AIP系统优点?

2024/9/2 16:32:58 作者:佚名 来源:伊秀美容网
AIP系统优点?

aip是指不依赖空气的动力装置是指潜艇在水下不需要外界空气而依靠艇内所带的能量物质提供推进的动力装置,简称AIP系统。

AIP系统的一种形式是允许柴电潜艇继续在水下继续运转其柴油发电机,然后利用电力进行推进,水下滞留时间可以延长到2周。AIP系统是一个闭环系统,通过气态氢和液态氧之间的连续化学反应来产生电能。此外,AIP系统非常安静,不会产生大量的热量,使潜艇不易被发现。

目前出现的各种常规潜艇AIP系统不是作为主推进的动力使用,而是在常规潜艇保留原有的柴油机电力推进系统的前提下,加装一套新型的AIP系统,作为其水下低速航行的动力,以达到增加常规潜艇低速潜航的能力、减少暴露率的目的。介绍有以下三种类型。

折叠闭式循环柴油机系统

优点:柴油机技术成熟,性能比较可靠,寿命长,目前此AIP系统所用柴油机可以是标准的潜艇用柴油机,制造和装配技术非常成熟,工作寿命要比其他AIP系统的主机时间长;燃料可以通用,不存在后勤供应问题;随时可以在闭式循环和开式循环两种工况下进行自由转换;由于可以使用大量成熟技术,且水上、水下均可使用,耗油率较低,维修费用相对较低,因此是AIP系统中最经济的一种形式;工作不受潜艇下潜深度影响。

缺点:存在的缺点和不足 工作效率低、氧气消耗量大、排出的热量多,按13000海里的续航能力计算,一艘209型潜艇采用燃料电池仅需携带15吨左右的液氧,而采用闭式循环柴油机、则需30吨左右的液氧;产生的噪声大,不利于潜艇隐蔽需求。

折叠闭式循环汽轮相系统

优点 :功率大,可满足潜艇水下航行需要,法国在为巴基斯坦建造的'阿戈斯塔'90B级潜艇上所安装的 MESMA/AIP系统的功率为200千瓦;燃烧产物的排放非常隐蔽,由于燃烧时的压力较大,燃烧产物的压力也较大,不需要使用其他机械系统加压就能自动排出艇外,相应也就减少了潜艇的自噪声;另外使用气泡分裂系统使排出的二氧化碳气泡减小,提高废气的海水溶解度,如果情况危急,可将燃烧产物进行冷凝储存在艇内,此举将大大提高潜艇的隐蔽性。

缺点 :整个系统非常庞大,辅助机械设备较多,此AIP系统主要部件有燃烧室、蒸汽发生器、二氧化碳冷凝器、蒸汽冷凝器、涡轮交流发电机、各类泵,所以系统安装布置比较困难,需较大舱室空间,这直接影响此AIP系统的实用性;热效率低、经济性较差,此AIP系统的氧消耗量比闭式循环柴油机(CCD/AIP)系统要高15%左右,同时在相同水下续航力的条件下,乙醇所占容积要比CCD/AIP系统多一倍,而且所有系统部件都需要特殊的设计,投资较大,经济性差。

燃料电池系统

燃料电池(FC/AIP)系统是最具竞争力的AIP系统,它是直接将反应物质化学能用电化学方式直接转换为电能的能量供应系统。

优点:

能量转换效率很高,燃料电池通过电化学方式直接将化学能转变为电能,省去了热机发电时所必须经过的'燃料化学能→热能→机械能→电能'复杂的转换过程,减少了能量损耗,理论上的能量转换效率可以达到100%,实际效率可达到70%;对外热辐射较少。

由于能量转换过程中能量损耗较少,所以相应的散热也少,这就有效的降低了潜艇的热辐射,减小被敌红外探测仪器发现的几率;噪声较小,燃料电池系统由于直接进行能量转换,因此本身并无机械运动部件,因此工作过程中非常安静,可以使得潜艇在航行时获得极佳的隐蔽性;

系统维护保养、制造加工很方便,由于系统无机械运动部件,因此就没有磨损造成的故障,便于实现自动化;过载能力强,燃料电池的短时过载能力可达额定功率的2倍,而柴油机等热机却没有这么大的过载能力,因此装备燃料电池AIP系统的潜艇可进行短时的加速航行;系统配置灵活,便于安装,燃料电池是由若干个电池单元串、并联而成,可根据潜艇内部布置的需要,灵活选择燃料电池的配置方式;效率随输出功率变化特性较好,特别适合潜艇对于动力装置需要功率范围宽而效率高的要求。

缺点: 燃料危险性非常大,易发生险情,目前的燃料电池只能用纯氢作燃料,纯氢的加工提取工作异常复杂,且在潜艇狭小空间内,纯氢一旦发生泄漏,浓度超过极限易发生爆炸,危险性很大;

系统比功率较小,目前质子膜燃料电池的比功率只有100瓦/公斤,比之柴油机的300瓦/公斤相差较远,要想达到相同功率,燃料电池所需重量要大于柴油机等;工作寿命短、价格较高,目前的质子膜燃料电池的工作寿命只有5000小时,距离40000小时的目标寿命相距较远,同时其价格也是柴油发电机组的3-6倍,约为3000美元/千瓦,不是一般国家海军可以承受了的。