美军重拾隐形海上力量的想法-

美军重拾隐形海上力量的想法

发布时间： 2023/7/14

　　美国国防高级研究计划局(Darpa)的苏珊·斯维森班克(Susan Swithenbank)表示：“如果你认为我正在拍摄《追捕红色十月》，那么答案是肯定的。”
　　这部1990年的电影由肖恩·康纳利(Sean Connery)主演，讲述了一艘苏联潜艇“红色十月”号的故事，该潜艇的推进系统几乎无声，因此很难被发现。
　　现在，电影上映30年后，Darpa正在研究一种类似于电影中描述的“毛虫驱动”的海洋推进系统。
　　该系统被称为磁流体动力（MHD）驱动器，根本没有移动部件——只有磁铁和电流。
　　它的工作原理是产生与电流成直角的磁场。这就产生了一种称为洛伦兹力的力，它作用于海水并推动船只前进。
　　　

　　没有螺旋桨或驱动轴搅动水，工作的 MHD 驱动器可以提供快速且完全静音的行驶。
　　轴向柱塞泵工程师们数十年来一直致力于 MHD 驱动器的研究，最初的概念可以追溯到20世纪60年代。
　　1992年，日本船舶和海洋基金会建造Yamato-1，这是一艘测试 MHD 驱动器的30m长的船。
　　然而，驱动力太重，大和1号只能以6.6节的速度缓慢行驶。也消耗了大量的能量。
　　但研究人员表示，该项目证明了这种驱动器可以工作，并提供了有用的数据。
　　“关于缺陷和弱点的真实信息，以及我们未来实施大和二号时应该采取哪些措施，”海洋政策研究所客座研究员北川博光说道。海洋基金会现已成为其中一部分。
　　大和项目表明，需要更强大的磁铁，以及更坚固的电极——驱动器中与水接触的部分。
　　Swithenbank女士表示，利用核聚变工业开发的新一代磁铁，第一个问题现在很可能很容易解决。
　　聚变是为恒星提供能量的反应。但要在地球上实现这一目标，通常需要极其强大的磁铁来容纳燃烧的热等离子体的漩涡云。
　　这些新型磁铁产生的力相当于最深海沟底部压力的两倍。
　　虽然现在可以使用更强大的磁铁，但第二个问题，即如何保护电极，仍然需要解决。
　　金属放入海水中时会腐蚀，电流会加速该过程。某些类型的磁场具有相同的腐蚀作用。
　　人们发现Yamato-1上的电极质量每年损失约3%。
　　美国海军研究实验室(NRL)的研究化学家杰弗里·朗(Jeffrey Long)是一名电池专家，他希望与同事扎卡里·尼尔(Zachary Neale)一起参加美国国防部高级研究计划局(Darpa)项目。
　　“如果你曾经将回形针放入一杯连接有9伏电池的盐水中，你会注意到水会变色，因为金属正在腐蚀，”他说。
　　“本质上，我们希望电极不会腐蚀，同时仍然支持有效操作所需的高电流密度。”
　　然而，近年来燃料电池和电池行业涂层的改进意味着这个问题现在很可能可以解决。
　　虽然这些都是重要的进步，但其他问题仍然存在。
　　电流穿过海水会破坏氢氧键，在电极上产生气泡，从而产生电阻并降低 MHD 的效率。
　　必须测试潜在的解决方案，包括燃料电池行业创建的气体扩散电极。其他技术可以在气泡形成之前将其清除。
　　最后，还有腐蚀问题，轴向柱塞泵破裂的气泡会产生点蚀。“这就像在电极上铺上砂纸一样，”Swithenbank 女士说。不过，在这方面，其他行业的工作也显示出了希望。
　　如果Darpa团队能够克服这些问题，优势将是巨大的。
　　由于没有移动部件，MHD 驱动器比现有的推进系统需要更少的维护。
　　“但每个人都对它感兴趣的真正原因是，因为没有移动部件，所以它也安静得多，”Swithenbank 女士说。“毫无疑问，对于国防来说，这是一个巨大的优势。”
　　一个安静的系统，没有危险的螺旋桨乱晃，对野生动物来说也可能更好。
　　该项目的工作将于明年春天正式开始，计划为期两年，开发材料（特别是电极材料），然后用18个月的时间设计、制造和测试驱动器。
　　其目标是生产一种 MHD 驱动器原型，既可以驱动小型船舶，也可以扩大规模以驱动集装箱船或军舰。
　　该驱动器还必须证明其能源效率可以与现有螺旋桨系统相匹配。
　　“我认为这种技术会在未来五年内用于商业船舶吗？不会。但未来绝对有可能，”Swithenbank 女士说道。

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