磁流體推進(jìn)試驗(yàn)船

磁流體推進(jìn)器的工作原理

磁流體推進(jìn)是利用海水中電流和磁場(chǎng)間的相互作用力使海水運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的一種推進(jìn)方法。具體說，磁流體推進(jìn)是把海水作為導(dǎo)電體，利用磁體在通道內(nèi)建立磁場(chǎng)，通過電極向海水供電，此時(shí)載流海水就會(huì)在與它相垂直的磁場(chǎng)中受到電磁力（洛倫茲力）的作用，其受力方向按左手定則確定。海水受力時(shí)沿電磁力方向運(yùn)動(dòng)，其反作用力即推力推進(jìn)船舶運(yùn)動(dòng)。在磁場(chǎng)一定的情況下，電流大，電磁力大，推力也大，船運(yùn)動(dòng)的速度就快；反之，電流小，電磁力小， 推力也小，船運(yùn)動(dòng)的速度也慢。當(dāng)電流方向立變時(shí)，電極的極性也改變，電磁力和推力的方向也改變，船舶運(yùn)動(dòng)的方向也隨之改變。這樣就可以利用調(diào)節(jié)電流大小的方法來控制船的速度，利用改變電極的極性來操縱船的方向。

磁流體推進(jìn)器的工作原理

磁流體推進(jìn)器的電解現(xiàn)象

按照產(chǎn)生勵(lì)磁的電流類型不同，磁流體推進(jìn)器可分交流式和直流式。不過由于交流超導(dǎo)磁流體推進(jìn)還停留在原理性探索和模擬試驗(yàn)階段，因此文中所講的磁流體推進(jìn)器就是直流式的。直流磁流體推進(jìn)器有兩個(gè)電極，它們分別與電壓的正、負(fù)兩端相連，與正端連接的電極稱為陽極，與負(fù)端連接的電極稱為陰極。由于電極一般由金屬材料制成并浸泡在海水中，而海水是一種可電解的氯化鈾（NaCl）溶液，它含有大量的離子，如鈉離子、氯離子、氫離子、氫氧離子等等。在外施電場(chǎng)作用下，帶正電荷的鈉離子（ Na ）向陰極移動(dòng)，帶負(fù)電荷的氯離子（ Cl-）向陽極移動(dòng)。當(dāng)Cl-接觸到陽極時(shí)，會(huì)失去電子而被氧化；當(dāng)Na 接觸到陰極時(shí)，會(huì)接受電子而被還原。這就是磁流體推進(jìn)器的電解現(xiàn)象。

磁流體推進(jìn)器

磁流體推進(jìn)器電解所帶來的影響

根據(jù)海水的電化學(xué)反應(yīng)過程，我們可知電解海水會(huì)生成次氯酸鈉（NaClO ）、氫氧化鈉（NaOH）、氯氣（Cl）、氫氣（H2）等。而根據(jù)產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)又可知，電解所生成的次氯酸鈉（NaClO ）、氫氧化鈉（NaOH）等，會(huì)污染環(huán)境，影響海藻、貝類等海洋生物的生長(zhǎng)；所析出的氯氣（ Cl) 、氫氣（H2 ）等氣體滲入水中便成為氣泡，氣泡隨水從口噴出時(shí)又會(huì)形成痕跡；氣泡的破裂和振蕩還會(huì)引起噪聲。此外，電解還將引起電極的腐蝕和電解電勢(shì)，并且還將消耗電能和降低推進(jìn)器效率等一系列問題。

電解海水的相關(guān)反應(yīng)式

結(jié)語

從艦艇隱身的角度看，磁流體推進(jìn)器電解所帶來的危害會(huì)嚴(yán)重影響艦艇（尤其是潛艇）的隱身性能，這和發(fā)展磁流體推進(jìn)器的初衷是相背馳。而現(xiàn)階段磁流體推進(jìn)器的電解問題是無解的，因此，不得不說，電解問題對(duì)于磁流體推進(jìn)的發(fā)展還是有很大的影響的。但是隨著無電解現(xiàn)象的交流式磁流體推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，相信電解問題能被攻破，因此磁流體推進(jìn)器的前景還是可觀的。當(dāng)然，磁流體推進(jìn)器還存在著漏磁、效率低、磁流體效應(yīng)等問題，筆者都會(huì)在往后的文章中一一講到?？傊什粩?，敬請(qǐng)期待吧。

磁流體被視為最適合潛艇的推進(jìn)器

參考資料：《磁流體推進(jìn)》、《船舶磁流體推進(jìn)技術(shù)研究》、《船舶磁流體推進(jìn)與高溫超導(dǎo)》、《磁流體推進(jìn)器的推進(jìn)性能影響因素分析》

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