绽放异彩的燃料电池AIP系统——国外常规潜艇燃料电池AIP系统的应用现状

常规动力潜艇亦称为柴-电潜艇,其具有三种航行状态：水面航行状态、通气管航行状态、水下巡航状态.前两种航行状态的动力由柴油机或发电机提供,而真正隐蔽的水下巡航的动力来源于艇上的蓄电池组.由于艇载蓄电池的数量和容量有限,因此,水下巡航的潜艇间隔一段时间（几小时或几天）必须浮出水面,通过柴油机为蓄电池充电.这时,处于暴露状态的潜艇极易被敌方的各型反潜设备捕捉到并受到攻击,从而丧失了对抗的主动权.     

AIP系统的能量——未来潜艇推进的关键

1 引言常规潜艇的柴电推进系统由柴油发电机和蓄电池组成.水下工作时,潜艇的所有能量由蓄电池提供.为了给电池充电,潜艇必须上浮至水面或伸出通气管,此时,传统潜艇特别容易遭受攻击并很容易被探知.     

潜艇混合制航行优化设计及特性研究

混合制航行工况是现代常规潜艇的主要航行方式,其主要表征指标为混合制暴露率和平均航速。在混合制总续航距离、总续航时间以及柴电机组额定功率给定的条件下,运用序列二次规划算法,计算在不同假定航行周期下,满足蓄电池组充放电平衡要求的暴露率最低和水下航速最大的航行方式,并分析了通气管航速、暴露率以及耗电能量与电池总能量的比值随水下航速变化的关系特性。结果表明提高水下航速有利于潜艇机动性的提升,但会增加潜艇潜在危险性。所得关系曲线可为潜艇在不同航行工况下制定充电计划提供参考。     

恒速航行更省推进功

分析了常规潜艇“混合工作制”中水下航行的经济性问题。作者认为，从经济性角度来看，若水下采用分段不等速航行，其推进耗功不是最小(即不是最省的)；在相同时间内航行相同的距离，若采用等速航行，则推进耗能最小(也最省)。通过对常规潜艇推进系统工作制的研究，利用恒速航行原理对常规潜艇水下不等速分段航行与所建议的恒速航行的推进耗功作了计算和比较。最后给出了恒速航行原理的一般数学证明。     

新型不靠空气的潜艇推进系统

德国蒂森．北海造船厂与英国科斯活联合研制的闭式循环柴油机进行海上试验。寻找改进常规的非核动力潜艇水下航行能力的各种途径的紧迫性是无须赘述的了。七十年代末以后，反潜武器和反潜探测性能有了迅速的提高。     

潜艇航行方法综合评估系统

本文利用模糊评判理论，建立了潜艇航法的综合评估模型，对潜艇的航行方法进行了综合评估，为拟订和审批潜艇航行计划、进行航线优选提供了定量化标准和参考依据。     

法国潜艇MESMA AIP系统测试报告

MESMA AIP系统是由法国海军造船局与AIR LIQUIDE等公司联合设计的AIP系统。MESMA系统给常规潜艇的推进系统和生活负载供电，使潜艇在水下的停留时间比仅用铅酸蓄电池供电的潜艇长几个星期。该系统本为“阿戈斯塔”90B级潜艇研制，作为巴基斯坦潜艇项目的一部分，将于未来几年内装艇。该系统也可装配于“鲉鱼”级潜艇。对该系统的全面到试从90年代就已开始。为实现这些测试，法国海军造船局建造了由专业人员操作且拥有强大测试手段的完整试验台和一个1：1的原理样机。这些测试不仅从功率、效率方面，还从声学性能上验证了MES—MA系统的性能，长时间的记录表明该系统的运行可靠性很高，且均已实现其安全性和可用性目标。MESMA试验台现将用于艇员培训、查寻意外情况原因并用于系统的改进测试，如采用柴油代替乙醇燃烧等。     

潜艇加装航行数据记录系统应用研究

航行数据记录系统（VDR）是实时记录并保存舰船在事故发生前后一段时间内的运动状态、指挥命令、操纵和物理状况等信息的完整系统，潜艇装备航行数据记录仪有其特殊意义。针对潜艇的特殊应用环境，提出了潜艇加装航行数据记录系统的设计方法及潜艇VDR信息采集方案的确定，并对其设备组成和功能进行了阐述。     

世界排位前十的常规潜艇

据考,现今,世界上有43个国家和地区共约有800余艘常规潜艇.根据新技术建造性能和实力(如AIP技术动力装置系统、增加潜艇水下航行时间、降低潜艇暴露率、提高潜艇的隐形性能、增强自身安全保护能力和隐蔽攻击能力、安静性、威慑力等),在世界常规潜艇排位前10名的是:     

潜艇蓄电池建模策略分析

潜艇蓄电池是潜艇主动力系统的重要组成部分,要对潜艇主动力系统进行仿真研究,必须建立精确的蓄电池外特性模型.但蓄电池的外特性受到多个因素影响,建模十分困难.另外潜艇蓄电池的试验样本少,限制了常规建模方法的使用.本文对潜艇蓄电池的建模策略进行了详细分析,并提出利用神经网络扩展试验样本,提高了潜艇蓄电池模型的精度.     

从中日核潜艇事件看我核潜艇的突防

潜艇根据动力类型分为常规和核动力两种。常规动力潜艇以柴油机和蓄电池组为动力，噪音较小，隐蔽性较高，但水下潜伏时间较短；核潜艇以核反应堆为动力，可长期潜伏水下活动，具有比常规动力潜艇更优越的作战性能和更广阔的活动范围。在作战使用上，潜艇可分为战略导弹潜艇和战术攻击潜艇。前者以弹道导弹为武器，主要用以打击敌方的战略后方目标；后者以鱼雷和巡航导弹为武器，主要实施海上反潜、反舰作战，也可攻击沿岸的陆上目标。     

潜艇AIP系统研究现状及发展趋势

本文系统地介绍了目前世界各国在常规动力潜艇ＡＩＰ系统应用研究的现状；叙述了各种ＡＩＰ系统的原理和特点以及关键技术。在此基础上，对世界各国的潜艇ＡＩＰ技术研究和当前技术现状进行了分析和对比。由此展望了２１世纪各国海军在常规潜艇ＡＩＰ系统装备上的发展方向。     

新一代潜艇的推进装置

第二次世界大战宣告了潜艇作为可潜型舰艇时代的终结、潜艇由于装备了通气管装置，因而成为装有大容量电池的重要水下航行舰艇。其后不久，核动力推进的潜艇问世，那些拥有核潜艇的国家充分地领略了核潜艇因核动力推进所带来的水下高速和巨大续航力的优越性。而另一方面，些油机电机推进的潜艇则采用了低重量高速柴油机，把因柴油机减重而节约的重量用于增加畜电池的数量，从而使常规动力潜艇在实现水下高速航行时，还增加了它的水下     

常规潜艇功率检测显示研究

斯特林发动机AIP系统用于常规潜艇，此系统的工作不依赖空气，其输出功率是有级调节的，需要人工手动完成。利用传感器分别检测配电板，推进电机的电流，电压，将电流，电压值送入到功率检测显示器中，由乘法器可计算单个功率，再由加法器计算出潜艇航行时的总功率并显示，作为控制斯特林发动机AIP系统输出功率的依据。     

电动车电池与潜艇电池

潜艇是最大的电动车，电动车推进系统的发展过程很多方面与潜艇推进系统相似。本文着重介绍潜艇蓄电池发展情况对开发电动车蓄电池的启示，并从潜艇和电动车的各自特点提出开发电动车蓄电池可从潜艇电池发展中可吸取的经验和应注意的本身特点。     

锂离子蓄电池在非核动力潜艇上的应用研究

简要介绍了铅酸电池在常规潜艇传统柴-电动力推进系统中的应用历史,以及在长期使用中发现的问题。指出了替换或改进该蓄电池的必要性,重点论述了锂离子电池的优点以及在潜艇上的适用条件,描述了国内外锂离子电池研制的进展以及在潜艇动力系统的应用可能性,并对比了两种蓄电池的优点与不足。结果显示:锂离子电池的电能密度比铅酸电池高2倍,而相同电能的电池重量却减轻一半。     

潜艇运动仿真及航行试验评估方法

潜艇运动仿真和航行试验评估在潜艇的整个设计周期中起重要作用。在设计论证阶段,基于理论计算的潜艇运动仿真可以对潜艇总体性能进行预评估,而航行试验评估则对仿真计算与模型试验进行验证。本文介绍了潜艇运动仿真的设计状况、设计要点及系统辨识方法。并对标准海上试验程序提出修改意见,在确定的定常航行条件下,这个新的程序可以在较少的时间内获得更有用的结果。     

现代潜艇铅酸蓄电池充电模型

铅酸蓄电池是常规潜艇水下航行的核心动力,为优化动力系统工作性能,需要建立充电模型.蓄电池充电所需的时间与蓄电池的充电方法、放电制、剩余容量等因素有关,即充电的规律具有强烈的非线性特征,神经网络方法是充电模型建模的可行技术手段.基于前馈神经网络,建立了任意放电率下的一级充电模型,利用插值法模拟了二级至五级充电规律,模型能确定或计算端电压、充电起始点和电解液密度参数,获得了蓄电池在任意工况下的充电规律.与充电试验值对比表明所建立的充电模型可行.     

光电桅杆——非穿透式潜望镜系统

光电桅杆作为非穿透式潜望镜系统，是一种新型的美国海军潜艇系统，该系统具有向操作者提供不断收集信息的能力以及强大的图像处理、增强和显示能力，大大提高了潜艇的作战性能。该系统由光电传感器、高速图像处理器、对人眼安全的激光测距仪、电子支援措施和预警天线构成。操作者通过有专用控制装置的舱内工作台控制该系统，其图像和状态信息显示在工作台上的显示屏上。在“弗吉尼亚”级潜艇上，光电桅杆同潜艇其他系统的接口通过电气结构连接。总结了光电桅杆系统的设计经验、系统构造及其作战能力、性能特征，同时提出了光电桅杆系统近年来的一些海上航行的经验教训，为未来的光电桅杆系统平台升级提供参考。     

21世纪的海军舰艇

据国外一些军事专家预测,到了21世纪,海军舰艇将有如下新发展。 舰艇形体将在基本沿用传统V形船型的基础上,在水线之上增加外漂度,以改善抗风浪性能。部分舰艇有可能采用双体船型。 在动力方面,多数水面舰艇将采用耗油少而功率大的中冷回热循环船用燃气轮机,以取代现用简单循环燃气轮机。同时,部分舰艇将可能采用电力推进系统。常规潜艇可能采用闭式循环的热气机动力,潜艇水下航行单纯依靠蓄电池提供动