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第42章 超导电磁推进船

我们都知道,电磁场相互作用能产生磁力,船舶专家利用这个原理研制了电磁推进船,它以电磁推进系统来取代传统的螺旋桨推进系统,从而增大船舶采用的主机功率和提高推进效率,减少机械振动和噪声的一种船。

对电磁推进船的基本设计思想是这样的,船中装置着由导电材料制作的线圈构成的强电磁铁。它通电后能在船尾附近的海水中形成强磁场。另在船底两侧安装若干对电极板。当电极板加上电压以后,由于含盐的海水是电的良导体,便在海水中形成电流。电流流经磁场区与磁场相互作用而产生磁力。产生的磁力作用于载电流的海水而使海水向后运动,船体则受到海水的反作用力而前进。

要使电磁推力大到满足实用船的要求,磁场必须很强,强度一般需达到20万高斯(磁场强度的单位)。这是普通的常导电磁铁不可能做到的,必须采用超导材料制作的超导电磁铁。于是就产生了“超导电磁推进船”(简称“超导船”)。近年来,对超导材料的研究取得了很大的进展,先后发现了一些能在“高”温下工作的超导材料,因而展现了制造更强大的磁场的前景,使实用型超导船的制造成为可能。

由超导船的推进原理就可以看出,它比传统的螺旋桨船的高科技含量要高许多。

这样一来可极大地提高航速。能采用极大功率的主机,而且当产生的磁场极强时可得到高效率,因此,可极大地提高船的航速。预测航速可以达到每小时约200千米,这是螺旋桨船不管怎样也做不到的。

由于这种船取消了转动部件,如轴系、齿轮系等,航行因没有振动和噪声而变得相当“安静”。这不仅减少了不必要的能量消耗,而且能大大延长船的使用寿命。“安静”造成船有极好的隐蔽性,所以这种无噪声的特点引起了海军的极大兴趣。

这种船。只要控制进入超导线圈和电极板的电流的大小和方向,就能控制作为船的推力的电磁力的大小和方向,也就是能控制船的航速和航向。所以,超导船也就不再需要控制航向的舵及其传动装置了。这不但简化了船的结构,降低了造价,而且简化了航行时对船的操作。特别是电流的变化对控制的反应几乎没有时间上的推延,所以超导船可以做到瞬时起动、瞬时停止、瞬时转向,操作特别方便,航行变得更为安全可靠。

世界上第一艘初具实用规模的超导船“大和1号”已在日本建成,1992年6月开始在神户港附近的海上航行。这艘船长30米,宽10米,吃水1.5米,重185吨,航速约每小时15千米。该船的船体呈流线型,主要用轻质铝合金做为船体的材料。操作人员在船首的驾驶室进行操作,驾使室,是用透明的合成树脂建造的小房间。日本还设计出了一艘代号为ST-4000B的载重量为4000吨的超导电磁推进破冰船。它的超导电磁铁12个用液氦(温度为-270℃)冷却的锡铌合金超导线圈组成。这12个超导线圈一起产生的推力可达3000吨。这个设计如果实现,将使超导电磁推进船向实用化跨进一大步。

超导电磁推进船的优越性能繁多,使人们对它备加青睐,有人称它为“划时代的船”、“21世纪的未来船”,日本人称它为“理想船”、“梦之船”。世界上的许多造船大国,如日本、美国、法国、德国、俄罗斯、韩国等都十分关注它的发展,一些国家正投入巨资进行开发研制。