潜艇发动机在水下怎样进气和出气?会不会有水泡?

邪恶女女-LL


这要分潜艇类型来说的,看了看前面几个回答也是说不清楚,泛泛而谈,这里就简单科普一下干货吧。根据潜艇动力系统的特征,大致可分为核潜艇、AIP潜艇和常规柴电潜艇,核潜艇自不必说,是真正的不依赖空气推进。那么常规柴电潜艇和AIP潜艇,不是通过内燃机,就是通过外燃机或者燃料电池来工作,不管怎么说既然涉及到“燃”,那么就离不开空气或者氧气。二战前期的潜艇,连个通气管都没有,潜艇自然就只有两种工作状态,要么浮出水面,柴油机工作,连带推进和给蓄电池充电;潜艇下潜,柴油机关闭,依靠蓄电池储存的电量推挤和工作,所以二战前期的潜艇真正能下潜的时间是很短的,如果下潜状态发动机开机,艇内的空气“瞬间”就用完了,艇员就不用呼吸了。所以那时候的潜艇不存在水下发动机工作,还排什么废气。

二战后期,潜艇上开始出现通气管,简单了说就是搞一根管子,可以从潜艇上伸到水面上方,这样就可以保证潜艇水下发动机的正常工作。但是,受限于各种原因,通气管不是很长,甚至有时比潜望镜能伸出的长度还短,所以“通气管”状态下航行的潜艇,潜深是极浅的,从另一个角度说都算不得潜航,顶多算个半潜,这种状态航行的潜艇也是很容易被敌方反潜力量发现,所以真正的下潜作战,依然是要关闭发动机靠蓄电池工作的。至于通气管状态下的航行,自然不用考虑什么排气暴露位置什么的,本来这种状态的隐蔽性就不高,废气直接外排就是了。

到了战后,随着蓄电池技术的进步,柴电潜艇依靠电池在水下工作时间更长了一些而已,下潜依然是关闭发动机状态。所以可以说,绝大多数情况,常规柴电潜艇,水下航行时发动机是不工作的,自然没有废气什么的要外排了。直到有一天,人们觉得核潜艇门槛抬高,一般国家玩不转;常规柴电潜艇潜航时间太短,不足以满足作战要求,所以就开始搞AIP潜艇了,这时候水下航行的排气问题才真正是个问题。所谓AIP潜艇(不依赖空气推进潜艇)不是真的不需要空气(氧气),无论什么斯特林发动机,闭式循环柴油机、闭式循环蒸汽轮机还是燃料电池技术,要工作就需要氧气,无非是携带液氧+柴油或者液氧+液氢或者液氧氢气乙醇等等,总之都需要和氧气发生反应才能产生能量,推动推进装置做功。

AIP系统除了燃料电池技术以外,斯特林发动机、闭式循环柴油机和闭式循环蒸汽轮机等只要工作就会产生废气,无论他们是内燃机还是外燃机,只要潜艇携带的液氧和柴油燃烧,就会产生二氧化碳、水蒸气、固体颗粒物等混合的废气,这样的废气直接排除艇外,就会在潜艇后面留下很长一段的气泡航迹,容易暴露潜艇位置。所以早期的这三种AIP技术直接将废气高压排出艇外是不可取的,现代成熟的AIP潜艇废气管理吸收技术是AIP用成熟的标志。

上图已经将AIP潜艇水下直接排放废气的危害说的很清楚了。那么我们就来说说这个问题目前是怎么解决的:以瑞典斯特林发动机为例,斯特林Mk2产生的废气中,95%是二氧化碳,经过冷却器将废气温度从800℃左右降低到25℃,然后将气通入专门设置的吸收器中,经过加压或者加入其他促溶解剂,将二氧化碳等溶解在引入吸收器的海水中,未能溶解的其他废气物质送到循环系统里重新循坏,而潜艇所要排除的就是溶液了废气的海水而已,基本不会形成什么气泡轨迹,暴露位置。德国的燃料电池技术,基本不会产生废气,因为依靠液氢和液氧反应,只会声称“纯净水”,顶多产生些水蒸气也会凝结为水,比较清洁干净。


卫青点兵


配置柴油发动机的常规潜艇,在水面航行时或者通气管航行时使用柴油机进行驱动螺旋桨工作,并为蓄电池进行充电。

除此之外的水下航行,都是需要关闭柴油发动机,转而使用电动机,也就是使用蓄电池中的电能驱动螺旋桨工作的,这样就不存在排气的问题。

当然,这种使用蓄电池的水下航行受制于蓄电池的规模和电量,因此,现在的动力技术开发出了各种AIP系统,比如斯特林AIP、闭式循环AIP、燃料电池等,主要是基于液压存放的氧气进行水下循环工作,整个反应过程都是密闭的,无需向艇外排气,从而能够在水下进行更长时间的航行。

对于核潜艇而言,当然就不存在此类问题。


OK,关于问题就回答到这里吧。😊

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在水下,柴油机是不工作的。因为没有那么多氧气供应燃烧。螺旋桨驱动采用蓄电池电机驱动。但是会产生气泡。因为螺旋桨在水中运动会产生空泡效应


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