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澳门浦京网址鱼雷在水下运动时螺旋桨靠什么能驱动?

By admin in 澳门浦京娱乐场 on 2019年5月5日

问题:鱼雷的驱动

问题:听说重型鱼雷的研制比导弹还困难,是真的吗?

  [文/观察者网专栏作者 席亚洲]

回答:

回答:

  本周新闻联播关于海军新型潜艇和驱逐舰首舰对岛屿目标进行打靶演练的报道,首次证实我军新一代对陆攻击巡航导弹,鹰击-18陆攻型终于列装部队并形成作战能力。这种导弹与俄罗斯“口径”(“克拉布”),美国“战斧”导弹具有相似的性能。不过,这也只是我海军提高对陆攻击能力的第一个小目标而已。关于这方面的话题,本周军评我们也来聊聊。

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美军MK48重型鱼雷1990年代末的时候就价值350万美元一枚,这都20年过去了价格涨到500万美元一枚都不贵!而1990年代末一枚高档“战斧”巡航导弹(装地形匹配那种)仅130~150万美元,
今年空袭叙利亚的“战术战斧”一枚价格是80万美元左右,“战略战斧”涨到了200万美元。

  事实上,各国鱼雷技术的差距,远比他们在导弹,乃至战斗机上的差距还要大得多。

1866年,英国工程师罗伯特.怀特黑德发明了海军史上第一种实用性自航鱼雷(怀特黑德的含义就是“白头”,这种鱼雷通常被称为“白头”鱼雷,后来又出现了黑头鱼雷的提法)这种鱼雷几乎奠定了此后各种螺旋桨推进鱼雷的大致结构设计。但是,由于怀特黑德选择了压缩空气推动汽轮机来驱动单个螺旋桨,虽然压缩空气的压力高达2.55兆帕,但仅能保证螺旋桨达到100转/分的转速,鱼雷的航速仅为6.5节。1906年白头鱼雷已经能够达到35节的航速。

那么,从价格上来说为啥鱼雷要比导弹贵了这么多?原因就是鱼雷的制造实在是太困难了!目前可以制造反舰/反潜重型鱼雷的国家:中美俄/英法德/日本、瑞典,加在一起连10个国家都没有,而意大利只是在制造轻型反潜鱼雷方面有所建树…技术等级显然要低了一些。
澳门浦京网址 3图片上是鱼雷的螺旋桨,鱼雷其实就是一艘微型潜艇,也需要螺旋桨推进,也得使用舵进行方向控制,而螺旋桨的制造则是一项非常困难的事情,它可不是用一块铁片子再拿一把钳子掰成的,它的制造完全是一套铜金属加工工艺,涉及了:铜冶炼、铜精密铸造、热处理、各种车、铣、刨…金属加工母床的机械加工,还有研磨、抛光…等工艺,而且在机械加工过程中所使用的各种工装、夹具至少上百套!只有这样才能将螺旋桨的精确设计尺寸加工出来
,那么为啥要耗费这么大的力气去制造它呢?因为螺旋桨是鱼雷推进系统当中非常重要的零件,它若是加工精度太低会直接导致鱼雷在航行过程中出现“跑偏”的问题,影响到鱼雷能否击中目标!还有就是螺旋桨是鱼雷航行中重要的噪声源,舰艇的声呐兵通过噪音就能判断出鱼雷来袭的方向和距离…而螺旋桨加工的精度越高噪音就会变得很低,使声呐兵发现的鱼雷的距离就会降低,所以先进的国家在鱼雷推进系统这个问题上都是严肃对待,一丝不苟的!

  别的不说,就光说潜艇用的重型鱼雷的动力,美国Mk.48鱼雷可以算是一个非常明显的标杆,这种鱼雷是美国1967年开始研制,1972年完成。在该型鱼雷之前,美国海军使用的鱼雷分反潜和反舰两种,反潜的是电动的Mk.37,反舰用的是Mk.14蒸汽鱼雷,射程、航速、制导等方面不理想。Mk.48采用了革命性的热动力技术——这种技术非常特殊,除了鱼雷以外,在别的领域几乎没有实用的案例。基本上现代热动力鱼雷可以理解为一种水下工作的火箭发动机,区别只在于燃料燃烧产生的高温燃气用来驱动涡轮机,再带动螺旋桨,而不是直接喷射出去驱动鱼雷前进。

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这可不是一般的紫铜丝圈,它是稀有的铍青铜合金!那它是做什么用的?鱼雷里面有一个装置叫做“定深器”,就是控制鱼雷航行时候的深度,如果没有这个装置,鱼雷不可能击中目标!而铍青铜合金就是制造“定深器”里面的定深弹簧,为何要使用铍青铜制造弹簧?因为铍是弹性非常高的金属,即便是在“红热状态”下它的弹性依然没有改变!现代的鱼雷都可以潜深至1200米以下的海底去攻击潜艇,本身要经受非常大的海水压力!如果采用一般材料制造“定深簧”一下就被压断了,所以必须采用最高级的材料才行。

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但压缩空气释放能量会吸收热能,导致严重的结冰问题,早期鱼雷设计师开始转向用热机驱动螺旋桨,1904年怀特黑德鱼雷公司在鱼雷上加入了最初的燃烧室,1908年英国人完成了蒸汽推动汽轮机驱动螺旋桨的湿式加热器设计,并成为一战及其后最主要的鱼雷动力系统流派。

“氢氦锂铍硼”,这是化学元素周期表中前五个化学元素,而铍是自然界第二轻的金属,并且是非常稀少的金属,从铍矿的开采,选矿→冶炼→铜合金化每一步都伴随剧毒!具有强烈的致癌可能性!在防护措施上是非常严格的,到了制造“铍青铜定深簧”的环节更是难上加难
,因为它在红热状态下仍然有弹性,使本来已经缠绕好的“簧丝”在热处理过程中加工困难,不是失去了弹性变得坚硬无比,就是软的像一根面条,没有了使用价值。我国第一代“鱼–1”大型鱼雷的制造过程中在这个环节上也消耗了数十公斤昂贵的铍青铜才最后加工成功,可见其制造难度和工艺水平都是极高的!
澳门浦京网址 7这两个是二战期间鱼雷所使用的陀螺,其价格等同于当时的瑞士“百达翡丽”!

  “洛杉矶”级核潜艇上的MK.48鱼雷

不过,压缩空气仅有21%的氧气,燃烧产能有限。因此英国、日本和德国均尝试用氧气代替压缩空气,但随之而来的自爆危险性却使得脑子正常的国家选择敬而远之。

陀螺相当于人的“小脑”(是管平衡神经的)鱼雷没有陀螺发射出去之后只能打转,既不前进、也不后退,就像“半身不遂”根本不去攻击目标!

  采用了热动力技术的Mk.48在航程、航速方面有了革命性的提升。在55节航速下,最大航程38公里;40节时,航程50公里——当然由于鱼雷的航线不是直线,尤其是反潜的时候,经常要打着转,边转圈边搜索敌人目标,所以实际射程,按照美国海军的表述,是“大于8公里”,应该是指在对付先进核潜艇的时候的射程(留下较大的余地,到这个距离差不多是这种鱼雷的“不可逃逸区”了,敌方潜艇不可能凭机动性躲避攻击)。

另一个鱼雷动力系统流派是电动鱼雷,该流派的源头是1877年澳大利亚籍犹太武器工程师路易斯.布伦南设计的线导电动鱼雷。这种长度仅4.6米的鱼雷可以能够在3.7米水深中以27节航速行驶1800米。之所以称之为“线导”是因为鱼雷由后部直径不如2毫米的铜缆控制。操作人员在12米高的铁塔上,依靠特殊的双目望远镜追踪鱼雷的航迹,并根据目标和鱼雷的相对位置进行操纵。在试验中这款鱼雷甚至在操纵小转过180度绕到目标另一侧成功命中。

而陀螺的制造的工艺难度要高于鱼雷螺旋桨和“定深簧”!完全是精密的机械,别看上面图片里的“大圈套小圈”,机械加工精度(如果有一丝的精度差就可能出现陀螺卡死,那么鱼雷也就完蛋了)和制成品的光洁度都是最高等级的,据说:研磨用的砂片就几十个规格和“细度目数”,抛光用的“布砂轮”对于棉丝的粗细都有很高的要求!完全是手工制作高级机械表的等级(顺便说一句,能制造陀螺的国家都能制造比肩瑞士的机械表)!

  同时,Mk.48又采用了线导技术,大家都知道,潜艇战是“捉迷藏”作战,往往声呐探测目标的位置有一定偏差,采用线导技术就相当于把鱼雷变成了一个遥控的水下航行器,可以随时改变航线,修正攻击航线,甚至可以在敌方目标位置与最初探测位置有较大偏差的前提下,仍能让鱼雷命中目标。

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通过上面对鱼雷所使用的三个小零件最粗略的介绍
,就会清楚鱼雷的“贵”不是没有原因的,就是因为它的制造等级太高了!机械部分的制造是根本绕不过去坎,唯有长期的工业化积累和工艺沉淀才能制造出来!并且它所使用的材质要普遍高于导弹,毕竟要到水下1000米去打击敌人,材质不好经受不住海水压力自己就“粉身碎骨”了!所以,制造鱼雷的技术难度不是我们这些业界之外的人可以想象出来的!

  相比之下,苏联同期的反潜鱼雷和欧洲一样,用的是电动技术,航速慢,射程短,对核潜艇攻击效率低。而且苏联也很长时间内都没搞出线导鱼雷,对潜艇攻击很多时候是碰运气。

1886年英国皇家海军决定将布伦南鱼雷作为英军制式的海防鱼雷使用。此后十五年中,英军在本土的克里夫堡、怀特岛、朴茨茅斯,爱尔兰的科克港、马耳他以及香港的鲤鱼门等地设置了布伦南鱼雷。作为一款早期鱼雷设计,布伦南鱼雷最大的问题是价格过于昂贵。十几年之前英国订购“白头鱼雷”仅花费了15000英镑,而布伦南鱼雷竟然花费了英国海军十几万英镑。由于价格过于高昂,包括新加坡在内的近十套布伦南鱼雷系统最终都被取消。

回答:

  这让美军在整个冷战期间都对苏联拥有着鱼雷武器技术上的优势。

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正式列装部队的重型鱼雷,简直屈指可数。

  苏联一直到上世纪90年代冷战结束后,才研制出赶上Mk.48的新型鱼雷。

电动鱼雷逐渐实用化源自蓄电技术的发展,1873年约翰.埃里克森(说爱立信你们就明白他是谁了)发明了电池供电的电动鱼雷。二战期间德国设计了经典的G7e型电动鱼雷,并催生了美制Mk.18以及FIDO等型号。现代电动鱼雷通常采用不需要定期维护的氧化银电池,电动机推动的共轴反桨螺旋桨效能更高。

美帝的mk48图一

  中国上世纪70年代,为091型核潜艇研制了鱼3型电动自导鱼雷,这种鱼雷既没有线导,也没有热动力,技术较为落后。而且其研制也相当不顺,实际上到80-90年代才真正具备作战能力。

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毛子的53-65图二

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兔子的鱼六图三

  鱼-3电动鱼雷长期以来是我国潜艇主要的反潜鱼雷

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