AIP系统能源－未来潜艇推进系统的关键

常规潜艇柴电推进系统带有柴油发电机和蓄电池。在水下航行中全部所需能量来自蓄电池。为了再充电，潜艇不得不浮出海面，或用通气管航行。在这段时间里，常规潜艇特别容易被发现和遭到攻击。     

非核动力潜艇的AIP系统日趋成熟

AIP（不依赖空气推进系统）是常规潜艇极有前景的动力装置。它可以减小常规潜艇的暴露率,从而显著提高艇的生存能力。它还能提高艇的战术灵活性。详细介绍了几种AIP系统（第二代和第三代斯特林发动机和燃料电池、闭式循环柴油机及最新的基于闭式兰金循环发动机的MESMA系统）原理、特点及其在常规潜艇上的应用。     

常规潜艇燃料电池AIP的方案设计

介绍了燃料电池AIP的发展概况、特点,分析了我国常规潜艇采用燃料电池AIP的可能性及必要性。在此基础上,对燃料电池常规潜艇AIP进行方案设计,利用海军部系数法计算并选取模块功率,确定了燃料电池耗氧率以及根据续航力计算需要的储氧量,分析了3种不同规格的燃料电池功率模块对水下性能如续航力、续航时间和巡航航速的影响。方案设计结果表明,燃料电池AIP系统在我国常规潜艇中具有可行性,且在水下续航力、巡航时间等性能上比一般常规潜艇优越。     

无人驾驶潜艇的AIP技术

无人驾驶潜艇能进一步突现潜艇的作战优势。为使无人驾驶潜艇长期保持深潜状态，进一步提高其作为作战平台的隐蔽性和生存能力，本文分析了新一代水下推进动力AIP技术现状、性能特点和发展趋势，探讨了AIP在无人驾驶潜艇中应用的可能性。针对无人驾驶潜艇对AIP装置的要求，并对比现有各AIP装置的特点，认为目前闭式循环柴油机系统最适合作为自主研制的无人驾驶潜艇的推进动力。     

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.     

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。     

德国海军新型214级常规潜艇研制特点

德国海军目前正在成功的２０９级艇设计基础上，研制新一代２１４级常规动力潜艇。该艇设计实现高度模块化，采用高效推进轴系和高技术潜艇系统，具有远程不依赖空气水下续航力。该型艇的研制显示了德国海军潜艇的重要发展。     

高速大续航力中型常规潜艇概念

当今潜艇上应用AIP（不依赖空气的动力装置）主要是在安静低速航行时增大艇的水下续航力。然而核动力推进已显示了水下高速冲刺和快速航渡的巨大优势。对中型常规潜艇来说，使用一台与安静中型AIP装置共用氧源的改进的高效燃气轮机，KAPPA工程可在不损失电力推进潜艇安静低速航行能力的情况下，提高艇的冲刺速度和时间，在小功率的标准AIP装置上增加新型通气管技术，能将电力设备重量减半，从而向特高容量设备和化学能源提供空间，新型燃气蒸汽轮机一旦具备呼吸空气能力，便可用安静的中功率涡轮发电机来取代噪声大的柴油机。同时，因大功率冲刺涡轮机能呼吸空气而非纯氧，就能恢复二战潜艇失去的水面高速性能。     

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     

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.     

潜艇低特征信号的闭式循环柴油机AIP系统

开发出的几种AIP动力系统已达到可供使用的阶段。其中闭式循环柴油机是费效比最好的一种，陆基试验和海上试验结果均表明，闭式循环柴油机AIP系统适合于超静运行。回顾了开发商、发动机制造商和潜艇设计建造商合作研制的闭式循环柴油机系统。其主要组成部分是目前的“现成商品”高压柴油机、再循环气体吸收器以及相关的水处理系统和集成监控系统。讨论了包括降噪治理效果在内的该系统的各个方面，介绍了荷兰“海鳝”1400级潜艇的闭式循环柴油机，利用英国维克斯造船工程公司的方案鉴定计算机程序，对在柴油机开式和闭式循环运行情况下的AIP潜艇进行了分析。闭式循环柴油机也可以选择用作核潜艇在冰下航行时的一种应急备用设备。     

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。     

艇体、聚合物与流体动力学

潜艇艇体和内部设备的要求与水面舰艇有很大差别，潜艇艇体必须承受几手次潜浮的水下压力，其外部应是流线型，艇体上任何外凸部分均会产生阻力和噪声。潜艇内部必须注意消除噪声源，或防止噪声扩散。由于潜艇必须在海上独立航行，所以其内部布置不仅应容纳人员与设备，还应能进行任何故障和损伤的判断与维修，所有这些都对艇体提出了很高的要求。潜艇内部设备的改进远不能满足潜艇隐身的需要，而研究和开发新型的艇体材料，例如聚合物，与流体动力学有密切的关系，这样才能明显改进潜艇性能，建造出全新的潜艇进入新世纪。     

国外常规潜艇AIP技术现状及发展趋势分析

论述了AIP潜艇的几种形式、基本原理、组成及特点、发展概况,以及各国AIP潜艇的装备情况,对几种形式的AIP技术特点进行了比较,重点介绍了瑞典SE/AIP技术研究动态和发展趋势,提出了AIP技术是未来常规潜艇的发展趋势,SE/AIP技术具有广阔的发展前景。     

基于扩展状态观测的潜艇剩余浮力和力矩的快速估计算法研究

针对潜艇水下航行均衡控制的问题,论文基于扩展状态观测器原理,应用潜艇垂直面运动线性状态方程,建立了航速滤波和剩余加速度扩展状态观测器。以国际通用的一个潜艇模型为案例,开展Matlab/Simulink水下运动控制仿真。仿真结果表明,提出的算法能快速估计潜艇剩余浮力和剩余浮力矩,与传统的线性均衡公式相比,不仅提高了不均衡量的估计精度,而且大幅缩短了估算时间,有助于潜艇均衡控制品质的提升。     

潜艇AIP作战使用需求分析

潜艇的作战效能与保持潜航和不被探测的能力紧密相关，为了提高隐蔽性，增加水下续航力，研究了一种不依赖空气的推进系统（AIP）。它包括闭式循环柴油机、燃料电池、低功率核反应堆和斯特林发动机等。潜艇第一代混合动力装置一般采用在原型潜艇上添加一个容纳整套AIP系统的加舱来实现。本文从潜艇作战需求出发，对常规潜艇的AIP系统提出了作战使用要求，并对配装于其加舱中的各型电池组数进行了定量分析。     

一种潜艇AIP系统的理想热源

本文介绍了Ｌｉ／ＳＦ６热源用于水下推进系统的特点，重点探讨了Ｌｉ／ＳＦ６燃料系统用于潜艇ＡＩＰ的几种可能性，提出了开展这项研究应重点解决的关键技术问题。     

实尺度试验水动力建模、模拟及评估的最新发展

在潜艇的设计过程中，建立潜艇运动模型和评估航行试验起到了重要作用。在设计初期，可根据性能规范评估理论计算的潜艇运动模拟，航行试验评估不但在验收过程中起着关键作用，而且它也是验证理论计算和模型试验的工具。介绍HDW公司水动力部门目前的一些研究工作，并对未来项目进行展望。首先介绍模拟潜艇运动的工具及其目前在设计过程中运用的部分和将来改进的目标。以212A级首艇航行试验的评估为例，简要介绍了系统识别工具；描述了其中一个标准航行试验的修正过程，对确定所谓的定常航行状态的新程序将提供更可靠的结果，而需要的时间明显减少。     

潜艇近水面航行自由液面干扰效应数值研究

针对潜艇近水面航行艇体水动力呈现显著变化的问题,本文在验证数值计算方法可行性的基础上,开展不同潜深及航速下潜艇粘性流场的数值模拟,获取艇体阻力、垂向力及纵倾力矩随水深及航速的变化规律。模拟结果表明:潜深是影响潜艇近水面与深水状态水动力性能差异的决定性因素,当潜深与艇体直径的比值H/D≤1.3时,近水面效应显著;而当H/D≥2.9时,可认为潜艇水动力性能与深水状态无显著差异;近自由液面条件下(H/D≤1.3),潜艇所受阻力及垂向力系数随航速的增大均呈现明显波动现象,这主要是由于自由面的兴波干扰使得艇体表面压力变化所引起。     

利用面元法计算潜艇在水底引起的压力分布

针对潜艇水下航行时的压力场特性,应用船舶水动力学势流理论,建立计算潜艇水压场的数学模型。采用Hess-Smith方法将面源分布于艇体表面,对潜艇引起的水底压力变化进行数值计算,并与主艇体及已有实验结果进行比较。分析潜艇水压场的分布特点以及水深、指挥台围壳对压力场分布的影响。理论计算与实验结果对比表明,二者之间吻合良好。