ErnieWobbler最新核潜艇动力潜艇采用的静音发动机AIP模型

瑞典装备斯特林AIP系统“哥德兰”级潜艇

瑞典装备斯特林AIP系统“哥德兰”级潜艇“哥德兰”级第二艘艇下水时的情景，首部部分鱼雷发射管和尾部“X”型舵明显可见。

“哥德兰”级上的9SCS MK3型指挥和武器控制系统“哥德兰”级潜艇是瑞典考库姆公司于20世纪90年代初着手研制的一型装备斯特林AIP系统的新型潜艇，也是世界上第一艘装备不依赖空气推进装置的常规潜艇。

该级艇长60.4米，宽6.2米，吃水5.6米，水面排水量1240吨，水下排水量1490吨，水下最大航速20节，在水下用蓄电池以4~6节航行时，可连续航行3~4天，用蓄电池+AIP航行时，可连续航行20天，下潜深度300米，自持力50天，人员编制25人。

就基本性能参数而言，“阿穆尔”级和“哥德兰”级潜艇大致相当，但“哥德兰”级在自持力和自动化程度方面明显高于“阿穆尔”级潜艇。

哥德兰（上图）的SE-AIP和阿穆尔的FC-AIP都把液氧贮存槽罐布置在艇体内。

老道的俄罗斯人为了避免出现212A和214的相同问题，阿穆尔的吨位被设计的较大，舱室容积也较为宽裕，所以能把贮氢容器也布置到耐压舱室内（叠立的绿色瓶状物），大大改善了系统维护和保养的能力。

隐蔽性能潜艇的隐蔽性是由潜艇自身的安静性能所决定的，安静程度主要取决于潜艇噪声大小。

在海战中，潜艇的低噪声航行，不仅能保持行动的隐蔽，避免被敌方声呐发现，而且可以增大自身声呐的探测距离，做到先敌发现，保持作战的主动权。

势均力敌的作战双方，谁在接敌机动和占位、攻击过程中更安静，谁就最有可能夺取胜利；在执行侦察、布雷等特种任务时，低噪声可以降低敌方探测器材的发现和跟踪概率。

潜艇的噪声源主要由螺旋桨噪声、机械噪声和水动力噪声3部分组成。

为降低噪声，“哥德兰”级采取了许多有力措施。

瑞典＂哥德兰＂号潜艇“哥德兰”级潜艇为长水滴形艇型，这是由于增设了一段安装斯特林发动机系统的舱段，因而使得该艇比一般潜艇长出15%左右。

在设计时，这种艇型经过了多次流体动力学试验，证明非常适于水下活动，具有航行阻力小、噪声低的特性，还具有良好的稳性和操纵性能。

潜艇的“水下呼吸器——ＡＩＰ系统

潜艇的“水下呼吸器——ＡＩＰ系统潜艇，一种令人生畏的“沉默杀手”。

两次世界大战中的出色战绩，让潜艇成为与航空母舰并驾齐驱的海战利器。

潜艇最大的优势在于深藏水下的隐蔽性，不过潜艇只能短时间地躲在水里，需要经常回到水面上。

而核动力的出现使潜艇拥有了几乎无限的水下续航能力，但占据全世界潜艇总数90％的常规动力潜艇的情况并未得到改善，直到AIP系统的问世。

AIP系统全称为“不依赖空气推进装置”。

顾名思义，就是指能让潜艇在没有外界空气的水下航行的动力装置。

以往，潜艇在水下是靠蓄电池带动的电动机提供动力的，而蓄电池的电量有限，只能航行几十个小时，不得不经常上浮至海面“呼吸”，即在通气管状态下使用柴油机为蓄电池充电。

这样很容易被对方雷达侦察到，同时柴油机为蓄电池充电时的噪声，也极易被对方水声器材探测到，因而大大增加了常规动力潜艇的暴露率，使其生存能力受到严重的威胁。

现在有了AIP，潜艇仿佛装上了蛙人用的“水下呼吸器”，持续潜航能力成倍增加，可以保证潜艇作战的需要。

早在“二战”期间，德国和前苏联就开始了AIP系统的研制，只是限于技术水平，到20世纪末方才有了实质性的进展。

除这两个国家外，瑞典、法国、荷兰也都已经研制出了不同类型的AIP系统，主要包括热气机型、燃料电池型和闭式循环发动机型三种。

热气机型是最早投入实用的AIP系统，1995年2月服役的瑞典“哥特兰”潜艇装备的便是热气机，开创了AIP实用的先河。

“哥特兰”号装两台功率各为5千瓦的V4——275R型热气机，每台持续功率为65千瓦。

热气机是一种外燃的、闭式循环活塞式热力发动机。

因它是1816年苏格兰的斯特林所发明，故又称斯特林发动机。

热气机可用氢、氮、氦或空气等作为工质，按斯特林循环。

在热气机封闭的气缸内充有一定容积的工质。

气缸一端为热腔，另一端为冷腔。

工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。

超静音潜艇的声学设计与实现

超静音潜艇的声学设计与实现潜艇的声学设计与实现潜艇是一种能够在水下运动的水下艇船。

与其他船舶不同，潜艇需要在近乎完全失音的状态下航行，以使敌方无法察觉到其位置。

这种追求低声与无声的问题，是在潜艇声学设计和实现过程中需要重视的。

而超静音潜艇更是声学设计和实现的一个重要方向。

声学设计的原则声学设计是潜艇设计的一项核心工作，尤其是在超静音潜艇研发中。

声学设计的核心目标是控制潜艇在运动中产生的噪音。

在选择材料时，需要考虑吸音性能以及潜艇舵体的材质和形状。

对于潜艇的传动设计，需要选择低噪音的推进方式，保证潜艇在不同速度下运动时噪音能够有效控制。

在潜艇设计过程中，尽可能减小机器运行面积和摩擦面积，降低潜艇本身的振动强度，也是有效的声学设计原则。

声学实现的措施声学设计只是潜艇设计的第一步，实现低噪音需要更严格的实践措施。

实践中，需要测试船体的垂向和横向特性，以确定潜艇是否具有足够的稳定性和航行能力。

潜艇中还需要增加有效的隔音材料，以减少传统舰体结构的传声强度。

此外，潜艇在运行过程中的气泡噪音也是尤为重要的声学问题，需要通过调整潜艇的航线和舵位来减少气泡的噪音。

超静音潜艇的实现超静音潜艇是在声学设计和实现的前提下，才有可能被实现。

在这种潜艇中，需要将每一个细节都考虑入内，以实现低噪音的航行状态。

例如，需要考虑舵面和推进器的声学设计，将潜艇的结构“切割”，减少潜艇需要承受的噪声波的数量，以改善潜艇的声学性能。

通过这种精心设计和实施的方法，可以实现潜艇在噪音几乎消失（小于5db）的状态下的航行，达到真正的“无声”或“超静音”水平。

总结声学设计和实现是超静音潜艇研发的关键步骤，涉及许多因素和实践措施，需要注意到各个细节。

但是，超静音潜艇的实现并不仅限于声学技术的应用，还需要设计人员和工程师掌握充分的技术和经验，以创造一个完美的潜艇，实现完美的航行。

aip潜艇原理

aip潜艇原理AIP潜艇原理。

AIP（Air Independent Propulsion）是一种独立于空气的推进系统，它为潜艇提供了长时间的潜航能力，大大增强了潜艇的隐蔽性和生存能力。

AIP潜艇在潜艇领域具有重要的意义，它的原理和技术一直备受关注和研究。

AIP潜艇的原理主要是利用非核动力系统，通过化学反应产生能量，驱动潜艇前进。

AIP系统通常采用燃料电池、柴油发动机或其他新型动力装置，与传统的核动力潜艇相比，AIP潜艇无需频繁上浮充电或补给燃料，能够在潜艇下潜状态下长时间保持潜航能力。

这种独立的推进系统极大地提高了潜艇的作战持久力和隐蔽性，使其成为现代海战中不可或缺的力量。

AIP潜艇的原理技术主要包括燃料电池、柴油发动机和氢燃料电池等。

其中，燃料电池是AIP潜艇中应用最为广泛的动力装置。

燃料电池利用氢气和氧气的化学反应产生电能，驱动潜艇的推进器。

相比传统的柴油发动机，燃料电池具有更高的能量密度和更低的噪音水平，使得潜艇更加隐蔽和安静。

此外，氢燃料电池还具有零排放的特点，对环境友好，符合现代潜艇发展的趋势。

除了燃料电池，柴油发动机也是AIP潜艇的重要动力装置。

柴油发动机通过燃烧柴油产生动力，为潜艇提供推进能力。

虽然柴油发动机在噪音和排放方面不如燃料电池，但其成熟的技术和广泛的应用使得柴油发动机在AIP潜艇中仍具有重要地位。

此外，还有一些新型的动力装置如氢燃料电池等也在不断地进行研究和应用，为AIP潜艇的发展提供了新的动力选择。

总的来说，AIP潜艇的原理主要是依靠独立的非核动力系统，通过化学反应产生能量，驱动潜艇前进。

燃料电池、柴油发动机和氢燃料电池等是AIP潜艇中常用的动力装置，它们各自具有特点和优势，为潜艇提供了长时间的潜航能力和隐蔽性。

随着技术的不断进步和应用的不断拓展，AIP潜艇的原理和技术将会更加成熟和完善，为现代海战提供更强大的战斗力量。

各国AIP潜艇比较

世界各国AIP潜艇性能对比（瑞士哥特兰型潜艇；德国209型潜艇、212型潜艇；俄罗斯阿穆尔型潜艇；法国阿戈斯塔型潜艇；法国西鮋鱼型潜艇；日本苍龙型潜艇）20世纪下叶，电化学发动机在航天器上得到实践应用，随后引起了潜艇设计者的注意。

这种不依赖氧气的工作模式是常规潜艇的理想动力来源，引起各国的争相研究。

C-273号柴电潜艇试验中使用燃料电池的AIP系统的212型潜艇早在19世纪上叶，电化学发动机作用原理已经被发现，但直到20世纪下叶，电化学发动机才在航天器上得到实践应用，随后引起了潜艇设计者的注意。

一些国家由于各种原因不能或不愿建造核潜艇，特别是德国和瑞典，只向国际市场推出范围较窄的柴电潜艇，因此，他们提供的产品，即使不能在所有参数上达到核潜艇的水平，也必须在一系列性能上相当接近，才具有较强的竞争力。

另外，造船专家对单纯发展核潜艇制造业的合理性产生了怀疑，现代化核潜艇造价惊人(平均单价13-23亿美元)，战斗使用和维修保养费用较高，销毁难度较大，潜艇设计师们被迫考虑研制其替代型产品。

众所周知，潜艇战斗效能在很大程度上是由其隐蔽性所决定的，也就是说，潜艇必须能长时间地在水下停留，噪声水平要低。

当然，在水下续航性能上，没有哪种潜艇能与核潜艇相抗衡，而且，近年来，核潜艇在降低声纳场水平方面，成绩也比较突出。

但是，现代化柴电潜艇同样也需要大幅降低噪声水平。

因此，提高非核动力潜艇战斗效率的问题开始提上日程。

关键是要提高水下续航时间，要想达到这一目的，必须建造、使用和掌握厌氧能源装置，只有它才能够保障常规潜艇较长时间的水下航行。

苏联率先进行了这方面的研究，到50年代中期前，苏联是厌氧能源装置方面无可争议的先锋，共进行了几种类型单发封闭循环柴油发动机的试验，批量生产了装配这种能源装置的A615型潜艇。

当然，由于发动机性能不够完善，潜水员培训水平不高，潜艇经常处于失火和爆炸的危险之中。

不过，类似能源装置发展方向本身则是非常有前景的，可惜，随着核潜艇时代的到来，其研制热潮暂时冷却下来。

AIP：想说爱你不容易！（下篇）

AIP：想说爱你不容易！（下篇）本文作者：大兵（接上文）以“斯特林”发动机为代表的潜艇AIP为什么不作为主要动力呢？“斯特林”发动机其实也不是荷兰人发明的。

1816年英国物理学家罗巴特·斯特林，受气缸活塞运动的启发，制造出了一种“外燃发动机”——通过加热气缸周围，使得其中的导热介质（一般是空气）膨胀而推动活塞的运动；而另外一边活塞带动曲轴作功后，又压缩了冷端的介质，当达到临界点时活塞再被顶回来，从而构成了一套冷却、压缩、吸热、膨胀的周期循环。

▲“斯特林”发动机的运作原理示意图。

“斯特林”发动机不同于气缸内直接爆燃做功的特性，决定了它对燃料和助燃剂的需求较低，而且噪音小，通过优化燃料配比和燃烧室材料的“热反射效应”，其热效率也未见得就低。

作为潜艇的辅机，“斯特林”发动机在水下闭循环工作时噪音和振动都比柴油机小得多；由于是靠燃烧加热介质，而非直接作功，所消耗氧气的量在潜艇可自带的承受范围。

▲传统发动机的噪音主要源自气缸活塞运动时的摩擦和震动。

00:00 / 00:002X快进中重播播放00:00 00:00进入全屏画中画点击按住可拖动视频▲这是一台实机展示的二战德国潜艇柴油机。

但“斯特林”AIP要想达到潜艇柴油主机的功率，体积就得大上好几倍——因为这种发动机其实是在燃烧室内套着气缸，等于是延缓燃料和助燃剂作用的空间，来换取更高的热效率和静音特性。

▲潜艇用“斯特林”发动机的功率输出仅相当于1辆Smart轿车。

▲小姐姐的杜卡迪都上面的功率大...还有一个不可忽视的问题，就是功率增大后氧气的消耗量。

正是因为“斯特林”发动机功率较低，潜艇上携带的那点液氧才能满足2~3周的不依赖空气循环；功率要是增大10倍，达到柴油主机的水平，应该带多少液氧合适，或者说还能满足长时间的水下隐蔽航行吗？要知道液氧的存储条件严格，而且也是相当危险的哦！▲日本“苍龙”级潜艇水下排水量高达4200吨，搭载了4台瑞典转让专利技术的“斯特林”发动机。

各国AIP潜艇比较

各国AIP潜艇比较（瑞哥特兰；德209、212；俄阿穆尔；法阿戈斯塔；法西鮋鱼；日苍龙）20世纪下叶，电化学发动机在航天器上得到实践应用，随后引起了潜艇设计者的注意。

这种不依赖氧气的工作模式是常规潜艇的理想动力来源，引起各国的争相研究。

C-273号柴电潜艇试验中使用燃料电池的AIP系统的212型潜艇早在19世纪上叶，电化学发动机作用原理已经被发现，但直到20世纪下叶，电化学发动机才在航天器上得到实践应用，随后引起了潜艇设计者的注意。

一些国家由于各种原因不能或不愿建造核潜艇，特别是德国和瑞典，只向国际市场推出范围较窄的柴电潜艇，因此，他们提供的产品，即使不能在所有参数上达到核潜艇的水平，也必须在一系列性能上相当接近，才具有较强的竞争力。

另外，造船专家对单纯发展核潜艇制造业的合理性产生了怀疑，现代化核潜艇造价惊人(平均单价13-23亿美元)，战斗使用和维修保养费用较高，销毁难度较大，潜艇设计师们被迫考虑研制其替代型产品。

众所周知，潜艇战斗效能在很大程度上是由其隐蔽性所决定的，也就是说，潜艇必须能长时间地在水下停留，噪声水平要低。

当然，在水下续航性能上，没有哪种潜艇能与核潜艇相抗衡，而且，近年来，核潜艇在降低声纳场水平方面，成绩也比较突出。

但是，现代化柴电潜艇同样也需要大幅降低噪声水平。

因此，提高非核动力潜艇战斗效率的问题开始提上日程。

关键是要提高水下续航时间，要想达到这一目的，必须建造、使用和掌握厌氧能源装置，只有它才能够保障常规潜艇较长时间的水下航行。

苏联率先进行了这方面的研究，到50年代中期前，苏联是厌氧能源装置方面无可争议的先锋，共进行了几种类型单发封闭循环柴油发动机的试验，批量生产了装配这种能源装置的A615型潜艇。

当然，由于发动机性能不够完善，潜水员培训水平不高，潜艇经常处于失火和爆炸的危险之中。

不过，类似能源装置发展方向本身则是非常有前景的，可惜，随着核潜艇时代的到来，其研制热潮暂时冷却下来。

改变海战场的新技术常规潜艇AIP技术(精)

改变海战场的新技术——常规潜艇AIP技术常规潜艇的AIP动力装置是指利用潜艇自身携带的氯化剂，而不需要与空气接触就能为潜艇提供能量的一种动力装置。

AIP动力装置可明显提高常规潜艇的水下自持力和生命力。

在柴电潜艇上加装AIP装置之后，通气管航行时间减少，降低了暴露率，提高了隐蔽性和安全性。

AIP动力装置包括：斯特林发动机、燃料电池和闭循环蒸汽轮机等。

斯特林发动机技术斯特林发动机是外部加热闭式循环发动机，通过压缩和膨胀将热能转化成机械能。

与普通柴油机的不同之处是，动力活塞在闭合的氦气工作气体系统中，燃烧产生的热量经换热器传递到循环回路。

早在20世纪60年代末，瑞典联合斯特林公司(USAB)就开始研究斯特林发动机技术。

70年代初又进行了斯特林发动机水下应用研究，包括为瑞典海军和考库姆公司进行的初步研究项目，以及为瑞典海军进行的潜艇用斯特林发动机研究。

1982年该公司开始研制潜艇用V4-275斯特林发动机。

为了验证斯特林发动机的可行性，瑞典考库姆公司设计了一段浮动式舱段进行海上试验。

舱内主要装有1台V4—275斯特林发动机，以及全尺寸的液氧罐和辅助设备，并于1985年5月由瑞典海军潜艇艇员按整套系统鉴定试验要求进行运行试验。

这些试验为以后加装潜艇舱段设计提供了重要依据。

1988年，瑞典海军决定改装“水怪”号潜艇(1980年服役)。

改装后的“水怪”号于l988年9月重新下水，11月开始海上试验，l989年4月重新服役。

它是世界上第一艘使用斯特林发动机的潜艇。

1988年，瑞典联合斯特林公司并入考库姆公司后，考库姆公司开发了MK2生产型斯特林发动机，其主要目标是提高可靠性和减少维修，达到平均大修时间2000小时，最大轴功率仍为75千瓦，同时开发能在更深下潜深度工作和具有低信号特征的排气系统。

第一批4台于l990年开始制造。

1996年7月，世界上第一艘从建造开始就装备斯特林发动机的潜艇——瑞典海军“哥得兰”号服役。

常规潜艇的_芯动力_AIP原理比析

近年来，随着科学技术的进步，反潜探测装备和技术迅猛发展，各型声纳、磁探仪、天基雷达、激光探测器、红外探测仪等新型反潜设备投入使用，大大降低了常规潜艇的作战效能。这其中的主要原因就是常规潜艇水下航行时，蓄电池储备电能极其有限，当电能消耗到一定程度时，就需要上浮至通气管航行状态利用柴油发电机组对蓄电池进行补充充电。而此时是常规潜艇最容易暴露的时刻，这也是常规潜艇最致命的弱点之一。因此，增大常规潜艇水下续航力和续航时间，减小通气管航行状态的暴露几率，提高隐蔽性，一直是常规潜艇设计者和使用者长期为之奋斗的目标。
除却是难中之难，主要方法是碱溶液吸收所用的一样，可广泛采购，不存在后勤供
法、再生吸收剂吸收法和海水溶解法，其应问题；随时可以在闭式循环和开式循环
中最好的应是海水溶解法，原料取之不两种工况下进行自由转换，因为该系统所
竭，用之方便，实现难度较小。其二是使用柴油机与普通柴油机一样，所以可以进
柴油机在使用循环气体的情况下能保证足行自由转换，增加潜艇使用的灵活性；由
存在的缺点和不足工作效率低、氧
主要的技术优点柴油机技术成熟，气消耗量大、排出的热量多，按１３０００海
性能比较可靠，寿命长，目前此ＡＩＰ系统里的续航能力计算，一艘２０９型潜艇采
所用柴油机可以是标准的潜艇用柴油机，用燃料电池仅需携带１５吨左右
制造和装配技术非常成熟，工作寿命要比的液氧，而采用闭式循环柴油机
36
2006.3
液氢罐
MILITARY TECHNOLOGY 军事技术 ■
“斯特林”动力工作流程系统简示图
废气
液氮罐
“斯特林”主机
直流发电机
瑞典考库姆公司“斯特林”动力舱段

常规潜艇的“芯动力”——AIP系统

机系统和电４￣系统。其中热Ｅ－－机ＡＩ系统主要包括闭式循环Ｐ柴油机（ＣＣＤ／Ｐ、特林发ＡＩ）斯动机（Ｅ／Ｐ、式循环汽轮机ＳＡＩ）闭
是：将氧气和氢气按一定比例
混合成相当于空气成分的气体输入到柴油机的汽缸中，然后
剩余废气进入一个吸收器。二氧化碳与吸收器喷淋的海水混合并被吸收，由海水管理系统
排出艇外。这套系统与柴油机
潜艇水下续航力和续航时间，减小通气管航行状态的暴露几率，高隐蔽性，直是常规潜提一艇设计者和使用者长期为之奋
柴油与氧气发生燃烧反应，产
生的热能推动活塞运动进而带
仪等新型反潜设备投入使用，大大降低了ｇ－潜艇的作战效规
能。这其中的主要原因就是ｇ－
（ＥＭＡ／Ｐ、电混合推进ＭＳＡＩ）核系统（ｓ／Ｐ；化学Ａｌ系ｓＮＡＩ）电Ｐ统主要是聚合物电解质膜燃料
料电池、子交换膜燃料电池。质但目前国外技术较为成熟、或者已进入实用阶段，能够大幅提高常规潜艇水下作战能力的Ａｌ系统主要是闭式循环柴油Ｐ机、特林发动机、式循环汽斯闭

伴随时代发展的潜艇AIP技术

伴随时代发展的潜艇AIP技术设计与建造可以长期在水下活动的真正潜艇，早在19世纪末期至20世纪初期就已经是研制潜艇的先驱们孜孜不倦追求的目标。

由于受到科学技术的限制，无数潜艇设计师和工程师经过几十年的探索和努力，这个愿望一直没有实现。

1954年，当世界上第一艘核潜艇问世之际，人类终于实现了建造真正潜艇的夙愿。

但是，由于受政治、经济以及技术水平等多方面的限制，世界上仅有少数几个国家才建造并拥有了核潜艇，对于大多数国家来说，他们拥有的是常规动力潜艇，建造核潜艇只是可望而不可即的遥远目标。

因此，摆在大多数国家面前需要解决的迫切问题，是如何延长常规动力潜艇的水下续航能力，使其成为非核动力的真正潜艇。

因此，潜艇AIP技术受到了许多国家的普遍关注和青睐，这种国际环境提供了潜艇AIP技术发展的温床。

从这个意义上来说，潜艇AIP技术不是少数几个国家的需求催生的，它是时代发展的需要。

早期的AIP技术潜艇AIP系统的发展始于第二次世界大战之前。

1933年，德国的赫尔穆特·瓦尔特教授的研究结果表明，利用过氧化氢溶液可以产生动力，并且还发现了一些能促使氧化物迅速分解的催化剂。

1936年，赫尔穆特·瓦尔特教授设计了一台可以装备在潜艇上的、功率为1400马力的“瓦尔特”型闭式循环汽轮机，德国的克虏伯公司根据瓦尔特教授的设计图纸制造了一台“瓦尔特”型闭式循环汽轮机。

陆上试验运行结果表明，这台“瓦尔特”型闭式循环汽轮机运行可靠，工作稳定，具有实用效果。

1940年，德国在一艘排水量为80吨的试验潜艇上装备了一台功率为2000马力的“瓦尔特”型汽轮机，在进行海上试验航行时，该潜艇可以达到水下28节的最高航速。

这一航速指标是当时世界各国潜艇水下航行速度的最高记录。

二次世界大战期间，德国对“瓦尔特”闭式循环汽轮机系统寄予了很高的期望。

建造了多种功率的“瓦尔特”闭式循环汽轮机并装备了潜艇，这些潜艇在二战结束之前被德国人沉到了海底。

瑞典潜艇中不用空气的推进装置(AIP)的运行要求

瑞典潜艇中不用空气的推进装置(AIP)的运行要求
佚名
【期刊名称】《船电技术》
【年(卷),期】1993(000)005
【摘要】无
【总页数】3页(P31-33)
【正文语种】中文
【相关文献】
1.潜艇“柴油机+小型反应堆装置+电力推进”AIP装置军事、经济和使用性能分析 [J], 李大鹏;王臻
2.关于发展潜艇不用空气的推进系统的看法 [J], 郭自强
3.德国在役潜艇不靠大气推进装置(AIP)的改装及AIP在新艇上的应用 [J], 张春甫
4.瑞典“哥特兰”PK德国212级——两种典型AIP常规潜艇大比拼 [J], 肖鹏
5.常规潜艇的推进装置——AIP系统 [J], 李红军（译）
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

安静型潜艇的AIP动力系统及其废气管理

废气的压缩、液化处理：一般来说 AIP 动力系统中都有废气处理的问题。瑞典一家公司中的斯特林发动机中产生的废气的主要成分是二氧化碳，废气经过冷却器的处理之后温度会大幅度降低，然后再经过废气的压缩，被存储在潜艇上。斯特林发动机的燃烧室压力比较高，所以利用压缩法来处理废气会比吸收法好一些。当然除了吸收法以及压缩法，还有液化处理法，经过液化处理把二氧化碳存储到潜艇之上，能够减小压缩功耗，降低净输出功。
关键词院安静型潜艇；AIP 动力系统；废气管理
0 引言潜艇指的是能够在水下运行的舰艇，一战之后，潜艇被广泛应用于军事当中，是一种公认的战略性武器。而闭式循环柴油机、斯特林发动机等潜艇上的 AIP 动力系统装置，在燃烧的时候会产生一些废气，如果不对废气进行科学排放和管理的话，就会影响到潜艇的隐蔽性，因此在排放废气时需要保证安静型潜艇的隐蔽性。 1 安静型潜艇二十世纪初，潜艇上装置的是大型的低速柴油机，但是利用这种柴油机直接驱动的方式会产生强烈的低频噪音，而且需要经常维修。但是，潜艇多应用于军事当中，所以这种低频噪音会降低潜艇的隐蔽性，不利于作战。因此，在潜艇中安装 AIP 动力系统可以有效提高潜艇的潜水深度、隐蔽性以及续航能力。 2 AIP 动力系统当前，可以大致将 AIP 动力系统分为四种基本类型，分别是闭式循环柴油机、斯特林发动机、闭式循环蒸汽轮机以及燃料电池[1]。淤闭式循环柴油机动力系统：闭式循环柴油机是一种最为简单的 AIP 动力系统，主要包括海水冷却回路、柴油机动力以及废气管理系统。闭式循环柴油机产生的废气经过预冷器的一系列作用之后排出潜艇之外，这些作用包含脱水、降温，以及高压海水吸收式废气管理系统的处理。这种动力系统具有技术纯熟以及成本低的优势，但是会产生很大的噪音，所以还需要对噪音进行处理。于斯特林发动机动力系统：斯特林发动机是一种比较早的 AIP 动力系统，也是一种闭式循环、外燃的发动机。在斯特林发动机运转的过程中产生的废气会进入到冷却器当中，然后冷却器将其中的水蒸气分离并排到艇外。水蒸气排出之后，废气当中的主要成分就变成了氧气以及二氧化碳，这些废气会经过废气管理系统的处理然后排出潜艇之外。盂闭式循环蒸汽轮机动力系统：这种蒸汽轮机的寿命比较长，对燃料的要求也比较低，但是启动的速度不是很快，而且会产生较强的红外信号。榆燃料电池动力系统：燃料电池动力系统是一种不经常用的 AIP 动力系统，但是能够将化能变成电能，产生的信号也比较小，在未来的发展中应该会广泛应用。 3 AIP 动力系统废气管理 AIP 动力系统的构成部分主要是主机、液氧系统、控制系统以及排气系统。排气系统的主要功能就是处理发动机运转过程中产生的废气，并且将排放废气时产生的红外

aip潜艇原理

aip潜艇原理AIP潜艇原理潜艇是一种具有水下航行能力的水面舰艇，它能够在水下进行隐蔽行动，执行各种任务。

在潜艇的发展过程中，潜艇动力系统的进步起到了关键作用。

其中，AIP（Air Independent Propulsion）潜艇原理是一种重要的技术革新。

本文将介绍AIP潜艇原理的基本概念、工作原理以及应用。

AIP潜艇原理是指潜艇在水下航行时，不需要通过空气呼吸，而是利用其他形式的能源来提供动力，从而延长潜艇在水下的持续时间。

传统的潜艇通常依靠柴油发动机来提供动力，但是由于柴油发动机需要通过空气进行燃烧，因此潜艇在水下行驶时必须浮上水面，开启潜艇舱门以供空气进入发动机进行燃烧，这就暴露了潜艇的位置，增加了被敌方发现的风险。

而AIP潜艇则采用了其他形式的能源供应系统，使得潜艇能够在水下长时间保持隐蔽。

AIP潜艇的主要能源系统包括燃料电池、核动力和空瓶式氧化剂等。

其中，燃料电池是最常见和成熟的AIP潜艇动力系统之一。

燃料电池是一种将氢气与氧气反应产生电能的装置。

在AIP潜艇中，燃料电池通过氢气与氧气的反应产生电能，驱动电动机提供推进力。

与传统的柴油发动机相比，燃料电池具有高效、无污染、低噪音等优点。

同时，燃料电池的氢气可以通过水解、重水氧化和有机物解离等多种方式得到，因此氢气供应相对容易。

除了燃料电池，AIP潜艇还可以采用核动力系统。

核动力潜艇通过核反应堆产生的热能驱动蒸汽轮机提供动力。

核动力系统具有高效、持久的特点，能够提供长时间的水下航行能力。

然而，核动力系统的建造和维护成本较高，同时也存在核辐射的安全风险。

空瓶式氧化剂是另一种常见的AIP潜艇动力系统。

空瓶式氧化剂指的是潜艇在出发前携带足够的氧气供应，通过化学反应产生动力。

这种系统的原理类似于火箭发动机，通过燃烧化学燃料与氧气产生高温高压气体，从而推动潜艇前进。

空瓶式氧化剂系统的优点是结构简单、可靠性高，但氧气储备有限，限制了潜艇的潜航时间。

常规潜艇不依赖空气的动力装置AIP之热机类

常规潜艇不依赖空气的动力装置AIP之热机类英文名称；Air Independent Plant for Conventional Submarine(AIP)技术类别：船用特种动力;动力推进;苍龙级潜艇使用了瑞典考库姆的斯特林热气机技术[定义]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。

现在核潜艇的动力装置虽然是真正的不依赖空气的推进装置，但不在目前所称的常规潜艇不依赖空气动力装置的讨论范围之列。

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。

常规潜艇AIP系统主要由液氧等能量储存供给系统，能量转换装置、废气物排放处理系统、辅助系统、隔振装置和控制系统等组成。

目前研制的AIP系统依能量转换装置的不同有多种形式，主要有斯特林发动机、闭循环柴油机、闭循环汽轮机、燃料电池和小型核动力装置。

[相关技术]液氧贮存技术；燃料处理技术；降噪技术；材料技术；密封技术[技术难点]不依赖空气的动力装置能否在潜艇上使用主要取决于潜艇要求的技术性能。

因此，其技术难点也表现在满足潜艇的这些技术要求上。

这些技术要求主要是尺寸重量、对潜艇尺度的影响、振动、噪音、红外等特性信号、下潜深度，以及对潜艇性能的影响等。

除此之外，所有不依赖空气的动力装置，除小型核动力装置外，在艇上使用时都需要解决液氧在艇上储存的安全问题，对燃料电池还需解决好氢气产生和安全问题。

目前所有上述不依赖空气的动力装置，其单机功率均较小，只能满足水下低速航行的需要。

提高单机功率，在比较经济的条件下解决好潜艇的潜航是AIP系统今后要解决的重要课题。

[国外概况]不依赖空气的动力装置（AIP）一般有热机类和电化学系统类多种类型。

但当前研究得最多、且最容易在常规潜艇上使用的大概只有5种，即：（1）、斯特林发动机；（2）、闭循环柴油机（又称再循环柴油机）；（3）、闭循环汽轮机；（4）、燃料电池；（5）、小型核动力装置。

潜艇降噪的措施

潜艇降噪的措施潜艇是一种在水下进行行动的舰艇，为了保证其隐蔽性和作战效果，潜艇在设计和建造过程中就考虑了降噪的措施。

以下是一些潜艇降噪的常见措施：1.外形设计：潜艇的外形设计一般采用流线型，使得水流在其表面流动时减少噪声的产生。

此外，潜艇表面通常会有平滑的涂层或减振材料来减小噪声的反射。

2.船体结构：潜艇的船体结构需要具备足够的强度和刚度，以应对水流和水压力的作用。

船体通常采用复合材料或音纳透明材料，以减小噪声的传播和反射。

3.反声学设计：潜艇在设计过程中会采取一系列的反声学措施，包括减轻机械噪声、流体噪声和结构噪声。

例如，通过采用隔振措施和减振装置来降低机械噪声的产生和传播。

4.潜艇艉部设计：潜艇艉部通常设计成圆锥形或鱼尾形，以减小尾流所产生的水流噪声和涡流噪声。

5.引擎和推进系统：潜艇的引擎和推进系统需要具备低噪声和高效率的特性。

潜艇常常采用无声推进系统，如电力推进系统或氢燃料电池推进系统，以减少引擎噪声的产生。

6.消声装置：潜艇还会配备消声装置，用于减弱和吸收机械振动和噪声的传播。

消声装置可以包括消音器、消音材料和减振器等。

7.传感器隐身：潜艇的各种传感器，如声纳、雷达和通信设备等，也需要进行隐身设计，以减小噪声的产生和反射，避免被敌方探测。

8.静音技术：潜艇常常采用静音技术，如隔声舱、静音推进器和消声泡等，以减小噪声的传播和反射。

这些技术可用于减小机械噪声、水流噪声和流体噪声。

总的来说，潜艇的降噪措施是一项综合性、复杂性的工程，在设计、建造和维护过程中需要综合考虑各个方面的因素，并采取相应的技术措施，以保证潜艇在水下行动时的低噪声水平。

这样一来，潜艇就能更好地保持隐蔽性，提高其作战效果。

安静型潜艇的AIP动力系统及其废气管理

第 26 卷第 5 期
舰船科学技术
Vo1 . 26 No . 5
2004 年 10 月
SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Oct . ，2004
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
文章编号：1672 - 764（9 2004）05 - 0022 - 05
斯特林发动机是最早的 AIP 解决方案，其原理如图 2 所示。斯特林发动机是一种外燃的、闭式循环、往复活塞式热力发动机。斯特林发动机可用氢、氮、氦或空气等作为工质，其中氦用得较多，按斯特林循环工作。在斯特林发动机封闭的气缸内充有一定容积的工质———氦。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在冷腔中压缩，然后流到热腔中迅速加热、膨胀作功，推动活塞往复运动，带动发电机发电。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，热量通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。离开燃烧室的废气温度约为 760C，废气离开燃烧室后首先进入排气冷却器，水蒸气得到了分离，然后排至艇外。经过
隐蔽性是潜艇最重要的特征。潜艇的信号特征包括声呐、视觉、金属磁信号、红外热信号、化学信号及尾迹信号等。对应于各信号特征，反潜专家先后开发了声呐探潜、磁探测、热探测、废气的化学探测、尾迹探测、流体内部扰动探测以及激光微光探测、卫星
收稿日期：2003 - 07 - 28
第5期
黄志光，等：安静型潜艇的 AIP 动力系统及其废气管理
图 2 潜艇斯特林发动机 AIP 动力系统原理
· 24 ·
舰船科学技术
第 26 卷
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

“狮城瑞典新制造”“射手级”AIP潜艇

“狮城瑞典新制造”“射手级”AIP潜艇来自瑞典的“射手”2005年11月8日，新加坡国防部与瑞典考库姆公司正式签署采购2艘“西约特?m”级常规潜艇(即“西约特?m”号和“郝辛?m”号)合同，军售项目代号“北极光”，这是继“挑战者”级潜艇后新瑞两国再次实现潜艇防务合作。

该两艘潜艇被分别命名为“射手”号和“剑客”号。

“西约特?m”级常规潜艇是考库姆公司20世纪70年代末80年代初设计的，80年代末服役，1999年开始现代化改造，主要是加装斯特林AIP系统和更换电子设备。

成为“射手”级的这两艘“西约特?m”级潜艇又经过了瑞典考库姆公司和新加坡国防科技局联合的全面综合改装升级。

该艇加装了一部空调，使其能适应新加坡周边热带浅海海域作战。

采用单壳体，艇内采用双耐压舱室设计，当某个舱室渗水时，既确保了潜艇安全，又大大提升了艇员的生存能力。

艇艉装备x 型艉舵，较传统十字型艉舵效率高，降低了潜艇噪音，减少其磁性信号：四个舵面均有垂直舵和水平舵的双重功能，在水平机动或垂直升降时均发挥作用，且每个舵面都可进行独立控制，大大提升了潜艇机动性能，在濒海作战中优势更明显，尤其适宜在新加坡领海海域作战。

该级艇比“挑战者”级潜艇足足大出300吨，是新加坡海军目前最大吨位潜艇。

长60.5米(较原型艇长12米)，宽6.1米，吃水5.6米，水面航速8节(较原型艇慢3节)，水下航速15节(较原型艇慢5节)，水面排水量1400吨(较原型大330吨)，水下排水量1500吨(较原型大350吨)，艇员编制28人(较原型艇增加4人)。

就英吨位而言，“射手”级在东南亚地区仅次于马来西亚海军“端古•阿卜杜尔•拉赫曼”级潜艇(水下排水量1670吨)，比印尼海军性能老化的德制209／1300型“查克拉”级(水下排水量1 395吨)大出105吨。

就其总体性能而言，当之无愧是东南亚地区最先进的潜艇。

新加坡需要“射手”吗?早在1997年，新加坡就从瑞典采购了4艘“海蛇”级潜艇，更名为“挑战者”级，1999年交艇，成为东南亚第一个真正拥有潜艇的国家。