中国潜艇用核动力到底发展的怎么样?
金融界网站讯数据显示,2017年,中国新能源汽车动力电池总配套量超370亿瓦时,再次成为全球最大的动力电池应用市场。而新年伊始,就有消息称,在中国有533款不符合燃油消耗标准的车型将被停止销售。在业内人士看来,如同电灯取代煤油灯一样,新能源汽车将逐步取代传统内燃车已成为行业发展的必然之势。
2018年2月,中国在泰国首次推出了系列化的潜艇,包括了2600吨的S-26T潜艇。目前泰国进口一艘的合同已经签署,泰国还将再进口(中国再赠送一艘)的意向。当前很多国家对S-26T潜艇产生兴趣,包括埃及、阿联酋、阿尔及利亚、沙特、孟加拉、委内瑞拉、缅甸等国。中国这一次还推出了包括1100吨级别的、600吨级别、200吨级别。这三型潜艇与2600吨S-26T潜艇相比,外形上相差太多,更加接近了德国209、212系列。
过去,核潜艇比传统的柴油潜艇在潜航时间和噪声控制方面都拥有巨大的优势。柴油潜艇可以在海底静静地航行几天,而核潜艇却能呆几个月。
中国会开发这样一个大型柴油潜艇是由于空气独立推进(AIP)系统的出现,其中包括了各种技术,它能让潜艇上的发动机和发电机只消耗很少或干脆不消耗氧气。AIP系统甚至可以比核潜艇上的反应堆更安静,并且可以有效地驱动潜艇水下航行数周,就是速度慢点。
不过有一个国家,却造过一种袖珍版的核潜艇,这个国家就是法国,法国是先发展战略核潜艇,然后再发展攻击型核潜艇的,其第一代攻击型核潜艇,就是红宝石级核潜艇。红宝石级核潜艇一共造了6艘,这种核潜艇浮航排水量约为2400吨,潜航排水量则为2670吨,仅从排水量来看,红宝石级核潜艇就比别的核潜艇要小很多,而且很多常规动力潜艇的排水量也比红宝石级核潜艇要大。
今年来,随着AIP动力常规潜艇的流行,究竟那种动力模式更有前途,成为军迷讨论的热点,时雨今天就来评论下短长,以慰读者!
谈到AIP动力潜艇,指的是指的是使用不依赖空气推进发动机作为动力的潜艇,而说到它们的分类,就当今世界看,主要有这几种,闭式循环燃气轮机和柴油机,这两种主要携载燃料和必要压缩空气或者氧气装置,通过内燃机(燃气轮机&柴油机)做功,主要代表是法国的阿戈斯塔90B潜艇,该潜艇采用闭式循环柴油机进行AIP水下绝气工作。而其二则主要是斯特林发动机和燃料电池。
近日,中国核动力技术发展的又一个消息引起美国的高度关注,2018年1月8日,中核集团核动力院一项成果获2017年度国家科学技术进步一等奖,这也是中核集团自2007年以来再次获得该奖项一等奖,有意思的是,核动力院是我国是中国唯一集核反应堆工程研究、设计、试验、运行和小批量生产为一体的大型综合性科研基地,在业界甚至被誉为“中国核动力工程的摇篮”,说白了,就是我国核潜艇动力即核动力反应堆的主要研制基地。实际上,随着我国核电事业的发展,核动力院也走向了军民融合之路,包括百万千瓦级秦山核电站二期工程核反应堆,岭澳核电站二期核反应堆在内都是由其设计的,军事专家告诉记者,中核集团核动力院据称现在是我国核工业效益最好的部门之一,但是,核动力院最主要的任务还是研制核潜艇动力,不出意外的话,我国核动力航空母舰,二万吨级核动力巡洋舰的核动力也应该是由他们来研制。
核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇。与常规潜艇相比,核潜艇能够在水下潜伏更长的时间。这是为什么呢?来一探究竟吧。
常规潜艇在水下航行时主要依靠电池提供动力。但蓄电池电能有限,所以需要定期浮起,这时把通气管伸出水面,启动柴油机给蓄电池充电(柴油机工作时需要氧气)。在第一次世界大战期间,潜艇的水下停留时间只占续航时间的5%。到第二次世界大战后期,也只提高到15﹪~20%。第二次世界大战时,美国物理化学家菲利普?埃布尔森提出船只可以使用核能作为动力,兵器工程师很快发现这样的动力特别适合潜艇。采用核动力的潜艇有能力在99.5%的续航时间里都处于水下潜行状态,只要它携带足够的武器和给养,便可连续潜航两三个月而不必浮出水面,航速可以达到30~35节,能遨游地球好几圈而不需要添加核燃料。
旭华的主要贡献是B:(1)(3)(4)。
黄旭华长期从事核潜艇研制工作,开拓了中国核潜艇的研制领域,是中国第一代核动力潜艇研制创始人之一,被誉为“中国核潜艇之父”,为中国核潜艇事业的发展做出了杰出贡献。
主持完成中国第一代核潜艇和导弹核潜艇研制,分别获1985年和1996年“国家科学技术进步奖”特等奖。1989年被授予“全国先进工作者”荣誉称号。2014年被评为“2013感动中国十大人物”。
2017年10月25日,获2017年度何梁何利基金科学与技术成就奖。11月9日,获得第六届全国道德模范敬业奉献类奖项。
故事:
由于严格的保密制度,长期以来,黄旭华不能向亲友透露自己实际上是干什么的,也由于研制工作实在太紧张,从1958~1986年,他没有回过一次老家海丰探望双亲。直到2013年,他的事迹逐渐“曝光”,亲友们才得知原委。
1988年南海深潜试验,黄旭华顺道探视老母,95岁的母亲与儿子对视却无语凝噎,30年后再相见,62岁的黄旭华,也已双鬓染上白发。面对亲人,面对事业,黄旭华隐姓埋名三十载,默默无闻,寂然无名。
我们都知道中国之所以能拥有现在的成就过程是相当不易的。其中在1958年6月的时候我国也产生了第一个核潜艇的工程的项目,那么这个合成潜艇的建造并不是那么容易的。
因为故事主要是发生在1958年的6月的13日,在那个时候,中国的第一个和反应堆竟然达到了正常水平。而这种水平对于我们来说都是值得庆幸的,而根据这个原因相关人员也就是原果断的去决定这个事情。以及向有关部门报备也就是说跟中央人民报备一起去商量一些相关的和前提。也就是说这个核潜艇可以携带相应的导弹,这个事情对于很多人来说都是一个非常值得振奋人心的。
但是我们都知道核潜艇的制造并不是那么容易。而在这个阶段的过程中中间也牺牲了很多人。在6月27日的早上,这个相关人对于这个质地核潜艇建造的文件反反复复看了好几遍,仔细的进行纠正,最后才写上了那个相关人员自己的名字。这个文件的形式是以非常严密的文件保存的。而我们在这个时候也明白中国在这个时候是最艰苦的时候,所以对于很多事情来说都是非常难以支撑的,而我们都知道核潜艇核潜艇并不是正常的前提,而和正常的潜艇相比,它是非常困难的。
而他所建造的关键是将核核潜艇不同的那个正常的潜艇它的电池改变成为由核动力来发动了一个潜艇,所以说对于当时的中国来说是非常困难的。而且对于当时的核潜艇研究没有的,同时也没有任何的专家的帮助,更没有任何外面国家的帮助。所有的这些事情都是要中国一个人自主研发完成的,可以说这对于中国来说是非常一个困难的事,但是中国最后研发出来了。
在舰艇动力方面,各国科研部门将对核潜艇的核燃料和发动机进行改进,延长潜航的时间。核动力推动潜艇前进方式是目前潜艇水下最佳推进方式。一些军事专家分析,除非超导发动机的研制有意想不到的进展,近一个世纪之内不可能有更为先进的潜艇推进方式出现。所以核动力推进很可能是未来潜艇首选的推进方式。但是,核动力发动机的功率和高速运行总是有限度的,要提高水下航速不得不从减少潜艇水下航行所遇的阻力入手。为此,造船工程师们认为,用减少艇体开孔和提高艇体的光滑程度,在艇体表面喷涂一种高分子聚合物的方法,来达到降低阻力、提高速度的目的。还有一些工程师提出建造一种“皮动潜艇”,使潜艇像蛇一样可以弯曲前进,以增加潜艇的速度。尽管这一方案目前还不为大多数造船工程师和军事专家们所接受。但这里面却很可能孕育一种新型高速突击武器的可能性。
其次,具体到核动力潜艇和航母,这两者之间也存在着较大的差异。比如:潜艇的体型较小,因此通常在核潜艇上,其动力系统除了核反应堆之外,无须(也不可能)再安装其他的辅助动力。但航母则不同,即使是核航母,一般除了核动力之外,还要安装若干套常规动力系统,才能满足其各项要求。这就有涉及到核动力与常规动力之间船型选择、设备研制与安装、动力比例、管路设计、防护能力、管损补救、经济成本等等一系列复杂的矛盾和问题。
第三,与以上两点类似的其他原因等等。
总之,航母对于目前的中国海军而言,绝对是国之大器。要搞出中国的核动力航母,其工程之浩大、内容之庞杂可想而知。因此,并不是说有了核潜艇,就能一蹴而就的造出核动力航母。
在陆地上建核电站,科学家们要考虑陆地的地震、地质条件、居民稠密区等各种情况,问题要考虑的比较复杂。
于是,科学家的视野聚焦到了水上。
在水上建核电站比陆地有着许多优点。
首先,造价低。在同样投资的情况下可以建造更多的核电站。
其次,就是上面所说的。不必考虑地质、人口等诸多因素。
第三是水上工作的条件几乎都一样,没有陆地上因地制宜的问题。
美国西屋电气公司建立了一座漂浮在海上的核电站。是在一个长130米、宽120米和深12米的铁制浮动箱上建造的小型核反应堆。整个核电站重约16万吨。浮动。箱浮出水面3米,有9米处于水下,可以在深15米的浅海中漂浮。
核电站的周围设有圆形防波堤,采用1.7万多个像星状一样的钢筋混凝土堆垒成的,而在堤的下面还有好多个长60米的混凝土沉箱作地基支承着;
在堤上还建有水闸,以便让海水进入核电站周围,作为反应堆工作时的冷却用水,当大潮来临,可关上闸。
俄罗斯的专家建造了两个KPT-40型反应堆的水上核电站,同水利工程、岸上设施及水上发电机组配套使用。
这种核反应堆是在核动力破冰船上建造的。
水上核电站的特点,本身是不能开走的,但它可以拖走,运到需要的地方去,与岸上的配套设施相连。
这种水上核电站的运转寿命为40年。每13年需要重新装备一次。与地面核电站相比,它不需要核废料掩埋场,可把核废料放在船内,等40年报废后;再对这些核废料按工艺规定处理,不会留下任何问题。
在海上建核电站,人们还惊喜地发现,由于在海上建有较高大的防波堤,还招引来鱼、虾的洄游,便于海洋生物的养殖和捕捞。
科学家们认为,海岸线很长的国家,可以充分利用这一优势,大力发展海上核电站,未来的海面上将会有许多海上“明珠”闪烁。
关于人们乘原始的潜水艇在水下航行的古代惊险故事很多。据说马其顿领导人亚历山大帝用一个玻璃桶来作水下旅行。
这样的故事很可能都是传说而已。然而荷兰人柯尼留斯·凡·德雷贝肯定建造了一艘潜水艇。1615年他在伦敦泰晤士河的河面下用浆划艇前进。英国国王詹姆士一世对此印象深刻。右图“海龟号”有两个螺旋推进器,一个(F)用于垂直运动另一个(E)用于水平线运动。还有一个用于掌握航向的舵(G)。
另一艘著名的早期潜水艇是美国人达维·布什内尔在1755年建造的“海龟号”。它由一个螺旋桨驱动,螺旋桨由驾驶员转动的手轮来发动。
在美国独立战争期间(1755年-1783年),“海龟号”用来进攻敌海并没有获得成功。由人提供动力的潜水艇并不十分有效。手轮不能提供足够的动力。19世纪的工程师们也发现很难封住螺旋桨出入口使其不漏水。直到效率高的汽油发动机研制出来后,潜水艇才真正成为潜水艇。左图:在一艘现代化的潜水艇上,有一排仪器向全体船员提供有关船的速度、深度以及外面水压等各种信息。
第一次世界大战期间,德国海军首先广泛使用了潜水艇。这时潜水艇已有了汽油发动机在水中航行时用电力来发动。
靠改变潜艇的自身重量来实现的。潜艇它有多个蓄水仓。当潜艇要下潜时就往蓄水舱中注水,使潜艇重量增加超过它的排水量,潜艇就下潜。
物体在液体中的下沉、上浮两个动态过程中的受力分析。大家都知道潜水艇是一种军用舰艇,它可以潜人水下航行,进行侦察和袭击。但是对潜水艇的工作原理,许多同学则说不清楚,甚至有人误认为:潜水艇浸没水面后就下沉;直至沉底。其实潜水艇淹没水中后,排开水的体积不再变化,它所受到的浮力就不变了,控制它的下潜深度是靠改变水舱的水量(即改变重力)来实现的。当水舱里的水量保持不变时,潜水艇在水下某一深处是处于悬浮状态而不是沉底。
核潜艇就是以核动力为推进动力的大型潜艇。水中排水量可以达到万吨以上,下潜深度为300-500米,水下全航速度为20-30节,水下续航能力为20万海里,自持力达60-90天。
作为战略打击力量,核潜艇可以装备带核弹头的弹道导弹或飞航式导弹。按武器装备可以分为鱼雷核潜艇和导弹核潜艇。
世界上第一艘核潜艇是美国的“鱼”号,是在1954年1月24日开始首次试航。首次试航即显示了核潜艇的优越性,人们听不到常规潜艇那种轰隆隆的噪声,艇上操作人员甚至觉察不出与在水面上航行有何差别,它84小时潜航了1300千米,这个航程超过了以前任何一艘常规潜艇的最大航程10倍左右。1955年7~8月,“鱼”号和几艘常规潜艇一起参加反潜舰队演习,反潜舰队由航空母舰和驱逐舰组成。在演习中,常规潜艇常常被发现,而核潜艇则很难被发现,即使被发现,核潜艇的高速度也可以使之摆脱追击。由于核潜艇的续航力大,用不着浮出水面,因而能避免空中袭击。
早期的核潜艇均以鱼雷作为武器。以后由于导弹的发展,出现了携带导弹的核潜艇。核潜艇安上导弹之后,便出现了两种类型:一类是近程导弹和鱼雷为主要武器的攻击型核潜艇;另一类是以中远程弹道导弹为主要武器的弹道导弹核潜艇(又称战略核潜艇)。攻击型核潜艇主要用于攻击敌水面舰艇和潜艇,同时还可担负护航及各种侦察任务。弹道导弹核潜艇则是战略核力量的一次重要的转移。在各种侦察手段十分先进的今天,陆基洲际导弹发射井很容易被敌方发现,弹道导弹核潜艇则以高度的隐蔽性和机动性,成为一个难以捉摸的水下导弹发射场。
我国第一艘鱼雷攻击型核潜艇,经过三年航行试验于1974年8月1日正式交付海军服役,成为世界上第五个拥有核潜艇的国家。核潜艇是集当今世界高、精、尖科学技术和工业发展于一身的产物,它涉及到冶金、机械、造船、电子、航天、化工、原子能、兵器等许多工业部门。因此,我国在十年动乱时期、在被封闭的条件下造出了自己的核潜艇,又一次震惊了世界。现在我们也拥有了自己的导弹核潜艇,并且成功地进行了水下发射导弹试验。
中国海军在现代化建设中,不但重视常规潜艇的发展,而且从50年代末开始就已经有计划地
使潜艇向导弹化、核能化发展。
1958年6月,我国第一座核反应堆正式建成并投入运转,几乎是同时,负责国防科技的聂荣
臻元帅就开始考虑中国海军发展核潜艇的问题了。其后不久,一份由各方面专家起草的报告便上
报中央,提出中国应该发展核潜艇。这份报告得到了中央的批准,毛泽东说出了那句著名的话:
“核潜艇,一万年也要搞出来”。中国核潜艇建设从此起步。
根据中央指示,首先成立了以海军副司令员罗舜初为组长的四人小组,负责领导核潜艇工程。
随后,海军和一机部共同组建了核潜艇总体研究室,二机部则组建了反应堆研究室,由海军装备
部长于笑虹负责协调工作。
中国核潜艇建设事业是从一穷二白起家的。当时,科技人员手中只有2张模糊的美国核潜艇
照片,这就是他们的全部参考资料。后经批准,海军相继组建了702基地、水声、热动力等6个研
究所。1959年1月,海军科学技术研究部成立,统一领导这6个研究所。这里汇集了彭士禄、赵仁
恺、夏铜、黄旭华、李毅、孟戈非、连培生等著名科学家。1961年7月,中央军委批准成立了海
军舰艇研究院,由刘华清任院长。
1962年,前苏联从中国撤走了全部原子能专家,加之我国正经受着经济困难,为了给原子弹
让步,核潜艇工程暂时下马,但保留了一支50多人的核动力研究班子,继续从事理论研究和实验。
1965年3月,核潜艇工程再次上马,并确定了“先研制反潜鱼雷核潜艇,再搞导弹核潜艇”的分
两步走的方案,同时任命彭士禄、黄纬禄、赵仁凯、黄旭华为核潜艇总设计师,并要求全国两千
多个厂所院校、上万名科技人员配合攻关。中国核潜艇进入全速发展阶段。据统计,建造第一艘
核潜艇所需的材料有1300多个规格品种;装艇设备、仪表和附件有2600多项、4.6万多台件;电
缆3000多种、总长90余千米;管材270多种、总长30余千米。
1970年7月17日凌晨2时,我国核潜艇陆上模拟堆开始提升功率,7月30日,试验达到满功率,
宣告我陆上模拟堆正式建成。1970年12月26日,中国第一艘核潜艇胜利下水,并开始进行设备安
装工作。1971年6月,第一次全艇联合试验开始进行,接下来是核潜艇水下启堆试验1971年8月
23日,该艇第一次以核动力航行驶向试验海区,进行检验性试航。在先后四个阶段的试验中,该
艇先后出海20余次,试验项目近200个,累计航程6000多海里。
1974年,我国第一艘核潜艇--“长征1号”正式加入了人民海军的战斗行列,中国从此昂
首进入了核潜艇国家的行列。该艇首任艇长是杨玺。此后,又有多艘攻击型核潜艇建成服役。
1985年冬末,中国“长征3号”核潜艇进行了远洋航行训练,总指挥是杨玺,艇长是孙建国。在
长达数月的远航训练中,该艇穿峡谷、走暗流,并与国外舰船进行巧妙周旋,终于打破了由美
国“鹦鹉螺”号创造的核潜艇最大自持力84天的记录。1988年,中国核潜艇又进行了极限深潜
试验,总指挥仍是杨玺,艇长是王福山,核潜艇总设计师黄旭华也参加了这次颇具危险性的试
验。试验取得了圆满成功。这两次试验既证明了中国核潜艇建造水平是高的,是有作战能力的,
也为今后的进一步改进提高打下了良好基础。
与此同时,中国也加紧发展自己的水下核打击力量。1981年4月,中国第一艘战略核潜艇下
水,并于1983年正式服役。其后,该艇又圆满完成了最大自持力、极限潜深、水下全速航行、
大深度鱼雷发射等试验。1988年9月28日,一声惊雷震撼海空,中国战略核潜艇水下发射弹道导
弹取得成功,从此,中国成为世界上第五个拥有海核威慑力量的国家,在风云变幻的国际局势
中有了捍卫国家利益的“杀手锏”。
中国这样一个发展中国家完全依靠自己的能力,独立自主地发展出了核潜艇,这本身就是
一个奇迹,它大大提高了中国的国防实力、科技实力和国际威望。展望未来,将会有更多、更
先进的中国核潜艇游弋在蓝色大洋之中,成为令任何来犯者望而生畏的“深海猛鲨”。