絕氣推進
「AIP」重新導向至此。關於其他用法，請見「AIP (消歧義)」。 |
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| 「AIP」的各地常用譯名 | |
|---|---|
| 中國大陸 | 不依賴空氣推進 |
| 臺灣 | 絕氣推進 |
| 港澳 | 絕氣推進 |
絕氣推進（英文：Air-Independent Propulsion；AIP、亦稱：不倚賴空氣推進），是指在無需獲取外界空氣中氧氣的情況下也能夠長時間地驅動潛艇的技術。使用該技術的潛艇的自持力比一般需要上水面換氣的柴電潛艇大一倍以上，即連續的潛航時間及潛航距離較長，但仍不能和核潛艇相提並論。
動力
[編輯]閉式循環柴油機（CCD）AIP、士他令引擎（SE）AIP以及燃料電池（FC）AIP。這三種AIP方案都已被各海軍強國分別採用；如英國、荷蘭等已採用CCDAIP方案，瑞典等已採用SEAIP方案，德國已採用FCAIP方案。
內部氧氣供給
[編輯]歷史
[編輯]1935年，蘇聯第18中央設計局的設計師S.A.Bazilevskiy提出了在潛艇中使用不依賴空氣系統並在M-92號潛艇上實驗，並取得了大量的實驗數據。不過那時該項技術並未成熟，該設計師將不依賴空氣技術也僅僅作為一種實驗課題提出。
第二次世界大戰中，德國華特公司嘗試在潛艇中使用壓縮過氧化氫作為柴油機水下的氧氣來源。原理是在水下運作的時候透過燃機的熱能及過錳酸鉀的催化能力使過氧化氫分解出氧氣供給柴油機使用。後來德國建造了少數這種絕氣推進潛艇，其中一艘U-1407艇在戰爭末期被鑿沉，戰後又被英國人打撈修復重新服役，改名為隕星號（HMS Meteorite），之後英國根據隕星號又建造了兩艘相同的潛艇探索者號（HMS Explorer）和神劍號（HMS Excalibur）。
戰後蘇聯又重新開始了過氧化氫燃料的實驗，但由於過氧化氫在轉化氧氣時的極端不穩定使它最後被放棄。蘇聯和英國在看到美國已經擁有潛艇可用的核反應堆之後都開始了自己的核動力研究而放棄了進一步的研究。但這項推進系統仍然在蘇聯和英國的魚雷之中使用，然而這種不穩定的燃料依然造成了英國皇家海軍西頓號和俄羅斯海軍庫爾斯克號核潛艇的慘劇。
閉式循環柴油機
[編輯]閉式循環柴油機技術是讓潛艇柴油機可以像在水面運作一樣在潛行的時候運作，一般來說是使用製氧劑，或壓縮液態氧氣來提供柴油機所需的氧氣。由於金屬會在純氧環境中燃燒，所以一般來說閉式循環柴油機中運作所需氧氣都會加入雜質氣體，比如氬氣或者柴油機產生的廢氣。
蘇聯非常看重這種技術，在冷戰時期建造了30艘特殊動力的Q級潛艇——潛艇擁有三台燃機，兩台為正常燃機，一台為閉式循環燃機，透過壓縮液態氧氣提供燃機需氧。但這種技術的不穩定使得Q級潛艇的名聲非常差，其中M-256潛艇因火災引發液態氧氣爆炸使得潛艇沉沒，而因此Q級也被冠上了「火柴棍（matchsticks）」的外號，全部Q級艇在20世紀70年代前期被全部解體。
德國海軍205型艇U1號也是建造用於進行閉式循環柴油機的艇，實驗中潛艇動力輸出可以達到3000馬力（2.2兆瓦）。
法國奧古斯塔級潛艇90B型。
法國與西班牙合作研製的鮋魚級潛艇可選。
士他令式輪機系統
[編輯]瑞典Kockums造船公司為瑞典海軍建造了三艘安裝了士他令引擎系統的試驗性哥特蘭級潛艇。這種潛艇所裝的士他令式輪機系統以液態氧搭配柴油機作為動力原理並加裝75千瓦的發電機作為推進電力並為電池充電。這種絕氣推進系統可以讓1500噸的潛艇的潛航自持力達到9節14天。
Kockums公司也將這種士他令式輪機系統出口給日本，日本新型潛艇將會裝備這種士他令式輪機系統。其中的蒼龍號潛艇已於2007年12月5日下水，並將於2009年3月交付海上自衛隊。
據相關報道，部分中國潛艇如32型潛艇、039A/B/C型潛艇已採用士他令引擎（SE）AIP技術，採用的熱空氣引擎（Stirling Engine）是一種由外部供熱使氣體在不同溫度下作周期性壓縮和膨脹的閉式循環往復式引擎。
燃料電池
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西門子公司設計出了一種輸出功率可以達到30至50千瓦的燃料電池。德國海軍的212A型艇中將9個這種電池作為一組電池組裝備於潛艇中。而後209型和214型也使用了這種技術，在這些潛艇上裝備的是輸出功率為120千瓦的電池組。[1]
各國的絕氣推進潛艇
[編輯]美國因為負擔得起昂貴的核潛艇及對淺水區作戰能力的需求不迫切，所以並無發展AIP系統。從另一方面來說，核動力潛艇也屬AIP，但一般將核潛艇獨立分類，不算入常規動力級別的AIP潛艇中。
日本本身並無聲明擁有此項技術，而是從瑞典引進了士他令引擎並由川崎重工生產。日本本身擅長燃料電池技術，但因為現行的質子交換膜燃料電池技術無法滿足日本做大型潛艦的需求，故不採用。此外據說針對日本的相關動作，韓國也正在向瑞典申請要求引進同類型士他令引擎。
中國官方證實也擁有該技術[2]，並承認中方也從瑞典引進了士他令引擎技術並加以仿製及改良[3]，並在中國海軍的039A/B型潛艇得到實用化[4][5]，也就代表相關技術早已成熟。2021年12月21日，中方官媒《環球時報》說，中國船舶集團（CSSC）在微信公眾平台上宣佈，旗下第711研究所打造第1具大功率士他令引擎通過了性能測試。而它的額定功率達320千瓦，功率轉換效率為40%，是目前全球已知功率最大的士他令引擎[6]。
裝備絕氣推進系統的潛艇
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- 日本蒼龍級潛艇（使用士他令式輪機系統），1-10號艦使用，現服役於日本海上自衛隊。
- 中國32型潛艇（使用士他令式輪機系統），服役於中國海軍。
- 中國039A/B/C型潛艇（使用中國製士他令式輪機系統），服役於中國海軍。
- 巴基斯坦漢果級潛艇 (2022年)（使用士他令式輪機系統）
- 德國209-1400型潛艇（使用燃料電池），服役於德國海軍；
- 德國212型潛艇（使用燃料電池），服役於德國海軍；
- 德國214型潛艇（使用燃料電池），服役於德國海軍；
- 韓國島山安昌浩級潛艇（使用燃料電池），服役於韓國海軍。
- 西班牙S-80型潛艇（使用燃料電池），服役於西班牙海軍。
- 印度虎鯊級潛艇，計劃改裝燃料電池推進系統。
- 俄國拉達級潛艇（使用燃料電池），不過傳出國產絕氣推進系統頻頻出包，俄國似乎有意向外國進口。
參考文獻
[編輯]- ^ Naval Technology - U212/U214 - Attack Submarine. [2008-04-13]. （原始內容存檔於2013-04-09）.
- ^ 陸國防部：共軍擁潛艇AIP技術逾十年. 中央社. [2017-06-15]. （原始內容存檔於2018-07-19）.
- ^ 中国AIP潜艇为何强：发动机功率超国外117%. 騰訊網. [2015-05-05]. （原始內容存檔於2015-07-26）.
- ^ 039B潛艦近照曝光 克服「AIP系統問題」停產再量產. ETtoday新聞雲. [2018-06-20]. （原始內容存檔於2018-07-18）.
- ^ 加刊揭秘中國039B型潛艇：自動化程度相當高. 人民網. [2014-05-30]. （原始內容存檔於2018-07-19）.
- ^ 從殲20獲鼓舞 陸為潛艦發展最強大發動機. 中國時報. 2021-12-26 [2021-12-29]. （原始內容存檔於2021-12-27）.
延伸閱讀
[編輯]- Thornton, LCDR Grant B. A Design Tool for the Evaluation of Atmosphere Independent Propulsion in Submarines (PDF) (M.S. Naval Architecture and Marine Engineering and M.S. Mechanical Engineering論文). Massachusetts Institute of Technology. 1994 [2016-03-04]. （原始內容存檔 (PDF)於2016-03-04）.
- Whitman, Edward C., Air-Independent Propulsion: AIP Technology Creates a New Undersea Threat, Undersea Warfare (13) (United States Navy), Fall 2001, (13) [2008-04-13], （原始內容存檔於2007-12-08）
- Rogoway, Tyler. Sweden Has A Sub That's So Deadly The US Navy Hired It To Play Bad Guy. Foxtrot Alpha. October 23, 2014 [April 2015]. （原始內容存檔於2020-11-09）.