柴電潛艇深潛海底時的尾氣是怎樣排放的?

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柴電潛艇的的柴油機水下是不工作的,潛艇的柴油機只有在水面航行、半潛航行和通氣管狀態時才工作,下潛之後靠的是電池組和電動機推進。至於為什麼水下不用柴油機,很簡單沒有那麼多氧氣維持。

柴電潛艇主要有柴油機、蓄電池和電動機構成。其中柴油機為水面航行、半潛航行和通氣管航行這些有外界空氣來源時才會使用。至於通氣管就是伸到水面以上的一根管子吸入空氣和排出肺氣,這樣提高了潛艇的隱蔽性,但是這個根管子長度有限,只能在地深度使用。當潛艇使用柴油機時航行速度可以到到15節以上。

當柴電潛艇潛入水下時因為沒有外界空氣來源,必須關閉柴油機改為電池和電動機推進。但是這種推進方式比較慢,通常水下經濟航速只有5節左右。而且蓄電池電量有限,必須隔一段時間浮出水面改為柴油機航行並帶動發電機為電池充電。

下面說一段事故:

2003年4月,中國海軍361潛艇失事,出事前處於通氣管航行狀態。根據公佈的調查結果顯示由於當時海面風浪較大,海水湧入通氣管,通氣管自動關閉。但是艇內柴油機還在工作,迅速將艇內氧氣耗光,艇員窒息死亡。在操作過程中指揮員也可能存在指揮上的失誤。

目前很多國家已經轉為研製不依賴空氣推進的AIP潛艇,而且也是目前常規潛艇發展的趨勢。AIP主要通過在艇內加裝液氧儲罐、化學電池組、自持式船用反應堆(這種反應堆鈾濃度低、壓力低、功率小無法與核潛艇堆相比,因此劃歸為AIP)等等方式降低潛艇水下空氣依賴程度,自己為自己提供空氣和能量,大大提高常規潛艇水下航速和水下自持能力。但是常規潛艇畢竟還是常規潛艇,即便AIP也無法與核潛艇的體量、自持能力相抗衡。


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普通柴電潛艇深潛的時候是依靠蓄電池存儲的電力來進行水下機動,不排放尾氣。使用閉式循環柴油機/汽輪機或斯特林發動機的AIP潛艇,產生的廢氣需要在本艇進行專門的處理,由海水冷卻吸收後排出艇外。緊急情況下也可以直接排除艇外,但這樣會產生氣泡航跡,容易暴露潛艇位置。

柴電潛艇一般也叫做常規動力潛艇,當處於水面或通氣管航行狀態時由柴油機帶動螺旋槳推進,同時柴油機還帶動發電機發電來給蓄電池充電。當處於深潛狀態柴油機不工作時,就利用蓄電池提供電力給電動機來驅動潛艇前進。蓄電池的電力耗盡之後就重新上浮至水面或接近於水面的通氣管深度,啟動柴油機發電。

上個世紀六十年代之後,以柴油機帶動螺旋槳推進的直接傳動方式就基本不用了,都是用柴油機帶動發電機發電,直接給電動機供電來帶動螺旋槳旋轉。柴油機與螺旋槳沒有直接的機械連接,省去了齒輪變速箱,既簡化了設計又降低了噪音。但常規潛艇的基本運作方式沒有變化。

近年來比較流行的安裝有不依賴空氣動力裝置(AIP)的常規潛艇實際上屬於混合型柴電潛艇,常見的方案有閉式循環柴油機/汽輪機、斯特林發動機和燃料電池三種。閉式循環柴油機/汽輪機排出的廢氣首先經過二氧化碳吸收器,吸收掉部分二氧化碳氣體後再加入適量氧氣和氬氣組成人造大氣,以供柴油機/汽輪機在閉式循環狀態下正常工作。而溶有大量二氧化碳的海水經海水處理系統後排出舷外。整套系統有計算機控制,能夠適應柴油機/汽輪機負荷、潛艇下潛深度的變化,保證潛艇的正常運作。

斯特林發動機是一種外部加熱的連續燃燒發動機,也需要持續供應氧氣燃燒產生熱量,燃燒後廢氣處理方法與閉式循環柴油機/汽輪機類似。燃料電池由氫氣和氧氣反應生成水併發電,不產生廢氣。常規潛艇加裝AIP系統後明顯延長了的水下活動時間,但仍然無法進行水下長時間高速機動。所以,有條件還是要多造核潛艇。


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一般柴電潛艇潛水的時刻是靠著蓄電池的儲備的電來實行深潛機動,不排出尾氣。使用閉式循環柴油機/汽輪機或斯特林發動機的AIP潛艇,產生的廢氣需要在本艇進行專門的處理,從海水冷卻吸取後排放艇外。緊急情況下也可以直接排除艇外,但這樣會產生氣泡航跡,從而暴露潛艇位置。

柴電潛艇通常也叫成常規動力潛艇,當位於海面或通氣管航行狀況通過柴油機驅動螺旋槳行進,並且柴油機還使得發電機工作來為蓄電池蓄能。當位於深潛狀況柴油機不能工作時,就通過蓄電池提供的電給電動機來使得潛艇推進。蓄電池的電力用完後呢就重新浮起到海面或靠近於海面通氣管的深度,開啟柴油機發電。近年來比較先進的安裝有不依賴空氣動力裝置(AIP)的常規潛艇,實際上屬於混合型柴電潛艇,加氧氣同氬氣組生人工氣體,使得柴油機等機器於關閉循環情況下正常運作。而帶有這些二氧化碳海水經過相關處理設施後又排舷外。整套的機器經相關控制,能夠習慣柴油機/汽輪機負荷、潛艇潛水深度的改變,確保潛艇的正常運作。

斯特林發動機是一型外面加熱的持續運作發動機,加上要不斷提供氧氣反應發出熱量,燒過後廢氣處理方式同閉式循環柴油機等機器相似。燃料電池由氫氣與氧氣反應產生水併發電,不產生廢氣。常規潛艇加裝AIP系統後大大延續了的潛水運動時間,然而仍舊不能實行潛艇長時間高速運動。故此,有條件還要多生產核動力潛艇。


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