困扰我多年的问题——潜艇中的动力传输

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/25 04:15:41
目前的潜艇按其动力的来源大致分为三种:柴电动力,燃料电池动力,核动力。

那为什么二战时的(比如U-571潜艇),在水下潜航时的航速比在水面上要慢?

而现在的核动力潜艇一般是在水下时的速度比水面上更快?为什么?

这跟动力系统在水面水下的传动方式不同有关系吗?

众所周知,潜艇在水下只能采用电力作为能源,那其在水面上航行时也是采用:柴油机或蒸汽轮机-发电机-整流器-蓄电池组-直流电机-螺旋桨 的方式来驱动的吗?

这样效率低下,浪费能源。那U-571潜艇在水面上是不是直接用柴油机带动螺旋桨来推进的?只有潜航时才用电池里的电力?

那现在的核动力潜艇呢?是否也可采用这种方案?核反应堆的操控性能能否满足突然的对于输出功率的调整?

谢谢!!
奥斯卡 台风 俄亥俄 海狼 等等都是采用何种方案的?

既然楼主看得起,发消息征求答案,我就尽量详细地回答一下:

第一个问题:为什么二战时的(比如U-571潜艇),在水下潜航时的航速比在水面上要慢?
因为当时的潜艇作战方式,以水面航行为主,只在战斗时才下潜,而且德国的狼群战术中,在夜间即使是战斗中,也常有借助黑暗发起水面攻击的例子,所以潜航速度被视为次要的性能。早、中期的各国潜艇,其线型设计都采用适合水面航行的刀型舰首,在水面航行中可以劈开波浪,防止兴波阻力影响其航行状态,速度很快。但这种线型在水下的阻力很大,其刀形舰首、两侧突出的水柜、甲板上的火炮和机枪、带有挡浪护板的舰桥等部位,都严重增加了阻力,影响其水下航行速度。采用这种线型设计的最后一种德国潜艇:9D型,就是很典型的例子。该艇水面最高航速达到19节,水下最高速度却只有7节。
在二战末期,德国海军发现,由于盟军的反潜力量迅速增强,使得德国潜艇浮出水面作战变得越来越危险,不论白天黑夜,美英海军的护航舰艇都能迅速发现和攻击浮出水面的德国潜艇。因此德国潜艇只好采用水下攻击的作战方式。这样,水面高速性能就变得全无用处。于是德国研制的最新型潜艇:21型,完全改变了线型风格,取消了上甲板的火炮等突出部件,采用了圆滑顺畅的外形设计,大大提高了水下速度,最大航速接近18节。同时,由于圆滑的舰首减弱了破浪能力,增加了兴波阻力,导致它的最大水面航速降到了16节,反而低于水下航速。该艇在实战中的表现极为成功,可惜德国只来得及造了少量几艘就战败了,未能发挥出太大作用。

第二个问题:现在的核动力潜艇一般是在水下时的速度比水面上更快?为什么?
战后,21型U艇的设计风格得到了各国的认可,美、英、苏等国的新潜艇纷纷采用了这种圆滑的线型设计,并由美国发展出了水下阻力最低的水滴形设计。这种设计进一步降低了水下航行阻力,但同时使得前艇身的上浪问题更加严重,水面航速超过10节时,潜艇就会变得难以操控,极易出现突然的侧倾、偏航或突然低头的现象,发动机功率再大也无济于事(为了缓解这个问题,又发展出了介于两者之间的鲸鱼形舰首)。所以现在的潜艇水下的速度远比水面上快。

第三个问题:这跟动力系统在水面水下的传动方式不同有关系吗?
基本无关。机械传动或电传动的方式,只影响能量利用效率和噪音,与水下和水面