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為何大多數常規潛艇採用電傳動,電傳動究竟有何優勢?
現在大多數水面艦艇採用直接傳動,即使用軸傳動,因為其有方便可靠、傳動效率高特點。但對於水下的潛艇來說,其還要考慮水下狀態,所以對傳動裝置有著很高的要求。對於大多數常規潛艇來說,其使用熱機作為動力,但同時熱機的運轉需要空氣。因此其水面狀態和水下狀態不同。
我們先來看一下二者的區別。什麼是直接傳動,所謂的直接傳動是指潛艇主機、尾軸和螺旋槳透過機械結構連線在一起。當潛艇在水面航行時,主機直接帶動螺旋槳工作推進潛艇的前進,當潛艇在水下航行時,由推進電機帶動螺旋槳工作,而電機由蓄電池供電。
而電傳動是指推進電機與螺旋槳連線,柴油機帶動發電機組成發電機組。無論潛艇在水下或水面航行都由推進電機帶動螺旋槳工作,當潛艇在水面航行時柴油機帶動發電機直接供電給推進電機同時對蓄電池進行充電以便潛艇水下航行時使用。
為何大多數常規潛艇都使用電傳動呢?隨著潛艇不斷髮展,潛艇的航行速度都提高了,而且在水下航行速度要大於在水面航行。因此潛艇柴油機和推進電機功率都要增大,為滿足推進電機的電力需求,潛艇的蓄電池容量也相應增大。而此時,如果還採用直接傳動形式,無論是從航速要求,還是從蓄電池補充充電的要求出發,都存在著極大的矛盾。而且現在很多潛艇為了滿足戰鬥的需求都採用單軸單槳、大直徑、低轉速的螺旋槳,因而推進電機的轉速也就選得比較低。而此時,為了滿足大功率的要求,潛艇仍採用中速柴油機時,則體積和質量都比較大,故為了提高柴油機的功率密度,應採用較高轉速(中高速或高速)的大功率柴油機。這樣,柴油機、推進電機和螺旋槳三者之間的功率、轉速的匹配成了一個很大的問題。而且電傳動結構簡單捨去了柴油機與螺旋槳之間的機械連線結構使得潛艇有了更多的空間,因此現在的常規潛艇大多數使用電傳動,也是常規潛艇發展的主流。
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常規潛艇的傳統動力(區分於AIP動力系統)推進方式主要有兩種,即直接傳動和電傳動。其中直接傳動是早期常規潛艇主要採用的方式,潛艇在水面或通氣管狀態航行時,柴油機直接帶動螺旋槳工作;水下航行時,脫開柴油機,由蓄電池組向電機供電,電機帶動螺旋槳工作。這種推進方式結構簡單、經濟性好,系統佈置容易,但這種方式更適於潛艇水面航行而不適合於潛航。而電傳動是二戰後世界各國潛艇逐漸開始使用的,可以使用高速柴油機組,電傳動的工作原理是,潛艇在水下和水上航行時,均由推進電機帶動螺旋槳工作。水上和通氣管狀態航行時,由柴油機-發電機組向推進電機供電;水下航行時,則由高能蓄電池組向推進電機供電。
電傳動與直接傳動相比有許多優點。首先高速柴油產生的噪音頻率高,在水中傳播距離很短,不容易被遠距離的敵人探測到,也不會對本艇的聲吶造成較大的干擾。其次,柴-電推進系統適於水下活動,安靜性好。