亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        從日本“凰龍”號潛艇入役,看常規(guī)潛艇動力技術(shù)新發(fā)展

        2020-07-16 03:42:45李志煒程之年史騰飛高萌
        兵器知識 2020年7期
        關(guān)鍵詞:蒼龍斯特林鉛酸

        李志煒 程之年 史騰飛 高萌

        日本“蒼龍”級“凰龍”號鋰離子電池潛艇,成為世界上第一艘采用鋰離子電池技術(shù)的潛艇

        2020年3月6日,在三菱重工神戶造船廠,日本海上自衛(wèi)隊舉行了第11艘“蒼龍”級潛艇“凰龍”號的入役儀式。該艇是日本首艘采用鋰離子電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉛酸電池的潛艇,標(biāo)志著日本潛艇用鋰離子電池技術(shù)日趨成熟,并實現(xiàn)列裝。此外,該潛艇裝備了先進(jìn)的斯特林發(fā)動機(jī)AIP系統(tǒng),水下續(xù)航力得到大幅提高。近年來,以鋰離子電池、AIP動力技術(shù)為代表的常規(guī)潛艇動力技術(shù)相繼取得進(jìn)展,上艇應(yīng)用步伐進(jìn)一步加快,常規(guī)潛艇新型水下動力技術(shù)時代正在到來。

        “蒼龍”級潛艇技術(shù)領(lǐng)先

        潛艇是日本反潛戰(zhàn),以及海上自衛(wèi)隊執(zhí)行近海巡邏警戒甚至遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)不可或缺的裝備。20世紀(jì)初,日本在完成“親潮”級潛艇建造后,開始發(fā)展排水量更大、潛航能力更強(qiáng)、系統(tǒng)設(shè)備更先進(jìn)的“蒼龍”級AIP潛艇,計劃建造12艘,由川崎重工與三菱重工輪流建造。動力系統(tǒng)原計劃采用柴油機(jī)+斯特林發(fā)動機(jī)+鉛酸電池。為進(jìn)一步強(qiáng)化潛艇潛航能力,確保技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢,日本防衛(wèi)省在2002年便開始研發(fā)潛艇用鋰離子電池,2007年曾計劃在第五艘“蒼龍”級上使用,但因預(yù)算不足和技術(shù)發(fā)展受阻而放棄,直到2014年才決定將鋰離子電池用于“蒼龍”級潛艇11號和12號艇,并列入2015和2016財年國防預(yù)算。

        “蒼龍”級潛艇水下排水量4200噸,是目前世界上排水量最大的常規(guī)潛艇之一。艇長84米,寬9.1米,最大潛深650米,70名艇員,“X”形艉舵?!吧n龍”級潛艇艇型與“親潮”級基本相同,為雪茄形艇體,并在“親潮”級基礎(chǔ)上加裝了AIP艙段?!吧n龍”級裝有6具魚雷發(fā)射管,可混合裝載20枚反艦導(dǎo)彈和魚雷。配備有ZQR-1拖曳陣聲吶、ZQQ-7艇殼聲吶等。其動力系統(tǒng)包括2臺柴油機(jī)、4臺斯特林發(fā)動機(jī)、1臺主推進(jìn)電機(jī),以及鋰離子電池組。該級潛艇的水面最高航速為12節(jié),水下航速為20節(jié),前10艘可以4~5節(jié)航速在水下連續(xù)航行至少2周而不必上浮水面;后2艘可以3.6~5節(jié)航速水下連續(xù)航行2周,并能以20節(jié)航速潛航8.5~11.2小時,高航速續(xù)航力較使用鉛酸電池(1~2小時)提高4倍以上。

        韓國海軍KSS-III鋰離子電池動力潛艇。2018年9月14日, 韓國海軍KSS-III級潛艇首艇“島山安昌浩”號在韓國慶尚南道韓國大宇重工(DSME)玉浦造船廠下水

        韓國大宇造船與海洋工程(DSME)公司在2019年釜山國際海事國防工業(yè)展覽會(MADEX)上首次展示了新型常規(guī)潛艇DSME-2000的概念方案, 采用單殼體,配裝鋰離子電池、光電桅桿、拖曳陣聲吶

        鋰離子電池: 常規(guī)潛艇動力的“新寵”

        除日本以外,印度、德國、法國、韓國等競相研發(fā)部署常規(guī)潛艇鋰離子電池,高能量鋰離子電池替代鉛酸電池已成為未來常規(guī)潛艇的重要發(fā)展方向。2018年2月,印度國防部在發(fā)布的新版《技術(shù)展望與能力路線圖》中明確提出要采購10套潛用鋰離子電池系統(tǒng)。2018年10月,德國蒂森克虜伯海事系統(tǒng)公司與法國帥福得公司合作研發(fā)出了新型潛艇鋰離子電池系統(tǒng),電池的設(shè)計符合海洋環(huán)境使用、安全性和電化學(xué)安全要求,并已通過一系列試驗,證實了電池本體和系統(tǒng)層面上的安全性。同月,法國海軍集團(tuán)研發(fā)出一種高性能、安全性好的LIBRT新型潛艇鋰離子電池系統(tǒng),其能量密度是現(xiàn)役鉛酸電池的兩倍,同時還可顯著縮短充電時間。2018年11月,韓國三星SDI公司等6家公司和韓國電子技術(shù)研究所等5家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合研發(fā)出潛艇鋰離子電池,并通過技術(shù)成熟度評估(TRA),將裝備第二批KSS-III潛艇。2019年7月,日本公布其正在研制的新一代常規(guī)潛艇29SS,也計劃配裝鋰離子電池,進(jìn)一步提升水下高速續(xù)航力和隱身性能。2019年10月,在釜山國際海事國防工業(yè)展覽會上,韓國大宇造船與海洋工程公司首次展示了新型常規(guī)潛艇DSME-2000的概念方案,該型艇同樣裝備鋰離子電池。

        按照日媒披露的消息,采用柴油機(jī)+斯特林發(fā)動機(jī)+鉛酸電池的“蒼龍”級潛艇動力系統(tǒng)平均造價約558億日元,而采用鋰離子電池作為水下動力源平均造價則高達(dá)640億日元。造價更加高昂的鋰離子電池動力系統(tǒng)何以取代傳統(tǒng)鉛酸電池,成為各國競相研發(fā)部署的常規(guī)潛艇動力“新寵”?

        鋰離子電池相比傳統(tǒng)潛艇電池的優(yōu)勢

        與傳統(tǒng)潛艇電池(鉛酸、鎳鎘、銀鋅等)系統(tǒng)相比,鋰離子電池具有單電池電壓高、電池容量大、使用壽命長等優(yōu)點,具體包括以下幾點。

        一是增強(qiáng)常規(guī)潛艇水下續(xù)航力,提高隱蔽性。隱蔽性是潛艇最為關(guān)鍵的性能參數(shù)之一。鋰離子電池具備高能量密度和高效能,其中重量比能為鉛酸電池的3倍,體積比能在2倍以上。在儲能效率上,法國研制的鋰離子電池儲能效率高達(dá)95%,明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鉛酸電池(一般不超過60%)。此外,在同等航程情況下,采用高能量鋰離子電池的潛艇可減少約10%~25%的上浮充電次數(shù)。由于鋰離子電池壓降較小,可用較高的電流保持長時間充電,上浮充電時間亦少于鉛酸電池,進(jìn)一步提高了常規(guī)潛艇隱蔽性能。

        二是優(yōu)化了潛艇有效負(fù)載配置。由于同等電能的鋰離子電池體積,僅為鉛酸電池體積的1/2,采用鋰離子電池可顯著減少電池艙所占空間,優(yōu)化潛艇武器裝備或探測設(shè)備布置,提高潛艇綜合作戰(zhàn)能力。

        三是維護(hù)保養(yǎng)便利,使用成本低。雖然鋰離子電池成本較高,但由于鋰離子電池系統(tǒng)沒有記憶效應(yīng),在作戰(zhàn)使用中幾乎不用進(jìn)行深度放電、周期治療等維護(hù)保養(yǎng)活動。此外,鋰離子電池使用壽命更長達(dá)10~15年,是傳統(tǒng)鉛酸電池的2 倍。綜合來看,雖然鋰離子動力系統(tǒng)建造成本高于鉛酸電池,但其使用成本要低于鉛酸電池。

        圖為法國為澳大利亞打造的“短鰭梭魚”潛艇示意圖,采用鋰離子動力系統(tǒng),在2016年澳大利亞海軍采購競標(biāo)中擊敗德國的216型潛艇和日本的“蒼龍”級潛艇,贏得澳海軍潛艇采購大單

        鋰離子電池上艇應(yīng)用的“絆腳石”

        安全性是鋰離子電池上艇使用的前提,安全保障措施和技術(shù)是艇載鋰離子電池發(fā)展的重點。鋰離子電池以往存在安全性差和易發(fā)生爆炸的危險,一旦失控燃燒,會立刻產(chǎn)生非常高的熱量,釋放有毒煙霧并排放出導(dǎo)電塵埃,并且很難撲滅。由于鋰離子電池過熱,2013年1月7日,日本航空公司由東京飛抵波士頓的一架波音787客機(jī),下客數(shù)分鐘后輔助動力系統(tǒng)(APU)電瓶組件起火,客艙內(nèi)冒出煙霧。同樣是鋰離子電池,使三星Note7手機(jī)頻頻發(fā)生自燃而被列為“危險品”。2008年美國“海豹”特種部隊的迷你潛艇的鋰離子電池也曾在珍珠港發(fā)生自燃。顯然,這種電池的過熱和自燃的可能性,對于裝有數(shù)百個鋰電池的潛艇來說,也是一個噩夢般的存在。德國、法國在研制艇載鋰離子電池系統(tǒng)中,不惜犧牲電池部分重量比能來提升電池安全性,并采取研制電池安全管理系統(tǒng)、采用冗余設(shè)計、研發(fā)新型電池材料等措施消除鋰電池安全隱患,確保電池上艇使用安全。日本多年來投入數(shù)十億美元用于鋰離子電池技術(shù)攻關(guān),通過構(gòu)建更大的鋰離子電池矩陣來確保安全性。此外,鋰離子電池供應(yīng)商還與日本海上自衛(wèi)隊合作進(jìn)行了短路、鹽水侵入、跌落和沖擊試驗,以驗證鋰離子電池的安全性。這些措施均使鋰離子電池朝著更高的安全性和可靠性方向發(fā)展。

        圖為日本GS湯淺公司(GS Yuasa) 制造的鋰離子電池,該公司為諸多國防應(yīng)用開發(fā)和生產(chǎn)先進(jìn)的電池動力系統(tǒng)

        AIP動力技術(shù): 提升潛艇隱身性能的“撒手锏”

        AIP(AirIndependentPropulsion)系統(tǒng)是指潛艇在水下不依賴外界的空氣也能提供推進(jìn)動力和其它動力的能源系統(tǒng),使?jié)撏Э砷L時間無需上浮到水面為電池充電,從而大幅提高潛艇的隱身性能。AIP可分為熱機(jī)系統(tǒng)、電化學(xué)系統(tǒng)和小堆系統(tǒng)三大類。其中熱機(jī)系統(tǒng)包括斯特林發(fā)動機(jī)(SE/AIP)、閉式循環(huán)柴油機(jī)(CCD/AIP)、閉式循環(huán)渦輪機(jī)(MESMA/AIP)等形式;電化學(xué)系統(tǒng)以燃料電池(FC/AIP)形式為主;小堆系統(tǒng)是以低功率核動力裝置(LLNP/AIP)為基礎(chǔ)的動力系統(tǒng)。

        FC2G 型AIP 系統(tǒng)主要組成:(1)氫氣重整器,從柴油中生產(chǎn)富氫氣體;(2)氣體發(fā)生器,提高氫氣產(chǎn)量并從重整器產(chǎn)生的氣體中去除一氧化碳;(3)高科技凈化膜,為燃料電池提供超純氫;(4)PEM 空氣燃料電池,氫氣和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)發(fā)電;(5)氧氣模塊,存儲液氧,為AIP 系統(tǒng)和艇員呼吸提供氧氣

        FC2G型AIP系統(tǒng)艙段。它是第二代燃料電池推進(jìn)系統(tǒng),是一個模塊艙段,所有設(shè)備集成到長約8米的專用艇體之內(nèi)

        瑞典“哥特蘭”級潛艇,它采用斯特林發(fā)動機(jī)AIP技術(shù),是世界上第一批裝備AIP系統(tǒng)的常規(guī)潛艇

        燃料電池系統(tǒng)(FC/AIP)

        FC/AIP 系統(tǒng)由燃料電池本體、氫源、氧源、輔助系統(tǒng)和管理系統(tǒng)組成。輔助系統(tǒng)主要包括水收集系統(tǒng)、惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。管理系統(tǒng)包括氫氣供給、氧氣供給、尾氣管理、氣體增濕、控制單元、DC/DC變換單元、安全管理等模塊。FC/AIP在潛艇上應(yīng)用的基本原理是:氫燃料和氧化劑在燃料電池質(zhì)子交換膜兩側(cè)催化劑表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,為潛艇提供水下的巡航動力。其優(yōu)勢在于不受熱力學(xué)定律限制,只要有氫氣和氧氣供應(yīng),就能直接產(chǎn)生電能,具有效率高、機(jī)械振動少、工作溫度低、工作潛深大、布置方式靈活、安裝和維護(hù)簡單等特點。

        FC/AIP系統(tǒng)的關(guān)鍵在于艇上氫氣的制取和儲存,由于高壓氫氣儲存條件苛刻、金屬氫化物儲氫密度低,目前國外海軍正在研發(fā)利用甲醇、乙醇、燃油為原料重整制氫的技術(shù)。其中俄羅斯第五代常規(guī)潛艇以及法國“短鰭梭魚”型潛艇都在研究燃油重整制氫技術(shù)方案。2019年7月30日,法國海軍集團(tuán)宣布其研制的常規(guī)潛艇用FC2G型AIP系統(tǒng)取得突破性進(jìn)展,成功支撐潛艇在水下連續(xù)航行18天。FC2G型AIP系統(tǒng)通過柴油重整、氣體凈化的方式制取純度超過99.999%的氫氣,增加了燃料電池壽命,優(yōu)于金屬氫存儲解決方案。此外,該技術(shù)提高了催化劑和柴油重整系統(tǒng)的耐久性,減少了維護(hù)時間,對于氫氣的回收效率達(dá)到了99%以上。

        近年來,燃料電池(FC/AIP)逐漸成為常規(guī)動力潛艇裝備數(shù)最多的方案,占據(jù)AIP潛艇一半以上。德國海軍裝備的212型、214型、214A型和216型潛艇,俄羅斯第五代常規(guī)潛艇,西班牙S80潛艇,法國“短鰭梭魚”型潛艇均已使用或確定使用燃料電池+柴油機(jī)動力型式。此外,日本防衛(wèi)省也在研發(fā)潛艇燃料電池動力系統(tǒng),很可能用于下一代29SS潛艇。

        斯特林發(fā)動機(jī)AIP系統(tǒng)(SE/AIP)

        斯特林發(fā)動機(jī)系統(tǒng)主要由斯特林發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)液氧系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、工質(zhì)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成,其工作過程是:在燃燒室內(nèi),氧氣和燃油持續(xù)燃燒,燃燒的火焰將加熱器加熱,由加熱器把熱能不斷地傳遞給流經(jīng)其內(nèi)部的工作介質(zhì)(氦氣或氬氣),介質(zhì)吸收熱量膨脹做功,推動活塞運動,再通過曲柄、連桿機(jī)構(gòu)變往復(fù)運動為旋轉(zhuǎn)運動,使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出功率。

        瑞典最早將斯特林發(fā)動機(jī)技術(shù)應(yīng)用到常規(guī)潛艇上。1996年4月,瑞典A-19級首艇“哥特蘭”號潛艇服役,成為世界上第一艘實用型AIP潛艇。其采用的MK2(V4-275R)型動力系統(tǒng)是目前技術(shù)最為成熟的斯特林發(fā)動機(jī),額定功率65千瓦,最大功率75千瓦。日本于2005年從瑞典引進(jìn)了斯特林發(fā)動機(jī)技術(shù),現(xiàn)役的11艘“蒼龍”級潛艇,每艘裝備4臺MK2型斯特林發(fā)動機(jī)。作為輔助動力系統(tǒng),它們主要是供潛艇在水下以4~5節(jié)的低速航行時使用,保證潛艇水下連續(xù)潛航至少2周而不必上浮水面,低于4節(jié)時持續(xù)潛航時間可進(jìn)一步延長到3周左右。瑞典目前正在研制下一代MK3型斯特林發(fā)動機(jī),在運行效率、輸出功率、水下運行深度、隱蔽性等方面均有所改進(jìn),計劃裝備在瑞典下一代A26型AIP動力潛艇上。新加坡等國潛艇同樣裝備了斯特林發(fā)動機(jī)。

        德國212A級常規(guī)潛艇,該潛艇采用AIP 動力技術(shù),“X”型尾舵

        印度“鲉魚”級潛艇“卡爾瓦里”號。“鲉魚”級潛艇結(jié)合了法國和西班牙兩國潛艇的設(shè)計理念,技術(shù)靈活,性能先進(jìn),可加裝采用了閉式循環(huán)汽輪機(jī)AIP動力系統(tǒng),已成功銷往智利,馬來西亞,印度和巴西等國家

        閉式循環(huán)汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)AIP系統(tǒng)

        閉式循環(huán)汽輪機(jī)(MEMSA/AIP)系統(tǒng)由液氧儲罐、燃料儲罐、燃燒室、冷卻裝置、蒸汽發(fā)生器、汽輪機(jī)等部分組成。其工作過程是:一回路中的氧氣與乙醇在燃燒室內(nèi)混合燃燒,產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈱⒍芈分械牡訜岢烧羝羝麑φ羝啓C(jī)做功,使汽輪機(jī)驅(qū)動電機(jī)發(fā)電,從而為潛艇提供電源。法國從1988年就開始研制MESMA/AIP系統(tǒng),其第一代產(chǎn)品用于出口到巴基斯坦的“阿戈斯塔”級90B型潛艇上。目前法國和西班牙聯(lián)合研制的“鲉魚”級常規(guī)動力潛艇也采用了閉式循環(huán)汽輪機(jī)AIP系統(tǒng)。

        閉式循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)是指不依賴空氣能正常進(jìn)行工作的燃?xì)廨啓C(jī)。它主要由兩個回路組成,一是產(chǎn)生高溫燃?xì)饣芈?,基本上與閉式循環(huán)蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)相同。另一個是工質(zhì)二回路,按布雷頓循環(huán)工作。其工作過程是:工質(zhì)進(jìn)入壓氣機(jī)進(jìn)行增壓,后進(jìn)入回?zé)崞骼米龉蟮挠酂徇M(jìn)行加熱,再進(jìn)入熱發(fā)生器進(jìn)一步加熱,最后進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)膨脹做功,帶動同軸的壓氣機(jī)和發(fā)電機(jī),做功后的工質(zhì)從燃機(jī)出來經(jīng)回?zé)崞鞣懦霾糠钟酂?,然后進(jìn)入冷卻器冷卻,再次進(jìn)入壓氣機(jī)。

        2019年7月,俄羅斯孔雀石設(shè)計局在2019年俄羅斯海事防務(wù)展(IMDS-2019)上首次展示其P-750B型潛艇設(shè)計,其動力系統(tǒng)采用2臺單機(jī)功率400千瓦的閉式循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)和1臺2500千瓦的推進(jìn)電動機(jī)。在水面模式中,動力系統(tǒng)依靠空氣用于燃?xì)廨啓C(jī)做功;在水下模式中,通過杜瓦容器向燃?xì)廨啓C(jī)提供液氧。

        未來可期

        常規(guī)動力潛艇具有噪音小、價格低、建造周期短、易于在淺海區(qū)域活動的特點,適合沿海作戰(zhàn)和水下威懾。伴隨著以鋰離子電池、AIP 系統(tǒng)為代表的常規(guī)潛艇新型動力技術(shù)發(fā)展的巨大突破,常規(guī)潛艇的機(jī)動隱身性能及作戰(zhàn)效能將得到極大提升,未來水下戰(zhàn)場爭奪愈發(fā)激烈。

        猜你喜歡
        蒼龍斯特林鉛酸
        空間站里的“斯特林發(fā)電機(jī)”
        軍事文摘(2023年22期)2023-12-19 06:39:46
        與眾不同的紅頭發(fā)
        繪畫
        沙漠魅影——SAS與斯特林
        斯特林堡與《乘槎筆記》
        歌頌開國領(lǐng)袖毛澤東
        大江南北(2019年10期)2019-11-13 00:28:15
        頌毛公
        中華魂(2018年12期)2018-05-14 13:08:55
        南寧市橫縣榮和五金廠非法處置廢舊鉛酸電池危險廢物案
        何時縛住蒼龍
        金秋(2017年4期)2017-06-07 08:22:16
        三種負(fù)極材料添加對鉛酸電池循環(huán)壽命影響
        中文字幕偷拍亚洲九色| 免费看黄a级毛片| 国产成人精品日本亚洲| 中文字幕熟女激情50路| 免费国产自拍在线观看| 欧美成人片在线观看| 欧美在线综合| 极品美女销魂一区二区三| 成人免费av色资源日日| 国产人妻熟女呻吟在线观看| 香港三级日本三级a视频| 亚洲中文无码av在线| 亚洲AV日韩AV高潮喷潮无码 | 亚洲人妻中文字幕在线视频| 亚洲黄色av一区二区三区| 欧美变态另类刺激| 久久久久99精品国产片| 太大太粗太爽免费视频| 亚洲一区亚洲二区视频在线| 大地资源在线观看官网第三页 | 久久久久久av无码免费网站下载| 中文字幕一区二区人妻| 亚洲av成人在线网站| 国产蜜桃传媒在线观看| 国产欧美日韩精品丝袜高跟鞋 | 久久国产精品久久精品国产| 亚洲综合久久一本久道| 成人自拍小视频在线看| 亚洲va久久久噜噜噜久久天堂| 伊人色综合视频一区二区三区| 91华人在线| 亚洲无人区乱码中文字幕动画| 无套中出丰满人妻无码| 99亚洲精品久久久99| 一本大道久久精品一本大道久久| 亚洲午夜精品一区二区麻豆av| 久久99国产精一区二区三区| 久久天天躁狠狠躁夜夜2020!| 国产午夜精品久久久久九九| 亚州无吗一区二区三区| 精品免费国产一区二区三区四区 |