中国新型核潜艇将应用哪些黑科技?

秦潇铭

  近期突然爆出消息,将来几年的国产常规动力航母不依靠核动力系统就能实现电磁弹射技术的实用化,更令人意外的是消息中透露,中国海军已经列装了一艘采用无轴泵推技术的新核潜艇,该艇的研制耗费了5年时间的光景。消息中明确称这艘新核潜艇就是传说已久的095核潜艇,这远远突破了美国的设想!

  

  (10多年过去了093型攻击核潜艇/094型战略核潜艇的下代核潜艇列装,相信096战略导弹核潜艇在巨浪-3批量生产后也能快速服役!)

  

  一般来说使潜艇运动有两种方法,一种是传统的大侧斜螺旋桨,另外一种是最早由英国皇家海军“特拉法尔加”级攻击核潜艇采用的泵喷推进器。它源自于鱼雷的泵喷推进器,泵喷推进器主要由环状导管、定子及转子组成。泵喷推进器工作时驱动轴带动转子转圈,海水被导管前部吸入,定子可以让进入转子的水流产生均匀旋转并使水流更快让潜艇在航速上保持性能领先!定子可以布置在转子的前后位置,一般来说“前定子式”虽然转子效率较低但静音性更好,所以潜艇主要采用“前定子式”泵喷推进器。鱼雷的泵喷推进装置主要是“后定子式”。

  

  

  (潜艇众多的齿轮组机械装置省去之后低航速的低频线谱噪音和中高航速的空泡噪音都会有极大程度的减少!)

  

  (法国凯旋级核潜艇是战略导弹核潜艇中最早使用了泵喷推进器的,但仍属于有轴推进泵推)

  目前英国“机敏”级核潜艇,美国静音性最强的“海狼”级攻击核潜艇和“弗吉尼亚”级攻击核潜艇、法国“凯旋”级战略导弹核潜艇、正在建造的“梭鱼”级攻击核潜艇及出口澳大利亚的12艘常规潜艇、俄罗斯“北风之神”战略核潜艇都是使用的“艇体-轴系-螺旋桨”有轴泵推!俄“台风”941型战略核潜艇更是使用的“导管包围螺旋桨”叶片可当做水平舵的不伦不类的推进装置!法国将下水的、最新的“梭鱼”级攻击核潜艇采用的是蒸汽轮机-涡轮发动机-电动机带动推进器或2台电动机直接驱动的混合式泵推系统。

  

  (无轴泵推对空间紧张的潜艇来说技术进步是革命性的)

  无轴泵推的将传动轴-叶轮换成电机驱动,电动机则布置在环状导管里,多个单独叶片组成的转子成了“四周驱动”!潜艇众多的齿轮组机械装置省去之后低航速的低频线谱噪音和中高航速的空泡噪音都会有极大程度的减少!潜艇与此同时腾出来寸金的空间还降低了故障率和维护负担!

  

  

(我国的IPS综合电力系统应该解决了电力分配难题)

  

  (美国海军“海狼”攻击核潜艇第三艘吉米-卡特号,前两艘艇在上世纪八九十年代时的造价就高达24亿美元最后一艘吉米-卡特号造价涨到了32亿美元,约为当时尼米兹核航母的四分之三!冷战后原计划29艘的量被削减到3艘。该艇噪音在95分贝以下,海洋背景噪音约为90分贝,超过5%的幅度也就是94.5分贝就可能被发现,该艇静音性可能被095型核潜艇超越)

  

  (093型攻击核潜艇/094型战略核潜艇)

  

  (未来中国可能会拿下更多潜艇出口和人员培训订单)

  

  (“超导磁流体潜艇”可能是《海底两万里》中最科幻的技术了,未来中国技术人员使其实用化之后我军优势会更大!)


战争史

095型的推进系统有可能是与西方相同的有轴泵喷推进,噪声水平比传统的螺旋桨要低,特别是能显著降低螺旋桨的空泡噪声。

核动力方面,095型会采用自然循环能力更强的反应堆,而且功率会有较大增加。我国第二代核潜艇已经采用了自然循环反应堆,虽然不知道自然循环的效率,但估计与西方还是有差距的,可能会在较低速度下不开主循环泵。其实西方的核潜艇也只是在20节左右不开主循环泵,再高的速度就要开主循环泵了。那么,095型的自然循环能力如果达到西方海军核潜艇的水平,已经很不错了。核潜艇一般只装1座反应堆,所以要求单堆功率要大。我国核潜艇以前的反应堆功率与西方差距较大,导致水下最高航速不如西方核潜艇。095型的反应堆单堆功率必然会加大,以提高水下航速。

095型的声呐系统可能包括艇首声呐、舷侧阵声呐、拖曳阵声呐等,总体水平估计能赶上西方海军核潜艇稍早时候的水平。

总体来说,中国在核潜艇技术方面与西方的差距是比较大的,与俄罗斯也有不小的差距。新型核潜艇会大幅缩小与西方与俄罗斯的差距,但黑科技可能没有。饭要一口口吃,只要有很大进步就是令人欣喜的事。(S)


联合防务

据央视发布的最新消息显示称,我国下一代095核潜艇已经下水海试了。关于这艘神秘的潜艇,很多人都抱有极高的期望。
与水面舰艇下水不同,核潜艇由于较为保密,因此,外界也不知道它具体应用了哪些最新技术,但是根据目前所掌握的一些信息,还是大致可以猜测到它运用了哪些技术的。
首先,就是革命性的无轴泵喷技术了,作为当下世界主流技术,能熟练运用这项技术并把它装备到核潜艇和军舰上的国家屈指可数,只有美国和英国以及俄罗斯加上中国4家,但是其中美俄英所运用的无轴泵喷还只是处于较为落后的状态。
而中国的无轴泵喷技术在经过马伟明团队的多年攻关后,已经取得了绝对领先的优势,其运用到095上的概率是非常大的。
其次,那就是大功率永磁电机。现在中国将采用更先进的永磁电机,功率密度更高,噪声更低。
并非巧合的是,大名鼎鼎的马伟明院士的重要贡献之一就是中压交直流系统。中压比低压的功率密度更高,直流便于大功率传输和调速,用于推进;交流用于艇其他一般用户。中压系统和永磁电机一起,这又锁上核潜艇动力系统降噪链的又一环。
最后那就是降噪方面了,中国正在有关核潜艇动力系统降噪的一系列关键技术取得突破,已经在重型精密制造方面悄悄地走到了世界的前面。095也将使用水滴型艇体,水滴形艇体阻力最小,噪声也最小。
综上来看,中国下一代核潜艇是有翻天覆地的变化的。性能至少相比较目前装备的093G型潜艇提升25年的水平。

龙起


中国未来新型核潜艇将运用综合动力系统、无轴泵喷推进系统、综合水声系统、单壳结构、第三代潜艇反应堆。具体详情干货如下:


综合动力方面,中船重工712所于17年3月研制成功3兆瓦中压电力推进系统,在17年8月永磁推进电机动车成功,这预示着新型综合动力系统未来将全面运用到我国船舶工业上。


无轴方面,在5月30日的新闻中,已经证实海军工程大学电力电子研究所所长马伟明团队,正在研制无轴泵推系统,并且取得重大突破,相信在不久的将来将会进行上艇试验。


综合水声方面,根据《舰船电子工程》期刊和哈尔滨工程大学的相关文章,我国综合水声探测、侦查、对抗系统已经取得重大突破,并且已经部分应用到实验舰艇上,未来会应用到我国核潜艇。


单壳结构方面,2017年的泰国防务展上,中船重工低调透露对外出口S1100型常规潜艇采用单壳结构。它标志中国已经掌握了单壳潜艇设计、制造技术,中国潜艇发展道路由苏俄双壳潜艇转向美式单壳潜艇。


反应堆方面,我国已经研发出具有国际先进水准的第三代改进型“华龙-1号”CAP1400高性能核反应堆,相关小型化的技术已经开始运用到我国新型核潜艇,这种反应堆具备自然循环能力,被视为核潜艇动力系统一个技术突破。

相信未来随着新一代核潜艇的服役,被美国嘲讽“中国核潜艇一出港,连关岛都听得见”的日子一去不复返了。


马克观察

但是我真的不知道。在中国,水下木字边的东西都是顶级机密,君不见我国核潜艇之父黄旭华院士为了保密30年不回老家。但凡是在这里对着具体细节侃侃而谈的都是瞎说,如果说对了还得去吃牢饭。

但是这不妨碍根据我国目前核潜艇的情况做一番分析,靠谱与否,还赖读者自己判断。

笔者在之前的问答中说过我国核潜艇水平在联合国五常中倒数第一的观点,结果被广大爱国人士喷的仿佛笔者是个卖国贼一样。虽然有血淋淋的教训,但是笔者还是要说,目前我国的093和094型核潜艇就是五常最末的水平---但是,笔者也学乖了,095可能会让我们摆脱这个尴尬。

中国核潜艇水平主要有以下两个缺陷:

一是核反应堆技术落后,功率小、噪音大、可靠性低。091型核潜艇服役后长期只能在近海训练,因此被海军内部揶揄为“三岛舰队”(这个梗有兴趣的读者可以自己上网查)。而美国海军奚落我们说中国的核潜艇一出动,在夏威夷都能听得见噪音。

二是大直径耐压壳体技术不过关,使得我国核潜艇直径不大,吨位不理想。这个缺陷最直观的表现就是094型高高的龟背。世界上最好的攻击核潜艇(美国的海浪和俄罗斯的亚森)排水量都接近万吨,我国的093在6000吨左右;世界上最好的战略导弹核潜艇(美国的俄亥俄和俄罗斯的北风之神)排水量都超过20000吨,中国的094在10000吨上下。

现在的缺陷就是我们要改进的目标。095型核潜艇估计会在以上两个方面做出重大改进。在核反应堆方面,目前我国已经掌握了最先进的民用核反应堆技术CAP1000,我国目前也是在建核电站装机容量最多的国家,甚至还实现了核电站技术整体出口。经过民用核技术的锤炼,军用核反应堆技术的进步幅度值得期待。在大直径耐压壳体制造技术方面,我们也有乐观的理由。目前我们已经是世界第一造船大国,各种复杂的船舶都能制造,技术水平突飞猛进,095型核潜艇的技术性能值得期待。

095型想象图。至于马院士的无轴泵推等黑科技能不能在095型上应用,我觉得没那么重要,有更好,没有的话也没什么大不了。


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