柴油潜艇下潜时,发动机所需的空气从哪里来?

yuwg0579


看了评论,学习了很多潜艇的知识,谢谢条友们!

我原来有几套自然能发电装置,不消耗氧气和燃料,针对潜艇在浪(海面)涌(海里100米内水层)动态环境,利用船体或潜艇的晃动能量发电,有几种方案。海底(静止状态)环境发电也有一个成熟方案,还有一个还没实验的方案。

还有一个简单应急发电装置,不知现在潜艇上有没有?

但是没有实验条件(没法在潜艇上试验),所以仅停滞在思路和图纸上。


繁荣丰盛5855547865


我是萨沙,我来回答。

常规潜艇下潜以后,发动机是关闭的,采用电池供电,所以不需要空气。

水兵们呼吸的空气都是再生的,有专门的氧气再生设备。

如果老式柴电潜艇下潜时,随便开动发动机,那就是灭顶之灾。

因为发动机需要的氧气巨大,可能迅速导致潜艇内部缺氧。


看看这个灾难。

解放军海军四大悲惨事件之二:被中国渔民发现的惊天大事故


2003年4月26日,一艘威海渔船经过渤海和黄海交界处的内长山群岛时,发现一艘漂浮着的失事潜艇。这艘解放军潜艇上70名官兵全部牺牲,无一幸存。这是新中国潜艇部队历史上最严重的一次事故!更让人奇怪的是,在渔民汇报之前军方竟然不知道这件事。听萨沙说一说吧!

这是海军四大悲惨事件的第二件!2003年4月24日,一艘威海渔船经过渤海和黄海交界处的内长山群岛时,发现一艘漂浮着的潜艇。这里的平均水深只有20米至40米之间,天气晴朗的时候,一眼可以看见海底。渔民们发现,潜艇距离海面不到10米,隐约可以看到潜望镜伸在水上。这个海域是渤海的咽喉要道,也是解放军潜艇经常出没的地区。渔民们早已见怪不怪,就没有当回事。

4月26日这艘渔船再次出海经过同一个海域时,仍然发现这艘潜艇漂浮在原地。照常理来说,潜艇不可能长时间在这么浅深度动也不动。渔民们觉得可能是出事了,回港以后立即向解放军海军基地报告。

接到这个报告以后,海军方面派人赶到现场。这艘潜艇果然只有潜望镜露出水面,艇身上的361号字样清晰可见。根据训练计划,361号潜艇已经出港训练10天时间,目前位置绝对不是在内长山群岛附近。看来,真的是出了事!

经过批准,救援人员设法进入361号潜艇舱内。他们看到的是非常悲惨的一幕!潜艇内部完好无损,没有任何爆炸火烧或者碰撞痕迹,但全艇官兵70人都已经牺牲。解放军海军自建军以来,除了1959年418号潜艇事故只有1人幸存以外,还从没有过如此严重的事件。军委高层对此非常震怒,命令将361号潜艇立即拖回旅顺基地,将烈士妥善安葬并且追查事故原因。

经过反复分析,很快确定了烈士死因。这70名烈士没有任何外伤,也没有内伤,死前没有剧烈挣扎搏斗迹象,甚至神态都很正常。根据尸检,他们都是死于窒息,死亡时间很短暂,没有什么痛苦。

对航海日志的分析,可以断定事故发生在4月16日,从这天开始日志就没有更新过。根据仪表和其他线索,军方很快确定了361号潜艇失事的原因。

361号潜艇就是大名鼎鼎的035明级潜艇,为我国第一种自行研制的常规动力潜艇,70年代开始服役。实际上,明级潜艇借鉴了苏联R级潜艇的主要技术!R级潜艇是苏联50年代设计的老式潜艇,在2003年早已过时。明级潜艇长76 米,水下排水量2100吨,动力为两台柴油机,另有两台电动机,乘员58人。潜艇装备8个鱼雷发射管,可以携带18枚鱼雷。明级潜艇总体是比较落后的!从80年代开始,我军引进西方技术对其进行改造,在噪音控制、武器系统和水声设备上有较大进步。此次361号潜艇,就是进过改进后的型号,

361号潜艇是常规动力潜艇,也叫做柴电潜艇,依靠柴油机和电池保证动力。在4月16日当天,361号潜艇电池电力逐步耗尽,必须上浮进行充电。常规潜艇的充电需要启动柴油机,而汽柴油机需要大量氧气才能够运作。361号潜艇上浮到潜望镜距离,将潜望镜和通气管伸出海面,开始例行充电。在柴油发动机运行期间,通气管却出人意料的突然关闭,造成严重后果。

事后分析,这是当时海面有一定风浪,海水进入通气管,导致管口阀门自动关闭防止潜艇沉没。

这本身倒是没什么,关键在于正在运作的柴油机却没有停止,仍然在大量吸收氧气。此时潜艇和外界已经隔绝,消耗的只能潜艇内部的氧气。潜艇能有多大?在短短2分钟内,艇内所有氧气消耗一空。70名官兵,瞬间就遭遇了可怕的窒息。

这种氧气瞬间消耗殆尽的窒息,不同于掐住脖子的机械性窒息,是静悄悄的杀手。人在突然失去氧气后,最开始1分钟左右,会出现气闷的状态,也就是喘粗气。如果身体特别好的军人或者运动员,可能延长到3到5分钟。

随后的1到1.5分钟,人会感到严重气闷和心跳加快,却难以发现是出了什么事。

之后约1分钟,人迅速昏晕、意识丧失、筋肉痉挛,出现休克症状。

最后的1分钟到几分钟内,人就会因为严重缺氧导致呼吸停止、心跳停止、大脑活动停止,最终死亡。

以上这些过程,均发生在短短几分钟内。从窒息开始约2到3分钟后,人已经难以扭转,基本必死无疑了。

361号潜艇的惨剧,就发生在几分钟内。全体官兵短时间内出现气闷、昏迷、休克、最终停止呼吸死去。这个过程很短很快,又是从昏迷到死亡,70名官兵没有挣扎迹象,也没有什么痛苦。

以上就是对该事件的分析。那么,为什么潜艇在4月16日失事,直到4月26日由渔民发现汇报后,军方才知道这件事呢?

原因也不复杂!当时361号潜艇执行训练任务,无线电是静默的,并不和基地互动。而361号潜艇属于70年代中国仿造的老潜艇,缺乏国外先进潜艇的联络定位装置。

基地压根就不知道361号潜艇出了事,认为它还在进行日常训练。

此事发生以后,我国海军并没有藏着掖着。

新华社北京2003年5月2日电:据海军提供的消息,近日,我海军一艘常规动力潜艇在内长山以东我领海进行训练时,因机械故障失事,艇上70名官兵不幸全部遇难。军委、总部和有关部队领导对事故处理高度重视,对遇难烈士表示沉痛哀悼,对其亲属表示亲切慰问。现潜艇已拖回港口,善后工作正在妥善处理。

出了事,就有人要承担责任,责任主要是两方面。

第一, 潜艇自身技术缺陷。

对于常规潜艇充电时存在安全隐患,这是各国军方都清楚知道的事情。作为这种隐患的防备技术,在研发上难度并不大。只要简单的对艇内氧气检测,一旦低于危险标准就自动关闭柴油机或者至少进行报警就解决了。遗憾的是,老旧的361号潜艇压根没有这种设备。技术上老旧,就必须依靠人来规避危险。

第二, 潜艇官兵有失误。

正常的充电期间,只要启动柴油机,就务必确认通气管是否打开。柴油机工作时,最好将机舱密封,防止危及全艇。如发现情况,操作员就要以最短的时间使柴油机停止工作,并且尽快浮到水面或者通气管状态,进行通风换气。但361号潜艇却并没有严格监视通气管情况,机舱也没有关闭。这导致短短2分钟内,潜艇就遭受灭顶之灾。

此次事故毁掉了70个家庭!原本潜艇的编制为58人,从训练考虑搭载了青岛潜艇学院的12人,最终全部牺牲。

牺牲烈士马臣杰入伍已经10年,在361号潜艇上服役5年。遇难时,马臣杰刚刚结婚半年。因多次紧急执行任务,这对新婚夫妻真正相处的时间只有不到20天。他的妻子曾经说:我真的很想为他生个孩子的愿望,可惜都没法实现!

马臣杰烈士去世时,母亲有严重的心脏病,妻子刚刚下岗在社会上做临工,弟弟大学毕业后一直没有找到工作。马臣杰牺牲后,军队和当地政府妥善解决了他的家庭问题,也让烈士在天之灵有些安慰。

声纳业务长刘玉龙时年28岁,是家中的独子。家里人都知道潜艇上当兵是很艰苦的,一份资料中这样描述:潜艇一出行往往就是一两个月。由于空间有限,生活供给十分严格。尤其是水,在编制为40到50人的潜艇上,每人每天只能得到500毫升淡水,在那种“先军事后生活”的设计方案下,潜艇的铺位只有不到40厘米宽,卧室里没有空调。在这种状况下生活数十天,艰难,不是一般人能体会到的。

家人曾经劝刘玉龙不要这么苦,早点回地方找个工作。刘认为这是自己喜爱的工作,坚持做了下去。牺牲时,刘玉龙烈士刚刚结婚不到半年。

此次事件后,海军进行了严肃整顿。


萨沙


潜艇兵来回答。

常规潜艇潜入水下是依靠电动机带动螺旋桨驱动潜艇航行的,潜艇充满电以4节的经济航速航行可以航行2到3昼夜,如果以最高航速航行,只能续航30分钟。

电用完了怎么办?当然是充电了。充电就必须用到柴油机了,柴油机带动发电机充电。

柴油机发电有两种状态:一种是水面状态,潜艇水面航行,柴油机从舰桥升降口吸气。一种是通气管状态,潜艇在靠近水面的深度航行,舰桥会升起一个通气管露出海面,柴油机通过通气管吸气工作。

还有常规潜艇采用AIP(不依赖空气动力系统),采用特殊发动机以液氧为助燃剂,可以在水下航行一周以上。

我国海军361号潜艇2003年因指挥操作不当,造成70名官兵牺牲。是潜艇兵心中最难忘的痛。


seasing1231


常规潜艇,在其内部舱室确实配备有柴油发动机,但必须指出的是柴油发动机使用是有条件的,即潜艇是在浮出水面状态时,艇内有足够的新鲜空气进入时使用,或者是潜艇在潜望镜状态下,有一根管子将外来新鲜空气导入到潜艇内部为柴油发动机供气。需要特别指出的是,常规潜艇上的柴油发动机,基本上不是用来推动潜艇潜行的,毕竟潜艇在水面航行的时间短,总是要下潜到水下,或是潜望镜通气管状态潜航,因此潜艇上的柴油发动机是用来发电的,为潜艇的蓄电池充电。
潜艇的蓄电池能耗很高,潜艇在水下潜航时,蓄电池电能很快就会用完,因此,常规潜艇需要经常上浮,开启柴油发动机发电,给蓄电池补充电能,以便潜艇能持续潜航。
依靠蓄电池潜航的潜艇,其最大缺点就是不仅水下航速低,而且低续航力也不高,其原因是作为水下唯一的动力能源-蓄电池的容量有限。由于常规潜艇对于空气的依赖性非常高,潜望镜状态下航行,又容易暴露潜艇的目标,因此,各国海军正在大力发展不依赖空气动力装置的AIP的混合型柴电潜艇,或者条件好的科技实力强大的海军就专门发展核潜艇,不仅跑得快,而且水下待的时间非常长。
海军361常规潜艇在训练中失事,导致了全艇70名官兵全部牺牲在自己的工作位置上,没有任何痛苦或挣扎痕迹。

据事后分析认为,361潜艇出事前正处于半潜的通气管状态,由于当时海面风浪较大,海水从通气管涌入,使通气管自动关闭,但艇内发电机依然在继续运转,仅两分钟时间,就耗尽了舱内的氧气,70名官兵迅速窒息死亡。

由于当时361潜艇在进行“静默”训练,中断了所有与外间的电讯联络,故外界没人能及时发现出了意外;按程序各舱盖当时都是关闭的,因内部氧气被吸光,导致气压失衡,舱口盖已不可能从内打开,即使官兵试图逃生也不可能。


国平军史


潜艇如果按其使用的动力来区分的话,可分为常规动力和核动力两类,核动力潜艇就是用核做动力,因核反应堆不需要氧气,固从理论上说核动力潜艇可无期限潜航,而常规动力也就是柴电混合动力潜艇,并没有题主说的单一用柴油做动力的潜艇,大家都知道柴油机做功是需要氧气的,潜艇在水下密封状态下,别说柴油机工作需要大量的氧气,就连潜艇内的工作人员呼吸用氧都要用专门设备来提供。

所以,当在第一次世界大战之前,潜艇就使用柴油机+电动机+蓄电池作为动力,当潜艇在水面航行的时候,使用柴油做动力,并且为蓄电池充电,当潜入水下,潜艇就使用电力做动力,所以不存在题主所担心的柴油机所需氧气的问题


无双国史


柴电潜艇下潜的时候所需空气可以借助于浮动烟囱来补充,这是一种漂浮的软管,目前为止,最长的水下烟囱可以达到40~50米深左右,当然大部分不会放这么长,主要是没有必要。柴电发动机工作时噪音太大,作战时候要么浮到水面进行高速机动,要么关掉柴油机采用纯电力驱动以降低噪音。

采用漂浮烟囱来吸纳空气主要是为了应付两种情况,一个是风暴,在大海航行最怕的是碰到风暴,这种风浪往往能卷起10几20几米高,常规动力潜艇本身吨位比较小,无法在这样的天气里航行,所以只能下潜到水下40~50米深的地方,在这里风浪的威力就小很多。潜艇在这个深度可以使用软管补充空气供应柴油机行进并充电。

第二种情况则是在战区进行补充电力。常规潜艇的水下自持力很低,大部分只能坚持72小时左右,水下续航距离甚至低到300~400公里,这时候往往还无法脱离战场。所以这时候只能通过这种软管烟囱进行补充电力,一般来说潜艇会在晚上时候上升到潜望镜高度(便于观测敌情以便随时下潜),然后放出软管进行补充充电,这时候大约是在水深10~15米深左右。如果是白天的话,则必须下潜到40~50米深左右,这是因为间谍卫星或者航拍侦查机的拍摄影像最高可以透入水里40米(超过40米就拍不出来)。


优己


在现代海战中,潜艇是一种必不可少的武器;有很多人好奇,一些常规动力的潜艇在水下航行,发动机需要的空气从哪儿来?水下周围都是海水,如果需要一直上浮换气,岂不是大大降低潜艇的作战效能?为了解决这个问题,这一技术很关键,他就是AIP系统的斯特林发动机。

熟悉潜艇的同学肯定知道,现代潜艇分为两种动力,一种是核动力,另一种是常规动力;核动力不需要空气,但是常规动力引擎都是需要吸气的,在水下航行该怎么解决这个问题呢?这就要提到潜艇技术非常重要的一环:AIP系统;AIP系统翻译成中文就是不依靠空气的动力系统,细分的话大致可以分为三种,每种方法都各有各的优点和短板。

第一种是直接采用封闭式的循环供气;就是指在潜艇内部,建立一个封闭的内循环系统,在发动机排出的废气中,加入新鲜的氧气,模拟真实的大气环境;但是这种方法迟早会把氧气耗光,所以需要潜艇一直上浮换气,而且需要腾出很多空间来容纳压缩空气气缸;这种方法是最基础的,也是相对来说效能最弱的,但是这种方法制造工艺比较简单,价格也相对便宜,适合一些海军实力不强的国家。

第二种是使用蓄电池来辅助;这种方式需要潜艇装备两套动力系统,一套是常规的柴油发动机,另一套是电动驱动系统;在潜艇浮在水面上时,使用柴油发电机驱动,并且同时为蓄电池发电;而潜到水下之后,再使用蓄电池来电驱动推进。这种方法虽然使得潜艇水下潜航时间更长,但是蓄电池的保养和维护非常复杂,两套发动机系统也大大的挤占了潜艇宝贵的内部空间。

第三种是使用一种特殊的发动机:斯特拉发动机;这种发动机在十九世纪初,由英国人发明,在在许多特点上和传统的内燃机很像,但是区别在于,斯特拉发动机更适合潜艇使用;一是因为它有着更加出色的静音性能,二是因为斯特拉发动机的特殊工作原理使得它的气压的要求不高,不需要和内燃机一样维持较高的气压。

综合来看,AIP系统已经成为了现代潜艇技术必不可少的技术,想要拥有强大的常规潜艇,AIP技术非常关键。


水镜晓先生


简而言之,柴油机下潜时是不使用发动机的。在小编的不算丰富的知识体系里,柴油潜艇在水下有以下几种推进方式。

首当其冲的就是使用蓄电池,这也最直观地回答了题主的疑惑。当潜艇在水下工作时,艇上的柴油发动机处在完全关闭的状态,取而代之的是由艇上的蓄电池提供动力。在现实和历史中,绝大多数的柴油潜艇都采用这种方式。该方法解决了潜艇能不能在水下航行的问题,但毛病也很多,最简单的就是电池是有限的,用完了就给浮上来启动柴油机充电。在平时还好,假如在被驱逐舰追的时候没电了就很尴尬了。

还有一种方法是使用潜艇通气管技术,简单来说就是当潜艇在潜望镜深度巡航时,艇内伸出一个类似潜望镜结构的通气管通到海面上。海面上的空气通过这根硬质管道源源不断地输送到潜艇的轮机舱内,给柴油机提供赖以运转的空气。该方法最早由德国人运用在U艇上,其好处是潜艇不用完全浮出水面充电,在茫茫大海上找一节通气管难度不言而喻,这就大幅提高了隐蔽性。

最后就是不依赖空气推进技术,即AIP。主流的AIP技术包括燃料电池和空气内循环系统等,这类系统能够有效提高潜艇在水下的工作时间,通常能够达到数十天之久,这是以往常规动力潜艇所无法想象的。对于大多数无法拥有核潜艇的国家来说,采用AIP技术的潜艇无疑是梦寐以求的装备。


强武堂


柴油潜艇下潜时,发动机所需的空气从哪里来?大家好,欢迎关注兵器知识谱,今天我们来探讨一个关于柴电混合动力潜艇的话题。潜艇在下潜前必须保持密封,因此处于下潜状态的潜艇必须关闭柴油发动机,动力改由电推发动机驱动,如果下潜时不关闭柴油发动机,那么运行中的柴油发动机将会在短时间内把密封环境下潜艇内的氧气耗尽,全部艇员会在不知不觉中迅速窒息死亡,这不是理论推断,而是曾经在我军发生过的一次惨痛教训。16年前我海军一艘舷号为316的常规动力猎潜艇出海训练,然而一天过去后这艘载有70名官兵的潜艇失联,4天后渔民向海军报告:发现一艘疑似我军的潜艇已经漂浮在海面好几天了。当海军救援人员赶到时被潜艇里的一幕惊呆了——70名官兵全部牺牲!仔细观察发艇内现所有官兵都牺牲在岗位上,就像睡着一样面部没有丝毫曾经经历过痛苦的表情。经事后调查得出结论:官兵们是缺氧窒息死亡。发生这起事故的原因就是该艇在做好下潜准备后没有及时关闭柴油发动机,导致艇内氧气被柴油发动机迅速消耗,官兵们在短时间内(据推测为5分钟)开始出现缺氧症状(嗜睡),氧气耗尽后潜艇都没来得及下潜70名官兵就全部在睡梦中安然离世,所以才出现该潜艇失联并在海面漂浮数日的异常情况。下图为与316艇同级别的033型潜艇,033型研发于上世纪60年代,各项性能指标非常落后,目前已全部退出现役。

常规潜艇的传统动力系统

常规动力潜艇的动力系统属于油电混合,与油电混合汽车的驱动原理基本相同。由于柴油机工作需要大量的氧气,因此只有在水面状态、半潜状态和通气管状态航行时才会使用柴油发动机来驱动潜艇,柴油发动机在驱动潜艇的同时也驱动发电机为蓄电池充电;当潜艇需要下潜到海里潜航时就需要把柴油发动机关闭掉,同时启动电动机来为潜艇提供动力,电动机的电能来源就是柴油发动机工作时为其充电的蓄电池。因此常规动力潜艇有两套动力系统,即柴油发动机系统和电动机系统。由于经常需要浮出海面进行充电,传统的柴电混合动力系统潜艇隐蔽性很低,即使只伸出通气管运行柴油机也很容易被反潜机侦测到,为了解决这个问题,德国人率先发明常规潜艇API系统。下图为在北冰洋破冰而出的两艘美军潜艇,在电能耗尽后潜艇必须上浮让发动机运作充电。

常规潜艇的AIP动力系统

AIP是“不依赖空气推进装置”的英文缩写,AIP动力系统就是指潜艇无需从空气中获取氧气的潜艇常规动力装置,有闭式循环柴油机(CCD)AIP、斯特林发动机(SE)AIP、燃料电池(FC)AIP以及小型核动力(AMPS)AIP等四种方案。闭式循环柴油机AIP的工作原理是“洗涤废气”再利用,将柴油发动机排出的废气送进CO2海水吸收器中,让海水充分溶解吸收CO2气体,经这种“洗涤”后的废气进入混合室与氧气、氩气混合后再循环提供给发动机,而溶有大量CO2的海水经海水处理系统处理后排出艇外;斯特林发动机AIP的原理是用液氧罐为循环介质燃烧提供氧气,废气排放方式与闭式循环柴油机CCDAIP相同;燃料电池AIP的工作原理是靠氢和氧反应直接产生电能而工作,它唯一的副产品为水,这个过程正好与通过电解分解水的过程相反,因此燃料电池必须源源不断地供应氢和氧,为此,AIP装置不仅要有较大容量的液氧罐和一个较大容量的液氢罐,液氢储藏非常危险,燃料电池AIP系统具有一定的风险;小型核动力AIP的原理与大型核动力装置相同,即核能加热水产生高温蒸汽驱动蒸汽轮机转动来为潜艇提供动力。下图为我国采用小型核动力AIP系统的041型潜艇内部,041型潜艇主要用于外贸,外贸型号称为“S-20”先进常规动力潜艇。

AIP动力系统的应用

AIP动力系统可以不依赖外部空气来驱动潜艇的工作原理看似美好,但是仍然存在着许多有待解决的问题,目前尚在研发阶段,只有少部分潜艇使用了AIP技术,比如德国212级潜艇采用了燃料电池AIP;我国041型潜艇采用小型核动力AIP(主要用于出口);日本“苍龙”级AIP潜艇采用斯特林发动机AIP,另外美、俄、法、加拿大等国家在AIP的研发上方向上倾向于小型核动力AIP(我国选择核小堆和燃料电池两个方向)。AIP动力系统的缺点是只能维持潜航潜艇的巡航速度能耗,如果发生战事需要以最高速度航行,最终还是需要上浮以后让柴油机来发电为蓄电池充电,所以目前AIP动力系统只能作为潜艇油电混合动力系统的辅助动力,真正能达到90天不上浮的只能是正儿八经的核动力潜艇。下图为俄罗斯海军装备的“台风”级核动力潜艇,潜航排水量达46000吨,比泰国的航空母舰还大,这类超大型潜艇是无法使用AIP系统驱动的。


不论是传统动力系统还是AIP动力系统的常规潜艇都需要消耗空气,区别在于空气的来源。采用传统动力系统的潜艇潜航时只能开启电动机来启动,如果蓄电池的电能耗尽就必须上浮或者伸出通气管半潜航行,这时候潜艇就失去了隐蔽性优势,只能被动挨打了。而AIP动力系统的常规潜艇虽然不依赖外界空气,但是功率实在太小,不足以长时间为潜艇提供全马力的动能,关键是不论哪一种类型的AIP都存在一定的系统危险性,与传统动力系统相比优势并十分明显,因此潜艇完全核动力化才是王道。下图为排水量为18750吨的美军俄亥俄级战略核潜艇,可装载24枚弹道导弹或154枚巡航导弹。

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兵器知识谱



柴油机是常规潜艇的主动力系统,常规潜艇在水面航行使用柴油机推进,同时也要给蓄电池充电,但是柴油机工作时是需要空气(氧气)助燃柴油的,当潜艇进入到水下,柴油机由于没有空气就不能工作了,潜艇推进只能靠蓄电池组释放电力带动电机推进。
033艇使用的两台
6E390C中速柴油机,功率4000马力、两台推进电机,功率2700马力。

但是,蓄电池储存的电能很有限,如果潜艇在水下以20节的航速,不须几个小时就把电用光了!所以,潜艇水下航行为了省电基本都会在5~8节左右的航速巡逻...即便是这样也只能维持3~4天就得上浮到水面,启动柴油机一边航行一边给蓄电池充电。


前些日子,巴基斯坦海军反潜机发现了一艘潜望镜深度的(通气管深度)印度
潜艇,这张动图就是巴海军反潜机拍摄到。

从作战要求上来说,潜艇是不允许全部浮出水面进行充电,要采用通气管与柴油机的进气道相连接,使用时将通气管升起到潜望镜深度这样既可以使用柴油机给蓄电池充电,又减少暴露的可能。
二战期间德军U艇上的通气管,图片上两根管子顶部相连接的就是通气管,前面的是潜望镜。


通气管使用的时候就是图片上的这个状态,它的顶部有防海上倒灌装置。

随着科技水平的提高,反潜兵力的侦察能力越发先进了,常规潜艇在通气管状态也是不安全的!为了让潜艇在水下待的时间更长一些和减少通气管的使用次数,常规潜艇研制大国开始另辟蹊径的研制不依赖空气的水下推进装备,目前主流不依赖空气水下推进的方式有两种:氢燃料电池和斯特林发动机。
氢燃料电池的工作原理就是上面图片示意


的这样。

目前德国的几型常规潜艇使用燃料电池,氢气燃烧后的“废物”就是水,没有污染不依赖空气、并且功率较大,整套“氢燃料电池”系统工作时噪音极低,可让潜艇在水下以5~8的航速待上一个星期的时间,算是目前比较可靠和性能优越的水下不依赖空气推进系统(AIP),但“氢燃料电池”比较危险,氢属于易燃易爆品,加之它需要有一个很大的液氧罐助燃,这就更增大了不安全因素,这就要求对潜艇在操纵在条例条令上更加严格,对艇员的培训也要求更高。
德国212级潜艇上所使用的“西门子永磁电机”燃料电池输出电力由它去驱动主轴和螺旋桨...但是,将一整套“氢燃料电池”系统制造出来是非常困难的事情,这需要有极高机械制造和电子化设备制造水平的国家才能将它制造出来...目前可以整套系统制造出来的也只有德国,就连日本(引进瑞典的斯特林发动机)和法国(研制不太实用的闭式柴油机)这样的工业强国都不敢一试。


斯特林发动机问世时间是很早的,
它是英国物理学家罗巴特.斯特林在1816年发明的,它是通过气缸内的工作气体(通常是氢气或者氦气)经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出功率。它本质来说是一种外燃机,其效率介于汽油机和柴油机之间。

斯特林发动机是目前潜艇使用最多的“不依赖空气水下推进装置”,有多个国家、多个型号的潜艇在使用它,斯特林发动机的优越性在于占用潜艇内部空间小,做功时噪音也小、不挑燃料,制造工艺等级明显低于“氢燃料电池”,比较安全可靠,输出功率也比较符合潜艇要求。

斯特林发动机工作时使用潜艇柴油机用的柴油,也需要一个储存氧气的罐子,释放氧气助燃,它工作时产生的废气95%是二氧化碳,废气通过冷却器将800℃降为25℃,再经过一个吸收器将废气无气泡化的融入潜艇水柜里的海水中...使得潜艇在获得推进动力时各种噪音很小,减小了暴露的可能。

从目前的常规潜艇的发展趋势来看,要想在水下停留时间长一些就必须要安装AIP设备,虽然不能像核潜艇那样待上90天的时间,但要比几十年前的潜艇在水下待的时间长了好多,所以AIP也成为21世纪常规潜艇的标配。


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