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各国AIP潜艇比较

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各国AIP潜艇比较

(瑞哥特兰;德209、212;俄阿穆尔;法阿戈斯塔;法西鮋鱼;日苍龙)

20世纪下叶,电化学发动机在航天器上得到实践应用,随后引起了潜艇设计者的注意。这种不依赖氧气的工作模式是常规潜艇的理想动力来源,引起各国的争相研究。

C-273号柴电潜艇试验中

使用燃料电池的AIP系统的212型潜艇

早在19世纪上叶,电化学发动机作用原理已经被发现,但直到20世纪下叶,电化学发动机才在航天器上得到实践应用,随后引起了潜艇设计者的注意。

一些国家由于各种原因不能或不愿建造核潜艇,特别是德国和瑞典,只向国际市场推出范围较窄的柴电潜艇,因此,他们提供的产品,即使不能在所有参数上达到核潜艇的水平,

也必须在一系列性能上相当接近,才具有较强的竞争力。另外,造船专家对单纯发展核潜艇制造业的合理性产生了怀疑,现代化核潜艇造价惊人(平均单价13-23亿美元),战斗使用和维修保养费用较高,销毁难度较大,潜艇设计师们被迫考虑研制其替代型产品。

众所周知,潜艇战斗效能在很大程度上是由其隐蔽性所决定的,也就是说,潜艇必须能长时间地在水下停留,噪声水平要低。当然,在水下续航性能上,没有哪种潜艇能与核潜艇相抗衡,而且,近年来,核潜艇在降低声纳场水平方面,成绩也比较突出。但是,现代化柴电潜艇同样也需要大幅降低噪声水平。 因此,提高非核动力潜艇战斗效率的问题开始提上日程。关键是要提高水下续航时间,要想达到这一目的,必须建造、使用和掌握厌氧能源装置,只有它才能够保障常规潜艇较长时间的水下航行。苏联率先进行了这方面的研究,到50年代中期前,苏联是厌氧能源装置方面无可争议的先锋,共进行了几种类型单发封闭循环柴油发动机的试验,批量生产了装配这种能源装置的A615型潜艇。当然,由于发动机性能不够完善,潜水员培训水平不高,潜艇经常处于失火和爆炸的危险之中。不过,类似能源装置发展方向本身则是非常有前景的,可惜,随着核潜艇时代的到来,其研制热潮暂时冷却下来。

C-273号柴电潜艇试验开先河

70年代,潜艇建造业对厌氧装置的兴趣开始复苏,苏联再次处于世界领先水平。“天青石”中央设计局在613Э“角鲨”级潜艇方案基础上,研制出了C-273号柴电潜艇,使用电化学发动机,在轻型船体内配备了4个大型液体氢和氧燃料容器。C-273号潜艇的试验于1989年结束,结果证明电化学发动机能实质性地提高潜艇水下续航力,而这是最重要的。在蓄电池不充电的情况下,C-273号潜艇可以2.5节的速度在水下连续航行4个星期,远远高于普通柴电潜艇的3-7天。

勇开先河的“哥特兰”

世界首次加装AIP系统的“哥特兰”级常规潜艇的关键技术部分

1995年2月,世界上第一艘装备斯特林发动机的AIP潜艇“哥特兰”号下水, 1996年7月,该艇正式服役于瑞典皇家海军。虽然这仅是一艘水下排水量近1500吨潜艇,但却标志着常规动力潜艇一个时代的开始。“哥特兰”与其他常规动力潜艇的最大不同就在于:艇上装备有两台功率各为75千瓦的V4-275R型斯特林发动机,每台功率为65千瓦。除了供应艇上的正常照明、电子设备工作及生活设施所需的75-85千瓦外,剩余的45-55千瓦的能量可用于推进潜艇,使其获得大约6节左右的水下航速,并可保持该航速连续航行15天。该发动机另一个令人叫绝之处是,发动机上的吸收装置可把废气与水充分搅和后排出艇外,不会在周围环境中形成气泡,从而减少尾迹,降低红外辐射。“哥特兰”级潜艇的高度自动化,使全艇艇员只有25人,这是现今各型AIP潜艇中人员最少的。

世界首次加装AIP系统的“哥特兰”级常规潜艇

该级艇的反潜、反艇作战能力也相当强,艇上装备有瑞典最新型的指控系统和功能齐全的综合声纳系统;艇艏上方布置有水平排列的4具533毫米鱼雷发射管,下方则是两个水平排列的400毫米鱼雷发射管,分别可发射2000型高速线导鱼雷和TP43-Ⅱ型线导反潜鱼雷,共可携带鱼雷18枚。此外,在不影响携带鱼雷数量的情况下,还可利用外挂装置携带22枚水雷。

另辟蹊径的“212型”

212型AIP潜艇是德国海军研制的。它采用了由燃料电池和柴电动力组成的混合动力装置。燃料电池动力系统主要包括9个模块单元组成的质子交换膜燃料电池模块组、液氧存储罐及在金属氢化物中存储的氢,每个燃料电池模块单元的输出功率为34千瓦。试验证明,用燃料电池作为动力,可使212型潜艇的水下最大航速达到8节以上,并可持续航行7天以上。艇上另一套动力系统是由柴油发电机组、推进电机、蓄电池组和配电设备等组成的常规

推进系统。上述两套系统既可单独工作,也可以同时进行工作。两套系统同时工作时,水下的持续最大航程超过1683海里,是209型潜艇的4倍以上。

212型潜艇

212型潜艇

212与214型潜艇剖视图

212型潜艇艇体采用的是低磁钢材料,同时艇上还装有高性能的消磁系统,可及时地进行消磁处理,使艇始终保持低磁的特征。艇的外表及升降装置表面均涂敷有新研制的、可吸附声波和雷达波的特殊材料,可以有效地降低敌声纳和雷达的探测距离,从而使该艇的隐形性、安静性都名列世界一流。艇前部装有6具533毫米鱼雷发射管,可发射新式智能化鱼雷,既能反舰,也可用于反潜。鱼雷携带量为24枚(必要时也可装24枚水雷)。212型首制艇早于1998年就已开工,但正式服役却要到2003年。

出色隐身的“阿穆尔”

作为研制AIP潜艇的先驱者,前苏联早在20世纪50年代就建造了几十艘使用闭式循环柴油机的Q级潜艇。1988年10月,前苏联海军又进行了装燃料电池的“卡特兰”号潜艇的试验。1991年俄罗斯海军又在“比拉鱼”型潜艇上试验成功低温氢氧燃料电池。下一步,俄罗斯将正式向外推出的一种新型潜艇就是“阿穆尔”级 AIP潜艇。该级艇上采用的是碱性燃料电池系统,同时还有一套柴电动力装置。整套燃料电池动力装置的功率为300千瓦,能保证以水下3.5节的速度持续航行20天。

“阿穆尔”级 AIP潜艇

“阿穆尔”级 AIP潜艇

各国AIP潜艇比较

各国AIP潜艇比较(瑞哥特兰;德209、212;俄阿穆尔;法阿戈斯塔;法西鮋鱼;日苍龙)20世纪下叶,电化学发动机在航天器上得到实践应用,随后引起了潜艇设计者的注意。这种不依赖氧气的工作模式是常规潜艇的理想动力来源,引起各国的争相研究。C-273号柴电潜艇试验中使用燃料电池的AIP系统的212型潜艇<
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