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1 # 科技秋田君
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2 # 潛艇解碼先說結論:
常規潛艇:水下狀態,2~3天;主要受限於蓄電池容量,需要上浮進行充電。如果計算通氣管狀態,10~30天,主要受限於潛艇攜帶的燃油量;
燃料電池AIP潛艇:水下AIP狀態,7~14天;主要受限於所能攜帶的氫量、氧量。 斯特林AIP潛艇:水下AIP狀態,7~10天;主要受限於所攜帶的氧量、燃油量。
全鋰電池潛艇:水下狀態,10~30天,與燃料電池AIP效能接近。
核潛艇:水下狀態,90~180天;主要受限於艇員的生理極限。
以上數值為設計經驗數值,實際使用過程中常規艇及AIP潛艇可以透過犧牲部分作戰能力已獲得更長的潛水時間。
常規潛艇的潛水時間及限制因素常規潛艇活動範圍在近海區域,排水量在幾百~幾千噸之間,任務週期不超過30天,採用柴油發電機組-蓄電池組的動力形式。從保障資源、裝置、艇員的角度分析潛水時間的限制因素。
氧氣:採用過氧/超氧化物製氧、同時還配有氧燭,任務期間供氧充足。
淡水:出航前淡水艙裝載,任務期間供水充足、即便淡水艙中淡水使用完了,還可以透過海水淡化裝置進行造水(耗電),同時潛艇上還會攜帶瓶裝水。
食物:採用冷藏庫、冷凍庫儲存食品,其設計攜帶量可以滿足任務需求。
燃料:燃油攜帶量滿足作戰海域往返所需量,同時留有應急儲備。
動力:採用蓄電池組作為水下動力。蓄電池組能量密度低,體積大、重量大,在艇上只能佈置2~4組,所儲存的能量有限。不能直接滿足任務需求,需要上浮充電。
艇員:做過全任務週期的訓練,可以適應。透過分析可以看出,限制常規潛艇水下續航時間的是蓄電池容量。潛艇上推進、武備、空調等裝置是能耗大戶。潛艇在水下以經濟航速低速航行時,可以維持2~3天。如果水下進行高速機動,蓄電池的電量會在幾個小時內耗盡,潛艇失去戰鬥力。
(潛艇上使用的鉛酸蓄電池/組)
常規潛艇,可以在通氣管狀態下,使用柴油發電機組作為動力,邊航行變充電。通氣管的續航能力取決於,潛艇上燃油的攜帶量。一般攜帶的燃油量航行30天左右是沒問題的。
常規潛艇,通氣管狀態航行時隱身效能很差,容易被敵方反潛兵力發現。因此常規潛艇的任務一般都是在有其他兵力配合的時候,從港口透過“晝伏夜出”的方式,航渡到作戰區域,水下狀態完成作戰任務,再同樣的方式返回。
AIP潛艇潛水時間及限制因素AIP潛艇為了實現水下不依賴空氣,必須在艇內設定有液氧罐儲存氧氣。燃料電池AIP潛艇採用金屬儲氫方式,將氫源佈置在舷間結構。斯特林AIP潛艇,將發動機所需的燃料儲存在艙內燃油艙內。
與常規潛艇相比,AIP潛艇需要額外負擔儲氫、燃料、液氧所增加的重量。而且金屬儲氫的密度很低,所以需要的儲存金屬很重。斯特林發動機的燃油,對油品較高只能佈置在潛艇內部,佔用了大量艙內空間。
空氣:液氧提供,十分充足,呼吸消耗佔液氧罐儲存的量很小,屬於順帶就解決了。
淡水:同常規潛艇。
食物:同常規潛艇。
燃料:金屬儲氫、斯特林燃油,滿足任務週期的部分需要。
電池:水下可以直接啟動AIP發動機,提供動力,電池作為備用動力。
艇員:同常規艇。
(德國212A燃料電池AIP潛艇使用的燃料電池發動機)
AIP可以提供比常規潛艇更為優秀的水下續航時間,在作戰時AIP潛艇可以採用“晝伏夜出”的方式航渡到作戰海域,然後採用AIP動力長時間在水下執行任務。因此AIP潛艇的作戰能力得到了極大的提升。同時斯特林AIP發動機的效率比燃料電池要低,一般其續航能力要略差一些。
全鋰電池潛艇鋰電池的能量密度高,相同重量條件下所儲存的能量是鉛酸電池的5~7倍,而相同儲存能量條件下,其體積卻只有鉛酸電池的三分之一不到。因此如果將AIP潛艇上的鉛酸電池、發動機、液氧罐、儲氫結構所佔用的體積、重量全部用來改裝鋰電池,可以獲得不亞於AIP潛艇的效能。日本最新蒼龍級潛艇就採用了全鋰電推進。
全鋰電的水下續航能力,其限制因素也是電池容量,畢竟是有限的,根據經驗推測可以達到10~20天,是非常了不起的技術。
但鋰電池的安全性尚未得到充分驗證,且鋰電池的維保費用實在是太高了,費效比較低,不經濟。
(日本最新服役的蒼龍級潛艇採用全鋰電動力)
核潛艇核潛艇水下續航能力,近乎無限,電力供應十分充足。由於動力強勁,其排水量可以很大、進而攜帶更多的保障物資。因此核潛艇在遠洋執行反潛護航、反艦、戰略威懾等任務。
氧氣:電解水,製氧;電力供應充足,氧氣供應無限。
淡水:電力充足,多臺海水淡化裝置,淡水供應無限。
食物:冷藏庫、冷凍庫足夠大,食物供應充足。
燃料:主動力不需要補充,應急動力需要攜帶部分柴油。
艇員:存在生理極限。
核潛艇的水下時間主要受艇員的生理極限影響,近年來各國透過各種技術模擬陸上環境(人造太陽)、提供更舒適的環境(健身房、游泳池、娛樂系統)、搭配更加營養的食物來提高水下航行時間。
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3 # 老張210522043
本人有親身體會。即便是最先進的核潛艇,也有水下生存極限。動力當然沒問題,可但是,潛艇裡不可能殺豬宰羊,不可能種蘿蔔白菜,脫水的、冷凍的、罐頭式的、牙膏式的、加工熟了的,都無法永遠替代即烹即食的食品;淡化後的海水雖然急時可救命,但終究不同於自來水、礦泉水;長期不見太陽、月亮,人體生物鐘會紊亂、面板的抗菌能力會衰降、牙齦會發炎乃至出血進而導致牙齒鬆動;艙室嚴格密封,空氣越來越汙濁;長期不見異性,人的心理會情緒失序……凡此種種,聚沙成丘,共同作用,形成了人類在潛艇中在水下連續生存時間的極限。
回覆列表
據我所知,大多數核潛艇反應堆芯的可執行時間都超過20年。這保障了淡水、電、可呼吸空氣的供應。
船員人數從110人到140人不等。食物堆得到處都是。70年代和80年代的時候,潛艇上堆滿的罐頭和食物包裝盒讓人根本沒有立足之地。我們只能慢慢消耗掉這些食物。
110天之後,船上就只剩下一罐火腿罐頭,一堆白蛋糕粉和一些脫水水果蔬菜。其他船上的情況也差不多是這樣。
海軍艦艇反應堆需要人員監控和維護才能保持執行,這一點與商用反應堆有所區別。後者幾乎不太需要人員照看,而前者的問題如果不及時處理反應堆就會自動關閉。
也就是說,如果所有食物消耗殆盡,船員開始死亡,反應堆和其他裝置都會開始關閉。
潛艇將失去向前的驅動力,為了平艙,它會漸漸浮出水面或者沉入深海。
所以,我認為最長潛水時間應該是120天,或者是沒有咖啡的第5天