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【装备】未来力士:磁流体推进|【三海一核】哈尔滨工程大学|中国大学生在线(www.univs.cn)

由于人类社会的发展和科学技术的进步,今日,船舶已经被广泛应用于交通、运输、生产、海洋开发和军事活动现代船舶种类及其繁多,而新型船舶还在不断出现。船舶的划分主要是以船舶的推进系统为标准,从公元前17~11世纪的殷商时期的人工动力船到近代的螺旋桨推进船,再到未来可能普及的磁流体推进船,期间经过了几千年的发展变迁,每一阶段的进步都花费了无数人的心血,但是却给人类带来无限的机遇和财富,如果未来磁流体技术能广泛运用于军事、运输、,其所带来的变化无疑不亚于从螺旋桨飞机到喷气式飞机的改革。

 

螺旋桨曾被人们认为是船舶航行必然使用的推进装置,但随着现代船舶科技的发展,未来的巨型船舶将可能取消螺旋桨这一推进装置,而改用超导电磁推进装置来推动船快速航行在海上。把电磁用于船舶推进装置的设想,最早是由美国赖斯博士提出来的。采用电磁推进的船舶,由于没有螺旋桨等运动部件,因而毫无振动的感觉,可在海上静静地航行。由于海水的电阻大,所以必须达到20万高斯的磁场强度,船体才能获得必要的推力。目前一般使用的铁芯电磁铁仅能达到2万高斯的磁场强度,可是用超导体电磁铁装备船舶的推进系统,就能获得强大的磁场和必要的推力。1966年,美国综合电机公司根据赖斯的研究,首次制成了电磁推进船的模型船“EMS—1”。但使用的铜质线圈磁场强度只达到150高斯,没有取得什么有用的资料。1976年,日本的神户商船大学用超导体电磁材料装备船的推进系统,制成了超导体电磁推进船的模型船“SEMD—1”。船长仅1,在海水中的磁场强度达到6000高斯。1979年又制成一艘超导船的模型船“ST—500”,全长3.6,重700千克,船底装备的超导体电磁线圈用铌钛合金制造,在海水中可产生2万高斯的强磁场。ST—500模型船在海里可以每秒1的速度前进,完全没有振动和噪音。最近,世界上第一艘以超导磁体作为行驶动力的新型超导电磁双体推进船在日本建成。这艘命名为大和1的实验船长30,宽18,高8,自重280吨,排水量185吨,航速每小时15千米。双体船的推进系统装有电磁铁,装在该船浮筒的水筒前部。海水流入水筒,带电的电极便在水中产生电流。这些磁铁产生的磁场同这一电流相互作用,产生的电磁力把水从水筒的末端作为高速水流喷出,从而运用反冲力给船体提供动力。这一原理我们在高中学磁体的时候就已经接触过了,因此应该有些了解。增加磁场强度的方法是用超导电磁铁,放在液氦里冷却。两台柴油发动机为这些磁铁提供电力。但目前要达到20万高斯的强度,必须寻求更有效的超导体。此外,须改善通电电板板,使磁场屏蔽材料轻量化等一系列难题仍有待克服。日本率先开发研制了世界上第一艘超导电磁推进船。日本制造的世界上第一艘超导船大和号,它的船身为铝合金材料制造超导电磁流体推进 超导电磁流体推进是把电能直接转换成流体动能,以喷射推进取代传统螺旋桨推进的新技术。与传统机械传动类推进器(譬如螺旋桨、水泵喷水推进器等)相比较,磁流体推进器的不同点在于:前者使用机械动力作为推力而后者使用电磁力。正因为如此,磁流体推进器无须配备螺旋桨桨叶、齿轮传动机构和轴泵等,是一种完全没有机械噪音的安静推进器,它具有低噪音和安全性等特点,在特殊船舶推进应用中具有重大价值。

目前,正在进行超导电磁流体推进技术的实用化研究。 中科院电工所研制的螺管超导磁体系统,磁场强度5特斯拉,室温孔径0.2,外径0.65,总长1.1,总重494公斤,液氦贮量66,一次充满液氦能连续运行6昼夜。

电工所与船舶研究院702所合作研制成功了螺旋式超导磁流体推进试验船“HEMS-1”号,于19981128试航成功。它的研制成功标志着我国已跻身于该项高技术的国际先进行列。该试验船长3.2,宽0.85,排水量约1吨;船上装备有磁场强度为5万高斯的超导磁体系统,螺旋通道推进器,电池组和测控系统,由一人操作。

在实验室的盐水池中对试验船的特性参数进行了综合性试验和试航行,船速达0.65/秒。 试验表明,超导电磁流体船舶推进具有安静无噪声,操作简便等特点。

超导螺旋式电磁流体推进试验船“HEMS-1”号的研制和试航成功证明了该技术路线可行,应用前景光明。

历史可以证明,磁流体技术正在蓬勃的发展,未来的某一天,你可能就坐在一艘以磁流体发动机为推进系统的船上去某地旅游呢。

与传统机械传动类推进器(譬如螺旋桨、水泵喷水推进器等)相比较,磁流体推进器的不同点在于:前者使用机械动力作为推力而后者使用电磁力。正因为如此,磁流体推进器无须配备螺旋桨桨叶、齿轮传动机构和轴泵等,是一种完全没有机械噪音的安静推进器。

一旦现代潜艇使用了这种推进器,便从根本上消除了因机械转动而产生的振动、噪音以及功率限制,而能在几乎绝对安静的状态下以极高的航速航行。据理论计算其航速可达150节,而这是任何机械转动类推进器不可能实现的。        
虽然磁流体试验船已经成功下水,而且以一定的速度航行,但是距离把这种技术运用于实际,还需要更多的人投入精力,还要花费一代、甚至几代人的心血。但是这种努力、勤奋的结果却是可以看见的,它伸手可得,却又可望而不可及。我们只有朝着这个方向一直前进,无论遇到什么样的困难,我们要拿出当年革命时的勇气和毅力,只有这样,这种类型的船在不久的将来,将会成为我们一种有用的工具。 上面只是基本介绍了这艘船,它的用途当然也不难预知,但是磁流体技术如果运用的其它交通工具上,那用途是无可限量的,比如潜水艇,潜水艇最关心的问题之一可能是其隐蔽性,现代潜艇大多是螺旋桨推进的,其产生的噪音很容易引起敌人的注意力,如果采用这一技术,这一问题就很容易解决了,到那时潜水艇才可以称得上是真正的隐身”.

来源:百度网
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