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潛艇充電寶來 中國海軍水下艦隊戰力可能迎來重大飛躍

常規潛艇具有成本低靜音性能好的優點,因此倍受各國海軍的青睞。中國海軍也擁有數量眾多的常規潛艇,核常兼備的水下艦隊是中國威懾潛敵人的有力保證。但常規潛艇也有其固有的不足:由於電池容量有限潛艇需要頻繁上浮開啟柴油發電機為電池充電,這就極大地增加了潛艇被敵方發現的概率。

潛艇上浮充電是其最脆弱的時候

針對常規潛艇所存在的問題各國也發展出了多種技術加以應對,主要包括:1)A1P動力系統。這種發動機系統通過自帶的氧氣可以在水下工作從而為潛艇提供推進動力;2)燃料電池。氫燃料電池具有能量密度大的特點,能在安靜的情況下為潛艇提供電力;3)鋰電池。鋰電池具有電容量大、充放電快的優勢,僅就這二項性能而言非常適合作為潛艇的動力電池。

不過上述方案也有不少問題:AIP系統的水下噪音比較大,對潛艇的水下隱身不利;氫燃料電池的穩定性不好,易發生事故;鋰電池容易發生火災和爆炸,如果放在潛艇上有很大的安全隱患。所以中國雖然用鋰電池製造出了世界上第一艘純電動貨船,但仍不願輕易發展鋰電潛艇,目前全世界只有擴軍心切急迫的日本不知死活地準備在潛艇上使用鋰電池。

日本蒼龍潛艇準備使用鋰電池但是風驗極大

上述情況說明,對於常規潛艇而言仍有必要探索新的電力供應方案。在此本人參照手機充電寶原理,提供一種「潛艇充電寶」概念僅供參考。當然所謂「潛艇充電寶」只是一種俗稱,其準確名稱應為「潛艇拖曳式(外掛式)輻助電池艙」。「潛艇充電寶」的作用是接受並貯存潛艇發電機提供的電能,並在潛艇水下航行時提供推進電力,在某種意義上說這種潛艇輔助電池艙與飛機副油箱功能很類似。潛艇輔助電池艙採用流線型設計,外形像魚雷或小型潛艇,排水量一般在幾百噸左右。從減少成本和設計難度考慮,潛艇輔助電池艙一般採用無人/無動力設計並由潛艇使用拖繩拖帶或外掛攜帶。當然對於大型輻助電池艙也可以有一定的自航推力和少量的操作人員,不過此時這種「潛艇充電寶」的功能更接近於一艘小型潛艇;另外還可以參照飛機保形油箱設計,將潛艇輔助電池艙設計成保形結構,這既能減少水下航行阻力和流體噪音,同時在鋰電池艙起火時又可以將其快速拋棄不危及潛艇安全。

元級潛艇配備外掛式保形鋰電池艙

英國核潛艇外掛方案證明潛艇外掛電池艙是可行的

中國潛艇配備拖曳式鋰電池艙想像圖

德軍U艇在二戰時就曾拖帶大型艙段

常規潛艇配備輔助電池艙有很多優點,主要如下:

1)大幅提高潛艇的水下潛航時間和距離。現代常規潛艇以3節速度潛航時,其水下航行距離約為300-500海里左右,潛航時間約為3-5天。如果潛艇配備大型拖曳式或外掛式後鋰電池輔助電池艙,則其水下潛航距離將會達到1000海里左右,水下潛航時間將達到10-15天;這意味著中國現役大多數潛艇如果攜帶輔助電池艙的話,將可以從東海一頭潛入西太平洋深處,之後只需上浮充電一次就能潛至關島附近。這種卓越的潛航能力將讓美日等國利用島鏈封鎖中國潛艇的企圖完全破產。

中國常規潛艇配備充電寶後能直接潛出島鏈

2)增強潛艇的安全性。氫燃料電池和鋰電池雖然具有能量密度大的優點,但是易起火爆炸卻是它們的致命傷,所以各國對於這二種電池在潛艇上使用都是非常的慎重。但如果將氫燃料電池和鋰電池放進輔助電池艙由潛艇攜帶,則安全上的顧忌將不復存在:萬一氫燃料電池或鋰電池起火將電池艙扔掉就可萬事大吉。

外掛式鋰電池艙的安全性特別好

3)具有更好的靜音效果。AIP系統雖然能讓發動機在水下工作,但是它的噪音比較大。以至於日本在擁有AIP潛艇的情況下仍冒著風險準備在潛艇上使用燃料電池的鋰電池。而潛艇輔助電池艙則可以非常放心地使用鋰電池或燃料電池,對於提高潛艇的水下靜音效果非常有利,這一突出的優點對於中國潛艇突破美日島鏈封鎖也有特別重要的意義。

4)更適合現役潛艇的改進。對於AIP、氫燃料電池、鋰電池這類技術,現役潛艇基本無法使用,或者需要花費很大的資金進行很大的改動才能用。但現役潛艇使用輔助電池艙的難度卻很低:對潛艇自身改動不大所需要的資金也不多。因此對於有大量現役常規潛艇的中國海軍而言,這種潛艇輔助電池具更有特別重要的價值。

中國大量的現役潛艇適合用外掛式鋰電池進行改裝

5)具有技術簡單使用靈活的特點。可能有些人是擔心拖曳式電池艙是否會與潛艇相撞等問題。其實這個危險通過劃分高度層合理操作是完全可以避免的。早在二戰期間德國就進行了U艇拖帶大型V2導彈發射艙的試驗,並打算將V2拖到美國近海發射攻擊紐約等大城市。雖然這個計劃最終沒有實施但是卻證明了潛艇在水下拖帶大型艙段是可行的。其實以德軍當時的技術完全可以發展出大型拖帶式電池艙,如果那樣的話德軍潛艇的水下潛航能力將會倍增,給盟軍造成的損失也將會更大。

6)具有更大的發展潛力。泵推進、磁流體推進是潛艇未來的發展趨勢,如果這類低噪音推進系統與大容量輔助電池相結合,將能讓潛艇以更安靜的狀態在水下潛伏更長的時間,這對於提升潛艇的總體作戰能力是非常有益的。

從上述說明可以看出,「潛艇充電寶」雖然在概念和技術上比較簡單,但是卻有著許多優點,有可能會對常規潛艇的作戰能力和作戰觀念產生較大的影響;同時這種新型輔助電池艙對於核潛艇也有一定的價值,由於篇幅所限我將另文說明。

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