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【推荐】日本首艘装备锂电潜艇下水命名为凰龙号

2023-01-16 来源:台州机械信息网

据日本防卫省以及多家日本媒体发布的图片显示,最新一艘苍龙级常规动力潜艇于10月4日在神户下水,这艘苍龙级潜艇是第11艘苍龙级潜艇,舷号511号,被命名为“凰龙(おうりゅう)”号。该潜艇是苍龙级潜艇中首艘使用锂离子电池作为动力的潜艇。

日本最新苍龙级潜艇下水 为首艘装备锂电潜艇

苍龙级潜艇也被称为“平成16年度潜艇计划”,是日本海上自卫队现役最新锐的潜艇类型。该潜艇是目前世界上排水量最大的常规潜艇。该潜艇在设计之初,以其“锂离子电池推进”为噱头,作为一种独立于大多数常规潜艇使用的斯特林无空气推进系统而获得极大关注,但前几艘苍龙级仍然和世界其他AIP常规潜艇类似,采用瑞典斯特林系统。而这艘下水的潜艇是首艘使用锂离子电池的苍龙级潜艇。

使用锂电池的潜艇到底有没有前途?

换装锂离子电池的“凤龙”号水下续航力和安静性将进一步提高,综合作战能力更强,同时还担负着为日本下一代潜艇锂离子电池试验探索的任务。而“苍龙”级潜艇是日本二战后建造的排水量最大的潜艇,水下排水量达到约4200吨,在动力方面,“苍龙”级潜艇采用了斯特林AIP发动机,可以在水下航行两周之久,水上最大航速13节,潜航速度为20节,水下续航时间比未装备AIP系统的常规潜艇高约5倍,具有很强的隐蔽性。

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%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KW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。

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