潜艇加装VIP舱段有什么作用??

【专家解说】：自从潜艇问世以来，人们就期望研究出一种不依赖空气的推进系统(AIP)。90 年代，AI P动力系统以进入实用阶段，潜艇装备后极大地提高了其水下活动时间，从而减少了暴露率，提高了隐蔽性，使常规潜艇作战能力大大提高。所以AIP动力系统地发展，受到了各国海军地高度重视。 斯特林发动机AIP系统 瑞典考库姆公司早在60年代初就开始了斯特林发动机的开发研究工作，先后研制了4型发动机，在世界上一直处于领先地位。1982年开始研制V4-275斯特林发动机AIP系统，1987年9月进行了“水怪”号潜艇的改装，潜艇被分割为两部分，中间加装了8.5米长的AIP舱段，内部装有2台V4-275型斯特林发动机组，2个液氧罐和其他辅助系统。1988年9月该艇下水，11月开始海上航行试验，两年间水下累计航行1400小时，试验取得圆满成功。随后， 瑞典海军立即将该系统用于新研制的“哥特兰”号新一代潜艇上，该艇于1996年服役，成为世界上第一艘正式采用斯特林Aip的常规潜艇。 斯特林发动机又称热气机，它是一种闭式循环外燃装置。采用柴油做燃料，氧做助燃剂，两者约以4比1地比例混合后在燃烧室内燃烧，产生地热能在热交换器中将工质氦加热，氦气膨胀后推动活塞运动产生机械能，通过连杆曲轴带动发电机发电，电池供给电动机带动旋桨产生推力。此系统?燃料为低硫柴油，储存于柴油舱内，助 技烈 氧储存在绝热冷柜中。燃烧好的废气进入吸收器与海水混合，冷却降温后大部分CO2溶于海水被排出舱外，200米深度内由于燃烧室压力高于舷外压力，废气可自由排出，大于200米水深需增压排气。 斯特林AIP系统的研制成功，标志着常规潜艇动力系统的又一次革命。装备该系统的“哥特兰”号潜艇水下续航时间增加到15天以上，大大地增强了潜艇地隐蔽性。同时该系统还具有结构紧凑、容易控制、震动小、噪声低、寿命高和红外辐射小等优点。继“哥特兰”号以后，瑞典海军还定购另外两艘AIP潜艇，同时还推出了用于出口地T96型。日本、澳大利亚已购买了瑞典地V4-275型斯特林发动机系统用于开发研究，泰国、新加坡、马来西亚等国也已于瑞典接触，有意向购买T96型潜艇。斯特林AIP系统目前存在地问题是功率太小，耗氧较多，排气深度较浅。 燃料电池AIP系统 燃料电池是将燃料和氧化剂地化学能直接转换为电能地电化学装置。该系统地燃料为氢气 ，主要来源于液氢、金属储氢和甲醇重整等;氧化剂为储存于低温容器中地氧。燃料电池具有效率高、电压稳定性好、超载能力强、生成物无污染、噪声低、寿命长、积木式结构等优点，适合潜艇地应用。因此，国外从事燃料电池AIP系统研究地国家很多。 前苏联是最早研究潜艇用燃料电池的国家之一，1981年即研制出质子膜燃料电 池，并用其改装了W级潜艇进行海上试验。1987年又建造了著名的“白鲸”号潜艇，该艇采用燃料电池AIP系统，1991年在黑海成功地进行了航行试验。此后俄罗斯还在欧洲国际兵器展览会上推出了排水量为900吨的燃料电池潜艇用于销售，说明燃料电池在俄罗斯无疑已进入实用阶段。 德国在1980年开始了潜艇用燃料电池的研究工作，初期研制的为碱性燃料电池 ，燃料氢由金属氢化物供应，氧从液氧储存罐供给，该系统于1988年5月开始进行了长达8个月之久的海上试验，试验中U1号单靠燃料电池AIP系统水下航行，4.5节时航程达1250海里，水下持续航行时间由85小时提高到364小时，系统安全可靠，试验取得突破性进展。由于碱性燃料电池电解液的腐蚀性，专家们认为质子膜燃料电池(PEM-FC)才是潜艇的理想选择，上述试验的成功为德国海军研制新一代潜艇的质子膜燃料电池铺平了道路。80年代末，美国杜邦公司质子膜技术突破以后，德国西门子公司于1993年研制出潜艇用的质子膜燃料电池，为此德国新设计了装备此种燃料电池的212级潜艇，并于1994年10月与蒂森公司北海船厂和荷瓦兹船厂签订了建造合同，该艇将于1997年开工，燃料电池总功率为300千瓦，8节航速时可航行14天，212艇于2003年服役，届时该艇将成为世界上首批使用燃料电池AIP系统的新型作战潜艇。 加拿大巴拉德公司在质子膜燃料电池研究方面一直处于世界领先地位，自70年 代中期以来，先后自己研究并与美国通用汽车公司、美国能源部合作开发出军用和民用燃料燃料电池动力系统。1994年开始了40千瓦潜艇用燃料电池的研究，并计划在1997-2003年完成300千瓦潜艇系统的研究，2005年以前投入商业化生产。日本目前正于斯特林发动机及闭式循环柴油机对比，确定优先发展的方向。燃料电池AIP系统主要问题是价格较高和氢气的制备问题，各国正在集中精力解决这些问题。 闭式循环柴油机AIP系统 闭式循环柴油机(CCD)AIP系统是以传统的柴油机作为主机，通过控制柴油机的进排气实现闭式循环的系统。该系统工作时，柴油机产生的废气经喷雾冷却后进入吸收器，在吸收器内废气与海水充分混合，其中的CO2与水蒸气溶于海水后通过水管理系统排出舷外。清洁后的部分气体进入混合室，补充足够的氧气和惰性气体氩后重新回到柴油机实现新的燃烧循环。 德国、荷兰、英国是研究闭式循环柴油机的主要国家。1980年英国纽卡斯泰儿大学研制的使用氩气的闭式循环柴油机和英国凯儿顿深海系统公司研制的水管理系统结合试验，从原理上解决了柴油机排气不受海水限制问题。蒂森公司北海船厂1986年研制了第一台150千瓦的闭式循环柴油机系统，1987年至1989年在陆上模拟潜艇上网舱段内，对其进行了500米以内水深时的各种工况的测试考核，曾连续运行250小时，证明系统是切实可行的。1989年至1991年又研制第二台500千瓦的试验样机，并配以新研制的MK3型水管理系统，进行了500米下潜深度工作模拟和耐久性试验。随后与RDM和CDSS两公司合作，将一个装有250千瓦的闭式循环柴油机系统4.5米舱段改装到205型U1号潜艇上，并于1993年3月至4月进行了海上试验，试验中全系统测试取得圆满成功，U1号水下5节航行时航程达到18800海里。该艇改装后虽然排水量增加10%，使最大航速减小0.5，但暴露率减少了30%，提高了潜艇的隐蔽性。目前该公司正与MTU公司合作进一步改进柴油机性能，改进后的新一代闭式循环柴油机AIP系统将装备209级潜艇，用于扩大出口。 荷兰鹿特丹干船坞公司1987年研制了第一代150千瓦闭式循环柴油机AIP系统，1988年至1989年在陆上试验台上进行了可行性试验。1991年至1992年研制出第二代150千瓦闭式循环柴油机，在试验台上进行了耐久性考核，并在艇上进行了展示性运行。1993年又建造了第三代450千瓦闭式循环柴油机和改进的水管理系统，投入了试验运行。该公司设计了最新一代装备有新型电子设备和AIP舱段的“海鳝”号常规潜艇，装备了300千瓦的闭式循环柴油机AIP系统，低速航行水下航程可达11000海里，该艇设计最初为荷兰海军使用，后因经费困难转向出口。 除以上国家外，意大利和日本也在进行这方面的研究，同时还为水下机器人研制了闭式循环柴油机系统，已成功的进行了试验。 由于闭式循环柴油机AIP系统采用成熟的柴油机技术及废气处理和水管理系统专利相比其他系统研制比较容易，风险较小，价格也较低，一般认为更容易实现实艇应用，因而引起许多国家的兴趣，目前韩国、泰国和马来西亚等国均有意向采购以闭式循环柴油机为辅助动力的潜艇，德国已经与德国签订了购置加装CCD的209级潜艇合同，CCD潜艇很有竞争力。 闭式循环蒸汽轮机AIP系统 闭式循环蒸汽轮机系统是一种两个回路的推进系统。在一回路的燃烧室中输入的乙醇与氧气混合并燃烧产生高温高压气体，气体被送往热交换器将二回路的淡水加热为蒸汽，然后被冷却排出艇外。二回路的蒸汽驱动兰金循环的汽轮机转动，带动发电机发电供潜艇推进，工作后的蒸汽进入冷凝器凝结为水，再重新输入蒸发器循环工作。燃料乙醇存放在燃料罐内由单独回路供应燃烧室;液氧储存于低温耐压液氧罐内，使用时由输送泵输往加热器变为氧气后进入燃烧室助燃，全部流程由控制系统完成。 法国 尔汀公司是研制自主式潜艇发电装置的不依赖空气闭式循环蒸汽轮机系统的独家公司，研究工作已有十多年之久，开发出200千瓦的闭式驯化蒸汽轮机AIP系统。该系统试验结束后，将其安装于“阿戈斯塔”90B型潜艇。改型潜艇巴基斯坦1994年已于法国签订了购买3艘的合同，首艇已经开工，其中第三艘将在巴基斯坦装配建造，这艘艇加装闭式循环蒸汽轮机AIP舱段，届时，巴基斯坦将成为2000年之前亚太地区最早拥有Aip潜艇的国家之一。 小型核动力AIP系统 小型核动力AIP系统又称为自持式船用核反应堆发电装置，加拿大ECSA公司从80年代初即开始了小型核动力AIP系统的研究工作，至今已经先后研究成三种型号。该公司计划将AMPS-400型系统装于1000吨级潜艇上，AMPS-1000型装于2000吨级潜艇上。为此，为荷兰RDM公司设计了用于改装海象级潜艇AMPS舱段方案。法国海军对使用和设计CA级潜艇时考虑过加装小型核动力AIP的方案。