03.01 柴油潛艇下潛時,發動機所需的空氣從哪裡來?

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柴油機在下潛的時候是不工作的,潛艇只有在水面航行才使用柴油機。下潛之後,潛艇是用電動機推進的。原因很簡單,潛艇上沒有那麼多氧氣維持柴油機工作。

常規動力裝置主要由柴油機、蓄電池和主電動機等構成。而柴油機為水面航行主要動力,水面航速可以達到15節以上,蓄電池和主電機為水下航行主要動力,水下經濟航速5節左右。潛艇水下航行受蓄電池電量的限制,常須浮出水面或在水下一定深度,使用柴油機航行,並帶動主電動機為蓄電池充電以補充電量。

但是潛艇上有一根通氣管,如果下潛深度不深,可以將通氣管伸到海面以上,維持柴油機工作,但這隻適合在低深度航行。

2003年4月,中國海軍361潛艇沉沒,沉沒前正處於半潛的“通氣管狀態”,由於當時海面風浪較大,海水從通氣管湧入,使通氣管自動關閉,但艇內發電機卻依然繼續運轉,導致兩分鐘內耗盡艙內氧氣,潛艇成氧氣降為0,70名官兵迅速窒息死亡。

還有一種常規潛艇是AIP潛艇,也就是不依賴空氣推進裝置,是目前世界常規潛艇發展的趨勢,他主要通過在潛艇上加裝液氧罐、採用化學電池、加裝自持式船用核反應堆發電裝置(這種核反應堆使用低濃鈾度,低壓力,所以功率並不大,無法與核潛艇的核動力相比,所以劃歸為AIP)等辦法,自己給自己提供空氣,明顯地減少潛艇使用通氣管航行的時間,增加了潛艇的水下續航力,降低了潛艇的暴露率,彌補了常規潛艇水下續航力不足的重大缺陷。目前,在競爭日益激烈的常規潛艇的國際市場上,沒有裝備AIP系統的潛艇,即使其他方面的性能出眾,也難再吸引買家掏腰包了。


雛菊西瓜Peterpan


常規潛艇,在其內部艙室確實配備有柴油發動機,但必須指出的是柴油發動機使用是有條件的,即潛艇是在浮出水面狀態時,艇內有足夠的新鮮空氣進入時使用,或者是潛艇在潛望鏡狀態下,有一根管子將外來新鮮空氣導入到潛艇內部為柴油發動機供氣。需要特別指出的是,常規潛艇上的柴油發動機,基本上不是用來推動潛艇潛行的,畢竟潛艇在水面航行的時間短,總是要下潛到水下,或是潛望鏡通氣管狀態潛航,因此潛艇上的柴油發動機是用來發電的,為潛艇的蓄電池充電。
潛艇的蓄電池能耗很高,潛艇在水下潛航時,蓄電池電能很快就會用完,因此,常規潛艇需要經常上浮,開啟柴油發動機發電,給蓄電池補充電能,以便潛艇能持續潛航。
依靠蓄電池潛航的潛艇,其最大缺點就是不僅水下航速低,而且低續航力也不高,其原因是作為水下唯一的動力能源-蓄電池的容量有限。由於常規潛艇對於空氣的依賴性非常高,潛望鏡狀態下航行,又容易暴露潛艇的目標,因此,各國海軍正在大力發展不依賴空氣動力裝置的AIP的混合型柴電潛艇,或者條件好的科技實力強大的海軍就專門發展核潛艇,不僅跑得快,而且水下待的時間非常長。
海軍361常規潛艇在訓練中失事,導致了全艇70名官兵全部犧牲在自己的工作位置上,沒有任何痛苦或掙扎痕跡。

據事後分析認為,361潛艇出事前正處於半潛的通氣管狀態,由於當時海面風浪較大,海水從通氣管湧入,使通氣管自動關閉,但艇內發電機依然在繼續運轉,僅兩分鐘時間,就耗盡了艙內的氧氣,70名官兵迅速窒息死亡。

由於當時361潛艇在進行“靜默”訓練,中斷了所有與外間的電訊聯絡,故外界沒人能及時發現出了意外;按程序各艙蓋當時都是關閉的,因內部氧氣被吸光,導致氣壓失衡,艙口蓋已不可能從內打開,即使官兵試圖逃生也不可能。


國平軍史


潛艇兵來回答。

常規潛艇潛入水下是依靠電動機帶動螺旋槳驅動潛艇航行的,潛艇充滿電以4節的經濟航速航行可以航行2到3晝夜,如果以最高航速航行,只能續航30分鐘。

電用完了怎麼辦?當然是充電了。充電就必須用到柴油機了,柴油機帶動發電機充電。

柴油機發電有兩種狀態:一種是水面狀態,潛艇水面航行,柴油機從艦橋升降口吸氣。一種是通氣管狀態,潛艇在靠近水面的深度航行,艦橋會升起一個通氣管露出海面,柴油機通過通氣管吸氣工作。

還有常規潛艇採用AIP(不依賴空氣動力系統),採用特殊發動機以液氧為助燃劑,可以在水下航行一週以上。

我國海軍361號潛艇2003年因指揮操作不當,造成70名官兵犧牲。是潛艇兵心中最難忘的痛。


seasing1231


我是薩沙,我來回答。

常規潛艇下潛以後,發動機是關閉的,採用電池供電,所以不需要空氣。

水兵們呼吸的空氣都是再生的,有專門的氧氣再生設備。

如果老式柴電潛艇下潛時,隨便開動發動機,那就是滅頂之災。

因為發動機需要的氧氣巨大,可能迅速導致潛艇內部缺氧。


看看這個災難。

解放軍海軍四大悲慘事件之二:被中國漁民發現的驚天大事故


2003年4月26日,一艘威海漁船經過渤海和黃海交界處的內長山群島時,發現一艘漂浮著的失事潛艇。這艘解放軍潛艇上70名官兵全部犧牲,無一倖存。這是新中國潛艇部隊歷史上最嚴重的一次事故!更讓人奇怪的是,在漁民彙報之前軍方竟然不知道這件事。聽薩沙說一說吧!

這是海軍四大悲慘事件的第二件!2003年4月24日,一艘威海漁船經過渤海和黃海交界處的內長山群島時,發現一艘漂浮著的潛艇。這裡的平均水深只有20米至40米之間,天氣晴朗的時候,一眼可以看見海底。漁民們發現,潛艇距離海面不到10米,隱約可以看到潛望鏡伸在水上。這個海域是渤海的咽喉要道,也是解放軍潛艇經常出沒的地區。漁民們早已見怪不怪,就沒有當回事。

4月26日這艘漁船再次出海經過同一個海域時,仍然發現這艘潛艇漂浮在原地。照常理來說,潛艇不可能長時間在這麼淺深度動也不動。漁民們覺得可能是出事了,回港以後立即向解放軍海軍基地報告。

接到這個報告以後,海軍方面派人趕到現場。這艘潛艇果然只有潛望鏡露出水面,艇身上的361號字樣清晰可見。根據訓練計劃,361號潛艇已經出港訓練10天時間,目前位置絕對不是在內長山群島附近。看來,真的是出了事!

經過批准,救援人員設法進入361號潛艇艙內。他們看到的是非常悲慘的一幕!潛艇內部完好無損,沒有任何爆炸火燒或者碰撞痕跡,但全艇官兵70人都已經犧牲。解放軍海軍自建軍以來,除了1959年418號潛艇事故只有1人倖存以外,還從沒有過如此嚴重的事件。軍委高層對此非常震怒,命令將361號潛艇立即拖回旅順基地,將烈士妥善安葬並且追查事故原因。

經過反覆分析,很快確定了烈士死因。這70名烈士沒有任何外傷,也沒有內傷,死前沒有劇烈掙扎搏鬥跡象,甚至神態都很正常。根據屍檢,他們都是死於窒息,死亡時間很短暫,沒有什麼痛苦。

對航海日誌的分析,可以斷定事故發生在4月16日,從這天開始日誌就沒有更新過。根據儀表和其他線索,軍方很快確定了361號潛艇失事的原因。

361號潛艇就是大名鼎鼎的035明級潛艇,為我國第一種自行研製的常規動力潛艇,70年代開始服役。實際上,明級潛艇借鑑了蘇聯R級潛艇的主要技術!R級潛艇是蘇聯50年代設計的老式潛艇,在2003年早已過時。明級潛艇長76 米,水下排水量2100噸,動力為兩臺柴油機,另有兩臺電動機,乘員58人。潛艇裝備8個魚雷發射管,可以攜帶18枚魚雷。明級潛艇總體是比較落後的!從80年代開始,我軍引進西方技術對其進行改造,在噪音控制、武器系統和水聲設備上有較大進步。此次361號潛艇,就是進過改進後的型號,

361號潛艇是常規動力潛艇,也叫做柴電潛艇,依靠柴油機和電池保證動力。在4月16日當天,361號潛艇電池電力逐步耗盡,必須上浮進行充電。常規潛艇的充電需要啟動柴油機,而汽柴油機需要大量氧氣才能夠運作。361號潛艇上浮到潛望鏡距離,將潛望鏡和通氣管伸出海面,開始例行充電。在柴油發動機運行期間,通氣管卻出人意料的突然關閉,造成嚴重後果。

事後分析,這是當時海面有一定風浪,海水進入通氣管,導致管口閥門自動關閉防止潛艇沉沒。

這本身倒是沒什麼,關鍵在於正在運作的柴油機卻沒有停止,仍然在大量吸收氧氣。此時潛艇和外界已經隔絕,消耗的只能潛艇內部的氧氣。潛艇能有多大?在短短2分鐘內,艇內所有氧氣消耗一空。70名官兵,瞬間就遭遇了可怕的窒息。

這種氧氣瞬間消耗殆盡的窒息,不同於掐住脖子的機械性窒息,是靜悄悄的殺手。人在突然失去氧氣後,最開始1分鐘左右,會出現氣悶的狀態,也就是喘粗氣。如果身體特別好的軍人或者運動員,可能延長到3到5分鐘。

隨後的1到1.5分鐘,人會感到嚴重氣悶和心跳加快,卻難以發現是出了什麼事。

之後約1分鐘,人迅速昏暈、意識喪失、筋肉痙攣,出現休克症狀。

最後的1分鐘到幾分鐘內,人就會因為嚴重缺氧導致呼吸停止、心跳停止、大腦活動停止,最終死亡。

以上這些過程,均發生在短短几分鐘內。從窒息開始約2到3分鐘後,人已經難以扭轉,基本必死無疑了。

361號潛艇的慘劇,就發生在幾分鐘內。全體官兵短時間內出現氣悶、昏迷、休克、最終停止呼吸死去。這個過程很短很快,又是從昏迷到死亡,70名官兵沒有掙扎跡象,也沒有什麼痛苦。

以上就是對該事件的分析。那麼,為什麼潛艇在4月16日失事,直到4月26日由漁民發現彙報後,軍方才知道這件事呢?

原因也不復雜!當時361號潛艇執行訓練任務,無線電是靜默的,並不和基地互動。而361號潛艇屬於70年代中國仿造的老潛艇,缺乏國外先進潛艇的聯絡定位裝置。

基地壓根就不知道361號潛艇出了事,認為它還在進行日常訓練。

此事發生以後,我國海軍並沒有藏著掖著。

新華社北京2003年5月2日電:據海軍提供的消息,近日,我海軍一艘常規動力潛艇在內長山以東我領海進行訓練時,因機械故障失事,艇上70名官兵不幸全部遇難。軍委、總部和有關部隊領導對事故處理高度重視,對遇難烈士表示沉痛哀悼,對其親屬表示親切慰問。現潛艇已拖回港口,善後工作正在妥善處理。

出了事,就有人要承擔責任,責任主要是兩方面。

第一, 潛艇自身技術缺陷。

對於常規潛艇充電時存在安全隱患,這是各國軍方都清楚知道的事情。作為這種隱患的防備技術,在研發上難度並不大。只要簡單的對艇內氧氣檢測,一旦低於危險標準就自動關閉柴油機或者至少進行報警就解決了。遺憾的是,老舊的361號潛艇壓根沒有這種設備。技術上老舊,就必須依靠人來規避危險。

第二, 潛艇官兵有失誤。

正常的充電期間,只要啟動柴油機,就務必確認通氣管是否打開。柴油機工作時,最好將機艙密封,防止危及全艇。如發現情況,操作員就要以最短的時間使柴油機停止工作,並且儘快浮到水面或者通氣管狀態,進行通風換氣。但361號潛艇卻並沒有嚴格監視通氣管情況,機艙也沒有關閉。這導致短短2分鐘內,潛艇就遭受滅頂之災。

此次事故毀掉了70個家庭!原本潛艇的編制為58人,從訓練考慮搭載了青島潛艇學院的12人,最終全部犧牲。

犧牲烈士馬臣傑入伍已經10年,在361號潛艇上服役5年。遇難時,馬臣傑剛剛結婚半年。因多次緊急執行任務,這對新婚夫妻真正相處的時間只有不到20天。他的妻子曾經說:我真的很想為他生個孩子的願望,可惜都沒法實現!

馬臣傑烈士去世時,母親有嚴重的心臟病,妻子剛剛下崗在社會上做臨工,弟弟大學畢業後一直沒有找到工作。馬臣傑犧牲後,軍隊和當地政府妥善解決了他的家庭問題,也讓烈士在天之靈有些安慰。

聲納業務長劉玉龍時年28歲,是家中的獨子。家裡人都知道潛艇上當兵是很艱苦的,一份資料中這樣描述:潛艇一出行往往就是一兩個月。由於空間有限,生活供給十分嚴格。尤其是水,在編制為40到50人的潛艇上,每人每天只能得到500毫升淡水,在那種“先軍事後生活”的設計方案下,潛艇的鋪位只有不到40釐米寬,臥室裡沒有空調。在這種狀況下生活數十天,艱難,不是一般人能體會到的。

家人曾經勸劉玉龍不要這麼苦,早點回地方找個工作。劉認為這是自己喜愛的工作,堅持做了下去。犧牲時,劉玉龍烈士剛剛結婚不到半年。

此次事件後,海軍進行了嚴肅整頓。


薩沙


在現代海戰中,潛艇是一種必不可少的武器;有很多人好奇,一些常規動力的潛艇在水下航行,發動機需要的空氣從哪兒來?水下週圍都是海水,如果需要一直上浮換氣,豈不是大大降低潛艇的作戰效能?為了解決這個問題,這一技術很關鍵,他就是AIP系統的斯特林發動機。

熟悉潛艇的同學肯定知道,現代潛艇分為兩種動力,一種是核動力,另一種是常規動力;核動力不需要空氣,但是常規動力引擎都是需要吸氣的,在水下航行該怎麼解決這個問題呢?這就要提到潛艇技術非常重要的一環:AIP系統;AIP系統翻譯成中文就是不依靠空氣的動力系統,細分的話大致可以分為三種,每種方法都各有各的優點和短板。

第一種是直接採用封閉式的循環供氣;就是指在潛艇內部,建立一個封閉的內循環系統,在發動機排出的廢氣中,加入新鮮的氧氣,模擬真實的大氣環境;但是這種方法遲早會把氧氣耗光,所以需要潛艇一直上浮換氣,而且需要騰出很多空間來容納壓縮空氣氣缸;這種方法是最基礎的,也是相對來說效能最弱的,但是這種方法制造工藝比較簡單,價格也相對便宜,適合一些海軍實力不強的國家。

第二種是使用蓄電池來輔助;這種方式需要潛艇裝備兩套動力系統,一套是常規的柴油發動機,另一套是電動驅動系統;在潛艇浮在水面上時,使用柴油發電機驅動,並且同時為蓄電池發電;而潛到水下之後,再使用蓄電池來電驅動推進。這種方法雖然使得潛艇水下潛航時間更長,但是蓄電池的保養和維護非常複雜,兩套發動機系統也大大的擠佔了潛艇寶貴的內部空間。

第三種是使用一種特殊的發動機:斯特拉發動機;這種發動機在十九世紀初,由英國人發明,在在許多特點上和傳統的內燃機很像,但是區別在於,斯特拉發動機更適合潛艇使用;一是因為它有著更加出色的靜音性能,二是因為斯特拉發動機的特殊工作原理使得它的氣壓的要求不高,不需要和內燃機一樣維持較高的氣壓。

綜合來看,AIP系統已經成為了現代潛艇技術必不可少的技術,想要擁有強大的常規潛艇,AIP技術非常關鍵。


水鏡曉先生


柴電潛艇下潛的時候所需空氣可以藉助於浮動煙囪來補充,這是一種漂浮的軟管,目前為止,最長的水下煙囪可以達到40~50米深左右,當然大部分不會放這麼長,主要是沒有必要。柴電發動機工作時噪音太大,作戰時候要麼浮到水面進行高速機動,要麼關掉柴油機採用純電力驅動以降低噪音。

採用漂浮煙囪來吸納空氣主要是為了應付兩種情況,一個是風暴,在大海航行最怕的是碰到風暴,這種風浪往往能捲起10幾20幾米高,常規動力潛艇本身噸位比較小,無法在這樣的天氣裡航行,所以只能下潛到水下40~50米深的地方,在這裡風浪的威力就小很多。潛艇在這個深度可以使用軟管補充空氣供應柴油機行進並充電。

第二種情況則是在戰區進行補充電力。常規潛艇的水下自持力很低,大部分只能堅持72小時左右,水下續航距離甚至低到300~400公里,這時候往往還無法脫離戰場。所以這時候只能通過這種軟管煙囪進行補充電力,一般來說潛艇會在晚上時候上升到潛望鏡高度(便於觀測敵情以便隨時下潛),然後放出軟管進行補充充電,這時候大約是在水深10~15米深左右。如果是白天的話,則必須下潛到40~50米深左右,這是因為間諜衛星或者航拍偵查機的拍攝影像最高可以透入水裡40米(超過40米就拍不出來)。


優己


潛艇如果按其使用的動力來區分的話,可分為常規動力和核動力兩類,核動力潛艇就是用核做動力,因核反應堆不需要氧氣,固從理論上說核動力潛艇可無期限潛航,而常規動力也就是柴電混合動力潛艇,並沒有題主說的單一用柴油做動力的潛艇,大家都知道柴油機做功是需要氧氣的,潛艇在水下密封狀態下,別說柴油機工作需要大量的氧氣,就連潛艇內的工作人員呼吸用氧都要用專門設備來提供。

所以,當在第一次世界大戰之前,潛艇就使用柴油機+電動機+蓄電池作為動力,當潛艇在水面航行的時候,使用柴油做動力,並且為蓄電池充電,當潛入水下,潛艇就使用電力做動力,所以不存在題主所擔心的柴油機所需氧氣的問題


無雙國史


簡而言之,柴油機下潛時是不使用發動機的。在小編的不算豐富的知識體系裡,柴油潛艇在水下有以下幾種推進方式。

首當其衝的就是使用蓄電池,這也最直觀地回答了題主的疑惑。當潛艇在水下工作時,艇上的柴油發動機處在完全關閉的狀態,取而代之的是由艇上的蓄電池提供動力。在現實和歷史中,絕大多數的柴油潛艇都採用這種方式。該方法解決了潛艇能不能在水下航行的問題,但毛病也很多,最簡單的就是電池是有限的,用完了就給浮上來啟動柴油機充電。在平時還好,假如在被驅逐艦追的時候沒電了就很尷尬了。

還有一種方法是使用潛艇通氣管技術,簡單來說就是當潛艇在潛望鏡深度巡航時,艇內伸出一個類似潛望鏡結構的通氣管通到海面上。海面上的空氣通過這根硬質管道源源不斷地輸送到潛艇的輪機艙內,給柴油機提供賴以運轉的空氣。該方法最早由德國人運用在U艇上,其好處是潛艇不用完全浮出水面充電,在茫茫大海上找一節通氣管難度不言而喻,這就大幅提高了隱蔽性。

最後就是不依賴空氣推進技術,即AIP。主流的AIP技術包括燃料電池和空氣內循環系統等,這類系統能夠有效提高潛艇在水下的工作時間,通常能夠達到數十天之久,這是以往常規動力潛艇所無法想象的。對於大多數無法擁有核潛艇的國家來說,採用AIP技術的潛艇無疑是夢寐以求的裝備。


強武堂


常規動力潛艇下潛後柴油機必須關閉,水面航行時,柴油機一邊給螺旋槳提供動力,一邊給蓄電池充電,有點像現在的混動轎車動力。



潛艇下潛後,潛艇的動力就由蓄電池帶動電機提供動力,潛艇畢竟主要是攜帶魚雷的,蓄電池容量有限,開足馬力據說跑不了兩個小時電池就沒電了,以較低速度潛行也就使用十來個小時。

建設在陸地上的核電站蓄電池組設計時都沒有給大功率泵提供動力,盡為重要閥門和儀控設備供電。


下潛時蓄電池沒電了怎麼辦?

這時就需要使用到通氣管,通氣管是1933年一位荷蘭軍官發明的,當潛艇在上部水域航行時,只要通氣管伸到海面上就可以啟動柴油機為潛艇蓄電池充電和提供動力了,不需要整個潛艇浮出海面,減少了被對方發現的概率。

這一改進效果相當顯著,諾曼底登陸戰時德軍沒裝通氣管的40艘潛艇全部葬身大海,安裝通氣管的9艘潛艇有6艘突破了盟軍反潛防線。


不過加裝通氣管也有弊端,航母速度受到了限制,快速航行時通氣管容易受損,通氣管划起的水浪也容易暴露自身位置,算不上嚴格意義的全潛。

核潛艇的出現解決了這個問題,不僅提高了潛艇的隱蔽性,還增加了航母的行程。是三位一體核打擊的力量之一,極大的發揮了潛艇的優勢!

今天的科普就到這裡了,更多科普歡迎關注本號!


核先生科普


柴油潛艇下潛時,發動機所需的空氣從哪裡來?大家好,歡迎關注兵器知識譜,今天我們來探討一個關於柴電混合動力潛艇的話題。潛艇在下潛前必須保持密封,因此處於下潛狀態的潛艇必須關閉柴油發動機,動力改由電推發動機驅動,如果下潛時不關閉柴油發動機,那麼運行中的柴油發動機將會在短時間內把密封環境下潛艇內的氧氣耗盡,全部艇員會在不知不覺中迅速窒息死亡,這不是理論推斷,而是曾經在我軍發生過的一次慘痛教訓。16年前我海軍一艘舷號為316的常規動力獵潛艇出海訓練,然而一天過去後這艘載有70名官兵的潛艇失聯,4天后漁民向海軍報告:發現一艘疑似我軍的潛艇已經漂浮在海面好幾天了。當海軍救援人員趕到時被潛艇裡的一幕驚呆了——70名官兵全部犧牲!仔細觀察發艇內現所有官兵都犧牲在崗位上,就像睡著一樣面部沒有絲毫曾經經歷過痛苦的表情。經事後調查得出結論:官兵們是缺氧窒息死亡。發生這起事故的原因就是該艇在做好下潛準備後沒有及時關閉柴油發動機,導致艇內氧氣被柴油發動機迅速消耗,官兵們在短時間內(據推測為5分鐘)開始出現缺氧症狀(嗜睡),氧氣耗盡後潛艇都沒來得及下潛70名官兵就全部在睡夢中安然離世,所以才出現該潛艇失聯並在海面漂浮數日的異常情況。下圖為與316艇同級別的033型潛艇,033型研發於上世紀60年代,各項性能指標非常落後,目前已全部退出現役。

常規潛艇的傳統動力系統

常規動力潛艇的動力系統屬於油電混合,與油電混合汽車的驅動原理基本相同。由於柴油機工作需要大量的氧氣,因此只有在水面狀態、半潛狀態和通氣管狀態航行時才會使用柴油發動機來驅動潛艇,柴油發動機在驅動潛艇的同時也驅動發電機為蓄電池充電;當潛艇需要下潛到海里潛航時就需要把柴油發動機關閉掉,同時啟動電動機來為潛艇提供動力,電動機的電能來源就是柴油發動機工作時為其充電的蓄電池。因此常規動力潛艇有兩套動力系統,即柴油發動機系統和電動機系統。由於經常需要浮出海面進行充電,傳統的柴電混合動力系統潛艇隱蔽性很低,即使只伸出通氣管運行柴油機也很容易被反潛機偵測到,為了解決這個問題,德國人率先發明常規潛艇API系統。下圖為在北冰洋破冰而出的兩艘美軍潛艇,在電能耗盡後潛艇必須上浮讓發動機運作充電。

常規潛艇的AIP動力系統

AIP是“不依賴空氣推進裝置”的英文縮寫,AIP動力系統就是指潛艇無需從空氣中獲取氧氣的潛艇常規動力裝置,有閉式循環柴油機(CCD)AIP、斯特林發動機(SE)AIP、燃料電池(FC)AIP以及小型核動力(AMPS)AIP等四種方案。閉式循環柴油機AIP的工作原理是“洗滌廢氣”再利用,將柴油發動機排出的廢氣送進CO2海水吸收器中,讓海水充分溶解吸收CO2氣體,經這種“洗滌”後的廢氣進入混合室與氧氣、氬氣混合後再循環提供給發動機,而溶有大量CO2的海水經海水處理系統處理後排出艇外;斯特林發動機AIP的原理是用液氧罐為循環介質燃燒提供氧氣,廢氣排放方式與閉式循環柴油機CCDAIP相同;燃料電池AIP的工作原理是靠氫和氧反應直接產生電能而工作,它唯一的副產品為水,這個過程正好與通過電解分解水的過程相反,因此燃料電池必須源源不斷地供應氫和氧,為此,AIP裝置不僅要有較大容量的液氧罐和一個較大容量的液氫罐,液氫儲藏非常危險,燃料電池AIP系統具有一定的風險;小型核動力AIP的原理與大型核動力裝置相同,即核能加熱水產生高溫蒸汽驅動蒸汽輪機轉動來為潛艇提供動力。下圖為我國採用小型核動力AIP系統的041型潛艇內部,041型潛艇主要用於外貿,外貿型號稱為“S-20”先進常規動力潛艇。

AIP動力系統的應用

AIP動力系統可以不依賴外部空氣來驅動潛艇的工作原理看似美好,但是仍然存在著許多有待解決的問題,目前尚在研發階段,只有少部分潛艇使用了AIP技術,比如德國212級潛艇採用了燃料電池AIP;我國041型潛艇採用小型核動力AIP(主要用於出口);日本“蒼龍”級AIP潛艇採用斯特林發動機AIP,另外美、俄、法、加拿大等國家在AIP的研發上方向上傾向於小型核動力AIP(我國選擇核小堆和燃料電池兩個方向)。AIP動力系統的缺點是隻能維持潛航潛艇的巡航速度能耗,如果發生戰事需要以最高速度航行,最終還是需要上浮以後讓柴油機來發電為蓄電池充電,所以目前AIP動力系統只能作為潛艇油電混合動力系統的輔助動力,真正能達到90天不上浮的只能是正兒八經的核動力潛艇。下圖為俄羅斯海軍裝備的“颱風”級核動力潛艇,潛航排水量達46000噸,比泰國的航空母艦還大,這類超大型潛艇是無法使用AIP系統驅動的。


不論是傳統動力系統還是AIP動力系統的常規潛艇都需要消耗空氣,區別在於空氣的來源。採用傳統動力系統的潛艇潛航時只能開啟電動機來啟動,如果蓄電池的電能耗盡就必須上浮或者伸出通氣管半潛航行,這時候潛艇就失去了隱蔽性優勢,只能被動挨打了。而AIP動力系統的常規潛艇雖然不依賴外界空氣,但是功率實在太小,不足以長時間為潛艇提供全馬力的動能,關鍵是不論哪一種類型的AIP都存在一定的系統危險性,與傳統動力系統相比優勢並十分明顯,因此潛艇完全核動力化才是王道。下圖為排水量為18750噸的美軍俄亥俄級戰略核潛艇,可裝載24枚彈道導彈或154枚巡航導彈。

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