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潜艇的秘密,都写在了螺旋桨上,让我们一起来揭开

这是一张德国212型常规动力攻击潜艇的尾部高清图。

有没有注意到在它的螺旋桨后面还有一些比较复杂的结构呢?

对比起来,俄罗斯的基洛级、法国的可畏级螺旋桨的后面可就要清爽的多了。

所以这个东西到底是什么?有什么用?今天我们就来了解一下。

其实作为德国现役最先进的潜艇,这么大大方方的把“屁股”给展示出来实在是一件很不寻常的事情。

你看同样作为最先进的美国弗吉尼亚级和英国机敏级,你就怎么都看不到它们的屁股。

不管是在展示还是在维修,只要不在水里面,它们的螺旋桨总是被密不透风的罩起来的,至于为什么要这样,我们稍后就讲。

既然德国人不吝惜的给我们看了,我们就先讲它,这个突出在螺旋桨外面的好像还带了一些叶片的东西叫做桨毂涡流扩散器,它的作用主要有两个——降低噪音和提高推进效率,我们分别来讲讲。

水下螺旋桨的噪音主要是由一种叫做空泡现象产生的,当螺旋桨快速旋转起来之后,贴着它表面的那一层薄薄的水也会被它带着快速流动起来了。

而根据伯努利效应流体的速度越快压力就会越小,而压力越小其沸点也会越低,所以随着螺旋越转越快,它表面那些水流的压力已经降来低于达到沸腾的最低压力了。

于是就像我们把水烧开了一样也咕嘟咕嘟拼命的冒泡泡了,这些泡泡在散开碰撞破裂后就产生了大量的声音,为声纳追踪潜艇提供了一个重要的资料。

所以潜艇想要隐身就得不断的在螺旋桨上做文章,使它尽可能少的产生空泡。

这些努力分别都有降低螺旋桨的转速、增加螺旋桨的直径、减少螺旋桨的表面积、增加桨叶的数量、扭转桨叶的形状和角度等等,其中有着太多的冲突和妥协。

比如为了在降低转速后还能获得一定的前进速度,就需要能在单位时间里推动更多的水才行,这就需要增加螺旋桨的直径。

但是直径的增加也有个极限,再大可能就会在停靠的时候打到船坞了,那就只能增加桨叶的表面积了。

但增加了表面积就意味着有更多贴在表面的水流了空泡,不是一样也会很多吗?

于是只能减面积加数量同时为了尽量平衡内圈和外圈搅水的速度差,还又将叶片扭成了这副模样。

好了,在如此这番之后螺旋桨的噪音终于降到了一个很低的范围,但是还有人不甘心,他们觉得要是拿个罩子把螺旋桨整个罩起来岂不还能再降点噪吗?

这就是美国和英国最先进的潜艇后面装着的泵推系统了,这个大罩子的确会让里面的螺旋桨更安静一些,而且似乎也会更加的高效。

不过人家是核动力的大潜艇,把推进系统折腾的更重更复杂一点也没啥大问题,在常规动力潜艇上是很少有人敢这么做的……除了我们都知道的战斗民族……

所以212它既想要更安静一些,但又装不起泵推怎么办呢?

桨毂涡流扩散器在一定程度上也可以抑制空泡现象的产生,于是就带来噪音的减少了,那它是怎么增加推进效率的呢?

这个技术背后的基础其实既不是什么秘密,甚至一点也不新,它早就应用于商业船舶了,只是名字稍有不同,叫做桨毂帽鳍,是在20世纪80年代开发出来的。

经过了几十年的验证,它的确可以将大型船舶的燃油消耗量减少5%左右,整个生命周期下来这就是一笔非常可观的费用了。

它是这么工作的,跟飞机的机翼非常像,流过船用螺旋桨上下表面的水流速度,也会因为其形状的不同而产生速度的不同,当这两股不同流速的水流在螺旋桨尾端重新回合之后,就会在方向上产生偏转了。

当每一片桨叶产生的这股偏转的水流都回合到一起后,就会在桨毂后方变成一股更加强烈的涡流直直的喷射出去,而它们原本其实是可以产生更多推力的,它就叫做桨毂涡流。

而桨毂帽鳍就是用来打破这些涡流的汇聚的,你看正好挡在大叶片后面的小叶片把刚刚偏转了的水流又马上给偏回来了,就使它们在桨毂后面聚不起来,所以它们也就只好安安心心的把自己的那份力量全部贡献出来了嘛。

在把它移植到水下后,德国人显然又进行了更多的优化,所以桨毂涡流扩散器明显比桨毂帽鳍复杂了很多。

至于它又是怎么工作的……不好意思,那是人家的机密我们只能猜猜罢了,很显然我是猜不出来的,也暂时还没有找到有猜出来的更详细的分析了。

说到这儿我就要解释,为什么美国和英国总是要把自己潜艇上的螺旋桨遮起来的原因了,因为它上面基本上就写满了整艘潜艇的关键数据。

它的形状,可以暴露出其为了实现水下隐身时的最佳转速是多少。

而一旦我们既知道形状也知道转速后,就能计算出其输出的频率是多少,进而将发动机的类型和发动机的转速给摸清楚,并据此来调整,很训练我们的声纳系统。

有点像是给它注入了一个特定的疫苗一样,让它能更好的识别这艘新潜艇的声学特征。

于是,在它面前这艘潜艇还能继续保持隐身吗?不能了嘛。

虽然我还是想不通为什么德国人一点也不在意,但至少我得感谢它为本视频提供了宝贵的素材。

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