對于水面艦艇的動力裝置傳動形式的選型設計來說，布置方便、簡單可靠、傳動效率高等因素是考慮的重點，因而，現在的水面艦艇大多采用的是直接傳動形式，即軸傳動。對于水下艦艇的動力裝置傳動形式的選型設計來說，其實同樣遵循布置方便、簡單可靠、傳動效率等特點。但是水下艦艇在使用環境上和水面艦艇有着不小的差異，其不光要考慮在水面狀态，還要考慮在水下狀态，因而，對動力裝置有着更高的要求。對于核動力裝置來說，因為其運轉不依賴空氣，所以其水面狀态和水下狀态的矛盾并不突出，所以不在我們今天的讨論範圍内。對于常規潛艇來說，大多采用了運轉時需要空氣的熱機作為動力，因而，水面狀态和水下狀态的矛盾很突出。目前來說，常規動力的潛艇的傳動形式主要有電傳動和直接傳動兩種。

采用直接傳動的水面艦艇

直接傳動：

所謂直接傳動是指潛艇的柴油機（主機）、電機（推進電機）、尾軸及螺旋槳以機械方式直接連接在一起。在水面航行時，柴油機直接帶動螺旋槳工作；在水下航行時，推進電機帶動螺旋槳工作，由蓄電池組給電機供電。下圖是一種潛艇直接傳動的方案。方案中，柴油機、推進電機、經濟航行電機、尾軸及螺旋槳都以機械方式直接連接在一起，通過離合器來控制脫合。在這種傳動形式中，電機既可以按發電機工況工作（如在柴油機帶動電機給蓄電池組充電和給用電設備供電時），也可以按電動機工況工作（在蓄電池組供電，電機帶螺旋槳航行時）。

一種直接傳動方案

電傳動：

所謂電傳動是指潛艇的推進電機通過尾軸和螺旋槳以機械方式連接，柴油機與發電機連接組成柴油發電機組，柴油發電機組與螺旋槳之間沒有機械連接。潛艇在水面、水下航行時均由推進電機帶動螺旋槳工作。水上航行時由柴油發電機組向推進電機供電；水下航行時由蓄電池組向推進電機供電。

一種電傳動方案

潛艇的直接傳動階段：

在潛艇發展的初期（主要指二戰前），潛艇的水面航速和水下航速都比較低，且水面航速大于水下航速。故柴油機的功率和轉速均大于推進電機的功率和轉速。因為柴油主機功率和轉速均大于推進電機，所以柴油機、推進電機和螺旋槳三者之間的功率、轉速的匹配不成問題。此時潛艇上可以采用中速柴油機作為主機，在水面航行時還可以采用不帶齒輪箱的直接傳動形式。因為這種方式簡單高效，且滿足各工況的匹配要求，所以直接傳動成為當時潛艇的主流方式。

早期的潛艇設計的更适合水面航行

潛艇的直接傳動暴露出的問題：

問題一：随着潛艇的發展和戰術上的變化，潛艇的水面和水下航速都有了很大的提高，且水下航速開始大于水面航速。這時，為了滿足任務需求，柴油機和推進電機的功率都大大增加了，并且要求推進電機的功率大于柴油機的功率。為了滿足推進電機的續航要求，潛艇的蓄電池的容量也相應的加大了。而此時，如果還采用直接傳動形式，無論是從航速要求，還是從蓄電池補充充電的要求出發，都存在着極大的矛盾。

現代潛艇設計的越來越适合在水下高速航行了

問題二：為了獲得較高的推進效率以提高水下航速，很多新設計的潛艇均采用單軸單槳、大直徑、低轉速的螺旋槳，因而推進電機的轉速也就選得比較低。而此時，為了滿足大功率的要求，潛艇仍采用中速柴油機時，則體積和質量都比較大，故為了提高柴油機的功率密度，應采用較高轉速（中高速或高速）的大功率柴油機。這樣，柴油機、推進電機和螺旋槳三者之間的功率、轉速的匹配成了一個很大的問題。

現代潛艇采用的大直徑、低轉速的螺旋槳

潛艇的電傳動階段：

在水面航行時，用高轉數柴油機去拖動按推進電機參數來設計的低速螺旋槳時效能會很差。為了解決這個矛盾，一種辦法是加設減速齒輪箱以降低柴油機的輸出轉速，即中間帶齒輪箱的直接傳動形式。這種傳動形式使動力裝置的體積和質量增加，并使潛艇在水上航行和充電時增加傳動損失（主要時齒輪傳動損失）。另一種辦法則是采用電傳動形式。因為在電傳動形式中，柴油機與螺旋槳沒有機械聯系，所以柴油機的轉速和單機功率都不直接受螺旋槳的制約。因而，柴油機、推進電機和螺旋槳三者之間的功率、轉速的匹配問題得到了解決。同時航速和蓄電池補充充電的矛盾也得到了解決。正是因為電傳動解決了這些問題，所以在二戰後，尤其是二十世紀六十年代以後，新設計的常規潛艇則更多的采用電傳動形式。逐漸的，電傳動演變成了現代常規潛艇的主流形式。

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作者：小船人的夢想 2019年5月20号

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