易家康

據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》報(bào)道，巧妙安裝的飛輪系統(tǒng)可以為新一代流線型潛艇導(dǎo)航。潛艇依靠水平舵和方向舵在陰森恐怖的海洋深處航行，這和魚(yú)總要利用鰭和魚(yú)尾游動(dòng)原理相類(lèi)似。然而空間技術(shù)正在提供一種可供選擇的替代方法，不僅使?jié)撏Р倏v更加靈活，還可以使?jié)撏幱陟o止?fàn)顟B(tài)。

兩名美國(guó)海洋工程師宜稱(chēng)，采用軌道衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)可使?jié)撏U除水平舵和方向舵，還同時(shí)避免相關(guān)流體力學(xué)拉力造成消耗燃料的問(wèn)題。

另外，這種太空時(shí)代的控制系統(tǒng)使?jié)撏б子讷@得最艱難的水下調(diào)遣：保持靜止?fàn)顟B(tài)。這種調(diào)遣能力很實(shí)用，例如科學(xué)家乘坐這種潛艇有利于拍攝海底地層上稱(chēng)為“黑煙囪”的深?；鹕絿姲l(fā)壯觀奇景。

保持靜止?fàn)顟B(tài)似乎毫不費(fèi)力，但在海下卻非易事，那兒作用力不大的暗流就會(huì)造成潛艇轉(zhuǎn)向。通常鰭狀水平舵用以補(bǔ)償這種轉(zhuǎn)向力，水平舵可供發(fā)揮最大導(dǎo)向力，是和潛艇速度平方呈正比的。因此在潛艇航速不足每小時(shí)1海里的情況下，水平舵幾乎不起作用。以此看來(lái)，保持潛艇靜止的精確調(diào)遣就成為一項(xiàng)需要精湛技術(shù)才能辦到的事情。

美國(guó)弗吉尼亞理工學(xué)院和普林斯頓大學(xué)兩名海洋工程師伍爾西和倫納德提出用旋轉(zhuǎn)“反應(yīng)輪”取代胸鰭和尾鰭導(dǎo)向舵——它類(lèi)似保持通訊衛(wèi)星乃至哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)正確航向的裝置。

該輪系工作原理十分簡(jiǎn)單。按嚴(yán)格要求安裝潛艇內(nèi)的一臺(tái)電機(jī)把扭力矩傳送到一個(gè)鋼輪上，使之旋轉(zhuǎn)。同時(shí)鋼輪反向?qū)撏л敵龅攘颗ち?，使?jié)撏嫦蜣D(zhuǎn)動(dòng)。這有點(diǎn)兒像發(fā)動(dòng)機(jī)使直升機(jī)前后螺旋漿轉(zhuǎn)動(dòng)的方式。

因此，如果一艘潛艇安裝上3個(gè)互為直角的圓盤(pán)，各自擁有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，悉心改變圓盤(pán)系轉(zhuǎn)速，用以生成有效組合力，就可以準(zhǔn)確地控制船舶航向。伍爾西認(rèn)為潛艇能夠逆流而上以利于保持穩(wěn)定方位。

自動(dòng)水下艦船擁有多個(gè)可供轉(zhuǎn)向的推進(jìn)器，它們協(xié)調(diào)運(yùn)作達(dá)到控制船位的目的，這些裝置已經(jīng)完成遙控測(cè)試。裝有反應(yīng)輪系的潛艇卻只需一部推進(jìn)器就能發(fā)揮同樣功效。

新型導(dǎo)航系統(tǒng)不必采用龐大笨重的設(shè)備。發(fā)動(dòng)機(jī)組如果可以提供足夠加速度，一套相對(duì)小的反應(yīng)輪就能勝任導(dǎo)航任務(wù)。

輪系導(dǎo)航系統(tǒng)不同與鰭狀水平舵和方向舵，在于它安裝在潛艇內(nèi)部既安全又干燥，因此它可以獲得更有效的保護(hù)，免遭碰撞和侵蝕。伍爾西指出：“這表明這種船舶更不容易發(fā)生故障而且更加趨向流線型外觀設(shè)計(jì)，使航行更穩(wěn)健。”這類(lèi)潛艇將有利巡航，既能勻速航行又能保持靜止。

伍爾西在《自動(dòng)化》雜志上稱(chēng)，他主持的模擬實(shí)驗(yàn)已證實(shí)反應(yīng)輪系將按原理工作。他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組正在建造樣機(jī)準(zhǔn)備作實(shí)地測(cè)試。

內(nèi)部導(dǎo)航系統(tǒng)另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)是它不像擺動(dòng)的尾鰭會(huì)擾動(dòng)周?chē)h(huán)境。參與英國(guó)南安普頓大學(xué)自動(dòng)化潛艇工程的研制人員史蒂夫·麥克費(fèi)爾評(píng)論說(shuō)：“遙控潛艇顯然是個(gè)眾所周知的難題。由于你總要設(shè)法控制潛艇方位和姿態(tài)，所以你是不斷從海底掀起沉積物以致一時(shí)無(wú)法看清任何東西?！边@艘研制中的新型潛艇不久將在南極巨大冰層下自動(dòng)遠(yuǎn)航。