為什麼大側斜7葉螺旋槳可以明顯降低潛艇噪音?細心阿拉爾5C2019-12-30 18:00:38

七葉大側旋螺旋槳船艦由螺旋槳推進,槳葉有三、四、五、六、七等不同數量。為什麼潛艇要採用七葉大側旋螺旋槳呢?主要是為了降低轉速,保證推力,同時抑制噪聲;七片槳葉是非對稱的,不容易產生共振,噪音小。採用七葉也是因為非對稱的螺旋槳產生的氣泡比較少。多槳和大側葉情況下相同推力所需的轉速較小可以降低噪音。既然不對稱的槳葉有這些優點,為什麼不用三葉的呢?三葉螺旋槳推進速度要達到七葉螺旋槳同樣的速度,轉速至少高出10倍。高轉速會引起大的噪音變化,顯轉速快噪音會高出數十分貝。螺旋漿的葉數數量經過科學家百年的研究,基本上已經有結論,數量少的比如三葉螺旋槳一般用於速度要求極高的輕型船隻,比如快艇。潛艇因為大部分時間在水下活動,速度不是唯一指標,安靜性反而成為事關生死的重要指標。經過大量實驗,七葉大側斜螺旋槳成為最有效的推進裝置,原因在於在低轉速時仍然能夠保持推進速度。例如中國新潛艇在螺旋槳每分鐘僅80轉時仍然能保持8節的巡航速度。現代潛艇絕大多數是7葉大側斜螺旋槳,而且是單槳(部分大型核潛艇是雙槳),雖然動力效能和安全效能差了一點,但是1個槳比2個槳肯定噪音低。也許會有人說,那為什麼不用9葉或者11葉等其他數量的螺旋槳呢?科學家經過百年研究的結果,葉數越多,建造工藝越複雜,難度越大,價格越高。就7葉大側斜螺旋槳,我們不是弄了快20年,直到引進俄羅斯基洛以後才掌握。而即使是俄羅斯,儘管早就知道7葉大側斜螺旋槳的好處,就是造不出來,因為科技的水平,沒有5軸數控車床,工藝和質量難以控制,直到上世紀八十年代初,從日本東芝公司偷偷進口了6臺5軸數控車床,7葉大側斜螺旋槳的製造工藝才過關,從此,俄羅斯生產的潛艇噪音降低了一個數量級,基洛更是被西方軍事學家稱為“大洋黑洞”。低噪聲的原因:大側斜槳指的是具有大側斜槳葉的螺槳,其槳葉有後傾角,這個後傾角的量用側斜角來定義,所謂的側斜角就是槳轂中心線與槳葉中心線之間的夾角大於25度的螺槳我們稱之為大側斜槳,普通的螺槳側斜角只有10度左右。採用大側斜螺旋槳降低螺旋槳噪音的最有效方法之一,發達國家的潛艇中已經普遍採用這一技術。螺旋槳噪聲一般是潛艇中高速航行時的主要噪聲源,即使在較低速度航行時,螺旋槳噪聲也是潛艇的主要噪聲源。與機械噪聲不同,螺旋槳噪聲產生在艇體外面,是由螺旋槳轉動所引起的,即主要是由螺旋槳葉片振動和螺旋槳空泡產生的。潛艇的尾部是有伴流場存在的,而且伴流場在周向是不均勻的,這樣螺旋槳葉片在不均勻伴流場中工作就產生非定常的推力和轉矩,這種載荷就引起螺旋槳葉、軸系的振動。大側斜螺旋槳由於它的大側斜,使葉片的葉根和葉梢不會同時到達伴流場的高壓區或低壓區,即不會造成整個槳處在高壓——低壓——高壓的迴圈狀態,因此有效地抑制了螺旋槳的振動,從而降低了螺旋槳的噪聲。螺旋槳的空泡噪聲是潛艇輻射噪聲高頻部分的主要成分。普同螺槳的空泡由於最大值產生的部位是重複的,所以空泡會在同一個時段內在槳葉同一個位置點上,同時破裂或者堆積崩塌,空泡噪聲是很明顯的,大側斜槳並不是說消除了空泡,而是讓空泡在槳葉不同的位置上(也就是槳葉各個半徑點上)產生,所以它的最大空泡值顯然比較理想,而空泡的產生破裂相對比較平穩,空泡噪聲自然要小的多!理論上只要側斜角大於40度,螺槳背面水壓變動情況會減少50%,所以大側斜槳對於抑止空泡的產生是要比普通螺槳理想很多的,更別提用在潛艇上的是側斜角更大,加工更精密,材料更先進複雜的7葉大側斜槳了!缺點:加工難度大,要求高。由於大側斜螺旋槳多數都採用了5-7葉的葉片數,為防止產生偏心,考慮離心力、激振力等諸多問題,因此要求加工尺寸的精度較高,角度限制非常嚴格。因此在生產中必須使用高精度多軸數控機床。螺旋槳逆轉(倒車)時比正轉推進效率低。由於葉數的增多,葉片間會發生互相干擾,轉數一提高效率反而下降,為了提高推進效率,所以不能也不可能採用高的轉速。重量大。一些槳葉葉數較多的螺旋槳為防止葉根處發生相互干擾和強度等方面的需要不得不採取較大的槳轂。葉片數的增加、槳轂的增大顯然增加了螺旋槳自身的重量,對主機及傳動支承的軸承不利。直徑大。根據相關理論,螺旋槳直徑增大可以獲得較高的效率。這一點對於貨船、客船等一些深水區的船舶是有利的,但是對於淺水區的船舶並不適合,大直徑的螺旋槳容易觸及水中堅硬的障礙物而損壞。對於軍用艦艇來說,直徑過大會使推進系統更易遭到魚雷等武器的攻擊,使艦艇喪失機動能力和戰鬥力。其實潛艇現在發展趨勢不是漿葉了以後是水噴和流體的!流體更科幻點但是有理論了!