潜艇动力装置分析

缺点： 技术难度大 稳定性差 建造费用高 噪音大 维护要求高

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IIA型 1934-1935 排水量 水面254吨/ 水下303吨/ 总计381吨 长度 40.9米（134尺2寸） 全长/ 27.8米（91尺2寸）压力壳 宽度 4.1米（13尺5寸） 全长/ 4米（13尺1寸）压力壳 高度 8.6米（28尺3寸） 吃水深度 3.8米（12尺6寸） 动力 2 × MWM RS127S 6缸柴油引擎， 700 hp （522 kW） / 2 × SSW PGVV322/26 双动电力发动机， 402 hp （300 kW） 最大速度 水面13节、水下6.9节 续航力 水面1600海里（2960km）/8节（15km/h）、 水下35海里（65km） /4节（7km/h） 最大下潜深度 150米（492尺） 下潜时间 35秒（潜望镜深度-10米） 武器 3 ×533mm鱼雷发射管（船首），5枚鱼雷 潜艇人员 22~24人
核动力潜艇

核潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应 堆为动力来源设计的潜艇。由于这种潜艇 的生产与操作成本，加上相关设备的体积 与重量，只有军用潜艇采用这种动力来源。 核潜艇水下续航能力能达到20万海里，自 持力达60-90天。
核动力装置
核动力装置是指利 用核燃料(铀一235、 钚等)裂变产生的能 量为船舶提供动力 的装置。基本工作 原理是利用原子核 裂变反应能量产生 的高温来产生蒸汽， 推动汽轮机组产生 动力，用来推进船 舶前进或发电。
核反应堆原理图
核潜艇结构图
鹦鹉螺号潜艇
• 1954年1月21日，世界第一艘核潜艇“鹦鹉螺” 号诞生，共花费5500万美元。新建成的“鹦鹉螺” 号总重2800吨，比旧式潜艇大得多。艇长97.5米， 宽8.4米，吃水6.7米，水上排水量3700吨，水下 排水量则达4040吨；配备6具533毫米鱼雷发射管， 可携带18枚鱼雷；下潜深度为200米，潜航时最 高航速达20节；可在最大航速下连续航行50天、 全程3万公里而不需要加任何燃料。该艇与当时的 普通潜艇相比，航速大约快了一半。整个核动力 装置占船身的一半左右
德国212型潜艇
212型潜艇属中型潜艇，长53.2米，宽6.9 米，吃水5.8米；水上排水量 1320吨，水下 排水量 1800吨；水上航速12节，水下航速 20节。由于该艇安装了自动化程度很高的 指挥和武器控制系统，故人员编制只有23 人。212型潜艇的主要武器是艇首安装的6 具533毫米鱼雷发射管，可发射新改进的 DM2A4重型线导鱼雷。
AIP技术
• 不依赖空气推进技术 (AIP Link)是使常规 潜艇潜航时间大幅提 高的新技术 ，目前 瑞典研制的斯特林发 动机和德国研制的燃 料电池这两种AIP动 力装置已达到实用阶 段。
斯特林发动机AIP（SEAIP）

斯特林发动机（SE）AIP以不依赖空气的斯特林 机（Stirling Engine）为发电机原动机。斯特林 发动机是一种外部加热的连续燃烧发动机，它通 过外部燃烧的高温气体经加热管加热内部循环的 工质（船用斯特林机通常用氦气作循环工质）， 内部循环工质受热膨胀推动活塞作功，使发动机 输出轴功率。为了使发动机在无空气条件下连续 运行，同样需要连续不断地供应氧气燃烧供应热 量，因而SEAIP也装有较大容量的液氧罐。为了排 除燃烧后废气，有两种方法可选择。一种是利用 废气压力直接排到舷外海水，这需要较高的燃烧 压力（30 bar左右），且未燃烧的O2会随废气直 接排至舷外，导致未燃O2气和来不及溶解的CO2气 冒至海面。另一种方法是象CCDAIP系统一样，装 备排气冷却CO2海水吸收器及水管理系统，这样装 置会比直接排出废气的办法复杂些，但可使燃烧 压力降低，燃烧不随潜深影响，不会产生气泡航 迹，隐蔽性较好。
AIP系统
• Air Independance Power • AIP是“不依赖空气推进装置”的英文缩写，如 今它已为人们普遍接受，日渐风靡各国海军并大有引 领常规潜艇发展之势。 • 现有的常规动力潜艇,在水面航行时,用些油机作 动力,同时给蓄电池充电；在水下航行时用蓄电池提供 动力。潜艇因此要经常浮 出水面,不利于隐蔽。为了 克服这一缺点,现已研制成无需从空气中获取氧气的潜 艇常规动力装置,这就是所谓 不依赖空气的动力装置, 简称AIP系统。
燃料电池FC（FCAIP）
德国已装艇海试的燃料电池为氢氧燃料电
池，其基本工作原理是靠氢和氧反应直接 产生电能而工作的，它唯一的副产品为水， 这个过程正好与通过电解分解水的过程相 反。燃料电池必须源源不断地供应氢和氧， 为此，AIP装置不仅要有较大容量的液氧罐， 而且要有一个较大容量的液氢贮存罐，而 液氢要比液氧贮存条件苛刻得多。
• 在水面时，柴油机带动发电机发电，然后
柴电动力潜艇具体传动过程如下：
发出的直流电供电动机转动，进而带动螺 旋桨旋转。柴油机与螺旋桨没有直接的机 械连接。同时柴油发电机又给蓄电池充电。 • 在水下时，柴油机不能使用（因为要 有空气才行），电动机的电源则由蓄电池 供给。
德国U型潜艇

舰艇动力装置——潜艇
潜艇动力发展史
最早期曾经尝试过做为潜艇动力来源的有压缩空气、 人力、蒸气、燃油和电力等等。 时间 型号 1776年 美国“海龟号” 潜艇 动力装置 人力
1863年 法国“潜水员” 号潜艇 1866年 英国“鹦鹉螺” 号潜艇
蒸汽机
电动机
1897年 美国“霍兰”号潜艇
动力装置：45马力汽油
发动机和以蓄电池为主 的电动机。 航速： 水上 7节 水下 5节 续航能力：1000海里 现代潜艇的鼻祖
柴电常规潜艇
• 柴电潜艇是常规潜艇，柴电动力潜艇是指
以柴油发电机和电动机为动力的潜艇，现 在的常规潜艇基本是这种传动形式，也叫 做电传动方式。而由柴油机直接带动螺旋 桨的叫直接传动方式，六十年代以后的常 规潜艇较少用。

U212级传统动力系统装备Piller GmbH公 司MTU 16 V- 396柴油发动机，带动发电机 用于给蓄电池组充电。
212级潜艇推进系统由一个传统动力系统和一个 “不依赖空气推进”（AIP）系统联合组成。传统 动力系统由一个柴油发电机和一个铅酸续电池组 成，用于高速航行；“不依赖空气推进”（API） 系统，为静默慢速巡航使用；两种系统共同操作 时，潜艇达到最高20节航速。 212级潜艇的“不依赖空气推进”（AIP）系统使 用一个装备氧和氢仓储的燃料电池系统，也被集 成于潜艇的操作系统和自动控制系统。氢燃料不 以气态或压缩形式，而以金属氢化物的形式储存， 这种物质能够大量吸收、保存并分解氢气燃料， 每个储存单元有几组金属氢化物组成，它所容纳 的氢气燃料要比低温集装箱内的液体氢多许多， 在封闭的燃烧室内使用是具有方便、容量大、生 态安全性较高和非常利于环保的优点。全部系统 由九组PEM（质子交换膜）燃料电池模块所组成， 每组提供功率在30-50千瓦之间。单独使用燃料电 池可以使潜艇的巡航速度达到8节。燃料电池输出 的总功率大约是300千瓦。
• 在1954年1月24日开始首次试航，到1957 年4月止，“鹦鹉螺”号在没有补充燃料的 情况下持续航行了11万余公里，其中大部分 时间是在水下航行。1958年8月，“鹦鹉螺” 号从冰层下穿越北冰洋冰冠，从太平洋驶 进大西洋，完成了常规动力潜艇所无法想 象的壮举。
核潜艇的相对于常规潜艇
优点： 具有动力输出大 动力续航高 速度快 载弹量多