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纳米润滑技术在潜艇上的应用

作者: 来源: 日期:2019/1/22 14:00:23 人气:310

      美国海军情报局2009年报告书指出,中国技术依然很落后。近年来建造的“晋”级潜艇的噪音水平还不及前苏联30年前建造的“德尔塔”-3级潜艇。美国海军在距离中国数千公里的关岛便可以捕捉到中国“晋”级潜艇发出的噪音。美军新型的“海狼”级核动力潜艇比现役的“洛杉矶”级攻击潜艇要安静70倍。有分析认为,“海狼”级潜艇以25节时速巡航,产生的噪音也比“洛杉矶”级停靠在港口时的噪音要小。因为技术差距大,美国目前依然不把中国潜艇战斗力的迅速增强视为大的威胁。对美国来说,中国的核动力潜艇差距尤其大。但美国海军在各类报告书中,多次指出中国的“基洛”级、“宋”级、“元”级等柴电潜艇日益大型化,噪音也不断降低,比核潜艇的威胁更大。


攻击航母在内大型水上舰船,攻击性潜艇是的主力战士。同时,潜艇又是中远程战略导弹的机动性载具,可以执行核打击任务的战略制衡武器之一。当今世界,地面和空中目标都暴露在美国的GPS全球导航定位系统的监控之下,海中的潜艇则是GPS的“盲区”。如果潜艇的静音技术能成功逃避敌人的声纳系统,潜艇无疑将成为海中的“隐形杀手”。据上述资料,美国海军在距离中国数千公里的关岛就能捕捉到中国“晋”级潜艇的噪音,显然噪音是潜艇的致命伤,如不克服这一致命伤,潜艇将毫无实战价值。


潜艇的噪音主要来自发动机、齿轮箱和高速传动系统,高温、高速、震动、摩擦、磨粒等因素都是噪音的来源。据上述资料,美军新型的“海狼”级核动力潜艇比现役的“洛杉矶”级攻击潜艇要安静70倍,“海狼”级潜艇以25节时速巡航,产生的噪音也比“洛杉矶”级停靠在港口时的噪音要小。这种潜艇超低音技术的核心,就是合理应用纳米润滑技术。美国合理应用纳米润滑技术有两个环节,一是在动设备和部件的先天制造环节,利用材料基态纳米润滑剂进行润滑预处理;二是在动设备的后天使用环节,使用相应的纳米润滑剂在运行中修复和养护设备,使设备处于理想润滑状态。


个制造环节的纳米润滑预处理,是在零件加工环节把材料基态纳米材料加入加工液中,不同的材料添加的纳米材料也不同,然后再进行润滑预处理。润滑预处理是利用材料基态纳米材料,在模拟零件运行的超高低温、高辐射、重载、高速、真空等极端环境中磨合,磨合完毕润滑面上就形成了一层的纳米润滑层。零件实际的使用环境都不会超过磨合时的极端环境,所以这层先天形成的纳米润滑层终生不会被破坏。这种经过纳米润滑预处理的装备,美国主要应用于航天、核工业和高军工装备等领域。


这个纳米润滑预处理,实际上就是提高润滑件光洁度的表面加工过程。除了在制造环节可以使用这一润滑预处理,在装备维修保养环节也可以使用这一处理。国内的有关大学已对各种不同纳米材料的纳米润滑特性进行了定性基础性研究,纯国产的材料基态纳米润滑剂也已研发成功。我们可以利用国产材料基态纳米润滑剂,对我国的现役装备进行润滑预处理。那层先天形成的纳米级精度润滑面,为我们潜艇的静音技术提供了坚实的基础。


第二个使用环节选用适宜的纳米润滑剂,还能使装备在运行中养护和修复,使设备永远处于理想润滑状态下运行。当传统润滑油膜不能满足现代设备实际运行的需要,称为病态润滑;当润滑技术改进能满足现代设备实际运行的需要,称为满足润滑;当润滑技术能使现代设备在运行中养护,不断地自我修复,称为理想润滑。理想润滑的定义是:润滑产品中含有与润滑油或润滑件同质或近质的纳米润滑材料,这些纳米润滑材料结合其他伴随技术后,能根据润滑工况的实际需要形成一种动态修复膜或称实际运行膜,只要使这层动态修复膜的形成环境一直保持,设备将能在实际运行中不断地自我养护,永远都不会毁坏。


这个在运行中动态修复和养护,应该这样理解:如果润滑件的润滑面已被磨的坑坑洼洼凹凸不平,只要能运行起来,材料基态纳米润滑剂能让工况变的越来越好。举一个应用实例:2005年3月,仪征化纤热电生产中心的2#炉乙侧吸风机(功率260KW),轴承有异音,温度27℃,水平振动156μm。近两个月,车间在做了动平衡和尝试了各种方法后,振动依然没有缓解。3月2日换用国产材料基态纳米润滑脂后,噪音和振动明显降低,在做了动平衡后,温度降到25℃,水平振动值降到了14μm,运行2个月后振动降到了5μm,设备恢复正常运行。润滑脂更换周期从原来的2~4个月延长到36个月,原每次换脂需要1800g,现6个月补脂160g。


美国的纳米润滑技术源自其航天领域的阿波罗登月计划,材料基态纳米润滑剂在航天、核工业和军工领域有广泛的应用。我国纳米技术的起步时间和发展速度,与欧美基本上能保持同步。在纳米润滑领域,某些纳米技术已处于国际(纳米润滑油是我国独有的),只是中国没有对各种成熟的纳米润滑技术进行规范整合,同时相应的纳米润滑产品也没有进行的应用和推广。

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