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潜艇螺旋桨轴承降噪技术研究进展
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3秒自动关闭窗口原来潜艇的螺旋桨是酱紫的～～
&&　　船舰由螺旋桨推进，桨叶有三、四、五、六、七等不同数量。为什么潜艇要采用七叶大侧旋螺旋桨呢？主要是为了降低转速，保证推力，同时抑制噪声；&七片桨叶是非对称的，不容易产生共振，噪音小。&采用七叶也是因为&非对称的螺旋桨产生的气泡比较少。&多桨&和&大侧叶情况下相同推力&所需的转速较小&可以降低噪音。&&　　既然不对称的桨叶有这些优点，为什么不用三叶的呢？三叶螺旋桨推进速度要达到七叶螺旋桨同样的速度,转速至少高出10倍.&高转速会引起大的噪音变化,显转速快噪音会高出数十分贝.&&　　螺旋浆的叶数数量经过科学家百年的研究,基本上已经有结论,数量少的比如三叶螺旋桨一般用于速度要求极高的轻型船只,比如快艇.&&　　潜艇因为大部分时间在水下活动,速度不是唯一指标,安静性反而成为事关生死的重要指标.经过大量实验,七叶大侧斜螺旋桨成为最有效的推进装置,原因在于在低转速时仍然能够保持推进速度.例如中国新潜艇在螺旋桨每分钟仅80转时仍然能保持8节的巡航速度.现代潜艇绝大多数是7叶大侧斜螺旋桨,而且是单桨(部分大型核潜艇是双桨),虽然动力性能和安全性能差了一点,但是1个桨比2个桨肯定噪音低.&　　也许会有人说,那为什么不用9叶或者11叶等其他数量的螺旋桨呢?科学家经过百年研究的结果,叶数越多,建造工艺越复杂,难度越大,价格越高.就7叶大侧斜螺旋桨,我们不是弄了快20年,直到引进俄罗斯基洛以后才掌握.而即使是俄罗斯,尽管早就知道7叶大侧斜螺旋桨的好处,就是造不出来,因为科技的水平,&没有5轴数控车床,工艺和质量难以控制,直到上世纪八十年代初,从日本东芝公司偷偷进口了6台5轴数控车床,7叶大侧斜螺旋桨的制造工艺才过关,从此,俄罗斯生产的潜艇噪音降低了一个数量级,基洛更是被西方军事学家称为&大洋黑洞&。&&　　低噪声的原因：大侧斜桨指的是具有大侧斜桨叶的螺桨，其桨叶有后倾角，这个后倾角的量用侧斜角来定义，所谓的侧斜角就是桨毂中心线与桨叶中心线之间的夹角大于25度的螺桨我们称之为大侧斜桨，普通的螺桨侧斜角只有10度左右。&&　　采用大侧斜螺旋桨降低螺旋桨噪音的最有效方法之一，发达国家的潜艇中已经普遍采用这一技术。螺旋桨噪声一般是潜艇中高速航行时的主要噪声源，即使在较低速度航行时，螺旋桨噪声也是潜艇的主要噪声源。与机械噪声不同，螺旋桨噪声产生在艇体外面，是由螺旋桨转动所引起的，即主要是由螺旋桨叶片振动和螺旋桨空泡产生的。&&　　潜艇的尾部是有伴流场存在的，而且伴流场在周向是不均匀的，这样螺旋桨叶片在不均匀伴流场中工作就产生非定常的推力和转矩，这种载荷就引起螺旋桨叶、轴系的振动。大侧斜螺旋桨由于它的大侧斜，使叶片的叶根和叶梢不会同时到达伴流场的高压区或低压区，即不会造成整个桨处在高压——低压——高压的循环状态，因此有效地抑制了螺旋桨的振动，从而降低了螺旋桨的噪声。&　　螺旋桨的空泡噪声是潜艇辐射噪声高频部分的主要成分。普同螺桨的空泡由于最大值产生的部位是重复的，所以空泡会在同一个时段内在桨叶同一个位置点上，同时破裂或者堆积崩塌，空泡噪声是很明显的，大侧斜桨并不是说消除了空泡，而是让空泡在桨叶不同的位置上（也就是桨叶各个半径点上）产生，所以它的最大空泡值显然比较理想，而空泡的产生破裂相对比较平稳，空泡噪声自然要小的多！理论上只要侧斜角大于40度，螺桨背面水压变动情况会减少50％，所以大侧斜桨对于抑止空泡的产生是要比普通螺桨理想很多的，更别提用在潜艇上的是侧斜角更大，加工更精密，材料更先进复杂的7叶大侧斜桨了！&　　缺点：加工难度大，要求高。由于大侧斜螺旋桨多数都采用了5-7叶的叶片数，为防止产生偏心，考虑离心力、激振力等诸多问题，因此要求加工尺寸的精度较高，角度限制非常严格。因此在生产中必须使用高精度多轴数控机床。&&　　螺旋桨逆转（倒车）时比正转推进效率低。由于叶数的增多，叶片间会发生互相干扰，转数一提高效率反而下降，为了提高推进效率，所以不能也不可能采用高的转速。&　　重量大。一些桨叶叶数较多的螺旋桨为防止叶根处发生相互干扰和强度等方面的需要不得不采取较大的桨毂。叶片数的增加、桨毂的增大显然增加了螺旋桨自身的重量，对主机及传动支承的轴承不利。&　　直径大。根据相关理论，螺旋桨直径增大可以获得较高的效率。这一点对于货船、客船等一些深水区的船舶是有利的，但是对于浅水区的船舶并不适合，大直径的螺旋桨容易触及水中坚硬的障碍物而损坏。对于军用舰艇来说，直径过大会使推进系统更易遭到鱼雷等武器的攻击，使舰艇丧失机动能力和战斗力。&　　其实&潜艇现在发展趋势&不是浆叶了&以后是水喷和流体的！流体更科幻点&但是有理论了&！
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骑驴闯天下
美国网站报道称，中国在提高军事实力方面取得了长足的进步。但是在研发核动力潜艇方面，该国还是落在了后面。中国的问题是缺乏必要的噪音抑制和推进技术，所以无法造出美国或者俄罗斯那样的核潜艇。 即使最新的中国“晋”级弹道导弹核潜艇和改良后的“商”级攻击型核潜艇都比20世纪70年代苏联制造的“维克多”III级攻击核潜艇或是“德尔塔”III级战略核潜艇噪音更大。事实上，甚至中国正在研发的095级核潜艇都要比苏联的“鲨鱼”-B级潜艇（北约称之为“阿库拉”级核潜艇）的噪音更大，中国的096级核动力弹道导弹潜艇可能也不会好到哪去。 就潜艇技术来讲，除了先进的动力系统（先进核反应堆、AIP动力）之外，推进系统技术水平也是影响潜艇噪声的重要因素。从已知的消息来看，中国目前的常规潜艇和核潜艇都采用七叶大侧斜螺旋桨推进。而当前西方很多国家的潜艇都已经采用了泵喷推进器，从而大幅降低噪声水平。 采用泵喷推进的潜艇与采用大侧斜螺旋桨推进的潜艇相比，可以大幅度降低潜艇推进器的辐射噪声、提高潜艇的低噪声航速。以美国“海狼”级攻击型核潜艇为例，该艇水下最高航速30节以上（有报道可达35节），水下30米时的低噪声航速大于20节，辐射噪声接近于海洋环境噪声，被美国官方称为当今世界上最安静、最快的潜艇。上述多国应用结果表明，核潜艇采用泵喷推进器比采用七叶大侧斜螺旋桨具有更好的声隐身性能。潜艇螺旋桨降噪的奥秘 大国海军始终守口如瓶
潜艇是人类历史上第一型隐身武器，它的威力不用多说，二战期间，德国的U艇一度称霸北大西洋，当时的英国首相丘吉尔在回忆这段历史时曾经说“战争中唯一让我恐惧的就是U艇威胁”。二战结束后，潜艇的价值令所有海军不敢轻视，现代潜艇技术在冷战中日新月异，如果把潜艇比喻成海狼，那么经历战后技术革命的海狼们已经越发致命和危险。但是，这些海狼却有一个要害——噪声。有噪声，再好的潜艇也白搭。这话绝不是耸人听闻。潜艇的生命力和威力的发挥依赖于隐蔽性能，没有隐蔽性潜艇就等于是活靶子，潜艇的隐蔽性包含很多领域，包括声隐身、磁隐身、生物场隐身等等，其中最要害，也是各国海军投入最多的领域就是声隐身，因为声波是唯一一种能在水中远距离传播的能量辐射形式，是最容易暴露行踪的途径。当然，完全无声是不可能的，我们所说的有噪声，是指高出（甚至明显高出）海洋背景噪声的情况。对潜艇来说，噪声的主要来源有三个：机械噪声——来自艇内的主辅机及其系统，这种噪声是低速航行时的主要噪声类型；螺旋桨噪声——来自螺旋桨及与其相接的艇壳；水动力噪声——源自艇体表面和水介质的相互作用。后两种噪声是高航速时的主要噪声类型，航速越高，水动力噪声就越明显。看起来很漂亮的螺旋桨空泡是潜艇噪声的罪魁祸首之一一艘典型的现代常规潜艇在海洋里航行时，会发出无规律的水动力噪声、模糊的机械噪声以及很有节奏感的螺旋桨噪声。螺旋桨噪声尤其让人印象深刻，这种噪声实际上也是潜艇噪声控制重点和难点，说它是最让人头疼的，也不为过，看似简单的螺旋桨居然如此不简单，门道在哪？细分一下，螺旋桨产生的噪声主要有4类，首先是空泡噪声，螺旋桨转速达到一定程度，会导致桨叶局部压力降低，一旦低于水的汽化压力，就会出现空化，产生空泡，这是空泡产生的一种典型机理，空泡在叶面溃灭，产生内爆，会带来很大噪声。第二类是伴流不均匀和斜流引起桨叶振动的噪声，第三类是螺旋桨后漩涡产生的漩涡噪声，第四类是艇体尾部反射来的噪声以及螺旋桨旋转引起的艇体振动噪声。这些噪声里，最主要的是空泡噪声，空泡产生之前，也就是潜艇保持较低航速时，螺旋桨噪声很难和艇体固有噪声区分开，换句话说就是螺旋桨噪声还不是最大的，一旦螺旋桨出现空化，噪声就会突然增大，伴随空泡持续产生、发展、溃灭，螺旋桨噪声会不断增大，成为潜艇最大的噪声来源，而且空泡还会导致螺旋桨性能恶化或剥蚀。因此对付空泡就成了螺旋桨降噪的重中之重！一方面，螺旋桨转速高于临界值，空化就会出现，所以必须把转速降下来；但另一方面，潜艇不可能始终龟速，高速始终是关键指标，该快的时候必须快起来，这个问题，怎么破？唯一的办法是，在设计螺旋桨时尽量避免或者延缓空泡发生。首先，增大盘面比，简单说就是增加桨叶弦长，增大螺旋桨直径，以便减小最大减压系数。其次，采用压力分布较均匀的叶切面，因为压力分布均匀会降低压力峰。第三，减小叶根附近切面的螺距，这里伴流较大，易发生空泡，减小螺距可以有效减缓空化发生情况。第四，尽可能减小螺旋桨转速。加工精良的螺旋桨犹如一件工艺品，它对加工能力的要求是相当高的。有了好的设计，还必须要好的加工手段才能实现，因为大侧斜螺旋桨的加工难度格外大，要求格外高。由于大侧斜螺旋桨桨叶形状复杂，为防止产生偏心，保证螺旋桨性能，对加工精度要求很高，角度限制非常严格，制造大侧斜螺旋桨必须使用高精度多轴数控机床，苏联潜艇的螺旋桨噪声长期居高不下，一个关键障碍是缺乏能加工螺旋桨的大型精密机床，他们也知道大侧斜螺旋桨的价值，奈何本国机床无法加工。这个问题直到上世纪80年代才通过非常方法解决，日本东芝公司和瑞典康士堡公司和苏联签订秘密合同，向苏联提供了数台MBP—11OS型九轴数控大型船用螺旋桨铣床，这种高约10米、重250吨的先进铣床可以精确地加工出巨大的螺旋桨，使潜艇螺旋桨发出的噪音大大降低，应用这批机床加工的螺旋桨安装在苏联海军的S级攻击型核潜艇上，使这型潜艇相较于以往型号噪声显著降低。大侧斜螺旋桨已经成为现代潜艇的标准配置采用这些措施的螺旋桨会具有大侧斜桨叶的特征，大侧斜桨可以有效推迟空化、抑制空化，显著提高临界航速。在本世纪初，最好的大侧斜桨已经可以把临界航速提高到18节。回顾近些年来潜艇的发展历史，我们会发现已经有越来越多的潜艇采用这类螺旋桨。中国已经成功研制出了五叶和七叶大侧斜潜艇螺旋桨，并投入使用。螺旋桨的桨叶不可能大起来没头，侧斜也必须适可而止，一旦螺旋桨这条路走到极致，还有什么办法去进一步降噪？20世纪70年代，英国人给出了另一种答案：泵喷推进器，所谓泵喷推进器，简单地讲就是在一个多叶片、大螺旋桨外罩上减速导管，导管的前方有一圈固定的叶片作为定子，螺旋桨在导管内作为转子低速转动，推动潜艇前进。泵喷推进器能改变螺旋桨叶片的压力，防止空泡产生，因此就极大地改善了螺旋桨噪声情况，其产生空泡的临界航速很高，从而有效提高了潜艇的安静性，并保持较高的推进效率，最后泵喷还可以改善尾流场，使航迹模糊，这也可以减弱潜艇的目标特征。图片：美国海军即将下水的“弗吉尼亚”级核潜艇，艇尾的泵喷被苫布盖得严严实实。所以80年代初泵喷技术成熟之后，英国开始在核潜艇上推广泵喷推进器，第一型采用泵喷推进器的是英国的“特拉法尔加”级，根据试验，13叶泵喷推进器比常规桨噪声小20dB，英、美、法等国海军的新型核潜艇已经普及泵喷技术，目前英国 “前卫”级弹道导弹核潜艇以及“机敏”级攻击型核潜艇、法国“凯旋”级弹道导弹核潜艇、美国“海狼”级、“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇上都采用了泵喷。未来，泵喷技术很可能成为先进核潜艇的标配技术。这种技术如此优越，以至于上述国家的海军始终不肯把它的真面目展示出来，美国核潜艇服役仪式上，罩在泵喷上的苫布从来没有拿下去过。
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