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中国工业全产业链催化下,新核潜艇终于要丢掉「大龟背」了

2024-07-13军情

094型核潜艇 因 背 部 结 构 被 戏 称 为

海军核潜艇 发 展 迎 来 新 篇 章

中国 一 度 极 度 依 赖 引 进 核电 技 术 民用核电 落后也 影 响 了军用 核 电 研 发

深圳大亚湾核电站 为 例 它 的 建 造 工 程 始 于 九 十 年代。 起 初 与 中 开 展 民用核 合作的 案 例 然 而 在 初 阶 段 , 中国 的 工 程 技术人员几乎 参与 机 组 建 设 其 角 色 更 多 局 限 于 外围 结 构 的施工 层 面

初 期 大亚湾核电站,我国技术人员参与 度 低

截 止 2015年,几乎所有 新一代核 技术都 已 取 得 重 大 进 展 规 模 的 核电机组 项 目 遍 布 全国 地, 于 地 点 择 相 对 那 么 挑 剔 的钍 燃 料 反 应 工 厂 也在 持 续 设 以 进 行 实 际 运 营 验证。 未 来 , 核电 设 施 的 选 址 有 望 扩 展 至 内陆 那 些 对水 相 对 较 低 的区

4.6% . 随 着 新型 反 应 堆 设 计 的 普 及 ,如钍 堆和 , 它 们 有 望 脱 离 对 - 235 的 依 赖 , 引 领 未 来 的 能 源 格 局 资 源 问 题 将不 忧 虑

到2016年, 中 国 能 自 力 更 生 造 出 核电站17 样 关 键 设备。

包括:

反应堆压力容器

蒸汽发生器

稳压器

堆内构件

控制棒驱动机构

主管道

环吊

装卸料机

主泵

核二、三级泵

核级阀门

汽轮机

发电机

汽水分离再热器

海水循环泵

冷凝器

主控系统

在中国,核电设备的生产主要由东方、上海和哈尔滨这三大电力设备制造巨头,以及第一、第二重型机械制造业的大型国有企业主导。 若干大型企业集团掌控了核电的核心技术。

我国核电路线已实现多点跑通

主泵

作为核电站的核心组件,主泵在核岛的首回路体系中扮演着至关重要的角色。它的功能是驱动冷却剂在RCP(反应堆冷却剂系统)内部持续流动,不断将堆芯所产生的热能传输至蒸汽发生器的二次侧。因此,主泵对于维持核电站的稳定运行和水循环过程的精确控制是不可或缺的。

2009年12月,国内首台百万千瓦级核电主泵在四川德阳的东方电气完成装机。

中国攻克了核电核心技术。 (来自西西河文总)

反应堆压力容器

60年寿命反应堆压力容器现场制造探析

硕大容器正装配,参照左下小工人可见其规模

这项技术与核潜艇紧密相连,得益于大型锻造设备的进步,反应堆压力容器的制造,包括上、下封头的压形、处理以及环缝焊接、接管段和安全段的连接工作均能得以流畅实施。 目前,中国的反应堆压力容器主要供应商有上海锅炉厂和东方锅炉厂。

主控系统

目前,我国已经能够全面供应具备百万千瓦级规模的压水堆核电站的全数字化控制系统,涵盖了核岛的安全与保护体系,常规岛的操作管理系统,数据收集体系,控制棒精确操控系统,以及达到1E级标准的继电器框架等各个环节。

国内核电产业上下链完整。

中国海军在战略核潜艇领域的弱势,曾被视为其整体发展中的一大短板,然而随着包括钢铁工业、大型金属部件制造、重型泵推引擎、声纳技术、电子设备以及新型材料等多元行业的蓬勃发展,这一局面正在发生转变,为核潜艇的发展注入了新的活力。

海军最短的一版

先前,中国的战略核潜艇在军事爱好者中往往缺乏提振的信心。 自70年代投入使用的091型至90年代的092型潜艇,其初期发展阶段在国际比较中仅被视为实验性质的舰艇。

055大驱在批量下水

我国海军的战略核潜艇堪称最具关键性的组成部分,无可替代。 在航母和神盾舰、在众多常规潜艇竞相服役的热潮中,军事爱好者普遍忧虑的是我国核潜艇的发展状况,在国际五强中始终处于相对较后的地位。 不只在与英法的比较中处于劣势,更显著地落后于美国和俄罗斯。

美国的哥伦比亚级潜艇与俄罗斯的北风之神核潜艇并列为全球最顶尖的核动力潜艇。 我国的094型战略导弹核潜艇与当前最尖端的水准仍存在显著的差距。

094潜艇饱受批评,是技术限制时期的产物

军事爱好者可能会对094型号潜艇有所诟病,主要是其外观设计因容纳大型巨浪-2导弹的需求,被迫做出了牺牲艇体流线型而采用显著的隆起结构,即所谓的"大龟背",这在一定程度上影响了潜艇的外形美观。 094的整体直径11.对比之下,8米的耐压船体直径小于11米,而巨量2导弹的全长达到了13米,其尺寸显然超出了潜艇容纳的极限。 这种设计在初始阶段就提升了潜艇的行进阻力,从而限制了其速度。

尤其,核潜艇水下航行时,龟背破水声大,不利于隐蔽。

噪声问题曾长期困扰我国潜艇。

我国核艇声浪仍超不过俄早期核艇

我国首代核潜艇在水下产生的噪音高达150分贝,这一特性曾被美国和日本嘲讽为潜艇起航初期即能被他们轻易察觉。 虽然引进了094型潜艇,其噪音标准依旧保持在与美国70年代潜艇相当的水平。 在俄亥俄州,环境噪音水平显示出显著差异,其中95分贝被定为一个标准值,而094区域的噪音强度更是惊人,飙升至令人不适的120分贝。

英法核潜艇深海相撞

In 2009, the British "Astute" and French "Tireless" nuclear submarines collided in the Atlantic, both having failed to detect the submerged counterparts. 尽管这一情况显得颇为棘手,但它揭示了两国核潜艇极高的隐匿性能。

094型核潜艇被北约称作「晋级」

同时,中国核潜艇的排水量相对较小(大约1万吨,不及五大常任理事国的水平),这在一定程度上制约了其战略打击效能(我国一艘潜艇只能携带12枚导弹,而美国的俄亥俄级潜艇则能装载24枚同等规模的导弹)。此外,潜艇内部的空间有限,导致舰员的生活条件受限。

苏联台风级核潜艇:水下的庞然大物

4.6其吨位已逼近轻型航母的级别。

现役台风级核潜艇正在建造中,其特征是采用双壳结构

与美国的俄亥俄级潜艇相较量,台风级潜艇在尺寸上占据显著优势,几乎是其两倍之大;然而,两者在核弹投射能力上却不分伯仲。这主要归因于当时的苏联在单壳耐压技术上存在局限,因此选择了采用双壳结构作为妥协方案。 然而,潜艇的内部设施堪称豪华,不仅设有专属的军官寝室,更有士兵活动中心和桑拿浴室增添舒适度。

技术储备多元且完备

094型号潜艇的启用日期是在2004年之后,然而具体的公开信息却是在很长一段时间后才披露的。 目前094型潜艇已经公开露面,预计其接续型号096核潜艇的开发进程不会落后,我国海军装备的整体提升显著。鉴于战略核潜艇与航空母舰和055型大型驱逐舰同等关键,我们必定会优先研发此类核心武器。

过去二十年,中国核工业实现了显著的进步,广泛探索了国内的各种技术路径。 尤为值得注意的是,所有这些型号都已成功运行。

自主设计的华龙一号核电技术

这篇论文涵盖了多种先进的核电机组设计:美国西屋公司的AP1000技术,其衍生产品CAP1400;中国的自主研发项目华龙一号,一种高温气冷堆;俄罗斯的标志性VVER技术;还有法国的M310型号,以及中国对其的本土改良版本CPR1000和中广核独立研发的ACPR1000。

田湾、徐大堡核电站采用VVER技术

中广核主推CPR1000及华龙一号项目

霞浦核电站的先进快堆CFR600已着手施工。

钍堆2021年在甘肃武威建成。

玲珑一号:小型堆的典型代表

"昌江核电项目引进的商用模块化小型反应堆'玲珑一号'ACP100,显示出其潜在应用价值,特别适合于船舶领域的堆装设计,'玲珑'之名颇为贴切。" 对于096的动力系统提供了丰富的选择。

中国可以从全国工业体系中为下一代战略和攻击潜艇挑拣最佳平台。

耐压钢体

中国作为头号钢铁生产强国,不仅在钢产量上独占鳌头,而且特种钢种类繁多,异彩纷呈。 高强度的2000兆帕级耐压钢材现已实现生产,其性能超越了094型号中使用的800兆帕屈服强度钢材。 该装置的潜水能力可深入400至800米的海底,这一成就使得其在实际应用中超越了美国和俄罗斯,堪称"海洋深处的隐秘力量"。

耐压壳

设计大型卷板机的承压工作台

大型耐压壳体的加工工艺在潜艇制造中占据核心地位。 早些时候,国际上如瑞典的Ursviken卷板机制造商,对中国实施了严格的出口限制。 采用国外技术制造大型高压力壳体的途径已被证明不可行。

壳体由大直径卷板加工而成

潜艇的坚固外壳形如具有肋骨的巨大圆管,其构造非比寻常,材料厚实且构造精密。外部包裹着降噪瓦片,内部则装配了高强度的耐压和防冲击涂层,以及复杂的管道和电气线路,包括信号线,这些都极大地提升了制造的复杂性和技术要求。 13.5 原文:距离大约为米。 改写后:其长度大致在米的范围内。

潜艇外形对降噪关键

自2014年以来,我国在大型卷板机设备技术上实现了突破,以前由瑞典、英国等国的技术垄断已被打破,目前具备了生产13米以上大型壳体的能力。 与094型潜艇10米的直径相比,新型潜艇将会有显著的尺寸增长。

在保持潜艇原始长度的前提下,实现了40%的空间增长。 设想中,若对下代潜艇进行长度扩展,其相应的排水量将翻一番,达到惊人的20,000吨。 这一排水量与美国的俄亥俄级潜艇不相上下。

俄亥俄级战略核潜艇的剖面图如下。

俄亥俄级剖面

降噪技术

未来的潜艇设计无疑将以"水滴"形态为主导,鉴于其直径的提升,这种设计预计将有效减少航行时的阻力并显著降低水下噪音。 此外,094型号艇所采用的诸如浮动减震系统、自我循环核反应堆以及降噪材料等先进技术,无疑将被延续并应用于其下一代设计中。 凭借其卓越的外观设计,这些技术的潜能有望得到全面释放。

中船模型表明,「龟背」核潜艇将与下一代说再见

请简要介绍一下自循环核反应堆的相关技术。 这项设计不依赖冷却剂泵,而是利用冷却水的天然对流来吸取核反应堆芯产生的热量,从而显著减少了核潜艇的声学噪音。 另外,采用自然循环的核反应堆在遭遇停电的情况下,仍能确保核潜艇的持续运行。这意味着潜艇即使在不启动冷却剂泵的情况下,也能为推进系统供电,从而显著减少了噪音产生。

去掉冷却泵是自循环核反应堆的技术特征

无轴泵推

当前创新的无轴泵推进技术,其本质是摒弃了传统的有轴泵推进系统中的驱动轴,这一变革直接消除了引发振动与噪音的主要因素,从而显著提升了核潜艇的静音性能,实现了最大程度的宁静状态。

无轴泵作用于环状物体

主推动器主要依赖电机的力量来驱动内部的环形结构旋转,其上配置的叶片巧妙地嵌入在环体中,中心区域保持开放。 这为潜艇的电力系统设立了严苛的标准,未来的反应堆驱动无疑需要达到或超过150兆瓦(法国和英国类似型号的水平)。

蓬勃的动力:

马伟明院士详解:中国核潜艇将采用无舵推进系统

马伟明在2017年的言论表明,无轴泵推技术已经被应用于下一代潜艇的设计之中,象征着全电推进与综合电力技术的潜艇应用已经启动。自那时起,过去了整整七年。 马院士的科研团队的工作必然取得了显著的进步。

在当代船舶中,电力设备的负荷强大,达到百兆瓦级别是普遍现象。 例如,驱逐舰装备的有源相控阵雷达的峰值功率已经达到了惊人的数十兆瓦。 尽管核潜艇内部的电力需求相对温和,但其内部装备繁多,电力消耗量不容小觑。

现役094潜艇核动力不及「凯旋」级

在核动力输出方面,我国094型反应堆的功率仅为25兆瓦,相比之下,法国凯旋级配备的K-15型反应堆显示出显著的优势,其功率高达120兆瓦。进一步比较,美国俄亥俄级采用的S8G型压水核反应堆则更为强劲,其功率达到了令人印象深刻的250兆瓦。

我国采用中压直流推进「全电化」

当前,核电产业链的全面自给自足正推动我们向研发适用于潜艇的小型反应堆的目标迈进,可以预见的是,对于094型号潜艇的反应堆功率提升将得以实现。 Next-generation reactors are projected to surpass the Ohio- class's impressive 2.5 gigawatts, offering潜艇源源不断的动力。

在采用全电驱动技术后,潜艇不再依赖于传统的机械传动系统,诸如齿轮箱、离合器以及传动轴等组件也随之被省略。 若缺失此类配备,自然而然地减少了空间占用,从而显著提升了下一代船员在值勤时的舒适度。

美国朱姆沃尔特级驱逐舰DDG1000的全电力化尝试遭受了挫折,频繁的事故导致它目前主要滞留在港口。

全电推进、水面舰艇的应用已经广泛积累了综合电力管理系统的经验。 鉴于潜艇的内部构造紧凑,且内置了众多电子器械,如主动声纳系统,这些都对电力需求产生了显著影响。 电源管理对于各类组件和设备的需求呈现出显著的复杂性。 然而,鉴于中国当前的工程实力,上述难题均具备可解决性。

作为二次核打击的关键力量,核潜艇承载着极高的机密性,其094型号的公开服役时间跨度超过十数年。 或许当096公开亮相之际,它已在深海长久地发挥震慑作用,而此时更先进的098型号的研发工作想必正在进行中。