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AIP潛艇有哪些型別?除了德國,還有哪些國家掌握了AIP技術

簡介美國美國雖然沒有常規動力潛艇,但是也對燃料電池AIP系統技術進行了研究,美國UTC為西班牙S-80A潛艇提供了300kw的質子交換膜燃料電池模組

斯特林發動機有哪幾類

目前世界上真正有能力掌握常規潛艇AIP技術的國家很少,只有瑞典、德國、俄羅斯、法國、加拿大、英國、美國以及中國等少數幾個國家積累了比較成熟的潛艇AIP技術。AIP潛艇的出現,使常規動力潛艇再次獲得較大發展,某些方面甚至能達到核潛艇的水平。常規潛艇的技術難度、建造條件和成本都要小於核動力潛艇,因此被大部分的國家所青睞。但是AIP系統技術仍然是有一定技術門檻的,所以能夠建造AIP潛艇的國家並不多。本文將結合AIP系統的型別,介紹一下目前AIP潛艇的發展現狀。

什麼是AIP潛艇?有哪些型別?

潛艇AIP系統指的是“不依賴空氣推進系統”, 英文全稱是“Air Independent Propulsion”,是指潛艇在水下不依賴外界的空氣也能提供推進動力和其他動力的能源系統。常規動力潛艇一般在水面或通氣管狀態航行時採用柴油機推進,在潛航時採用蓄電池推進,所以要經常浮到水面對蓄電池進行充電。而AIP系統主要利用自身攜帶的氧氣,為熱機或電化學發電裝置提供燃燒條件,提供水下航行所需的推進動力,所以不需要頻繁上浮,可以在水下連續潛航幾周時間。

目前世界上比較成熟的潛艇AIP系統主要分為三大類,分別是熱機系統、電化學系統和小堆系統(核動力AIP系統)。其中熱機系統包括斯特林發動機AIP系統(SE/AIP)、閉式迴圈汽輪機AIP系統(MEMSA/AIP)、閉式迴圈柴油機AIP系統(CCD/AIP)等形式,電化學系統以燃料電池為主要形式,稱為燃料電池AIP系統(FC/AIP),小堆系統是基於低功率核動力裝置的動力系統(LLNP/AIP)。目前使用較多的AIP系統主要有斯特林發動機系統、燃料電池系統和等閉式迴圈汽輪機AIP系統等。下面將結合不同國家的AIP技術情況,逐一介紹以上幾種AIP系統的發展動態。

AIP潛艇有哪些型別?除了德國,還有哪些國家掌握了AIP技術

瑞典

瑞典在斯特林發動機系統方面有很深的技術研究,建造了世界上第一艘實用型AIP潛艇“哥特蘭”號。該潛艇採用兩臺V4-275R MK2斯特林發動機,和兩臺兩臺MTU柴油發電機一起,組成了獨特的閉式迴圈混合動力系統。在V4-275R MK2斯特林發動機之後,瑞典又推出了其升級版V4-275R MK3型無極斯特林發動機,計劃應用在正在建造的A26型常規動力潛艇上。

德國

德國對多種AIP系統技術進行了研究。在閉式迴圈柴油機AIP系統(CCD/AIP)方面,德國利用MTU柴油機、吸收器及海水管理系統組成了250kw閉式迴圈柴油機系統,在已退役的一艘205級U-1潛艇上進行了測試,推出了CCD/AIP艙段。德國在燃料電池AIP系統方面,走在了世界前列。2003年4月,德國下水了全球第一艘燃料電池AIP潛艇——212A型U31號,採用的是BZM 34型燃料電池模組。後來德國又建造了214型潛艇,採用的是改進版的BZM 120型燃料電池模組,輸出功率240kw,水下續航時間可達三週。德國新一代216型AIP潛艇,用鋰離子電池取代了此前的鉛酸電池,代表了燃料電池AIP系統技術的最新發展方向。

AIP潛艇有哪些型別?除了德國,還有哪些國家掌握了AIP技術

俄羅斯

早在蘇聯時期,就進行了閉迴圈柴油機潛艇的研究,並應用在了A615級潛艇上。在667型潛艇上改造而來的“阿穆爾-1650”級AIP潛艇,採用了“水晶”27E型第二代FC/AIP系統,搭載了兩組鹼性燃料電池系統,功率300kw。此外,俄羅斯“拉達”級潛艇也使用了相似的FC/AIP系統。在“水晶”27E型基礎上,俄羅斯又研製了第三代“水晶”型FC/AIP系統,以AIP系統為主動力,額定功率可達600kw,續航力最長可達90天。此外,俄羅斯還在開展小型核反應堆AIP技術和熱氣機AIP系統的研究。

AIP潛艇有哪些型別?除了德國,還有哪些國家掌握了AIP技術

法國

法國在閉式迴圈汽輪機AIP系統(MEMSA/AIP)方面有所造詣,法國第一代MEMSA/AIP系統的穩定功率為200kw,安裝在了“阿哥斯塔”90B級潛艇上。法國研製的自主式能源艙AIP系統,是首個投入使用的閉式迴圈汽輪機AIP系統。以閉式迴圈汽輪機AIP系統為基礎,法國推出了基本-AIP潛艇和緊湊型、低成本AIP潛艇。法國還在研究燃料電池AIP系統技術,提出了SMX-24方案。

加拿大

加拿大在低功率核動力裝置AIP系統(LLNP/AIP)方面比較先進,推出的AMPS系統是目前世界上最為成熟的小型反應堆裝置之一。

英國

英國在閉式迴圈柴油機AIP系統(CCD/AIP)方面處於世界先進水平,先後研製了144kw的D2566ME型、250kw的MTU8V183TE52型、400kw的MAN型閉式迴圈柴油機AIP系統。

美國

美國雖然沒有常規動力潛艇,但是也對燃料電池AIP系統技術進行了研究,美國UTC為西班牙S-80A潛艇提供了300kw的質子交換膜燃料電池模組。另外,美國還研製了SP1000型反應堆系統,還有熱離子和熱電系統反應堆聯合裝置,可以用於驅動3000噸級的AIP潛艇。

中國

中國AIP潛艇採用的是斯特林發動機系統,在這方面處於領先水平。

另外還有一些國家能夠建造或者擁有AIP潛艇,但是其技術基本來自以上幾個國家,因此不能稱之為獨自掌握了潛艇AIP系統技術。

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