核潜艇推进系统研究.pdf

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1、综述CAVD，99核潜艇推进系统研究第七一二研究所尹斌待高级工程师武汉430064摘要：本文提出r核潜艇推进系统发展的新恩患展方向的两种方案．并对这两种方案的基本原理、对孩潜艇推进系统进行r研究，提出了其发框图等进行r研究。关键词：潜艇核潜艇推进系统永磁电机1前言核潜艇是世界各国的重要的海上力量，各发达国家已投入大量的人力物力进行其关键技术特别是推进系统关键技术的攻关工作。人们发展核潜艇的初衷在于利用核动力的大功率获得潜艇的高航速，利用其不依赖空气潜航获得隐蔽性。但是隐蔽性仅仅靠长时问潜航是远远不够的，它更多地取决于潜艇的安静性。因此，核潜艇同样需要降噪，其中降低其推进系统的噪

2、声是核潜艇降噪的重要手段之一。同常规潜艇一样，减小核潜艇推进系统设备体积、降低设备重量、提高系统效率也是核潜艇对推进系统设备的客观要求。总之核潜艇推进系统芨展趋势是追求体积小、重量轻、大马力、高航速、低噪声、高效率。2国内外核潜艇推进系统简况纵观世界上现有的核潜艇，其推进方式可分为直接推进、电力推进、混合推进等三种推进方式。直接推进方式是由汽轮机经减速齿轮箱直接驱动螺旋桨；电力推进是由汽轮机驱动发电机给推进电机供电，推进电机再驱动螺旋桨；混合推进是核潜艇在需要全速航行对采用直接推进，在需要安静巡航时采用电力推进，其核动力为主动力，电力推进为辅助动力。世界各国援潜艇发展初期基本均

3、采用直接推进。随着水下探测技术的发展，直接推进系统中的减速齿轮箱的噪声成为核潜艇受攻t弁的最危险的因素之一，从而发展混合推进，使其既具高速又具安静性，3永磁电机用于核潜艇电力推进是最为理想的推进电机3．1国内外发展简况德国两fJ子公司纽伦堡电机厂1986年仞研制一台1lOOkW、230r7min的5m2Col7(钐钴2：17)六娟永磁同步推进电动机并装船作对比航行试验。试验表明，竺垒婴：!!堡姿!!永磁同步电动机作为船舶推进驱动是iF常成功的。瑞士勃萝一鲍弗利(BBC)公司与德国磁电机公司一起于1986年为瑞典满艇设计丁一台功率为lfi00千瓦的永磁同步电动机。其运行电压范围为

4、直流285～650伏，其速度范围为0～180转分。法国的热蒙～旌奈德(Jeumont—Sclmeider)公司于1987年制造了第一台100F瓦永磁电动机样机，转速为500转分．25相。法国拟将永磁电动机作为新型战略导弹核潜艇“LeTriomphant”的府急推进：1990年义研制了1800kW、300rmin的13相径向磁场永碰同步电动机，1996年完成了实验室试验。永磁同步电机，尤其是丈容餐的7K娃同步电动机的研究稳f制造，庄国内己开暖了～些研究J．作，国内研制了一些啦磁发电机，怍为大型发电机的副励磁dL，永域同步推进电动机，特删是机电～体化技术也仅仅是起步。七一二研究所在

5、这方面敞了夫餐研究[作，取得了一系列科tK成果，为我国永磁电机应甩于常规潜艇和核港蜒电力推进系统奠定了基础。3．2永磁电机用于核潜艇电力推进的优点现代核潜艇要求采用先进技术、控制自动化、设备体积小、重量轻、噪声低、效率高。而先进的永磁电机J甜丁核潜艇电力推进完全具备这些优点。·电机尺寸小、"It-l-轻，与同容簧的常规直流推进电机相比较，永磁电机的总重量和有效体积可减少40％。·敲率高。在额定功率和额定转述时．其损耗(包括逆变器的损耗)大约比直流屯机降低20％，在20％额定转速和夫约lO％额定功率时损耗大约比直流电机低40％。·永磁同步电动机转矩正比r电枢电流和磁通，因而可用调

6、节电流的办法凋整转矩，所以驱动控制比较容易且容易实现自动控制。·推进囊统噪声低。因为电机额定转速可降低从而可降低螺旋桨转速，降低螺旋桨的噪声：由于使用永碰转f，转j二部分不要；令却装置，可采用定子水冷，无风机噪声；无常规真流电机的也刷摩擦噪声：由于采用电力电子技术，减少了机械开关的噪声。●维修方便。因为是交流电机，维护}作量小，电力电子设备是组件式．_邕潜艇有效空间内可以拆卸和搬运，也能经哈口将其逗到岸上修理：当某些组件发t故障时，可降低功率运行，纠”的维修可推迟到r一次大修朗进行，从而提高了潜艇的可靠性、安全性卡11维修性。4核潜艇推进系统发展方向4．1近期发展方向众所周知，

7、由丁-现代水F探洲妓术和遥感技术的匕速发展，对核滞艇的噪声要求越米越高。但直接推进有减速齿轮箱等主要噪声源，使其战斗力受剑严重影嗣，综述CAVD’99为了克服这一致俞缺点，各国发展混合推进，使其既具高速又具安静性。4．1．1近期发展方向为巡航永磁同步电力推进系统．即巡航电力推进采用永磁同步电力推进系统。4．t．2发展巡航永磁同步电力推进系统的可行性巡航电力推进系统作为核潜艇的辅助推进系统，虽然许多国家根据自身情况还应用于巡航C况，但其推进功率基本在1000KW左右，世界上许多国家已致力丁二潜