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现阶段大部分潜艇的推进方式，主要是依靠螺旋桨的旋转作用，让桨叶拨水向后，然后自身受到水的作用力，产生推力推动潜艇前进。潜艇主机产生的扭矩通过传动轴传递到螺旋桨上，桨叶再把这个作用力矩作用在水中，以克服水的阻力，使螺旋桨旋转拨水；同时，根据力的相互作用，水必然会产生一个大小相等方向相反的反力作用在桨叶上，以阻止螺旋桨的旋转，这个力就是反扭力（反扭距）。 单螺旋桨飞机的反扭力 反扭力通过传动轴传递到主机，再由主机座传递到潜艇上。反扭力施加给潜艇一个倾覆的力矩，使潜艇具有倾斜的趋势，造潜艇的翻滚。这个问题对于多桨的潜艇，以及共轴对转桨的潜艇来说，可以通过多桨的反向旋转来抵消这个力，消除这些问题。但是对于大多数潜艇来说，都是采用的单机单桨形式，那么单螺旋桨的潜艇是靠什么来抵消掉这个反扭力，而使潜艇不至于翻滚的呢？ 共轴对转能有效消除反扭力 单螺旋桨的潜艇是靠什么来抵消掉反扭力，而使潜艇不至于翻滚的呢？潜艇的稳性作用： 关于这个问题还要从潜艇的稳性说起。潜艇的稳性包含浮在水面上的稳性以及没入水中的稳性，因为潜艇浮在水面上的稳性和船舶的稳性是一致的，加上潜艇主要在水下活动，所以我们主要讲没入水中的稳性。 潜艇水下航行 潜艇在没入水中要保持一种稳定的姿态，在受力上就必须要达到一种稳定平衡。为此，我们在设计潜艇时，要使潜艇的重心G在浮心B之下。这样，当潜艇发生倾斜时，重心G和浮心B不再位于同一垂直线上（如下图），因而浮力和重力形成一个力偶，使潜艇回复到原来的平衡位置。 潜艇的稳定平衡和不稳定平衡 这个使潜艇回复到原来的平衡位置的力偶，我们称之为复原力矩。复原力矩的大小随着潜艇的倾斜角度的增大而增大，当潜艇的倾斜角度达到90度时，复原力矩达到最大。因为有这个力矩的存在，当潜艇螺旋桨的反扭力造成潜艇倾斜的时，随着倾斜角度的增大，复原力矩也增大，直到复原力矩等于反扭力的时候达到平衡。因此，我们在设计潜艇时，只要稳性达到一定的要求，使最大的复原力矩大于螺旋桨的反扭力，那么单螺旋桨的潜艇，螺旋桨在运转时就不会翻滚了。 潜艇水舱的作用： 虽说复原力矩的存在保证了潜艇螺在运行时不会翻滚，但是潜艇还是会发生倾斜。潜艇的倾斜并不是好事，为此我们要消除它。消除潜艇倾斜最好的办法，就是通过对潜艇水舱的调节，使其达到平衡的要求。 潜艇水舱 潜艇舵的作用： 其实除了潜艇的稳性以及水舱调节，潜艇的舵（包括水平舵和尾舵等）也是一种有效的保证潜艇不翻滚，维持潜艇姿态的有效办法。例如，潜艇的舵就像一对翅膀，通多调整舵的角度来产生一定的力矩，这个力矩就可以用来抵消潜艇的反扭力，保证潜艇不翻滚，维持潜艇姿态。事实上，潜艇的舵，除去操控的作用，其最大的作用是用于潜艇瞬时态的调整。例如，潜艇螺旋桨的加速和减速，势必会破坏现有的平衡，而造成潜艇的晃动。对于潜艇这种瞬时态的变化，水舱无法快速有效的做出调节，而舵则可以通过控制系统快速的做出反应，以减少潜艇瞬时态的变化造成的不利影响。 潜艇的尾舵 新型推进器的应用： 除了以上讲的这些外，采用新型的推进器，也是一种有效消除反扭力的办法。例如，现在新型潜艇采用的泵喷推进器。当泵喷推进器采用了后置导轮式，就可以通过后置导轮的导流用，使流体的旋转运转换成向后的运动，以消除反扭力。 后置导轮的泵喷推机器 最后关于网上的一些解释，说一些看法笔者在写这篇文章之前，也有在网上查阅过这个问题，看多不少人的解释说：潜艇不会翻滚是因为螺旋桨转速低。就关于网上的这个解释，笔者想发表自己的一些看法。潜艇为了减少螺旋桨的振动和噪声，提高隐身性能，在保证航速的情况下，一般采用大直径低转速的大倾斜七叶桨。低转速能有效减小螺旋桨的振动和噪声，并不代表就能减小螺旋桨的反扭力。我们知道，潜艇要满足一定的航速要求，其推进器就必须要达到一定的功率。而对于推进器来说，根据公式可知：功率一定的条件下，转速低则扭矩大，转速高则扭矩小；同时根据力的相互作用又可知：扭矩等于反扭距。那么也就意味着螺旋桨的转速低了扭矩就变大了，反扭力也就变大。而反扭力是造成潜艇翻滚的重要因素，用螺旋桨低转速来解释潜艇不会翻滚，岂不是自我矛盾呢？ 某型潜艇的螺旋桨 申明：本文部分图片来源网络，如有侵权请联系删除。 |
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