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日本服役全球首艘锂电潜艇 中国专家指出其不足
本文摘要:日本海上自衛隊近日接收瞭最新一艘蒼龍級常規潛艇“凰龍”號。據報道,“凰龍”號是世界上首艘將鋰電池作為動力的潛艇,這可以讓它在水下潛航時間大幅延長。 科技日報記者瞭解到,“凰龍”號常

日本海上自衛隊近日接收瞭最新一艘蒼龍級常規潛艇“凰龍”號。據報道,“凰龍”號是世界上首艘將鋰電池作為動力的潛艇,這可以讓它在水下潛航時間大幅延長。

科技日報記者瞭解到,“凰龍”號常規動力潛艇在維持規格和航速不變的情況下,使用鋰離子電池替換掉整個斯特林發動機的AIP動力系統和鉛酸蓄電池。

“‘凰龍’號常規動力潛艇是世界上第一艘使用鋰離子電池作為動力的潛艇。受國際條約和法律法規限制,日本不能發展核潛艇,因此隻能在常規潛艇技術上嘗試各種創新和突破。以前的蒼龍級潛艇采用瞭斯特林發動機的AIP動力系統,‘凰龍’號潛艇使用鋰電池可以說是一次全新的嘗試。”軍事研究員蘭順正就此表示。

常規潛艇最早采用柴電動力,用柴油機作為動力源,水面航行時使用柴油機,水下航行時使用蓄電池和電動機。由於柴油機工作需要大量的氧氣,因此隻有在水面狀態、半潛狀態和通氣管狀態航行時才能給蓄電池充電。而以前所采用的鉛酸電池體積和重量太大,而儲電比能卻又很低,而且充滿電很費時間。這導致柴電潛艇水下航行的持續性和隱蔽性較差,很難滿足軍事需求。因此,AIP技術應運而生。AIP是“不依賴空氣推進裝置”的英文縮寫,當前主要有閉式循環柴油機AIP、斯特林發動機AIP、燃料電池AIP以及小型核動力AIP等四種方案。這項技術大大延長瞭常規潛艇的水下活動時間。

但問題是AIP系統增加瞭技術復雜性。

蘭順正表示,雖然斯特林發動機噪音和震動比較小,但其缺點也很突出,即發動機功率低,小於其他推進系統,這導致其水下航速較低。如果要加大功率,就必須多配發動機,不僅對潛艇佈局造成影響,而且占用更多潛艇空間。

斯特林發動機的這種缺點,是導致日本蒼龍級潛艇浮力不足的一個原因。而采用體積小、重量輕、能量密度大、容量高的鋰電池,有利於潛艇減輕重量,節省空間,提升續航能力和機動性。

“日本‘凰龍’號采用鋰電池可以說是回到瞭以前的技術路線,即柴電潛艇,用柴油機作為動力源,帶動發電機給鋰電池充電。”蘭順正表示。

可以說,隨著鋰電池的技術進步,鉛酸電池的缺點造成的柴電潛艇效率不高的問題也有望解決。日本“凰龍”號就做瞭這麼一個嘗試。

既然是全新的,就意味著可能會遇到各種問題,甚至是風險。

雖然鋰電池在其他武器裝備上也有過使用,但由於潛艇的工作環境幾乎是所有軍用裝備中最惡劣的,對安全性的要求也是最高的。在地面和空中裝備上比較成熟的某些技術,不一定能用在潛艇上,特別是對壓力、溫度和通風散熱要求更高的鋰電池。

但蘭順正認為:“既然日本大膽在潛艇上采用鋰電池技術,就意味著日本已經在鋰電池相關技術上取得突破,比如降低發熱量、提升安全性等。而且此次‘凰龍’號潛艇服役,隻是意味著日本已經開始瞭對其實際使用展開測試,並根據試驗不斷改進。隻有‘凰龍’號通過日後的各種試驗,其後的蒼龍級潛艇才會大規模使用鋰電池技術。”

那麼,隨著鋰電池技術的不斷成熟,是不是就可以完全摒棄AIP系統呢?

對此,蘭順正認為,現在談這個還為時過早,首先AIP系統有好幾種,各有優缺點,目前燃料電池AIP潛艇發展前景非常好,鋰電池在常規潛艇上的運用隻是其中一種成熟方案或者是技術路線,能否取代AIP系統還不好說。其次,“凰龍”號的服役才剛剛開啟實用測試,未來能否滿足所需,尚未可知。

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