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澳门百家乐论坛:中国AIP潜艇为何要选择斯特林发动机 具备三项优势

时间:2019/1/2 11:31:41  作者:  来源:  查看:12  评论:0
内容摘要:  随着我国自行研制的新一代静音AIP常规动力潜艇的公开,其所安装的国产斯特林热气机也随即被外界所知晓,那么很多人都在想,这个斯特林热气机到底是什么样的,它又有什么优势?  我们知道常规动力潜艇装备AIP动力系统的重要性,它既可以大幅度的增加潜艇在水下连续潜航的时间,也极大的提高...
  随着我国自行研制的新一代静音AIP常规动力潜艇的公开,其所安装的国产斯特林热气机也随即被外界所知晓,那么很多人都在想,这个斯特林热气机到底是什么样的,它又有什么优势?


  我们知道常规动力潜艇装备AIP动力系统的重要性,它既可以大幅度的增加潜艇在水下连续潜航的时间,也极大的提高了潜艇的隐蔽性,避免普通潜艇反复上浮充电造成的暴露,不过AIP动力系统有好几种,性能上各有千秋,我们的国产常规潜艇为何会青睐于斯特林热气机呢?


  AIP是不依赖空气动力系统的英文缩写,至今面世的机型就包括闭循环汽轮机、闭循环柴油机、斯特林热气机、燃料电池及微型核反应堆等多种类型,这些类型的动力系统在性能上各有优势,也都有一些难以避免的缺陷,这其中应用国家最多,也是我国常规动力潜艇选择的就是斯特林热气机系统。


  斯特林热气机是一种外燃机,它是英国物理学家罗巴特·斯特林于1816年发明的,它的工作原理是通过气缸内工作介质(一般为氦气)经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力,因此被称为热气机,其工作效率介于传统的汽油发动机和柴油发动机之间。

  斯特林热气机结构虽然简单,但它有一个非常大的优势就是适应各种燃料。由于是外燃机,斯特林热气机不仅可以利用多种能源运行,汽油、柴油、木柴、煤炭、酒精、天然气、甚至是垃圾处理厂分拣过的残余垃圾都可以用来推动它正常运转,其输出功率完全取决于工作介质的压力值。而且由于它的工作原理属于闭式循环,因此将其应用到潜艇,可以做为不依赖空气动力系统在水下正常运行。


  斯特林热气机的另一大优势就是运转噪音极低。由于燃料在机器的运行过程中始终持续燃烧,不像传统内燃机那样,燃料在气缸内以间歇爆炸的方式推动活塞做功,因此不会爆震噪音和强烈的震动,运行非常的平稳,这一点倒是和燃气轮机这类回转式机械相似,不过却少了其高速气流的啸叫声,噪音更小。

  斯特林热气机还有一个优点就是环境适应能力较强,由于其工作时处于闭循环状态,其工作介质与外部环境是隔绝的,因此其尤其适合在高海拔地区和深海环境中平稳运行,这也是做为潜艇动力的一个重要优势。


  说了一大堆的优点,但是不得不提到一些它的缺点,这种热机虽然结构简单,制造难度却很大,其中最主要就是工作介质的密封和活塞的润滑问题不容易解决,同时对缸体的材料要求比较高,需要选用高温下连续工作稳定性高的材料来制造。

  斯特林热气机的另一个缺点就是热量损失比较大。由于机器在运转的时候需要长时间保持着高温的状态,因此通过热传导和热辐射造成热量损失比较明显,如何尽量的减少这些热损失也是这类机型制造的难题之一。


  该类机型还有一个缺点就是启动速度慢,需要长时间的热机才能正常运行,需要改变工况时反应速度更是比任何形式的热机要迟钝得多,因此不能应用于需要反复大幅度变换工况的场合。

  斯特林热气机最大的缺点还在于其输出功率一般都比较小,远远比不上内燃机,和汽轮机比起来就差得更远了,当今潜艇上使用的机型功率都在50千瓦到100千瓦之间,更大的功率开发难度很大,就连工业技术发达的日本也无法突破50千瓦的门槛。


  综合起来,这类机型应用于潜艇还是比较适合的,首先做为辅机使用,长时间运行于水下,斯特林热气机的运行特性完全适合,其功率范围也可以接受,同时由于其运转噪音极低,用于潜艇上不容易暴露目标,其研制难度也远远的低于燃料电池和小型核反应堆,因此颇受瑞典、日本、及我国海军的欢迎。

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