潜艇上用的蓄电池是什么种类的电池

2020-10-05 汽车 129阅读

铅酸蓄电池、银锌电池(仅美国2艘潜艇试验艇装备)、锂电池(仅18年10月4日下水的日本苍龙级“凰龙”号装备)。

蓄电池仓

从一战到现在,潜艇的蓄电池绝大部分都是铅酸电池,和普通汽车用的蓄电池一样,铅酸电池性能稳定可靠,使用的原材料易于获得且廉价,本身结构简单易于维护,反复使用寿命长,易于维修翻新。现代的常规潜艇,根据吨位和设计要求,大概拥有240-480块电池,总重量120-300吨左右,是潜艇里占空间最大,排水量最大的一个单一功能组件,会消耗潜艇至少10%左右的排水量。

现代的潜艇用铅酸电池,尺寸通常在470X470mm见方,高度1200到1500之间,重量450-610KG左右,电池放电电压2.1伏,潜艇电池的容量根据放电速度变化比较明显,标准的电池应该标注放电时间0.5,1.5,5,50(有些国家45)小时的数据,由于短时间快速放电会造成电池内阻减少,电池迅速过热,铅酸电池的短时间放电能力比长时间放电能力差了至少一倍以上,国际上通常比对电池一小时或5小时放电的指标。

比如德国209级潜艇用的瓦特75型蓄电池,放电能力大约4750Ah。我国033潜艇使用的电池是苏联22AK,重500KG,放电能力约4400Ah,70年代末我国033改和早期037型潜艇使用国产的铅-1电池,重625KG,放电能力大于6000Ah。

潜艇用铅酸电池的寿命比较长,但充放电循环次数还是有限的,国产电池早期充放电寿命只有100次,国际上主流水平大约400-500次左右,日本潜艇的寿命也偏短,只有300次左右,这方面最好的是法国电池,80年代末就能实现750次循环寿命。潜艇铅酸蓄电池寿命到了并不是电池不能用了,它只是电池蓄电能力下降了20%以上了,可以通过电极养护和补充更换电解质对电池进行翻新,铅酸电池的总寿命实际上是很长的,在寿命期里可以耐受多次电池翻新。

俄罗斯基洛级潜艇使用46Cy型电池,容积262升,重652KG,一小时放电率6000Ah,50小时放电率12000Ah,寿命2.5年,636使用44型电池,充放电能力基本一致,寿命提高到4年。阿穆尔级原计划使用426型电池,寿命提高到5年,充放电能力据称最多可提高18%。

总体上铅酸电池的技术水平还是德国比较先进,一方面209系列在7,80年代保持长期畅销,另一方面德国在常规潜艇方面科研投入非常巨大,德国潜艇电池都由瓦尔塔生产,产品以出来的年份命名,主要有45,55,65,75,85等型号,其中65主要配用在自用的206级,75配用在209,85和后面更新的电池配用在214(部分212采用锂电池)。75电池重450KG,寿命可达6年,一小时放电可达8400AH,50小时放电16944Ah。

从上面可以看到,技术的进步对潜艇电池的影响还是非常巨大的,单体电池的进步对潜艇本身性能提高也是明显可见的,除了单体电池以外,具体型号的电池总数和排水量的关系,决定了潜艇的水下性能,以法国阿戈斯塔级常规潜艇为例,阿戈斯塔级潜艇排水量1700吨,使用两组共320只法国NX型电池,单只重326KG,一小时放电能力5000Ah,50小时放电11000Ah,短时最大功率3360KWh,可以支持最大速度达20.5节。

而使用最广泛的德国209级排水量1200吨,使用480只瓦尔塔75电池,短时放电可达8467KWh,可以支持潜艇最大速度22节连续工作2.3小时。潜艇的设计对电池组的选择,对潜艇性能影响也是非常巨大的,德国209级潜艇选择大电池组设计,水下高速运动能力持久,低速自持力也较长,因此在70,80年代的潜艇市场独树一帜,一家就占据了大半江山。

上世纪50年代,美国用“大青花鱼”号常规动力高速试验潜艇试验过银锌电池。有文章指出,1500吨排水量的潜艇使用了220吨电池,可以让1500吨的潜艇以33节的速度活动1.5小时,这是首次常规潜艇达到核潜艇的运动能力。不过银锌电池价格过于昂贵,制造这些电池的银锭还是从美国国库中借出来的。

近日(208年10月4日),日本第11艘苍龙级“凰龙”号常规动力潜艇下水,这也是世界上第一艘使用锂离子电池作为动力的潜艇。

早在2014年日本海上自卫队就宣布,2015年开工的苍龙级潜艇将革命性地采用锂离子电池。

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