AIP原理比析

或者已进入实用阶段，能够大幅提高常规潜艇水下作战能力的

AIP

系统主要是闭式循环柴

油机、斯特林发动机、闭式循环汽轮机和燃料 电池这四种。这些

AIP

系统有的已经成功进

< br>行了试验，有的已经装备新型潜艇。

一。闭式循环柴油机系统

闭式循环柴油机（

CCD/AIP

）除了进、排气系统与普通柴油机不同外，其工作原理与

目前常规动力潜艇所使用的普通柴油机是一样的。

其工作原理是：

用潜艇自带的氧气代替空

气中的氧，

将废气 中的二氧化碳经过冷却和吸收后排到艇外，

部分二氧化碳作为工质参加循

环工作；同时用氢气取代空气中的氮气，

改善循环气体的燃烧质量。其具体工作 流程是：将

氧气和氢气按一定比例混合成相当于空气成分的气体输入到柴油机的气缸中，

然后柴油与氧

气发生燃烧反应，

产生的 热能推动活塞运动进而带动曲轴运转，

产生机械能。

燃烧后的废 气

从柴油机排出，温度大约在

350-400

< br>℃

之间，主要成分是二氧化碳、水蒸气、氩气和部分< /p>

氧气。

这些废气经过喷淋冷却器被冷却到

100

℃左右，

其中的水蒸气被冷却成水，

剩余废气

进入一个吸收器。二氧化碳与吸收器喷淋的海水混合并被吸收，由海水管理 系统排出艇外。

这套系统与柴油机的工作深度、

潜艇下潜深度均 无关系。

部分经过处理的废气补充氧气和氢

气后，

再进入柴油机参加循环工作，

整个过程均使柴油机在闭式循环的工况下工作，

可由一

台中央计算机控制并管理。

技术实现的难点和重点

其一，是将废 气中的水蒸气和二氧化碳排出是实现闭式循环

的关键所在。

其中 水蒸气可以通过冷却成水加以解决，

但是二氧化碳的吸收排除却是难中之

难，

主要方法是碱溶液吸收法、

再生吸收剂吸收法和海 水溶解法，

其中最好的应是海水溶解

法，原料取之不竭，用之方 便，实现难度较小。其二，是使柴油机在使用循环气体的情况下

能保证足够的燃烧质量，

产生足够大的功率。

虽然循环气体中的二氧化碳经过吸收排除，

但

是整个循环气体中二氧化碳的浓度依然很高，

势必影响柴油机的效率，

因此通过加入少量氩

气来克服 。

主要的技术优点

柴油机技术成熟，性 能比较可靠，寿命长，目前此

AIP

系统所用柴

油机可以是标准的潜艇用柴油机，制造和装配技术非常成熟，工作寿命要比其他

AIP

系统

的主机时间长；燃料可以通用，此

< br>

AIP

系统所用柴油与普通常规潜艇所用的一样，可 广泛

采购，

不存在后勤供应问题；

随时 可以在闭式循环和开式循环两种工况下进行自由转换，

因

为该系 统所用柴油机与普通柴油机一样，所以可以进行自由转换，增加潜艇使用的灵活性；

由于 可以使用大量成熟技术，且水上、水下均可使用，耗油率较低，维修费用相对较低，因

此 是

AIP

系统中最经济的一种形式；工作不受潜艇下潜深度影响 。

存在的缺点和不足

工作效率低、氧气 消耗量大、排出的热量多，按

13000

海里的续

航能力计算，一艘

209

型潜艇采用燃料电池仅需携 带

15

吨左右的液氧，而采用闭式循环柴

油机、则需

30

吨左右的液氧；产生的噪声大，闭式循环柴油 机采用的是普通柴油机，系统

的运动部件较多，

工作过程中机械 运动产生的噪声较大，

虽然可以采取降噪技术将噪声降低

到安静 航行时的水平，

但是总体上比采用燃料电池噪声要大；

系统输出 功率受到限制，

因为

受到潜艇的噪声控制指标的限制，一般要求 每台普通柴油机的输出功率

≤500

千瓦，因此闭

式循环柴油机的输出功率很难再增加。

目前德国、 荷兰、意大利和英国都在积极开发研制此类

AIP

系统。

1993

年，德国在退役的

205