目前的艦艇推進系統已非常成熟,從小型艦艇的泵噴裝置、到大中型艦艇的機械傳動螺旋槳推進、再到目前已經開始投入使用的電機帶動螺旋槳的推進方式,形式多樣、效能優良。而另外一種新型推進方式無軸泵推是目前十分火熱的一種推進形式,在討論無軸泵推是需要與另一個條件放在一起才有意義,那就是艦船的綜合電力系統。相對於傳統的傳動軸+螺旋槳的推進方式,無軸泵推可以最大限度的降低傳動機構在運動過程中產生的噪聲,對於提高艦艇聲學隱身能力具有重要的意義。但是對於航空母艦這樣的大型水面艦艇來說,其實對噪音並不需要太關注,一般情況下提升推進效率、獲得更高的航速才是首要因素,因此,以目前的技術狀態而言,無軸泵推雖好但在航母等大型水面艦艇上的應用價值並不明顯。
從系統組成來說,無軸泵推相對於傳統機械傳動+螺旋槳的組成方式,結構十分簡潔,螺旋槳葉片頂部就是電動機的轉子部件,而螺旋槳殼體是電動機的定子部件。驅動元件為中空結構,只需要通過電纜與發電/儲電裝置連線,安裝方式靈活,且可以實現無級變速、快速調節等。相對於傳統機械傳動,無軸泵推所需要的安裝空間、推進過程中產生的機械噪聲等都會大幅降低,這對於“寸土寸金”的軍用艦艇而言確實意義非凡。目前雖然各主要海軍強國都對無軸泵推裝置開展了技術研究,並且在個別民用小型船艇上進行了試驗性應用,但均未在軍用艦艇上得到應用,主要原因還是因為這種推進方面仍未成熟。
不同用途的艦艇會根據執行的任務形式不同,配置不同的武器裝備,儘管大部分艦艇的推進方式都是類似的機械傳動+螺旋槳的配置,但是對於一些特殊用途的艦艇來說,推進裝置的意義往往不只是追求推進效率和航速方面。無軸泵推裝置目前應用價值最大的領域是在潛艇方面,潛艇的最大特點就是能夠從水下發動突然襲擊,對於隱蔽性的要求是目前軍用艦艇中最苛刻的。潛艇在航行中的噪音主要來自於兩個方面,即流體噪音(包括水流經艇體以及螺旋槳划水產生的噪音)以及機械噪音(包括動力系統、傳動部件等執行過程中產生的噪音)。其中,流體噪音中螺旋槳划水以及機械噪音中傳動部件執行這兩方面產生的噪音所佔的比重較大。採用無軸泵推可以大幅降低機械傳動和槳葉划水(結合泵推流體設計)產生的噪音,對於提高潛艇隱蔽性價值很大。美國最新的“弗吉尼亞級”核潛艇等目前已經採用了機械傳動+泵推設計(有軸泵推),其下一代戰略核潛艇“哥倫比亞級”計劃在2027年建成,將採用電力+泵推的形式。
目前,包括航空母艦在內的大中型水面艦艇普遍採用的還都是傳統的機械傳動+可調槳距螺旋槳的推動形式,只有英國的“伊麗莎白女王級”航母、45型驅逐艦和美國的DDG1000驅逐艦採用了綜合電力+電動機+傳統螺旋槳的驅動方式。從技術上來講,無軸泵推相關的必要條件之一的艦船綜合電力系統已經到了可推廣的階段,限制無軸泵推推廣的因素主要還是在推進裝置方面,相對於現在的電力推進方式,無軸泵推的電機部分更加緊湊,單位功率密度更高,而且需要長時間處於海水的浸泡下,如何提高推進電機的功率密度和可靠性,是限制無軸泵推方式拓展應用的主要難題。
英國“伊麗莎白女王級”航母是目前採用電力推進的噸位最大的艦艇
無軸泵推的研發還需要持續一段時間才能達到軍事裝備應用的水平,短時間內還無法對現有的艦艇推進方式造成明顯的衝擊。其實無軸泵推與有軸泵推相比,在佈置和噪音上有一定優勢,但是在推進功率上目前還無法做到太高。對於大型航母來說,推進功率普遍在20萬馬力以上,即便是想應用無軸泵推短時間內也無法實現。個人認為類似“伊麗莎白女王級”的綜合電力+電動機+傳統螺旋槳推進足以滿足未來航母的需求,美國也計劃在“福特級”核動力航母4號艦之後採用這種方式,也表明大型水面艦艇與無軸泵推其實並不太“感冒”,從應用方面來講無軸泵推未來還是與核潛艇才是最佳搭配。