【軍事博評】William﹕美國海軍履帶推進系統裝船 半個愚人節惡作劇?

2024-04-07 19:39:48 最後更新日期:2024-04-08 11:42:48
William Lam

現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

SSQ1DAE用來拍攝電影的紅十月號大比例模型,船頭和船尾可見水槽的出入口。小說版和電影版的履帶推進系統原理完全不同,但外觀表現出來的還是長水槽推進系統。(圖片來自連結)

四月一日大家都知是愚人節,網絡上自然有各種各樣的、誇張或幾乎沒可能發生的,甚至暗示明示你這是假的消息。例如某個明星聲明永遠退出某系列電影的製作,一聽就知很不可能了。軍事上當然都有這種愚人節大話、笑話吧,例如兩年前潛艇達人Hi Sutton即在愚人節當天「創造」了擁有過百枚導彈,活像海底堡壘的超大型潛艇。事實上這種海底堡壘,大概只有日本某本「前世穿越超兵器幻想史」才有的玩意而已。

4月2日,台灣不少報刊的軍事版都報道了4月1日《海軍新聞》關於被稱為「履帶推進系統」的潛艇用無聲推進系統的消息,並指出美國海軍將讓一艘新近服役的維珍尼亞級進行改裝並測試其性能。幾乎所有的報道都把除最後一段之外的內容都「照單全收」,且指美國海軍會因而獲得幾乎無敵的潛航優勢並主宰海洋blablabla……

 SSQ1DACCDDD其實過了兩三天,Naval News 已經補充說這是愚人節惡作劇,但那島多份報刊甚至維基百科,都沒有人去改回......(圖片來自連結)

但如細讀NAVAL NEWS該篇報道,加上曾是軍事作家湯姆克蘭西的書迷,你會發現整篇文章都是著名軍事小說《獵殺紅色十月號》的劇情!例如履帶推進系統的靜音性、僅有的聲音聽起來更像海底地質活動、預期會在佩諾布史考特河進行試航、俄國人難以偵察得到等;另一方面,報道又指剛服役不到兩年的維珍尼亞級核動力攻擊潛艇蒙坦那號(USS Montana, SSN 794)將會前往格羅頓市海軍基地進行改裝。

SSQ1DACC蒙坦那號核動力攻擊潛艇(USS Montana, SSN 794),只服役了近兩年。事實上,就算要進行改裝,無論美軍還是解放軍,都是選擇中修才進行,而不是剛服役不到兩年的「全新船」。再講,現時格羅頓市海軍船塢因為大量潛艇需要維修與延役,加上兩年前撞至重創的的SSN-22康列狄格號核動力潛艇的維修至少要多佔船塢兩年,現時根本見不到有空間對潛艇進行改裝。(圖片來自Naval PostNaval News)

首先不講劇情很「小說」了,稍有熟知美國海軍維修改裝制度和現況的同好都知,要進行大型改裝要先在預算案中列明項目,要先列明預算並經國會批核,不會連未經批核就突然改裝之事,尤其是現時美軍各個船廠維修名單大排長龍,尤其康列狄格號核動力潛艇的修理,最快到要等到2025年底至2026年才能完成。蒙坦那號要「打尖」進行這種大換筋骨的改裝,幾乎沒有可能。

 project 945冷戰後期,不知甚麼情報讓北約國家認為蘇聯多種攻擊潛艇尾舵出現的淚滴形整流罩,是一種外流式磁流體推進系統的外罩。事實上,那只是收放拖曳陣列聲納絞盤的整流罩而已。圖為945型核攻擊潛艇梭子魚級。(圖片來自連結)

 3FU6UAGSHZR7IS3VQF66IVWKYA水面航行拍攝用的紅十月號模型,其實是由兩條平底駁船接駁後再搭建的!雖然和真正的颱風級比起來,外形和乾舷高度有相當大差異,但仍相當有氣勢,也反映了當時蘇聯海軍潛艇部隊的戰略威懾力。(圖片來Twitter 用戶NCC1701)

「赤色十月」與履帶推進系統

1984年出版的《獵殺紅十月號》中,蘇聯海軍第七艘颱風級潛艇所採用的「靜音」履帶推進系統比較單純,其實就是一種長涵道的噴水推進系統,推動水流的槳葉因為深埋涵道內,有很高的噪聲屏蔽效果;然而90年版電影虛構的七號艦,比小說更厲害,且把現實中的「颱風恐懼症」推到極致:不但加多6個發射井,小說中比較常規的履帶推進系統卻變成「磁流體推進系統」,即利用洛倫茲力原理,在管道內建立強力磁場,然後把電力流經管內的海水(傳導體,因為有大量雜質離子,例如鹽份 / 氯化鈉),海水也會得到向前的動力,就像電動摩打一樣。核反應堆電力流經超導磁鐵引發相當強大的磁場,加上強力電荷流過海水,令更多海水得到加速從後方噴出,作為潛艇動力。這樣連軸與螺旋槳也省掉了,噪聲也降至幾乎可以忽略、電腦也分不清的水平。

事實上磁流體推進系統一早有人測試過,而且尤以日本於1990年代搞出的「大和一號」最接近成功。事實上磁流體推進系統是指在涵道中單純利用強力磁場產生的磁流體動力學原理,推動水中有電荷的物質後向後噴出,從而得到向前進的反作用力。

SSQ1AQ磁流體推進系統的基本原理,事實上1962年就有科學家提出了,但一直以來都是受困於推離效率太低(因為參與推力造功的都是水中的雜質,氫和氧本身基本不參與造工);另外若要搞出更強磁場,需要超導磁鐵,但這又要儲備大量的液氦,而且只要液氦因戰損或故障而流失,重新降溫需要很長時間也難以現地維修。另外一個比較大的問題是......大量電力流過海水,會電解海水同時並產生大量的氫氣與氧氣,會產生更多氣泡,而如果氫泡出了管道後被水壓壓破,仍會產生不少的噪音。這裏還未計算獨立存在的氫和氧都是很容易爆炸的....(圖片來自連結)

技術還未到船用推進地步?

不過必須指出,這愚人節大話其實只是大部分是假的,只有磁流體推進系統才有幾分真實。因為DARPA去年5月的確開始研究 / 預碩潛艇用磁流體推進系統(計劃名是PUMP)。

當然,這種科技在小說中很炫,但在現實中,至少在90年代前其實就是相當不實用的推進方式,因為當時日本人已經在研究了,甚至造出實驗船大和一號,利用超強磁場推動管內海水中的帶電荷粒子,從而引發海水流過管道,產生推力。然而這種磁力造功的推進效率實在太低,大和一號實驗船曾進行測試,但開足馬力,速度只是可憐的……6節,而且磁訊號相當強(當時是0.4特斯拉),若裝在軍艦上不但可能干擾其他儀器運作,且磁訊號也很容易被反潛機的磁探儀截獲。

SSQ1AQ2日本的大和一號,已經變成露天博物館的展品。因為效率問題,磁流體推進系統船隻和利用相當原理的太空電推不同,自90年代後就一直停滯不前。(圖片來自連結)

至於美國現在開始研究的磁流體推進系統,磁場達20特斯拉的強度,是醫療用核磁共振器的5倍,電磁彈射器的15倍以上,甚至比可控核聚變實驗堆ITER的超導磁鐵還要強1.5倍,而人類可持續製造的最強磁場,是佛羅里達州立大學的國國家高磁場實驗室的45特斯拉(但也沒法進行較長時間運作,而且需要利用液態氦進行一段時間的冷卻)。

這種強力磁場對於艦上電子儀器及人員的干擾基本已是未知領域,而且所需要的屏蔽防護可能更高;另一方面,磁流體推進系統作為潛艇推力,是要長期進行持續運轉的,而這樣在電磁機穩定性及壽命上的要求很高(事實上核磁共振儀也無法維持全功率運作很久),過去即有實驗大型穩定磁場裝置因為磁場過大而失控並發生猛烈爆炸(當時是瞬間達到1200特斯拉以上)。再講,如果實際推動強度需要30-40特斯拉呢?所需的防護究竟要加多少倍?機器的壽命會否短到不可接受的地步?這種運作需求極高的「實驗室機器」,至少在21世紀前半期是否有量產的價值?

Small small IMG 0836佛羅里達州立大學的國家高磁場實驗室的45特斯拉超強磁場裝置,這磁場裝置除有自己的永磁磁鐵外,另一裝置還要利用液氦冷卻近一星期,才能成為超導磁鐵,兩者合著用才能產生那個高特斯拉數;右邊是東京大學2017年企圖再將持續磁場上限進一步提高時發生爆炸與放電現象。由此可見,現時能夠產生極強磁場的裝置,其實都是妥善率及可維護性無法達到軍用要求的實驗室裝置。(圖片來自維基百科連結2)

事實上,若有看完該文章的讀者,讀到最後一段時,都會意識到這種技術要達應用層面,幾乎是「十劃都未有一撇」:The caterpillar drive propulsions is still in its infancy. Whether the Penobscot River will be the end of the story, or the beginning of a new chapter, remains to be seen. Either way, Montana will remain unseen (最後這句明顯對現時的蒙坦那號仍很有信心)。只是……那些轉載文意的,不知是否軍事或語文水平上「雙不過關」、故意沒有翻出最後一段,或者被發「通稿」時都沒有翻查原文說什麼,結果,大半都看得出是愚人節消息(頂多只有1/5是真的),都被當成嚴肅新聞處理了。

發佈於 軍事博評
By 2024-04-07

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