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中国未来核潜艇:可能取消螺旋桨 航行时几乎没有声音  

2018-03-14 10:01:57|  分类: 科技前沿 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中国未来核潜艇:可能取消螺旋桨 航行时几乎没有声音
2018-03-14

 

  在讨论高温超导技术之前,我们先了解一下我国船舶动力的现状。动力系统一直是制约我国军民设备的重大顽疾。随着国家投入的资金以及人才越来越多,相关的动力问题已经得到了巨大的改善买很多动力装置已经完全实现国产化,并且相关技术水平走到了世界前列。尤其是在舰船动力方面,我国已经走上了一条自主设计生产的特色之路。

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  在船舶动力领域,有一类型先进的动力推进装置,它具有振动小、噪声低和高速推进的能力,是未来舰船动力的发展方向之一。这型动力由于其原理特殊,被称为磁流体推进技术。磁流体推进是利用海水中电流与磁场间的相互作用力使海水运动而产生推力的一种推进方法。具体原理是指,船舶上安装的电磁铁通电后,就会有磁力线通过海水,同时产生方向与磁场方向垂直的电流,在磁场和电流相互作用下,船舶与海水之间产生大小相等方向相反的反作用力,从而船舶舰艇获得了前进的推力。

磁流体推进技术的首次提出是在1961年,美国学者Warren A.Rice提出磁流体推进概念。按照产生励磁的电流类型,可分为直流磁场方式和交流磁场式。在直流磁场方式下,在海水区域施加的外磁场与对海水所施加的直流电流相互作用,产生电磁推力。在交流磁场方式下,对海水区域施加的外磁场与在该区域感生的感应电流相互作用,产生电磁推力。

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磁流体推进的特点包括:与传统螺旋桨推进器截然不同,其无螺旋桨,无驱动轴,磁流体推进是电磁洛仑兹力,不是螺旋桨的推力,也不是喷水推进器的反作用力。由于其动力的特殊性,磁流体推进具备极高的安静性与可靠性,没有传统的机械装置,就没有了传统的机械振动,没有了螺旋桨,就没有了螺旋桨空泡效应,这些改变增加船舶的隐蔽性。这些特点都使得磁流体推进是未来船舶推进发展的一大方向。

然而,磁流体推进系统的效率问题是困扰磁流体推进技术发展的一大瓶颈。电磁推力与电流密度、磁场强度成正比。磁通密度越高,所获得的动力也越大,但是强磁磁体技术在低温超导时代这是不现实的,因为制冷系统体积和效率都是不现实的。而高温超导技术的神奇进步,为强磁体的研发带来了契机。只有掌握了高温超导技术才能使得磁流体推进成为现实。

我国上个世纪70年代左右,就开始研究超导磁流体推进,据传该项目由中国科学院电工所与中国舰船研究院负责。经过多年的刻苦钻研,我国高温超导技术获得了长足进步。

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这里的高温不是我们现实生活理解的高温,高温超导中的“高温”是相对于零下270摄氏度的低温超导而言的,这里的“高温”其实是我们通常意义上的超低温,甚至达到-196摄氏度液氮的温度。在这一温度下,导体的材料通电情况下变成了零电阻,从而满足了装备苛刻的要求。我国在高温超导方面成绩斐然,2014年1月10日,国家科技奖励大会上。以赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎、方忠为代表的研究团队因在“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”方面的突出贡献获得了国家自然科学一等奖。其实,在上世纪80年代中后期,以赵忠贤带领实验团队在钇钡铜氧中发现了临界转变温度93K(-180摄氏度)的液氮温区超导体,实现了一个世界级突破,从-268.8摄氏度的液氦温区提高到-196摄氏度的液氮温区,这项发现为赵忠贤赢得了1989年国家自然科学一等奖。到目前为止,我国高温超导仍然不断进步,这就为我国的磁流体推进技术的早日应用打下了坚实基础。

科技宠幸每一位勇攀高峰的人,秉持艰苦奋斗的我国科学家,在未来必然会再创佳绩。


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