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無軸泵推引領新常態:美國習慣性全球領先已成過去式!

這幾天, 忽然大火的潛艇無軸推進技術, 其實與我們日常生活中的技術有著密切聯繫。 艦艇的軸系影響艦艇整體佈局, 也是主要噪音源。 汽車的軸距決定車型、操縱性能及內部空間。 所以, 無軸的艦船、潛艇與汽車、自行車都是技術努力發展的方向。

這幾年, 見諸報端的無軸技術實用化探索產品包括無軸自行車、無軸汽車等。 但最早實用化的, 是許多開車朋友比較在意的電瓶車,

部分這不起眼的電瓶車採用了輪轂電機設計, 直接將發動機裝在輪轂上, 省去了傳統內燃機的鏈條或齒輪等機械傳動裝置, 減輕了整車重量、增大了內部空間。 而這個去軸的設計, 正是許多艦艇、潛艇朝思夢想的, 解決之道也是一樣, 先電動化、再無軸化。

在潛艇電動化、無軸化的過程中, 經歷了機械泵推、電動泵推、無軸泵推的幾個階段, 最新技術就是無軸泵推。 目前, 美國海狼級、維吉尼亞級, 英國機敏級、特拉法爾加級等多型主流核潛艇, 採用的是已經過時的機械式泵噴推進器。 與此前潛艇廣泛使用的7葉大側斜螺旋槳相比,

機械式泵噴推進器在推進效率高於後者的同時, 輻射雜訊大為降低。 但是, 這一推進系統仍然依賴驅動軸提供動力, 屬於治標不治本。 為進一步降低潛艇雜訊, 無軸泵噴推進器就成了新解決之道。

無軸泵噴推進器, 將傳統螺旋槳和機械式泵噴推進器的軸系驅動轉為佈置在泵噴導流管內的電機驅動, 從而取消了傳統動力系統的驅動軸, 也從根本上消除了軸系所帶來的各種雜訊, 而研製無軸泵噴推進器的先決條件, 就是實現動力系統的綜合全電力推進, 這也正是諸多大國爭相發展的重點專案。具體在無軸推進器中,電機的定子集成在導管結構內,轉子形成環形,圍繞推進器的輪緣,因此又被稱為輪轂推進器。目前,無軸推進器主要有三種模式:輪轂驅動、輪緣驅動、內部驅動。

輪轂推進器可採用兩種形式,一種是將軸承元件安裝在內部輪轂內,另一種形式是將軸承元件安裝在外側定子中。美國通用電船公司輪轂推進器採用的是第一種技術方案,但第二種技術方案也在進行研究;輪緣驅動是將螺旋槳葉片固定在外徑上,中心部位沒有支撐物。推進器將永磁轉子設計成環形結構,定子上則裝配了帶水潤滑的推力和支座滑動軸承。輪緣驅動的優點在於效率高,並可單獨置換損壞的葉片,而不需要將螺旋槳整體拆除;內部驅動也叫內部輪緣電力驅動,它採用永磁電機,安裝在潛艇耐壓艙內,位於潛艇尾操縱面之前。

相比機械式泵噴推進器,無軸泵噴推進器的核心優勢在於將電力無軸推進技術與泵噴低噪、高臨界航速的突出優點集成起來,可以進一步優化潛艇總體設計,優化潛艇內部佈局,在重量、尺寸和能量密度上,均優於現有推進方式,具有低雜訊、高效推進、節約空間等優點,可能推動潛艇整體設計的革命。

目前,根據相關報導,無軸推進技術已經走出實驗室即將進入實用階段,且不排除運用於新型高性能魚雷,可惜這次不是美國領先——這也將是一種新常態。相信在汽車電動化的過程中,無軸技術將大放光彩,進入千家萬戶,外國人又要驚歎新新新四大發明瞭。

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這也正是諸多大國爭相發展的重點專案。具體在無軸推進器中,電機的定子集成在導管結構內,轉子形成環形,圍繞推進器的輪緣,因此又被稱為輪轂推進器。目前,無軸推進器主要有三種模式:輪轂驅動、輪緣驅動、內部驅動。

輪轂推進器可採用兩種形式,一種是將軸承元件安裝在內部輪轂內,另一種形式是將軸承元件安裝在外側定子中。美國通用電船公司輪轂推進器採用的是第一種技術方案,但第二種技術方案也在進行研究;輪緣驅動是將螺旋槳葉片固定在外徑上,中心部位沒有支撐物。推進器將永磁轉子設計成環形結構,定子上則裝配了帶水潤滑的推力和支座滑動軸承。輪緣驅動的優點在於效率高,並可單獨置換損壞的葉片,而不需要將螺旋槳整體拆除;內部驅動也叫內部輪緣電力驅動,它採用永磁電機,安裝在潛艇耐壓艙內,位於潛艇尾操縱面之前。

相比機械式泵噴推進器,無軸泵噴推進器的核心優勢在於將電力無軸推進技術與泵噴低噪、高臨界航速的突出優點集成起來,可以進一步優化潛艇總體設計,優化潛艇內部佈局,在重量、尺寸和能量密度上,均優於現有推進方式,具有低雜訊、高效推進、節約空間等優點,可能推動潛艇整體設計的革命。

目前,根據相關報導,無軸推進技術已經走出實驗室即將進入實用階段,且不排除運用於新型高性能魚雷,可惜這次不是美國領先——這也將是一種新常態。相信在汽車電動化的過程中,無軸技術將大放光彩,進入千家萬戶,外國人又要驚歎新新新四大發明瞭。

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