磁流體推進器--簡介
所謂的“磁流體推進器”就是貫通海水的通道內建有一個磁場,這個磁場能對導電的海水產生電磁力作用,使之在通道內運動,若運動方向指向船艉,則反作用力便會推動船舶前進。
2013年8月19日,遼寧省副省長譚作鈞近日透露,中國第四代核潛艇已研制完成。這種潛艇的設計具有革命性,采用前所未有的磁流體推進方式,不用螺旋槳。
磁流體推進器--不同點
與傳統機械傳動類推進器(譬如螺旋槳、水泵噴水推進器等)相比較,磁流體推進器的不同點在于:前者使用機械動力作為推力而后者使用電磁力。正因為如此,磁流體推進器無須配備螺旋槳槳葉、齒輪傳動機構和軸泵等,是一種完全沒有機械噪音的安靜推進器。
一旦現代潛艇使用了這種推進器,便從根本上消除了因機械轉動而產生的振動、噪音以及功率限制,而能在幾乎絕對安靜的狀態下以極高的航速航行。據理論計算其航速可達150節,而這是任何機械轉動類推進器不可能實現的。
磁流體推進器--特點
超導電磁流體推進是把電能直接轉換成流體動能,以噴射推進取代傳統螺旋槳推進的新技術,它具有低噪音和安全性等特點,在特殊船舶推進應用中具有重大價值。中科院從1996年開始超導磁流體推進技術的研究,研制成功世界上第一艘超導螺旋式電磁流體推進實驗船,2000年獲中科院科技進步二等獎。建成了用于磁流體推進器水動力學研究的海水循環試驗裝置和用于試驗船綜合性能研究的航試水池。
磁流體推進器--研究
當前,正在進行超導電磁流體推進技術的實用化研究。中科院電工所研制的螺管超導磁體系統,磁場強度5特斯拉,室溫孔徑0.2米,外徑0.65米,總長1.1米,總重494公斤,液氦貯量66升,一次充滿液氦能連續運行6晝夜。
電工所與船舶研究院702所合作研制成功了螺旋式超導磁流體推進試驗船。“HEMS-1”號,于1998年11月28日試航成功。它的研制成功標志著我國已躋身于該項高技術的國際先進行列。該試驗船長3.2米,寬0.85米,排水量約1噸;船上裝備有磁場強度為5萬高斯的超導磁體系統,螺旋通道推進器,電池組和測控系統,由一人操作。
在實驗室的鹽水池中對試驗船的特性參數進行了綜合性試驗和試航行,船速達0.65米/秒。試驗表明,超導電磁流體船舶推進具有安靜無噪聲,操作簡便等特點。
超導螺旋式電磁流體推進試驗船“HEMS-1”號的研制和試航成功證明了該技術路線可行,應用前景光明。
磁流體推進器--推進器
推進器一般用來提供動力,提高速度的。在航天航空,船舶,汽車等領域有廣泛應用。它是通過旋轉葉片或噴氣(水)來產生推力的。磁流體推進器對通道內海水施加電流和磁場,根據物理公式F=I(L×B)會對通道內海水產生向后推力,從而使潛水艇前進。
磁流體推進器--明輪
明輪是一種船用局部入水的推進器,裝在船的兩側或尾部,形狀類似車輪,在輪周上裝若干槳板,撥水向后使船前進。因輪之大部分在水面以上,故稱“明輪”。我國古代用人力運轉的明輪船稱為“車船”“輪船”。
明輪推進器僅適用于推力大、吃水淺、航速低且無大的浪涌的內河船舶。
近代明輪由機器轉動,裝在明輪周圍的用來向后劃水的叫槳板。其槳板有固定的和活動的兩種,后者效率較高。
1、固定式明輪:特點是構造簡單,缺點是效率太差:槳板在入水時是壓水,而在出水前是提水,因而浪費了大部分能量,所以它的直徑往往做得很大,入水深度一般不超過半徑的1/2。
2、活動式明輪:它的槳板以鉸接方式與輪體相連,通過偏心作復合運動,因為它的槳板能以適宜的角度入水和出水,提高了效率。動槳明輪產生的推力略次與定槳明輪(所有的書上都是這樣說的,未細研究,估計是機械效率和結構限制的緣故)。
1807年,英國的富爾頓建成第一艘明輪推進的蒸汽機船“克萊蒙脫”號。第一艘載運郵件的明輪蒸汽機船,是英國“羅伯·羅伊”號郵船,它于1818年在格里諾克和貝爾法斯特間載運郵件,在1820年轉會多佛爾一加來郵路上。
磁流體推進器--應用
中國自2000年起研制第四代核潛艇,傳說這種潛艇的設計具有革命性,采用前所未有的磁流體推進方式,不用螺旋槳。
中國四代核潛艇磁流體推進“大洋黑洞”入航母。
磁流體推進器--缺點和未來趨勢
缺點之一,在當前技術水平下,磁流體推進技術成本高,速度慢。
缺點之二,該技術需要大型發電機,增加船只或潛艇重量,而驅動發電機的動力系統如直接驅動傳統推進器速度高于MHD技術。
可行的改進方案是在傳統的潛艇上加裝MHD驅動,利用電池供電。保證潛艇在作戰狀態時的暫時“隱身”。