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鱼雷在水下运动时螺旋桨靠什么能驱动?

最早的鱼雷用压缩空气驱动螺旋桨,但是航程短,速度慢,压缩空气释放会吸热,容易结冰。

后来有人发明了电驱动,这个一直沿用到现在,区别只是供电电池越来越先进,现在的电池无须维护,不启动的时候,电池液存放在密封容器内,一旦发射,容器解封,电池液释放,电池即可释放电能。

一战前,有人发明了蒸汽瓦斯鱼雷,这是一种热动力鱼雷,燃料和水同时进入燃烧室,燃烧后产生蒸汽,驱动螺旋桨旋转,做功后的蒸汽直接排放到海水中。蒸汽瓦斯鱼雷的优点是速度高,通常在50节以上,射程远,可以达到4-5千米,甚至可以超过8000米。缺点是隐蔽性差,它在航行中因排出气体形成航迹,易被对方舰艇发现,还有一点是不能用于很大的深度。蒸汽瓦斯鱼雷是一战和二战中用的最多的鱼雷。

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(图片来源网络,侵删)

现代鱼雷主要分为电动力鱼雷和热动力鱼雷,电动力鱼雷不多做介绍。

热动力鱼雷是***用热能(热动力)作为动力来源的鱼雷,由自身携带的化学能或其他能源转化为热能,有热能转化为机械能驱动螺旋桨。

热动力鱼雷按使用的推进剂,可分为单组元推进剂鱼雷、双组元推进剂鱼雷、多组元推进剂鱼雷、混合推进剂鱼雷和固体推进剂鱼雷。推进剂就是热能的来源,分为燃料,氧化剂。有普通推进剂(气、水、油)、单组元推进剂(如奥托燃料)、多组元推进剂(如奥托-II+过氧化氢+海水三组元燃料)和固体推进剂。由于鱼雷在水下航行,不可能像飞机和汽车一样从周围大气中取得氧气,因此它必须携带氧化剂,一般有空气、过氧化氢和纯氧。水的作用是喷入燃烧室,用以冷却燃气,其生成的水蒸汽与燃气混合后一起进入主机做功,因此水与燃烧剂、氧化剂共同组成推进剂。

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热动力鱼雷按发动机,分为往复式发动机鱼雷、凸轮式发动机鱼雷、摆盘或斜盘式发动机鱼雷、火箭发动机鱼雷和喷水发动机鱼雷。

除了上面提到的那些,还有一些特殊的鱼雷,比如火箭助推鱼雷又称为反潜导弹,把鱼雷装到导弹上,先飞到目标附近,再入水攻击,一般用来攻击潜艇,速度非常快。还有俄罗斯的超空泡鱼雷,用火箭发动机驱动,头部有特殊装置可以把鱼雷前部的海水气泡化,使得这种鱼雷受到的阻力非常小,航速可以达到400节,也就是每小时740公里,几乎赶上巡航导弹了,这种鱼雷几乎可以直瞄攻击。

鱼雷这种武器,是一种非常复杂的高精尖武器,世界上只有少数国家可以独立设计制造。

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1866年,英国工程师罗伯特.怀特黑德发明了海军史上第一种实用性自航鱼雷(怀特黑德的含义就是“白头”,这种鱼雷通常被称为“白头”鱼雷,后来又出现了黑头鱼雷的提法)这种鱼雷几乎奠定了此后各种螺旋桨推进鱼雷的大致结构设计。但是,由于怀特黑德选择了压缩空气推动汽轮机来驱动单个螺旋桨,虽然压缩空气的压力高达2.55兆帕,但仅能保证螺旋桨达到100转/分的转速,鱼雷的航速仅为6.5节。1906年白头鱼雷已经能够达到35节的航速。

但压缩空气释放能量会吸收热能,导致严重的结冰问题,早期鱼雷设计师开始转向用热机驱动螺旋桨,1904年怀特黑德鱼雷公司在鱼雷上加入了最初的燃烧室,1908年英国人完成了蒸汽推动汽轮机驱动螺旋桨的湿式加热器设计,并成为一战及其后最主要的鱼雷动力系统流派。

不过,压缩空气仅有21%的氧气,燃烧产能有限。因此英国、日本和德国均尝试用氧气代替压缩空气,但随之而来的自爆危险性却使得脑子正常的国家选择敬而远之。

另一个鱼雷动力系统流派是电动鱼雷,该流派的源头是1877年澳大利亚籍犹太武器工程师路易斯.布伦南设计的线导电动鱼雷。这种长度仅4.6米的鱼雷可以能够在3.7米水深中以27节航速行驶1800米。之所以称之为“线导”是因为鱼雷由后部直径不如2毫米的铜缆控制。操作人员在12米高的铁塔上,依靠特殊的双目望远镜追踪鱼雷的航迹,并根据目标和鱼雷的相对位置进行操纵。在试验中这款鱼雷甚至在操纵小转过180度绕到目标另一侧成功命中。

1886年英国***海军决定将布伦南鱼雷作为英军制式的海防鱼雷使用。此后十五年中,英军在本土的克里夫堡、怀特岛、朴茨茅斯,爱尔兰的科克港、马耳他以及香港的鲤鱼门等地设置了布伦南鱼雷。作为一款早期鱼雷设计,布伦南鱼雷最大的问题是价格过于昂贵。十几年之前英国订购“白头鱼雷”仅花费了15000英镑,而布伦南鱼***然花费了英国海军十几万英镑。由于价格过于高昂,包括新加坡在内的近十套布伦南鱼雷系统最终都被取消。

电动鱼雷逐渐实用化源自蓄电技术的发展,1873年约翰.埃里克森(说爱立信你们就明白他是谁了)发明了电池供电的电动鱼雷。二战期间德国设计了经典的G7e型电动鱼雷,并催生了美制Mk.18以及FIDO等型号。现代电动鱼雷通常***用不需要定期维护的氧化银电池,电动机推动的共轴反桨螺旋桨效能更高。

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