先進的潛艦

Question

請問各位同學．最先進的潛艦無俥葉推進運轉設計的動力系統．是那個國家先採用的．其原理為何．先進的聲納有／無法進行電偵．

請問有無磁脈式推動的輪機設備？

同學你講的太好了．我並非在轉述（獵殺紅色十月）的影片．是真的存在．

Answer 1

　　全世界第一種採用閣下所謂的「無俥葉推進運轉設計的動力系統」─噴射幫浦推進器(Pumpjet Propulsor;也可翻譯作水噴射推進器)來取代傳統螺旋槳的是英國的第二代核動力攻擊潛艦(SSN)─迅捷級(Swiftsure class),現在採用的潛艦除了迅捷級外有-特拉法加級 (Trafalgar class SSN;英國)、先鋒級核子動力彈道飛彈潛艦(Vanguard class SSBN;英國) 、敏銳級(Astute class SSN;英國,發展中)、凱旋級(Le Triomphant class SSBN;法國)、海狼級(Sea Wolf class SSN;美國)、維吉尼亞級(Virginia class SSN;美國),這類推進器在目前有使用的國家多不願意透露其技術細節(連學術性質的說明都沒有),而且種類也不太一樣;有使用在軍事上的國家(未必是用在潛艦上)有:中共、瑞典、義大利、英國、美國、日本,但類型不大一樣,中共、瑞典、義大利及日本是將水噴射推進器用在快艇或巡邏艦等小型水面艦上,英國和美國是用在潛艦上。

　　從一般產業界(專業軍事研究單位、造船產業的專家)推測,但無論如何水噴射推進器的構成應該不脫下列兩大部份─1.外層有一層兼具導流(盡量減少多餘)、吸音等保護作用的環狀外罩,這個外罩與內部構造連接主要是多個為流進推進器的水流導向的片狀物,形成類似涵道(這是這類系統的重要構型之一,作用跟噴射機的噴射引擎的進氣道一樣)的形式;2.外罩內有一具甚至於多具可以抽水並高速噴出的幫浦形成與飛機的噴射發動機相同原理的推進方式,只不過水噴射推進器是-吸/抽入水→在推進氣內加大流速(利用流動管路的構形或機械運動造成的物理性作用,如:加大水路壓力)→從噴管排出,而飛機的噴射發動機是-吸入空氣(也藉由類似水噴射推進器中涵道作用的進氣口)→在發動機內對吸入的空氣加溫、加壓→從噴嘴噴出燃燒、加溫及加壓過氣體來推進。這兩者主要的不同只有一個推進用的流體是水,另一個則是空氣;一個對其推進憑藉的流體並不主動加溫(只會順勢吸收部份機械運動造成的熱量,造成增溫),而另一個則會為了增加推進效率主動為其憑藉的流體加溫。水噴射推進器雖然看起來很像一般我們平時生活就會用到抽水幫浦,的確,所應用原理很像,但是軍用的為了隱匿所採用之載具的行蹤,所以在它的靜音方面改進這類幫浦的導流管線(減少渦流等會造成噪音、降低水流效率)形狀、外罩保護用殼體(比一般人用的幫浦保護殼吸熱吸音效能更強數十、數百倍)。

　　這類推進器雖然靜音效果極佳,但仍舊會被偵測,只是大部份時機只有主動聲納(由追蹤艦主動發出音波,音波打到目標或其它物體反彈回去後再由追蹤艦接收訊號,再加以分析出音波碰到的物體為何)能較穩定的追蹤,只不過偵測到的機率比用其它推進器的低,而且一開主動聲納你自己(追蹤艦)本身也會馬上被對方(被追蹤艦)知道、即使對方只有開起被動聽音聲納(就是一般電影中聲納士戴著大型耳機,一聽就判斷出是何型艦隻或『誤闖禁區』鯨魚;這是以被動聽音聲納系統/陣列監測海中四面八方傳來的噪音,來判斷目標,這不會因此偵測手段被發現,但這種系統也比較容易被有較佳靜音設備的目標蒙騙,而且絕大多數被動聽音聲納系統都無法協助武器鎖定目標)也有一定的機會會聽到(要自然環境剛好配合)。


　　有無磁脈式推動的輪機設備?你是否看到『獵殺紅色十月』這部片子或小說才有這個想法?這個技術的確已存在於這個世上,它稱為:「大永磁推進系統(使用人造的大型永久磁鐵/磁性合金做核心的馬達/發動機-永磁同步馬達)」或「磁流體推進系統」,這兩個指的是同一類推進系統,主要是用超導電機(以超導體作為主要驅動技術的電機種類)搭配先進的永磁同步馬達(Permanent Magnet synchronous Motors;簡稱PMM)形成永磁發電機(magnetoelectric generator),就是一個沒有或至少只有極少齒輪、連動桿...等等機械活動部件的21世紀先進推進技術。

　　這個先進的系統因為沒有機械活動部件,因此不會有這方面造成的龐大噪音,所以至少它在「艦體內部靜音」這個匿蹤項目上得到極高的分數,然後是超導電機理論上伴隨而來的強大電力及人造磁場之間的相互作用(在一個線圈中形成)可以對海水產生作用力,然後就能推動船艦行進。

　　可是它還沒有真正實用化!為什麼呢?超導電機中的技術重心-可以在船艦環境正常運作的常溫超導體技術並不成熟,目前已知最好的常溫超導體只能在攝氏25度維持短時間的超導效能(可能最多只有數小時)→這種東西美國已從實驗室取得,並用在代號「海影」的實驗艦上,但仍完全無法滿足實用化的最低要求,但比超導體從1933年被發現、剛製出後數十年的只能在攝氏零下269度~196度間產生短短數分鐘的超導效應,近年比較穩健的超導技術已能把產生超導效應的臨界溫度提升到攝氏零下數十度左右,但跟先前敘述的一樣─仍無法實用;目前只有美國、日本、前蘇聯做過應用超導電機為動力一部份的船艦,但都應實在太耗費各方面成本(美國『海影』計劃中的「海影一號」試驗艦,長48公尺、寬21.3公尺、吃水4.3公尺,排水量約560噸,並不大,但光造價就要超過5000萬美元,且實驗中最大航速只有11.2海里/小時左右-這也只能維持短時間,包括「海影一&二號」兩艄試驗艦,現在計劃大部份已暫停試驗;小布希於2001年一度恢復,但在財政吃緊─匿蹤攻擊直昇機卡曼契、十字軍式自走砲系統等都因國防預算將不足而被腰斬的情況下,預估整體周邊技術發展等總預算將支出超高額2000億美金的『海影』計劃,儘管它讓美國突然在這個領域領先,但處境仍令人非常堪虞)而停止或大幅放慢實驗腳步。

　　目前超導技術屬先進國家─德國、加拿大、法國、日本、美國及中共(中共國務院下屬的七一三所已透露出包括他們自己在內,數家國有或私人研究/營業機構都在中共中央推行下,投入相當可觀的人力、物力,加上幾個國際科學學刊或其它地方公開的學術論文來看,外界認為中共技術應該不弱)。



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