使用锂电池的潜艇到底有没有前途

2022-07-26 军事 258阅读

这是个讨论题  日本的就是采用的电池不用斯特林发动机(日本一直在搞锂电池的潜艇)

前一段热火朝天的新能源车-锂电池概念也和潜艇有关系,各国潜艇正在用锂电池替代铅酸电池。

传统常规潜艇在水下采用电动机推进,电动机的电力由蓄电池提供,但是常规潜艇能够携带的蓄电池是有限,所以它在水下不能航行太长的时间,一般在400海里左右,就需要上浮用柴油发动机给蓄电池充电,这样就容易被对方反潜兵力发现,因此常规潜艇一个重要的发展方向就是研制不依赖空气的推进系统-AIP系统,以提高水下活动能力,进入新世纪以后,各国海军常规潜艇一个重要的发展方向就是AIP化,普遍认为今天一艘潜艇如果没有AIP或者不具备改装AIP系统的能力,就没有竞争能力。

  

039B型潜艇是中国研制的最新一款常规动力潜艇,近日,该型号潜艇的最新改进情况再次曝光。可以看出,改进后的093B型潜艇,围壳上部两端做了圆弧处理,围壳与艇身的连接处也做了填角处理,看起来更具流线感。

中国海军也装备了AIP潜艇,这就是039A/B型常规潜艇,根据海外的资料,斯特林发动机的优点就是技术成熟、结构简单、成本低、可靠性较高,被认为是一种成熟的AIP系统,除了中国之外,瑞典、日本也先把了斯特林发动机作为潜艇的AIP系统,不过这个系统也有自己的缺点,首先就是它仍旧有用了机械动作系统,会增加潜艇的噪声辐射,需要采用浮筏减振系统进行降噪,另外系统的功率较小,难以支持潜艇以较大的速度进行潜航。

德国在研制AIP潜艇的时候,先把的是燃料电池AIP系统,与斯特林发动机相比,燃料电池的优点就是能量转换效率很高,燃料电池通过电化学方式直接将化学能转变为电能,省去了热机发电时所必须经过的复杂的转换过程,减少了能量损耗,可以得到较高的能量转换效率,可以达到70-80%左右,还有就是噪声低,这是燃料电池AIP系统最大的优点,燃料电池的工作过程是能量的直接转换,不需要机械系统参与,这样就相当于去掉了潜艇的一个噪声源,安静性能又是潜艇最主要的性能,所以燃料电池这一点是非常宝贵的系统维护保养、制造加工很方便,由于系统无机械运动部件,因此就没有磨损造成的故障,同时对于零部件的加工要求低,也便于制造加工,通过集中控制装置可以实现对各个辅助系统的控制,便于实现自动化。

  

新加坡国防部在IMDEX 2015亚洲海事展上,与德国蒂森克虏伯船舶系统有限公司签订了购买两艘新型218SG型潜艇的合同。德国U212潜艇采用了燃料电池AIP系统。

不过燃料电池也存在一系列缺点,一个主要的缺点就是它需要大量的氢,而氢气的储存和运输是非常复杂的,需要用贵金属作为催化剂,价格和成本较高,这也是限制它实用的一个主要障碍。

尽管如此由于燃料电池噪声低这个优点,还是吸引各国将其用于潜艇AIP系统,除了德国之外,俄罗斯、西班牙、意大利也计划采用燃料电池AIP系统。有消息说日本新一代潜艇也计划将现有潜艇的AIP系统由斯特林发动机更换为燃料电池AIP系统。

国内很早就开始研制燃料电池系统,80年代又将燃料电池车作为新能源车一个重点发展方向进行攻关,目前国内燃料电池的性能已经达到较高的水平,根据相关资料,燃料电池客车的推进功率已经达到100KW级,而德国的燃料电池潜艇AIP系统的功率大约在200-300KW左右,所以外界一直在推测中国海军可能会采用燃料电池AIP系统替代现有的斯特林发动机作为下一代潜艇的AIP系统。

  

2015年11月2日上午,日本海上自卫队第八艘最新型苍龙级AIP动力潜艇在川崎神户造船厂下水,并命名为赤龙号,舷SS-508。按照日本海上自卫队的解释,赤龙号代表了镇守南方的龙。本艇预计2017年3月服役。苍龙级首艇苍龙号SS-501是在2007年下水,基本建造速度为每年一艘!

从目前来看,随着中国海军新一代核潜艇的发展,未来国产常规潜艇肯定不会象039A/B这样继续大型化,而是可能会退回到近海执行作战任务,兼顾远洋作战能力,因此它的吨位可能会在2500-3000吨级左右,也就是说它的吨位比德国的212/214潜艇可能要稍大一些,这样燃料电池AIP系统的功率应该在300KW左右,以国内目前的技术水平,已经能够在满足需要。

从目前来看,燃料电池AIP系统应该是中国在高技术发展过程“寓军于民,以民促军”的一个典型,通过燃料电池车的研制,攻克了燃料电池、模块、控制系统的技术难关,研制新能源车,打破了国外车企在这方面的垄断,在此基础,将这个技术转移到军用领域,避免了因为技术难度太大,等成装备研制时间较长,拖延进度的情况发展,从而达到了较好的效果,应该说这种方法可以在一些高技术、新概念武器装备发展之中借鉴和发展。

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