什么是小核电AIP系统,相较于其它AIP系统有何优越性?

常规潜艇的不依赖空气的推进系统(air independent propulsion system,AIP系统),是20世纪80年代发展起来的应用于常规潜艇水下长时间潜航推进系统的总称。而发展AIP系统的目的是因为随着反潜探测技术的发展,常规潜艇的通气管航行状态也变成了高暴露状态,潜艇的生存变得日益艰难。为了减少潜艇的通气管航行时间,增加潜艇的水下续航力,降低潜艇的暴露率,各国不得不发展不依赖空气的动力装置或辅助动力装置。

什么是小核电AIP系统,相较于其它AIP系统有何优越性?

在通气管航态,潜艇仍有很大的暴露风险

此时,虽说核动力潜艇已经发展到了较高的水平,而核动力装置自身就是最理想的AIP系统,能实现潜艇在水下长时间高速航行。但是核动力潜艇自身技术难度高且价格昂贵,还受到一些国际条约的限制,让很多国家望而却步,成为大国专属装备。甚至有些大国也无力承担全核动力化的潜艇“队伍”,仍需要一定数量的常规潜艇作为补充。为此,从20世纪80年代开始,西方常规潜艇技术先进的国家,如英国、德国、瑞典、俄罗斯、法国等都重新聚焦常规潜艇的AIP系统。但是相较于早期的AIP系统,此时的AIP系统是作为辅助动力使用,从而使得AIP系统所需要的氧化剂携带量大为减少,在常规潜艇上的应用变的可能。(注:潜艇的不依赖空气系统起始于二战末期的德国)

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核动力潜艇是大国的专属装备

小核电AIP系统

在确定了常规潜艇的AIP发展之路后,世界上AIP系统的发展可谓百花齐放。先后诞生了如斯特林AIP系统,闭式循环柴油机AIP系统,燃料电池AIP系统,闭式循环汽轮机AIP系统等等。不过这些AIP系统对于氧化剂的消耗仍是个不容忽视的问题,为了维持数周的水下续航力,潜艇的航速被限制的很低。为此,在1987年,加拿大科学家提出了在常规潜艇上加装小型核动力装置的概念。其中心思想是:降低反应堆功率,采用低参数的一、二回路系统;核动力装置作为潜艇的辅助动力用于水下中、低速推进,从而简化了复杂的核动力装置,使其成为造价低、建造周期短、维修简单并具有长时间水下航行能力的理想动力。

从上述不难看出,小核电AIP系统是不同于传统的核潜艇的核动力系统,而是特指主要作为辅助动力使用的小型核电系统。

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潜艇的核动力装置原理

小核电AIP系统的研究

在小核电AIP系统领域,加拿大、法国和苏联对其进行了深入的研究。如在1990年,加拿大ECS集团首次在排水量850吨的“萨格-N”号(SAGA-N)混合动力商用潜艇上装备输出功率100kW的AMPS100型核动力装置。不过由于该方案采用的是氟利昂作为工质,存在密封及舱内污染等问题,被放弃。后来,基于AMPS100又提出了改进型的AMPS1000方案。此方案,工质由氟利昂改为水蒸气,最大输出功率也提高到了1886kW。除了加拿大外,苏联也曾利用一艘J级潜艇改装成采用小核电的AIP系统的潜艇。它是在该型潜艇的艉部水线下的耐压壳体和轻壳体之间的一个耐压容器内加装一个BAY-6型小型核动力装置,该装置是一种小型的沸腾堆,功率600kW。

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加拿大AMPS系统原理图

小核电AIP系统相较于其它AIP系统的优越性

第一点,相较于其它AIP系统,仍需要消耗一定量的氧化剂,小核电AIP系统可以做到潜艇的整个寿命期内不更换燃料。因此,可以说拥有几乎无限的储能,能完全满足作战时对续航力的高要求,免去或减少燃料等物资的供应对基地的依赖。

第二点,因为小核电AIP系统拥有几乎无限的储能,因此,在使用上没有太多的限制和顾虑,可以实现更大的功率,这使得采用了小核电AIP系统的潜艇可以比常规的AIP潜艇跑的更快,更远,战斗力也更强。


什么是小核电AIP系统,相较于其它AIP系统有何优越性?

装备AIP系统的潜艇

作者:小船人的梦想 2019年12月22号


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