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锂电升级常规潜艇动力 日韩纷纷采用

信息来源:batterykey.com   时间: 2019-07-14  浏览次数:253

锂电升级常规潜艇动力 日韩纷纷采用

建造中的弗吉尼亚级核潜艇

锂电升级常规潜艇动力 日韩纷纷采用

2018年10月4日,日本苍龙级常规潜艇第11艘凰龙号(SS511)下水。苍龙级常规潜艇号称世界上最大的常规(作战)潜艇,艇长85米,人员65名,水下排水量高达4200吨,计划在2023年前建造13艘。与之前10艘相比,凰龙号最大特点是采用锂电池取代了斯特林AIP系统,成为世界上第一艘采用锂电池推进的常规动力潜艇。韩国紧随其后,新型国产常规潜艇也配备了锂电动力。

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日本苍龙级常规潜艇剖面图 注意AIP舱段的液氧罐

长久以来,潜艇使用铅酸蓄电池存储电能,驱动电机作为水下动力。一般潜艇装有200余块电池,分布在艇体下侧,电池又大又重,1块蓄电池1人多高,蓄电池组总重高达120-400吨,占据潜艇总重的10%左右。虽然块头很大,传统蓄电池存储的电能却十分有限。常规潜艇水下航行一段时间必须上浮,使用柴油机航行(需要氧气),并为蓄电池充电。充十几个小时,在水下以2-4节经济航速也只能跑3-5天,20节的最高航速只能维持1-2小时。总是浮出水面容易暴露,成为飞机的活靶子。

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潜艇底部的蓄电池组 又大又重

为延长常规潜艇水下航行时间,各国都非常重视不依赖空气推进,即AIP技术的发展。现阶段,AIP技术存在明显短板,各国AIP系统输出功率均不能满足水下高速航行需要,且对吨位比较敏感,水下排水量4200吨的苍龙级使用斯特林AIP,就像“小马拉大车”。正因为AIP不能满足需求,美国海军始终坚持全核潜艇部队(哥伦比亚级、俄亥俄级、海狼级、弗吉尼亚级、洛杉矶级)。

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潜艇内电池块头很大

锂电池技术堪称常规潜艇的动力革命。与铅酸蓄电池相比,锂电池寿命高(之前2倍)、充电快(缩短一半至1.5小时以内)、重量轻,能量密度增加数倍,电量增加3倍以上,释放能量效率由铅酸蓄电池的60%-70%提高到80%-90%,在充电不足时也能保持输出,估计水下工作时间可以延长一周到十几天。虽然理论上核潜艇能潜航更长时间,但受补给、船员精神状态限制,很难超过3个,甚至2个月(连续潜航90天世界纪录为中国海军创造)。虽然锂电池价格不低(一套铅酸电池成本约1300万美元、换成锂电池约9700万美元),但与核潜艇比起来还是小巫见大巫。

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新电池重量从0.88降至 0.77吨,体积变化不大0.44X0.43X1.65米

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