《世界首艘完全采用锂电池的常规潜艇服役》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-03-09
  • 据日本海上自卫队3月5日最新发布的消息,日本第11艘苍龙级潜艇SS-511“凰龙”号的交付入列仪式当天在三菱重工神户造船厂隆重举行。与此前建造的苍龙级潜艇不同的是,“凰龙”号是首艘换用锂电池的苍龙级潜艇,也是世界首艘完全用锂电池取代传统铅酸电池的常规潜艇。

    可以看到受到新冠肺炎疫情的影响,日本自卫队对参加入列仪式的人数进行了一定限制,艇员们在列队时也都佩戴了口罩。

    此前据英国《简氏防务周刊》报道,“凰龙”号属于全球最大的常规动力潜艇“苍龙”级,原本就具备极强的作战能力,而新电池可以让它的水下活动时间大幅增加,无异于“如虎添翼”。

    该潜艇是日本第11艘“苍龙”级潜艇,长84米,标准排水量为2950吨,水中速度约20节。它于2015年11月开工建造,造价660亿日元(约合5.8亿美元)。虽然“凰龙”号的外观与其他“苍龙”级潜艇并无差异,不过该艇是全球首艘搭载锂电池的常规潜艇,其航速、连续潜航能力等都将获得有效提升,能大幅增强该艇的作战能力。

    据介绍,对于常规潜艇而言,水下潜航时电池提供的能源堪称必不可少,此前各国潜艇均采用成熟和稳定的铅酸电池,但其潜力已经挖掘殆尽,难以继续提升。

    2017年,日本电池企业GS汤浅公司宣布,日本建造中的最后两艘“苍龙”级潜艇将装备该公司研制的高性能锂电池。“在体积相同的情况下,锂电池储存的电量至少是铅酸电池的两倍,且还可以随着技术发展不断提升”。

    报道称,此前服役的“苍龙”级潜艇在水下航行时使用不依赖空气的斯特林发动机,可以长时间不用浮出水面,但在高速潜航时仍需要铅酸电池提供动力。“凰龙”号更换锂电池后,不但活动半径和潜航时间大幅提高,而且在水下高速赶赴战区、抢占战位时也具备更明显的优势。

相关报告
  • 《全球首艘锂电潜艇服役,但批量装备还为时尚早》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-03-23
    • 日本海上自卫队近日接收了最新一艘苍龙级常规潜艇“凰龙”号。据报道,“凰龙”号是世界上首艘将锂电池作为动力的潜艇,这可以让它在水下潜航时间大幅延长。 科技日报记者了解到,“凰龙”号常规动力潜艇在维持规格和航速不变的情况下,使用锂离子电池替换掉整个斯特林发动机的AIP动力系统和铅酸蓄电池。 “‘凰龙’号常规动力潜艇是世界上第一艘使用锂离子电池作为动力的潜艇。受国际条约和法律法规限制,日本不能发展核潜艇,因此只能在常规潜艇技术上尝试各种创新和突破。以前的苍龙级潜艇采用了斯特林发动机的AIP动力系统,‘凰龙’号潜艇使用锂电池可以说是一次全新的尝试。”军事研究员兰顺正就此表示。 常规潜艇最早采用柴电动力,用柴油机作为动力源,水面航行时使用柴油机,水下航行时使用蓄电池和电动机。由于柴油机工作需要大量的氧气,因此只有在水面状态、半潜状态和通气管状态航行时才能给蓄电池充电。而以前所采用的铅酸电池体积和重量太大,而储电比能却又很低,而且充满电很费时间。这导致柴电潜艇水下航行的持续性和隐蔽性较差,很难满足军事需求。因此,AIP技术应运而生。AIP是“不依赖空气推进装置”的英文缩写,当前主要有闭式循环柴油机AIP、斯特林发动机AIP、燃料电池AIP以及小型核动力AIP等四种方案。这项技术大大延长了常规潜艇的水下活动时间。 但问题是AIP系统增加了技术复杂性。 兰顺正表示,虽然斯特林发动机噪音和震动比较小,但其缺点也很突出,即发动机功率低,小于其他推进系统,这导致其水下航速较低。如果要加大功率,就必须多配发动机,不仅对潜艇布局造成影响,而且占用更多潜艇空间。 斯特林发动机的这种缺点,是导致日本苍龙级潜艇浮力不足的一个原因。而采用体积小、重量轻、能量密度大、容量高的锂电池,有利于潜艇减轻重量,节省空间,提升续航能力和机动性。 “日本‘凰龙’号采用锂电池可以说是回到了以前的技术路线,即柴电潜艇,用柴油机作为动力源,带动发电机给锂电池充电。”兰顺正表示。 可以说,随着锂电池的技术进步,铅酸电池的缺点造成的柴电潜艇效率不高的问题也有望解决。日本“凰龙”号就做了这么一个尝试。 既然是全新的,就意味着可能会遇到各种问题,甚至是风险。 虽然锂电池在其他武器装备上也有过使用,但由于潜艇的工作环境几乎是所有军用装备中最恶劣的,对安全性的要求也是最高的。在地面和空中装备上比较成熟的某些技术,不一定能用在潜艇上,特别是对压力、温度和通风散热要求更高的锂电池。 但兰顺正认为:“既然日本大胆在潜艇上采用锂电池技术,就意味着日本已经在锂电池相关技术上取得突破,比如降低发热量、提升安全性等。而且此次‘凰龙’号潜艇服役,只是意味着日本已经开始了对其实际使用展开测试,并根据试验不断改进。只有‘凰龙’号通过日后的各种试验,其后的苍龙级潜艇才会大规模使用锂电池技术。” 那么,随着锂电池技术的不断成熟,是不是就可以完全摒弃AIP系统呢? 对此,兰顺正认为,现在谈这个还为时过早,首先AIP系统有好几种,各有优缺点,目前燃料电池AIP潜艇发展前景非常好,锂电池在常规潜艇上的运用只是其中一种成熟方案或者是技术路线,能否取代AIP系统还不好说。其次,“凰龙”号的服役才刚刚开启实用测试,未来能否满足所需,尚未可知。
  • 《日本AIP潜艇改用锂电池 续航能力提升一倍》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-07-21
    • 日本第11艘苍龙级潜艇“凰龙”号今年3月入列,这是该国第一艘使用锂离子电池的潜艇。(美国海军新闻网站) 美国《国家利益》双月刊网站7月15日发表凯莱布·拉森的文章《为何日本苍龙级隐形潜艇的杀伤力如此强大》,称日本海自苍龙级潜艇采用锂离子电池,最多可在水下连续航行两周,且采用AIP推进技术,可大幅降低水下航行噪音,具有较强的水下作战能力。文章摘编如下: 日本海上自卫队将总共拥有12艘苍龙级潜艇。这些柴电动力攻击潜艇(首艇)最初于2009年入役日本海上自卫队,具有一些有意思的特点。 日本建造的第一艘使用锂离子电池的潜艇“凰龙”号就属于苍龙级。一直以来,柴电潜艇上使用的电池与为汽车供电的电池——铅酸蓄电池——类似。与早前的铅酸蓄电池相比,锂离子电池的体积更小、重量更轻,却可以产生更大的输出功率。因此,锂离子电池具有一定的蓄电优势。 锂离子电池的充电速度通常也要快于铅酸蓄电池,这就减少了潜艇浮出水面的时间——水面是潜艇极易受到攻击的地方,因此潜艇的水下续航能力大大提高。一些消息人士称,改用锂离子电池可使潜艇的水下续航能力提高一倍,最长可达两周时间。如果情况属实,苍龙级潜艇的水下续航能力相当不错。 苍龙级潜艇也是日本第一艘使用“不依赖空气推进技术”(AIP)的潜艇。尽管该级潜艇是柴电动力潜艇,但其中一些潜艇可以将噪音较大的柴油发动机转换为噪音较小的斯特林发动机。 苍龙级潜艇使用的斯特林发动机由瑞典斯特林发动机改装而成。这种独特的发动机使用瓶装液氧,从而有助于发动机内柴油的燃烧。这种推进系统的优势在于,它比传统的柴油发动机噪音更小(更难被敌军反潜声呐发现,本网注)。此外,其航程估计为6100英里左右(约合9800公里)。 虽然该级潜艇未配备垂直导弹发射管,但可以通过布置于艇艏的6个鱼雷发射管发射美制潜射型“鱼叉”反舰导弹。这种导弹能够掠海飞行以躲避敌方雷达探测,其射程可达170英里(约合270公里)。此外,这些潜艇还配备重型鱼雷,而且可以布设反潜和反舰水雷。 印度和澳大利亚都表示有意获得日本的潜艇技术,即便不是获得完全由日本建造的潜艇。尽管这将打破过去的做法,但如果日本潜艇将来出现在其他国家的海军中,这也完全不会令人震惊。