超导磁流体潜艇第一期
超导
2. 迈斯纳效应
=0
B=B(0)e-x/l
超导电性的微观理论图象---BCS理论
一、电子－声子如何相互作用？----库柏（Cooper）对的形成
何种电子最易形成库柏对？
约瑟夫逊效应 1、单电子隧道效应 超导结：N-I-N结、N-I-S结、S-I-S结
N—正常态金属膜，S—超导体，I—绝缘层
近代物理专题
——超导
主要内容
• 发展历程
• 基本概念
• 超导分类 • 应用前景
背景
发展历程
• • • • • • • • • • 1908年，液氦的实现，低温达到4.2K 1911年，汞在4.15K时电阻变零，发现超导现象 1913年，昂内斯获诺奖 1933年，迈斯纳效应 1935年，伦敦方程 1950年，金兹堡-朗道理论 1957年，BCS理论 1962年，约瑟夫森效应 昂内斯 约瑟夫森 1986年，高温超导 2003年，超导理论
弱电方面
• 超导量子干涉仪（SQUID） ( Superconducting QUantum Interference Device )，为一种极高灵敏度的磁量仪 ，可 用以探测极小磁场 ；其工作原理是利用包含约瑟夫森截 面 ( Josephson junction )的超导线圈，在磁场下可用以探 测磁通量量子 ( magnetic flux quantum )的性质而制成
铁基超导
物理性质分类
物理理论分类
• 传统超导：可用BCS理论解释
• 非传统超导：不可用BCS理论解释
相变温度分类
• 低温超导： Tc<77K • 高温超导 : Tc>77K
超导应用
超导输电
超导储能
磁悬浮
军事应用
船舶磁流体推进技术研究
氍 况 、 作 原 理 及 工 作 特 点 ， 计 了常 导 直 流 硅 流 体 稚 工 设 进 的 单 隹 － 水 线 面 术 翼 复 夸 型 船 试 验 模 型 ， 此 进 行 、 对
的 船 舶 新 的 推 进 方 式 之 一
流体 推 进器 通 道模 型 ， 进行 了压力 分 布 、 电极压 降 磁流体 性能 的分 析和试验 。 国阿贡 国家实验 室 、 美 海 军 水下 系统 中心 和 阿夫柯 公 司等单 位 ， 立 了海水 建 循 环 回路 ， 对几 个不 同尺 寸通 道 的线性 磁 流体 推进 器 的运 行 性 能 和 关 键 技 术 进 行 理 论 和 试 验 研 究 。 ｌ８ ９ ５年 ， 日本开 始了磁 流 体推进 在船 舶 上实 用化 的 研究 ， 于 １ 并 ｇ ２年 研制 出 “ ９ 大和 一 号” 验 船 ， 实 在海
桨 的磁流体 推进 船 的诞 生 。 我 国从 ２ 世 纪 ７ Ｏ ０年代初 开始 了磁 流体推进技 术 的研 究 ， １年 ， １７ ９ 中国 船舶 工 业 总 公 司 武汉 船 舶
设计 研究所 和武汉船 用 电力 推进装 置研究 所联台 研
制 出磁通 量 密度 为 ０ ０ ５ 的外 磁 流式 磁流 体推 进 ． ７Ｔ 器， 并安装 在潜 艇模 型上在水 池 中进行 了试 验 。 近年
船 舶 磁 流体 推 进 技 术 研 究
尹 真
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（ 东 船 舶 工 学 嗤船 舷 与土 木 工 程 系 ） 垡
研究 。
提 要 矗 文 叙 述 了船 舶 磁 流 悸 稚 进 被 末 的 发 展
潜艇 科普 知识点
潜艇科普知识点潜艇是一种具有水下航行能力的舰艇，它能够在水下进行隐蔽的作战行动。
潜艇的发展经历了几个世纪，如今已经成为现代海军中不可或缺的重要组成部分。
本文将逐步介绍潜艇的起源、发展历程以及其特点和作用。
1.潜艇的起源潜艇的起源可以追溯到古代。
最早的潜艇可以追溯到公元前4世纪的古希腊。
当时，古希腊人发明了一种称为“沉水船”的船只，可以通过在船体上注入水来使船只下沉。
这种船只可以在水下进行一些短暂的作战行动，但并不像现代潜艇那样具有长时间的水下航行能力。
2.潜艇的发展历程现代潜艇的发展历程可以追溯到18世纪。
在这个时期，潜艇的设计开始变得更加复杂和先进。
著名的美国发明家罗伯特·富尔顿在1800年设计了一艘名为“纳齐姆”号的潜艇，它是世界上第一艘真正的潜艇。
这艘潜艇可以在水下进行航行，并携带炸药攻击敌舰。
自那时起，潜艇的设计和技术逐渐改进，成为现代潜艇的雏形。
3.潜艇的特点现代潜艇具有许多特点，使其成为一种强大的战争工具。
首先，潜艇具有水下航行能力，可以在水下潜行而不被敌人察觉。
其次，潜艇拥有强大的武器系统，包括导弹、鱼雷和炸弹，可以对敌人进行打击。
此外，潜艇还可以携带特种部队，执行特殊任务，如侦察、侦听和破坏敌方通信等。
4.潜艇的作用潜艇在现代战争中发挥着重要的作用。
首先，潜艇可以对敌方舰队和港口进行袭击，有效地破坏敌人的军事力量。
其次，潜艇可以进行侦察和侦听工作，收集情报并保持对敌人的监视。
此外，潜艇还可以执行救援任务，例如在海难中搜救幸存者。
潜艇的作用不仅限于军事领域，还可以用于科学研究、探险和海洋保护等领域。
5.潜艇的未来发展随着科技的不断进步，潜艇的设计和技术也在不断发展和创新。
未来的潜艇可能会采用更加先进的材料和动力系统，提高其水下航行能力和隐蔽性。
此外，潜艇可能还会应用更多的自动化和人工智能技术，提高其作战效能和自主性。
总结：潜艇作为一种具有水下航行能力的舰艇，发展经历了几个世纪的演变。
电工理论与新技术(5)-3
日本进展
73年开始日本神户商船大学佐治书郎领导下进行了推 年开始日本神户商船大学佐治书郎领导下进行了推 进器的基础研究。先后建造了两个模型， 进器的基础研究。先后建造了两个模型，SEMD-1 与 ST-500外流式。 外流式。 外流式 85年日本造船振兴集团（SOF）投资 亿日元（40百 年日本造船振兴集团（ 亿日元（ 百 年日本造船振兴集团 ）投资50亿日元 万美元）以笠川阳平为理事长组织了“ 万美元）以笠川阳平为理事长组织了“超导电磁推进 船开发研究委员会” 设计， 船开发研究委员会”，设计，研制与建造了大和一号 试验船， 年建成， 试验船，1991年建成，取得了成功。引起广泛注意。 年建成 取得了成功。引起广泛注意。 “大和一号”证实了超导磁流体推进技术和实用船的 大和一号” 可行性，并充分演示了超导磁流体推进操纵的灵活性。 可行性，并充分演示了超导磁流体推进操纵的灵活性。 日本在超导磁流体推进研制过程中解决了许多实用化 问题， 超导磁体的绕制、 问题，如(1)超导磁体的绕制、轻量化和磁屏蔽问题 超导磁体的绕制 轻量化和磁屏蔽问题(2) 低温容器的低漏热及轻量化问题(3)推进器的整体结构 低温容器的低漏热及轻量化问题 推进器的整体结构 形式及与船体的配合安装问题(4)电极材料及电解气泡 形式及与船体的配合安装问题 电极材料及电解气泡 问题等， 大和一号” 问题等，“大和一号”超导磁流体推进试验船在海上 成功试航， 成功试航，说明超导磁流体推进技术已经由实验室研 究走向了工程应用研究， 究走向了工程应用研究，因而引起世界各国有关军事 专家极大关注。 专家极大关注。
螺旋通道照片
俄罗斯科学院高温所 1 推进器实验装置
我国研制进展
计划的支持下， 在863计划的支持下，我们于 年开始了超导磁流体船舶推进的 计划的支持下 我们于95年开始了超导磁流体船舶推进的 研究，取得了良好进展， 研究，取得了良好进展，成功地研制了小型具有螺旋通道推进器 的模型船，并与日本合作进行15特强磁场下推进器的研究 特强磁场下推进器的研究， 的模型船，并与日本合作进行 特强磁场下推进器的研究，为在 我国研究这项战略高技术作了开创工作 1998年成功地研制了螺旋式超导磁流体船舶推进试验船，船上安 年成功地研制了螺旋式超导磁流体船舶推进试验船， 年成功地研制了螺旋式超导磁流体船舶推进试验船 装有螺管超导磁体，螺旋推进器，直流电源及控制系统。 装有螺管超导磁体，螺旋推进器，直流电源及控制系统。 船长3.2米 船长 米，宽0.85米。型深 米 型深0.95米，排水量约 吨，船速达 米 排水量约1吨 船速达0.610.65米/秒。 米秒 在国家科技部的大力支持下，与日本合作开展了高磁场15特磁流 在国家科技部的大力支持下，与日本合作开展了高磁场 特磁流 体船舶推进技术实验的研究并顺利完成。 体船舶推进技术实验的研究并顺利完成。 实验中磁场强度达14特拉斯 电极电流达到700A，电磁力密度 特拉斯， 实验中磁场强度达 特拉斯，电极电流达到 ， 20000牛顿 米3-1500牛顿 米3，范围推进器效率可达 牛顿/米 牛顿/米 ，范围推进器效率可达9.3%-14% 牛顿 牛顿 这是世界上首次在如此高的超导磁场(15T)下进行的闭环电磁流 这是世界上首次在如此高的超导磁场 下进行的闭环电磁流 体推进性能试验，其实验结果对该项技术的实用化和21世纪新一 体推进性能试验，其实验结果对该项技术的实用化和 世纪新一 代的先进船舶推进技术发展的预研工作有重要意义。 代的先进船舶推进技术发展的预研工作有重要意义。
超导磁流体推进器
追求卓越
我国的新概念核潜艇
中国洛神号超导磁流体潜艇试车
厚德博学
追求卓越
（一）形体和内置设备以及分布状况 这种磁流体推进器潜艇是内置式，六连环螺旋直流体推进器为装置， 将部分参照俄罗斯K级（“基洛”877-636）型艇，以及美国的“弗吉尼 亚”级核潜艇，还有法国“红宝石”核潜艇的各方面的特点，在此基础上 也凝聚中国的设计人员的智慧和力量，所以说，它是世界上最先进、最前 卫、最具有战斗力的未来潜艇。 指挥台围壳采用矩形的双轴线结构，两侧及围壳、舵内壳采用最新的 高强度塑钢，它的承受力比目前的潜艇钢高出三倍以上，从理论上说，最 深深度可达800―1000米。当然这只是处于实验阶段。外壳敷设无缝绝缘 吸声材料。 内部设置也基本参照“弗吉尼亚”级滴水型攻击艇。试验艇内壁有武 备舱、指挥舱、电池舱、发电机舱、操纵舱和磁流体推进器舱。另外装有 一个球型声纳基阵，艏舱布置六具潜艇垂直发射筒，是作为战略武器的一 部分。四具鱼雷发射管向两舷外偏与轴线成10°夹角，以增加发射扇面并 有利于发射后的规避。 该艇可以发射鱼雷、反舰导弹、潜对空导弹、水雷之外，还可以操作
厚德博学 追求卓越
深度；而尾升降舵用于产生纵倾或保持已有的纵倾角。有的潜艇没有首升降舵 ，而改设指挥台围壳水平舵。其缘故是围壳舵比首升降舵能更好地在各方向上 保持潜艇良好稳定性。为了使潜艇航行稳定，一般潜艇艇尾还设有垂直稳定翼 和水平稳定翼。 目前，潜艇在概念试验阶段还存在操纵性上有不安全因素，譬如高速航 行时，会产生急剧增减航速或突然改变航向、深度，极易出现纵、横摇摆及埋 首现象。而发生卡舵时，潜艇则会很快超深下沉。为了从根本上解决操纵性问 题，打算将磁流体推进器与舵设备同时装设在潜艇上，当潜艇静止或低速航行 时，采用喷水推力操纵，而高速航行时则将舵设备与推进器混合使用，可最大 限度的消除舵设备的惯性作用，保持稳定运动。同时，自动化的操纵控制技术 还将使操艇人员能够象驾驶飞机一样操纵潜艇。 说到威胁力，磁流体推进潜艇对于2l世纪的潜艇设计师和建造师来说，具 有极大的吸引力。因为这种全新的推进方式将使潜艇在战术、技术性能上发生 质的飞跃。只要艇员的身体素质和艇内的生活用品允许，磁流体潜艇将拥有无 限的续航力和自持力；只要艇体强度承受得住，又可在任意深度航行；更为重 要的是，这种潜艇具有空前的的安静性和水下高速航行、高速机动能力，成为
超导磁流体推进器
超导磁流体推进器我国代号为“洛神”的“超导磁流体推进器”潜艇研制已经取得了重大突破，开始进入试车定型阶段。
我国是个海洋大国，随着大洋经济的到来，我们越来越意识到海洋的重要性。
但是由于我国的海军建设一直以来都是以近岸防御为主，而对保护稍远的海上利益却显得有些力不从心。
于是大力发展远洋海军，对中国来说是势在必行。
可是，一味追赶，一味模仿外国海军的模式,总令中国头头脑脑们陷入极大的被动。
于是在90年代初期，由中国科学院电工所与中国舰船研究院负责，一个称为“剑鱼”（99工程）的计划实施了，其实质便是超导技术在海军舰艇方面的应用研究。
从开始研制到今天试车成功这十几年时间里，我们的科学家们可谓是创造了人类的一个奇迹。
下面我们就以下几个方面对我国的新型潜艇进行了解：中国“洛神”超导磁流体推进器潜艇90年代初期，由中国科学院电工所与中国舰船研究院负责，一个称为“剑鱼”（99工程）的计划实施了，其实质便是超导技术在海军舰艇方面的应用研究。
从开始研制到今天试车成功共花费这十几年时间.1、外型：当初分别参照了俄罗斯K级（“基洛”877-636）型艇，以及美国的“弗吉尼亚”级核潜艇，还有法国“红宝石”核潜艇作为新舰风洞模型。
然而这些在以前的动力装置下，被喻为世界顶尖的水滴型设计的外型，在以超导磁流体作为动力的风洞实验中，其钝型的舰首在高速行驶下会与海水形成一个酷似音障的水障，因此大大影响了航速。
于是，凝聚着中国的设计人员的智慧和力量的鱼形外型出现，并近乎完美的通过了风洞试验。
其首部与尾部各有一对升降舵，在使用中，首升降舵主要用于产生正、负升力，改变或稳定航行深度；而尾升降舵用于产生纵倾或保持已有的纵倾角。
两侧及围壳、舵内壳采用最新的高强度塑钢，它的承受力比目前的潜艇钢高出三倍以上，下潜最深深度可达800―1000米。
而船体则包裹着一层由特殊材料制成的弹性“皮”称为“无回声蒙皮”，这种皮使艇壳对于声纳波几乎无反射.2、动力：“超导磁流体推进”作为一个非常复杂的课题，它由几个部分构成：A、蓄电池舱：作为备用能源，磁流体推进器仍须装备一定数量的蓄电池，该舱*近艇的中部指挥舱下层空间。
船舶推进器
• 自20世纪80年代以来，随着电力半导体技 术、交流调速理论和微机控制技术的迅速 发展，船舶电力推进系统在机动性、可靠 性、运行效率和推进功率等方面都有了突 破性的进展
• 舰艇电力推进系统一般由以下几部分组成： – 螺旋桨 – 电动机 – 发电机 – 原动机 – 控制调节设er）
• 喷水推进器由水泵、吸水管道、喷水管道 等部件所组成,利用水泵作动力，将水从船 底孔吸入，经舷部管子，依靠船尾的水泵 喷出高压高速水流的反作用力来推进船舶， 并通过调向阀门的阀轴转动改变出水方向 来实现对船舶的操纵（前进、转向和倒退）
• 乌贼素有”海中火箭”之称．它在逃跑或 追捕食物时, 最快速度可达每秒１５ 米, 连奥林匹克运动会上的百米短跑冠军也望 尘莫及 • 人们根据乌贼喷水推进 方式, 设计制造出了喷水 推进装置
AIP推进
（Air-Independent Propulsion）
• AIP推进，是指可使潜艇在无需浮出水面或 使用呼吸管获取空气中的氧气的条件下使 轮机保持运转以驱动潜艇的技术 • 与核动力潜艇相比，常规动力潜艇机动灵 活、噪音小、造价低，但它有一个致命的 弱点：不能在水下作长时间的航行，必须 经常上浮至海面“呼吸”
• 到19世纪60年代，用螺旋桨作推进器的轮 船已经将装着明轮的蒸汽船淘汰掉。但“ 轮船”这个名字因为称呼上的通俗和习惯 ，用螺旋桨推进的船仍称为“轮船”，并 沿袭至今
现代船舶推进
• 现代运输船舶绝大多数大多采用的是反应 式推进器。按照原理不同，有燃气轮机推 进，螺旋桨推进、喷水推进、电力推进、 吊舱推进、表面桨推进、超导磁流体推进、 AIP 等
喷水推进的应用 • 喷水推进较适用于内河拖轮、浅水自航船 ( 如客船、交通 ) 、高速船舶 ( 包括滑 行艇、侧壁式气垫船、水翼船等 ) ，以及 要求低噪音的专用船舶上
传统超导的基本性质和理论
临沂师范学院理学院 2010 届本科毕业论文（设计）
目
录
引言: ................................................ 6 一 关于超导的几个唯象理论： .......................... 6
1 二流体模型........................................................................................................................... 6 2 London 方程......................................................................................................................... 7 3 超导与对称性自发破却（金兹堡-朗道理论） ................................................................. 7
3 超导与对称性自发破却（金兹堡-朗道理论）
二 超导态微观图像（BCS 理论） ....................... 10 三 第二类超导体 ..................................... 12 小结 ................................................ 15 参 考 文 献 ......................................... 16 致 谢 .............................................. 17