新浪军事舰船知识 > 新闻评述 > 正文

核潜艇的推进方式与噪音(图)

http://jczs.sina.com.cn 2006年08月25日 07:34 《国际展望》杂志
核潜艇的推进方式与噪音(图)

解放军海军核潜艇官兵接受检阅

点击此处查看全部军事图片

  目前,服役中的世界各国核潜艇反应堆大部分都是压水型堆(Pressurized Wa—ter Reactor,简称PWR),这是一种轻水反应堆。中国的汉级攻击型核潜艇、夏级战略弹道导弹核潜艇搭载也都是PWR型反应堆。陆地上的核电站反应堆一共有两种类型,除了压水型堆以外,还有一种被

  称为“沸腾水型反应堆”(Boling Water Reactor,简称BWR)的类型。也许有人会问,为什么核潜艇大多用压水型反应堆呢?实际上,舰船在海上或水下航行时要受到天气气象和海浪情况的影响,包括核潜艇在内,许多时候需要在有波浪和迷雾的海面及水下航行。虽然潜艇大多数情况下都是在海平面下航行,但是也会因为海浪等情况发生晃动。而沸腾水型反应堆要直接产生蒸汽,沸腾水的液面位于核反应堆的上面。如果摇晃激烈的话,液面就会发生倾斜,这样一来反应堆堆芯就会露出水面,形成“空烧”。这是非常危险的。如果使用压水型堆,则即使船体和反应堆都倾斜90度,也不会出现这种危险情况。

  此外,核潜艇还需要一种热交换器,即将通过反应堆加压产生的第一次冷却水热量传输到第二次冷却水,通过蒸汽发生器(Steam Generator)产生蒸汽。为了能够在蒸汽发生器中压送第一次冷却水,还需要一部大功率的主冷却泵。这种主冷却泵也被称为一次性冷却水泵。由于考虑到蒸汽发生器和主冷却泵一旦发生损坏,则会影响整个系统的运转,因此潜艇上一般都装备了两套以上的这种设备。压水型反应堆通过蒸汽发生器将一次冷却水和二次冷却水循环到不同的封闭回路当中。因此,驱动螺旋桨、发电机的主蒸汽涡轮机和备用小型涡轮机不会受到放射性污染,即使住系统运行当中,潜艇的艇员也可以进入到涡轮室进行工作。

  陆地上的火型核电站一般是将核反应堆、热发生器、主冷却泵等受到放射性污染的一次性设备用一个巨大的圆形容器罩起来。这样一来,即使发生了泄露,也不会传到外面去。但是,核潜艇运行时四周都是海水,核潜艇的艇体都是用耐压的硬金属建造的,为了能够在水下300米甚至更深的地方航行,相关设备不可能用一个巨大的圆形反应堆容器给罩起来。也可以说,核潜艇本身就是一个巨大的容器。核潜艇的前后段一般是居住区和机械室(涡轮室)。核反应堆将潜艇分为前后两个部分,为了能够使乘员通行,需要在潜艇的上部或侧面留有一条小的通道,当然这条通道必须采取防辐射措施。与核潜艇不一样,如果核动力

航空母舰发生核辐射,则可以使用小型的圆形反应堆容器进行遮蔽,这一点与陆地上的核电站有些相似。

  当然,使用压水型反应堆也存在缺点,这就是需要使用两台主冷却泵,这样一来就大大增加了振动和噪音。与核电站不同,潜艇的航行需要隐蔽,这样才能发挥潜艇的最大作战效能。对于潜艇来说,过大的噪音和振动会产生致命的问题。核反应堆运行当中,主冷却泵就会高速运转,根本无法从外部进行手动控制,这一点与功率大小是没有关系的。因此,从主冷却泵的设计和制造,可以看出一个国家潜艇设计的技术、经验和能力水平。

  ●潜艇的噪音

  与水面舰艇不一样,潜艇主要是依靠声纳来进行搜索和作战的,因此即使是常规的柴油一电池潜艇(柴电潜艇),也需要在柴油发动机、主发电机、主电动机等设备上面装上防振胶皮和防震弹簧,来减少震动。这一点很好理解,与现在有的“防震住宅”是一样的。

  核潜艇的噪音源主要有_两个:一个是前面所提到的压水反应堆特有的主冷却,泵,另一个则是主蒸汽涡轮的减速器。目前来说,将涡轮每分钟数千转的高速旋转降到螺旋桨的数百转,也就是说要降低功率,除了使用金属齿轮以外还没有什么更好的办法。如果是小功率,如汽车那样的马力,则可以使用装备的各种自动油压变速器来进行调整。但对于1万马力以上机器来说,只有使用平齿轮减速器。这样齿轮与齿轮之间的磨擦就会产生尖锐的声音。此外,潜艇艇体上还有另外一个噪音源,即螺旋桨转动带来的噪音。如果旋转次数过多,就会发生气穴现象。这也.会产}生很大的噪音。螺旋桨在水中高速旋转的话,螺旋桨前进的方向(正面)就会因为螺旋桨翼而产生负压,特别是在翼端会产生气泡(空洞),这种气泡发生破裂时会产生很大的声音。不仅如此,动力系统发生气穴现象的话,则推进效率也会降低。

  如果潜艇的速度降下来,则螺旋桨的转数就会随之下降,气泡现象会消失或减弱,噪音也会随之减小。因此,降低螺旋桨旋转速度的减速器是必要的。潜艇是以不产生气穴现象的速度,即任巡逻中静静航行的状态来测量杂音的。这个速度被称为战术速度,一般为5节到12节,根据涿度、螺旋桨的种类及加工的精度这个速度会发生变化。对于世界各国来说,潜艇的杂音标准是最高的军事机密之一,一般来说是很难了解到的。但是,根据有关专家和相关书籍,可以对相关数据进行一定分析。在这里,笔者主要参考的文献有三本,分别为汤姆·斯太法尼克著《战略反潜战和美国海军的战略~(Strategic Anti—Sub—marine Warfare and Naval Strategy,Tom Stefanik,1987)~唐纳德·罗斯著的《水下音响和信号中的杂音源放射及减轻的方法》(Noise Sources,Radiation and Mitigation in Underwater Acoustic and Signal Processing,Donald Ross),以及罗伯特·尤利克著的《水中声音原理》(Principles of Underwater Sound,RobertJ Urick)。一般来说,噪音、声旨的强度是用“分贝”这个单位来表示的。根据水中声学原理,如美英国家使用距声音源一码的位置数值(分贝值)来表示舰船和潜艇噪音(1码等于3英尺,约91.4厘米)。测定实际的噪音时,由离航行中的舰船(潜艇)约50码到200码距离放置水下测音器来测定,再加上修正距离,就是离1码距离时水中声音的分贝值。

  水面舰艇航行时的噪音值一般为180—190分贝(以16节到20节的巡航速度航行),这是一种很强的噪音。

二战中的潜艇(如德国U型潜艇)使用柴油发动机在水面航行时的噪音为170—180分贝。二战中的潜艇通过电池在水中以战术速度航行,即不产生气穴现象的速度航行时的噪音值为125到140分贝,这个分贝值在当时已经可以保证在水中静静地潜航。

  美国海军第1艘核潜艇“鹦鹉螺”号(SSN571)、批量生产的“鳐鱼”号(SSN578)以及第1艘水滴型核潜艇“跳鱼”号(SSN585)的噪声指数都是150一170分贝。当然,这个噪音还是非常大的。俄罗斯(原苏联)的N级(November,十一月级)潜艇、维克托级潜艇、维克托Ⅱ级潜艇的噪音值为160—172分贝。美国海军第二代的核潜艇长尾鲨级的第1艘因事故沉没,第2艘sSN594的噪音值为135-152分贝,这个噪音值已经比较低了。美国现在服役的第四代攻击型核潜艇洛杉矶级的噪音值已降到了105—125分贝。俄罗斯(原苏联)的维克托Ⅲ级攻击型核潜艇的噪音值也降到了130—145分贝,这个分贝值也比较低。新.代的麦克级、塞拉级和阿库拉级潜艇的噪音值为115分贝到120分贝,可以与美国海军的洛杉矶级潜艇相匹敌。

  但是,中国汉级核潜艇的第l、2号艇,即401号、402号,却是一种噪音非常大的潜艇,噪音值为160到170分贝,属于美俄第一代核潜艇的水准。汉级核潜艇的第3、4、5号艇(舷号403、404、405)的噪音问题得到部分改进(主要原因应该是使用涡轮电力动力系统),噪音值为140—150分贝,降低了20分贝。但由于汉级原来的噪音非常大,所以即使噪音减少了十分之一,其静音水平也只能与美国第二代的长尾鲨级潜艇相当。

[上一页] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]
 [11] [下一页]

发表评论

爱问(iAsk.com)


评论】【军事论坛】【收藏此页】【 】【多种方式看新闻】【下载点点通】【打印】【关闭

新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 会员注册 | 产品答疑

Copyright © 1996-2006 SINA Corporation, All Rights Reserved

新浪公司 版权所有