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又曝大猛料!中国核潜艇无轴泵推技术领先美国

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近日,央视采访中国工程院院士、海军工程大学电力电子研究所所长马伟明院士时,首次曝光了我国下一代潜艇使用的无轴泵推技术。这些技术比美国相关技术还要先进,并且已经在实际应用中。此外,马伟明院士在电力推进方面也有很大的成果。


1楼2017-05-31 10:05回复











    2楼2017-05-31 10:05
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      2025-08-24 19:33:33
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      3楼2017-05-31 10:06
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        所谓全能舰,我的理解,必然首先是全电力舰,也就是全舰的动力、武备、探测、人员生活等所有需要用到能耗的地方,全部使用电力,而这一目标的实现,就必须引入“综合电力系统”这一概念。
        综合电力系统(Integrated Power System,简称IPS),就是通过原动机(核反应堆+蒸汽轮机或者燃汽轮机)带动发电机发电,并通过储能、智能电力分配,再带动电动机推动舰船前进、各种电子探测系统工作,未来还会成为电磁炮、电磁弹射器等装备的工作动力来源,从而成为划时代的新一代“全电力”舰船!想来,马院士前不久在中船对全体领导进行讲解的“全能舰”,必然就是这种全电力舰。





        5楼2017-05-31 10:06
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          马院士在他的论文中,详细分析了这一系统的构成,明确指出,IPS中最为关键的是“高功率密度集成化发电技术”、“电力推进技术”、“环形网络区域配电及智能化电能管理技术”和“大容量电能变换技术”。
          那么这四大技术又是什么?我们和西方的差异在哪里?我们领先的水平又在哪些方面?以下是我的解读:
          一、 高功率密度集成化发电技术
          欧美等国在发展这一技术中,由于采用的中压工频交流同步发电,需要有一个整流环节,而整流是非线性的,系统稳定性较低,这类整流发电机带反电势负载或者多机整流并联带任意负载时,可能产生一种固有低频功率振荡,引起系统失效。而马院士团队创造性的发明了12相交流整流型一体化发电机,又在这个基础上,又研制成功了交直流双绕组发电机电力集成供电系统(也就是一台发电机,既能发交流电,又能发直流电,并且能够同时供电),从而在原理上解决了这一固有问题。完全满足整个舰船中对于各种不同用电设备所需的各种电压和效率条件下的直流、交流电供电,并能在各系统工作过程中,不产生电磁兼容性问题,还大幅度节省了动力系统所需占用的空间,提高了动力系统布置的灵活性。目前这一先进的供电系统,已应用在国产新型常规动力潜艇中,并进行了长时间的实际航行试验了,哪型艇,大家都懂的……


          6楼2017-05-31 10:07
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            军工近年井喷,现在需要的是时间,把实力跟美国进一步缩小


            IP属地:辽宁来自Android客户端7楼2017-05-31 10:09
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              虽然不太懂军工,但是中国能在某些方面领先,还是很值得国人骄傲的


              IP属地:广东来自iPhone客户端8楼2017-05-31 10:13
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                另一方面,由于我们在综合电力系统上,直接采用了中压直流体制,原动机转速不再受交流频率限制,因此也就不需要在原动机和发电机之间加装减速齿轮箱,而将两者直连,使得舰船机械震动大幅度降低,其安静性、经济性和整个发电系统的体积将是目前舰船难以企及的,也全面领先西方综合电力系统一代。由此带来的舰船航行的隐蔽性能大幅提升,在配合舰船在外形上的隐身修形,无论是水面还是空中的雷达,还是水下的声纳,都很难发现他,这种技术上的革命必将带来战术上的革命。
                二、 电力推进技术
                马院士在其早期的论文中,就明确指出电力推进技术的发展路径是,突破大功率推进电动机技术和系统控制与监测技术,并在这个基础上,研制“吊舱推进器”。完全取代现有舰船的轴系、螺旋桨和舵!由于吊舱推进器可以任意转动推进方向,这有点象四代战斗机装备了矢量喷口发动机一样,就具备了“超机动性”。要是大吨位舰船同时安装了多个吊舱推进器,还能实现自行离靠码头,提高机动通过狭窄曲折水道的能力等目标,从而带来整个海军勤务保障体制和作战能力上的变革。


                9楼2017-05-31 10:13
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                  2025-08-24 19:27:33
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                  三、 环形网络区域配电及智能化电能管理技术
                  如同一开始的示意图,我国的舰船配电管理技术,从一开始就是按照环形网络、区域配电和智能化管理的方向在发展。而由于从一开始,马院士团队就直接采用了第二代中压直流综合电力系统,因此整个电力输送采用4~5kv直流电,从而避免了目前西方第一代中压交流综合电力系统所必须解决发电和负载两端交流频率、相位、振幅同步的问题,加上直流输电比交流输电在原理上又减小了电缆的直径和数量(减重减容积),同时不产生电容电流损耗,整个系统位于各个区域的用电设备也不必考虑交流多相负载平衡的问题(面临战损时,可能因负载不平衡而导致全舰电力终断),极大的提高了整个系统的性能和抗损性。
                  这一体系其实也是西方瞄准的方向,但他们选择了先从较为简单的中压交流体制入手,建造一批这样的舰船,然后在使用中逐步改进和升级的道路。而结果却不尽理想,45型舰因动力系统问题,全面趴窝;朱姆沃尔特造价突破天际,使得财大气粗的老美也望而生畏……而马院士从一开始就选择了研制难度大,但生产使用维护都方便得多,也相对便宜的“一步到位”的技术路径,虽然全电力舰出现的比西方要晚,但由于一开始就没有上述的那些固有问题,因此一但上舰,其发展速度必将把西方远远甩在身后,后发而先至,就是这个道理!


                  10楼2017-05-31 10:14
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                    11楼2017-05-31 10:14
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                      马院士在他的论文中,详细分析了这一系统的构成,明确指出,IPS中最为关键的是“高功率密度集成化发电技术”、“电力推进技术”、“环形网络区域配电及智能化电能管理技术”和“大容量电能变换技术”。
                      那么这四大技术又是什么?我们和西方的差异在哪里?我们领先的水平又在哪些方面?以下是我的解读:
                      一、 高功率密度集成化发电技术
                      欧美等国在发展这一技术中,由于采用的中压工频交流同步发电,需要有一个整流环节,而整流是非线性的,系统稳定性较低,这类整流发电机带反电势负载或者多机整流并联带任意负载时,可能产生一种固有低频功率振荡,引起系统失效。而马院士团队创造性的发明了12相交流整流型一体化发电机,又在这个基础上,又研制成功了交直流双绕组发电机电力集成供电系统(也就是一台发电机,既能发交流电,又能发直流电,并且能够同时供电),从而在原理上解决了这一固有问题。完全满足整个舰船中对于各种不同用电设备所需的各种电压和效率条件下的直流、交流电供电,并能在各系统工作过程中,不产生电磁兼容性问题,还大幅度节省了动力系统所需占用的空间,提高了动力系统布置的灵活性。目前这一先进的供电系统,已应用在国产新型常规动力潜艇中,并进行了长时间的实际航行试验了,哪型艇,大家都懂的……


                      12楼2017-05-31 10:14
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                        四、 大容量电能变换技术
                        由于系统输电是采用的中压直流电,而在舰船各区域的用电器,又需要交流电,那么就存在一个大容量电能变换的问题,这既是现实舰船用电系统模块化的基础,也是电力做功武器系统的基础。在此问题上,马院士团队也进行了专门的技术攻关,开发出了“间歇脉冲式兆瓦级并联逆变器同步控制技术”(电磁炮),“超大容量电能储存与变换技术”(电磁弹射器)等一系列的先进技术。对于这些东东,网上已多有讨论,我就不在这里多谈了。
                        除了上述如何在舰船发供电和电力推进上取得一系列技术突破外,如果不能在武器系统中广泛采用电力做功,那么舰船仍然无法被称为“全电舰”,如今没有装备电磁炮的朱姆沃尔特就是这么个跛脚鸭,也难怪马院士瞧不上了!
                        关于电磁轨道发射技术,目前网上的内容看似多,但真正的涉及核心的相当少,无疑这是目前国家最重要的机密之一,但也不是没有可以谈的料。
                        马院士在他的论文中,曾谈到了目前在电磁发射领域主攻三个目标,既:按照发射长度和末速度的不同,电磁发射技术可分为电磁弹射技术( 发射长度百米级,末速度可达100 m/s) ,电磁轨道炮技术( 发射长度十米级,末速度可达3 km/s) ,电磁推射技术(发射长度千米级,末速度可达8 km/s)。


                        13楼2017-05-31 10:15
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                          而应用于全电力舰的,主要是前两种技术,以及这两种技术的扩展。
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                          而由此再发展一步,以电磁轨道发射技术+火箭技术相结合,以10米级电磁轨道垂直发射各种导弹或鱼雷(对现有舰载垂直发射系统进行升级换代),那么在导弹自身化学能发动机工作之前,就能获得一个相当高的初速(类似坦克炮射导弹),因此导弹自身也就不需要那么大的体积来容纳推进剂和发动机,而实现同样的射程;或者,用与原来同样大小的导弹,现实高得多的射程和打击半径。
                          由此,我们就可以想象,一但电磁轨道发射技术全面实用化之后,以055上130主炮的体积,改装一门电磁轨道炮,担任300公里以内的对海对陆攻击主角;以海红旗10的发射系统,来实现海红旗16的“天际线内防空能力(40km)”;以比海红旗16略小的体积(以实现一坑四弹)实现区域防空,甚至末段反导(200km);至于海红旗9的体积,如果也能用电磁轨道发射,那么中程弹道导弹和中段反导(2000km),也完全不在话下……用这个综合系统,再加上激光近防系统,基本上就可以形成全面攻防,作战半径2000公里,四层以上攻防打击配备的“全电舰”。或者,更大胆的构想一下,全面取消所有化学能发射武器,利用原来安装主炮和垂直发射系统的空间,安装多门不同轨道长度和发射能量的电磁轨道炮,完全实现攻防武器通用化,通过数门炮发射的不同弹丸,实现多层对空防御和对海对陆攻击手段。
                          考虑到地球曲率的影响,水面舰艇探测能力还是比较有限,但电磁轨道发射技术的用途广泛,完全可以在全能舰的舰尾飞行甲板安装一台长度不超过30米的小型电磁弹射器,用于弹射高空长航时预警无人机,该无人机能为全能舰提供较长时间的空中预警,以量子通讯数据链系统向本舰或本方其它节点力量实时通报战场态势,并能在完成任务后,通过舰尾甲板上的挂网回收。
                          同时,由于全电力舰自身航行噪音相当低,在水面能够进行“超机动”的特性,其探潜攻潜的能力也有了一个非常大的提升。目前的潜艇搜索目标多采用被动声纳,同时为了不暴露自身,在搜索目标时,也只能进行低速航行,虽然能够在水下进行三维运动,但其机动能力是受到限制的。而全电力舰可以采用拖曳声纳进行主被动探测,自身又安静,即使被发现和攻击,也能依靠携带的反潜直升机,以及自身的机动性和远程反潜鱼雷、假目标诱饵等,摆脱敌潜艇攻击,并与敌潜艇进行对抗,并在对抗中获得海域的控制权。
                          我认为,这种能力超过航母,具备对所有敌方目标进行远程打击的通用化舰船,就是马院士所说的全能舰!在一定程度上,全能舰能够部分取代目前以航母为核心的海空一体作战样式,在面对敌方航母战斗群时,其打击效率和威慑能力也将远远超过航母舰载机。在未来,全能舰将会带来整个海洋战略的又一次革命,当今世界格局也将因此而改写。


                          14楼2017-05-31 10:15
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                            来自iPhone客户端15楼2017-05-31 10:25
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                              2025-08-24 19:21:33
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                              这不就相当于 ,一个核电站+一个微型国家电网 放到船上,剩下所有的东西全部都用电,电推进,电武器系统, 牛逼


                              来自手机贴吧18楼2017-05-31 10:48
                              收起回复