋机。无论柴油机是否处于运行状态，蓄电他组所产生的能量均可以用于驱动艇上设置的噪音非常低的推进电机。另外，柴油机发电机组，能非常迅速地对蓄电池组进行充电，一般情况下，可在15～20分钟之内对蓄电他组充注数量相当可观的电能。
柴- 电推进系统与直接驱动推进方式相比有许多优点，首先，高速柴油机产生的噪音频率高，在水中传播的距离很短，不易被远距离的敌人探测到，也不会对自艇的声呐造成较大的干扰。其次，现代柴- 电推进系统适于水下活动，安静性好。
二战期间，德国曾尝试过对潜艇进行海上加油，但实践证明并不是在任何一个海域都可行，特别是在有敌人严密空中警戒的海域，因此，现代的柴- 电推进潜艇，一个最基本的性能指标便是需要有非常大的续航力而无需进行海上加油。除了少数装备核动力的水面舰艇之外，现代潜艇比任何常规动力的水面舰艇的续航力都要大得多，如俄罗斯T级柴- 电潜艇可从位于摩尔曼斯科的基地航行到地中海和西非海域。
但是，柴- 电推进装置的严重不足是被迫在水下仅使用蓄电池组航行时，仅能维持很短的时间。60年代，典型柴- 电潜艇只能以16节航速在水下持续航行2个小时，以8节的航速航行12个小时或以4节的低速航行48个小时，即使是这种程度的水下续航力也以蓄电池组在充满电能力前提，实际往往做不到。现代潜艇上的高性能蓄电池组容量更大，效率更高，可提供远比以前好得多的一次充电航行性能，从而大大改善了潜艇生存能力。并使潜艇的两次充电时间的间隔延长许多，但却比传统的铅酸蓄电池昂贵得多。
蓄电池能够维持连续工作的时间毕竟显有限的．艇上的柴油机迟早要工作。如果敌人的反潜作战兵力迫使潜艇无法使用柴油机，那么对于常规动力的攻击型潜艇来说，它们的巡逻区域将是无法维持的。
为了使潜艇在海上具有更强的生命力，现代的大部分常规动力潜艇都装备足够的备用动力系统，而采用双推进轴的潜艇至少应具有8000安培- 小时的电他作为备用。此外，为应付海上突发事故，现代潜艇基本都装备有2台或3台发动机。</P><P>
现代潜艇在经历了一个世纪的发展历程之后，动力装置技术已基本成熟，并日趋完善，潜艇动力装置的基本功能是储存能量并把储存的能量有效地转换成推进功率，且能量的转换必须在尽可能短的时间里完成。目前，除了核燃料之外，最有效的储能形式是必须与氧化剂配合而燃烧的燃料。
早期常规潜艇的推进装置采用的是两台安全可靠的柴油发动机直接驱动双轴推进，这种推进方式结构简单、经济性好，系统在细长的艇体里布置十分容易，但这种推进方式更适于潜艇进行水面航行而不太适于潜航。如英国早期建造的A级潜艇，主要是在水面航行。航速达16．5节，而利用艇上蓄电池组以以最大放电率工作时，水下航速却仅为8节。重量很大的柴油机还有一致命缺点是其低频噪音可传播很远，极易被反潜兵力发现。
二战后，世界各国潜艇基本倾向于使用现代柴- 电推进系统，即在原柴油动力系统中加入可用较小型设备充电的高能蓄电他组。柴油机则改用转数超过1000转／分钟的高速机，用于带动配套的专用发电机而非螺旋机。无论柴油机是否处于运行状态，蓄电他组所产生的能量均可以用于驱动艇上设置的噪音非常低的推进电机。另外，柴油机发电机组，能非常迅速地对蓄电池组进行充电，一般情况下，可在15～20分钟之内对蓄电他组充注数量相当可观的电能。
柴- 电推进系统与直接驱动推进方式相比有许多优点，首先，高速柴油机产生的噪音频率高，在水中传播的距离很短，不易被远距离的敌人探测到，也不会对自艇的声呐造成较大的干扰。其次，现代柴- 电推进系统适于水下活动，安静性好。
二战期间，德国曾尝试过对潜艇进行海上加油，但实践证明并不是在任何一个海域都可行，特别是在有敌人严密空中警戒的海域，因此，现代的柴- 电推进潜艇，一个最基本的性能指标便是需要有非常大的续航力而无需进行海上加油。除了少数装备核动力的水面舰艇之外，现代潜艇比任何常规动力的水面舰艇的续航力都要大得多，如俄罗斯T级柴- 电潜艇可从位于摩尔曼斯科的基地航行到地中海和西非海域。
但是，柴- 电推进装置的严重不足是被迫在水下仅使用蓄电池组航行时，仅能维持很短的时间。60年代，典型柴- 电潜艇只能以16节航速在水下持续航行2个小时，以8节的航速航行12个小时或以4节的低速航行48个小时，即使是这种程度的水下续航力也以蓄电池组在充满电能力前提，实际往往做不到。现代潜艇上的高性能蓄电池组容量更大，效率更高，可提供远比以前好得多的一次充电航行性能，从而大大改善了潜艇生存能力。并使潜艇的两次充电时间的间隔延长许多，但却比传统的铅酸蓄电池昂贵得多。
蓄电池能够维持连续工作的时间毕竟显有限的．艇上的柴油机迟早要工作。如果敌人的反潜作战兵力迫使潜艇无法使用柴油机，那么对于常规动力的攻击型潜艇来说，它们的巡逻区域将是无法维持的。
为了使潜艇在海上具有更强的生命力，现代的大部分常规动力潜艇都装备足够的备用动力系统，而采用双推进轴的潜艇至少应具有8000安培- 小时的电他作为备用。此外，为应付海上突发事故，现代潜艇基本都装备有2台或3台发动机。</P>
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直接传动</P>
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直接传动</P>
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<P>电力传动
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<P>电力传动
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<P>现代潜艇的另外一种推进系统是核推进系统。由于战后核能技术的飞跃发展，作为舰船动力的核反应堆目前可以做到体积相当小。法国在役的“红宝石”级攻击型核潜艇水下排水量仅为2670吨，其反应堆被布置在直径仅为7．5米的耐压艇体内。
核反应堆为核潜艇提供了儿乎是无限的水下续航力，自从世界上第1艘核潜艇“鹦鹉螺”号问世以来，核潜艇几十年的运行实践表明，核动力装置无疑给潜艇技术带来了革命性的变化。但是核动力装置不仅增加了潜艇建造的复杂性，也增大了建造费用。</P>
<P> 在反应堆系统中，一回路从带有放射性的堆芯吸收热量，然后再把热量传递给热交换器即蒸汽发生器。反应堆的尺寸和效率，在一定的程度上与通过堆芯的冷却剂的流量有关。最初，美海军核潜艇反应堆一回路中的冷却剂的流量较小，因此功率相对较低。到了60年代，美海军研制的S5W型反应堆的一回路大幅度增加了冷却剂的流量，功率也得到大幅度增加，而反应堆体积却减小了许多。
反应堆的二回路向汽轮机提供蒸汽，二回路中蒸汽的热效率与热交换器和冷凝器之间的温差有关。在压水反应堆中，作为冷却剂的水是不许在反应堆内发生沸腾的，否则，它的温度便会下降。一回路中设有稳压器，用以维持和稳定反应堆压力壳内的压力。一回路中的冷却剂所传递的热量取决于它与二回路中蒸汽之间的温度差。降低二回路中蒸汽的温度虽然对于传热效率是有益的，但是也将导致汽轮机尺寸的增加，因此应尽量避免使用低温蒸汽技术。避免使用低温蒸汽技术的唯一办法是提高冷却剂的温度，而实现冷却剂温度提高的有效途径是利用液态金属做反应堆的冷却剂，这样可使通过反应堆的冷却剂的温度得到大幅度的提高，从而使蒸汽发生器的温度提高几百度。
美国海军于1955年建造的“海狼”号攻击型核潜艇装备的是一台S2G型液态金属钠冷却反应堆。该反应堆的热传递效率的确比压水堆要高得多，但S2G型反应堆在实际使用过程中发生了不少问题。其中最难解决的问题是必须使金属钠随时被加热并总是保持在熔化状态，以便使其具有良好的流动性，否则，作为冷却剂的金属钠一旦凝固，就会损坏一回路管道。另外，液态金属钠具有很强的腐蚀性，“海狼”号核潜艇上曾经发生过液态金属钠泄漏事故。在S2G型金属钠冷却剂反应堆使用两年之后，美国海军认识到压水反应堆具有更多的优点，便决定把“海狼”号的反应堆拆除，换装S2W型压水反应堆。
然而，苏联却积极研制液态金属冷却剂反应堆。经过了长期的研制之后，苏联于1970年终于制造出一座用于“阿尔法”级攻击型核潜艇的液态金属冷却剂的模式堆。该级潜艇使用的液态金属冷却剂是铅／铋合金，蒸汽发生器放置在较小的反应堆舱的外面，并与一回路和二回路的设备一起放置在一个无人区域内。采用这种布置方式可以大大地减少铅屏蔽的重量，并且使得整个屏蔽层的厚度减少许多。
不过，苏联人在使用这种液态金属冷却剂反应堆时也遇到了不少麻烦，当“阿尔法”级核潜艇在港口停靠时，需要不断地进行蒸汽加热以防止液态的铅／铋冷却剂凝固。
美国海军在放弃了金属冷却剂型反应堆之后，更加倾向于选用比较成熟的压水反应堆技术，并且开始在压水反应堆技术方面继续加以改进和提高。50年代后期，美国研制成S3W型和S4W型压水堆，并将其装备在当时新建造的“鳐鱼”级和“大比目鱼”级攻击型核潜艇上。为了便于在设计新型核潜艇时对反应堆的选型以及反应堆的批量制造，美国于1959年决定采用既适用于攻击型核潜艇又适用于弹道导弹核潜艇的S5W通用型压水反应堆。这种S5W通用型压水堆共装备在美海军6级98艘核潜艇上。
美国海军研制的潜艇用核反应堆还有S8G型压水反应堆，台架试验表明热功率可达到215～230兆瓦；S6W型压水反应堆，热功率为215～230兆瓦；目前正在装备“弗吉尼亚”级核潜艇的核反应堆是S9G型新型反应堆。
核推进系统所面临的难题是如何做到使其安全地达到临界状态以及如何使其更高效率地运行。潜艇上的压水型反应堆在经过了40多年的实践后被证明技术上是成熟的，且是安全的动力系统，它可使核潜艇达到水下30节以上的航速，并且在一定的航速条件下可以使核潜艇做到安静的航行。
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核反应堆为核潜艇提供了儿乎是无限的水下续航力，自从世界上第1艘核潜艇“鹦鹉螺”号问世以来，核潜艇几十年的运行实践表明，核动力装置无疑给潜艇技术带来了革命性的变化。但是核动力装置不仅增加了潜艇建造的复杂性，也增大了建造费用。</P>
<P> 在反应堆系统中，一回路从带有放射性的堆芯吸收热量，然后再把热量传递给热交换器即蒸汽发生器。反应堆的尺寸和效率，在一定的程度上与通过堆芯的冷却剂的流量有关。最初，美海军核潜艇反应堆一回路中的冷却剂的流量较小，因此功率相对较低。到了60年代，美海军研制的S5W型反应堆的一回路大幅度增加了冷却剂的流量，功率也得到大幅度增加，而反应堆体积却减小了许多。
反应堆的二回路向汽轮机提供蒸汽，二回路中蒸汽的热效率与热交换器和冷凝器之间的温差有关。在压水反应堆中，作为冷却剂的水是不许在反应堆内发生沸腾的，否则，它的温度便会下降。一回路中设有稳压器，用以维持和稳定反应堆压力壳内的压力。一回路中的冷却剂所传递的热量取决于它与二回路中蒸汽之间的温度差。降低二回路中蒸汽的温度虽然对于传热效率是有益的，但是也将导致汽轮机尺寸的增加，因此应尽量避免使用低温蒸汽技术。避免使用低温蒸汽技术的唯一办法是提高冷却剂的温度，而实现冷却剂温度提高的有效途径是利用液态金属做反应堆的冷却剂，这样可使通过反应堆的冷却剂的温度得到大幅度的提高，从而使蒸汽发生器的温度提高几百度。
美国海军于1955年建造的“海狼”号攻击型核潜艇装备的是一台S2G型液态金属钠冷却反应堆。该反应堆的热传递效率的确比压水堆要高得多，但S2G型反应堆在实际使用过程中发生了不少问题。其中最难解决的问题是必须使金属钠随时被加热并总是保持在熔化状态，以便使其具有良好的流动性，否则，作为冷却剂的金属钠一旦凝固，就会损坏一回路管道。另外，液态金属钠具有很强的腐蚀性，“海狼”号核潜艇上曾经发生过液态金属钠泄漏事故。在S2G型金属钠冷却剂反应堆使用两年之后，美国海军认识到压水反应堆具有更多的优点，便决定把“海狼”号的反应堆拆除，换装S2W型压水反应堆。
然而，苏联却积极研制液态金属冷却剂反应堆。经过了长期的研制之后，苏联于1970年终于制造出一座用于“阿尔法”级攻击型核潜艇的液态金属冷却剂的模式堆。该级潜艇使用的液态金属冷却剂是铅／铋合金，蒸汽发生器放置在较小的反应堆舱的外面，并与一回路和二回路的设备一起放置在一个无人区域内。采用这种布置方式可以大大地减少铅屏蔽的重量，并且使得整个屏蔽层的厚度减少许多。
不过，苏联人在使用这种液态金属冷却剂反应堆时也遇到了不少麻烦，当“阿尔法”级核潜艇在港口停靠时，需要不断地进行蒸汽加热以防止液态的铅／铋冷却剂凝固。
美国海军在放弃了金属冷却剂型反应堆之后，更加倾向于选用比较成熟的压水反应堆技术，并且开始在压水反应堆技术方面继续加以改进和提高。50年代后期，美国研制成S3W型和S4W型压水堆，并将其装备在当时新建造的“鳐鱼”级和“大比目鱼”级攻击型核潜艇上。为了便于在设计新型核潜艇时对反应堆的选型以及反应堆的批量制造，美国于1959年决定采用既适用于攻击型核潜艇又适用于弹道导弹核潜艇的S5W通用型压水反应堆。这种S5W通用型压水堆共装备在美海军6级98艘核潜艇上。
美国海军研制的潜艇用核反应堆还有S8G型压水反应堆，台架试验表明热功率可达到215～230兆瓦；S6W型压水反应堆，热功率为215～230兆瓦；目前正在装备“弗吉尼亚”级核潜艇的核反应堆是S9G型新型反应堆。
核推进系统所面临的难题是如何做到使其安全地达到临界状态以及如何使其更高效率地运行。潜艇上的压水型反应堆在经过了40多年的实践后被证明技术上是成熟的，且是安全的动力系统，它可使核潜艇达到水下30节以上的航速，并且在一定的航速条件下可以使核潜艇做到安静的航行。
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强！坚持顶
<P>谢谢楼主，真是长知识！</P><P>我在设想：</P><P>1、可不可以省掉第二回路，直接用第一回路驱动蒸汽轮机？同时把第二回路上的冷凝器装到第一回路上来。</P><P>2、为什么不能用“水银”做冷却剂？这样不是就没有停机凝固的问题啦。</P><P>3、如果用“水银”的热传递不如钠或者铅／铋合金的话，可以在铅／铋合金做冷却剂的第一回路上加上一个辅助回路可以是水或者水银做冷却剂的，在反应堆启动初期，功率较小，用辅助回路加热主回路上的铅／铋合金冷却剂，使其变为液体后，这样再加大反应堆功率，再用主回路做冷却。</P><P>纯粹设想，欢迎讨论。</P>[em05][em05][em05][em05]