Vì sao tàu ngầm Kilo Việt Nam không dùng hệ thống đẩy Pump-jet?

Hệ thống đẩy pump-jet tỏ ra chỉ thích hợp với những lực lượng hải quân lớn, có nguồn kinh phí dồi dào.

Hệ thống đẩy dựa vào phản lực dòng nước pump-jet ra đời đã khá lâu nhưng vẫn được coi là mới khi ứng dụng vào ngành hàng hải (gồm cả tàu chiến). Công nghệ này được đánh giá là có thể đem lại tốc độ cao cho tàu thủy và nhiều lợi ích khác. Đặc biệt, pump-jet tạo ra ít tiếng ồn hơn so với chân vịt truyền thống. Với ưu điểm này, rõ ràng pump-jet sẽ giúp tăng khả năng tàng hình cho tàu ngầm quân sự đối phó với hệ thống dò thủy âm đối phương.

Thực tế thì đã có quốc gia ứng dụng pump-jet cho tàu ngầm – nước Nga đã thử nghiệm lắp pump-jet cho tàu ngầm phi hạt nhân tấn công Alrosa thuộc lớp Kilo Project 877V. Tuy nhiên, sau khi hoàn thành một chiếc, Hải quân Nga không áp dụng công nghệ mới này cho bất cứ chiếc Kilo nào khác.

Để trả lời cho câu hỏi này, Kiến Thức giới thiệu nét sơ lược về hệ thống đẩy pump-jet và ưu nhược điểm của nó:

Tàu ngầm Kilo 877V Alrosa với hệ thống đẩy pump-jet thay vì chân vịt.

Pump-jet hay water jet là hệ thống hàng hải tạo ra một dòng nước phụt mạnh để đẩy tàu. Sơ đồ bố trí cơ học có thể là một chân vịt được đặt trong một ống phun, hoặc một bơm ly tâm và một ống phun.

Phát minh này do một nhà sáng chế người Italy có tên Secondo Campini tìm ra vào năm 1931, tuy nhiên ông lại không đăng ký phát minh của mình và do còn gặp phải những hạn chế về vật liệu chế tạo dẫn đến tuổi thọ của thiết bị quá ngắn nên nó đã không thể trở thành một sản phẩm thương mại. Người đầu tiên khắc phục được những nhược điểm đó vào năm 1954 là nhà phát minh người New Zealand – ngài William Hamilton.

Hệ thống đẩy pump-jet thường được sử dụng trên các xuồng và tàu quân sự cỡ nhỏ nhưng gần đây chúng đã bắt đầu xuất hiện lác đác trên một số tàu hải quân lớn và cả tàu ngầm. Nguồn cung cấp năng lượng cho hệ thống này thường là các động cơ diesel hoặc turbin khí. Pump-jet có thể cho phép tàu chạy với tốc độ lên tới 40 hải lý/h thậm chí ngay cả với một thân tàu có kết cấu thông thường (kỷ lục được ghi nhận hiện nay là 75 hải lý/h).

Một số tàu sử dụng hệ thống đẩy pump-jet có thể kể ra gồm tàu tuần tra lớp Dvora Mk-III của Israel, tàu tên lửa cỡ nhỏ lớp Hamina của Phần Lan, tàu hộ vệ tên lửa lớp Valour của Nam Phi và đặc biệt là hệ thống pump-jet còn xuất hiện trên các tàu chiến ven bờ LCS của Hải quân Mỹ hay trên tàu ngầm hạt nhân lớp Triomphant (S616) của Pháp.

Hệ thống đẩy pump-jet của tàu ngầm Triomphant

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống đẩy pump-jet có thể mô tả như sau: chân vịt đóng vai trò cánh bơm hút nước biển qua lối vào (thường tại đáy tàu) sau đó bánh cánh tăng áp suất lên để tạo lưu động dòng nước, nước được đẩy phụt qua ống phun và ống phun biến đổi áp suất nước thành tia tốc độ cao, chính sự gia tốc của dòng nước tạo thành lực đẩy giúp tàu di chuyển. Ngoài ra, một số tàu sử dụng pump-jet còn có thể chạy lùi bằng cách đảo ngược dòng nước thoát khỏi ống phun về phía trước nhờ các tấm đảo chiều.

Hình vẽ minh họa nguyên tắc hoạt động của hệ thống đẩy pump-jet

Hệ thống đẩy pump-jet có những ưu điểm sau đây:

- Đạt được tốc độ cao hơn trước khi hiện tượng xâm thực hình thành do tăng áp suất nội động lực

- Sức cản thấp đặc biệt khi hoạt động ở tốc độ cao do không có các thiết bị dưới nước (ví dụ như bánh lái)

- Mật độ tập trung năng lượng cao (về phương diện lưu lượng) của cả thiết bị đẩy lẫn động cơ bởi vì có thể sử dụng các máy cao tốc, kích thước nhỏ gọn

- Bảo vệ được các chi tiết quay và làm cho hoạt động của phương tiện an toàn hơn đối với môi trường biển

- Hoạt động tốt ở vùng nước nông vì chỉ cần lấy nước ngập đường vào là đủ

- Nâng cao khả năng vận động bằng cách thêm vào một ống đạo lưu quay được để tạo ra lực đẩy chéo

- Tiếng ồn nhỏ giúp giảm tín hiệu âm thanh nhờ đó tránh được sự phát hiện của máy dò âm của tàu đối phương.

Tuy nhiên, hệ thống này cũng có một số nhược điểm như:

- Hiệu suất kém hơn chân vịt khi hoạt động ở tốc độ thấp

- Chi phí rất cao

- Rất hay bị kẹt do rong biển, rác, mảnh vụn… bị hút vào và quấn quanh chân vịt.

Với những ưu nhược điểm kể trên, đặc biệt là những tồn tại chưa khắc phục được liên quan tới vấn đề hiệu suất và chi phí khiến cho hệ thống đẩy pump-jet chỉ thích hợp với những lực lượng hải quân lớn, có nguồn kinh phí dồi dào còn đối với những lực lượng hải quân nhỏ hoặc có kinh phí hoạt động hạn chế thì sử dụng chân vịt sẽ là phù hợp hơn. Điều này có thể giải thích vì sao tàu ngầm Kilo 877 Alrosa hay tàu tên lửa BPS-500 của Việt Nam được thiết kế với hệ thống đẩy pump-jet lại không được tiếp tục nhân rộng.

Theo Kiến thức