⭐aip系统工作原理（什么是潜艇AIP系

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• 什么是AIP系统？
• AIP动力潜艇的什么是AIP系统
• 潜艇的AIP系统是一个什么样的系统？
• 什么是潜艇AIP系统
• 锂电池潜艇和AIP潜艇谁厉害？
• AIP的介绍

Q1：什么是AIP系统？

不依赖空气推进系统（AIP）是指潜艇在水下不依赖外界的空气也能提供推进动力和其他动力的能源系统。常规潜艇的AIP（Air

Independent

Propulsion）系统主要利用自身携带的氧气（通常为液氧），为热机或电化学发电装置提供燃烧条件，完成能量转换，提供水下航行所需的推进动力。

目前，国外常规潜艇的AIP系统主要分为两大类：热机系统和电化学系统。其中热机AIP系统主要包括闭式循环柴油机(CCD/AIP)、斯特林发动机

(SE/AIP)、闭式循环汽轮机(MESMA/AIP)、核电混合推进系统(SSN/AIP)；电化学AIP系统主要是聚合物电解质膜燃料电池（PEM

/AIP），包括碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池。但目前国外技术较为成熟、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行了试验，有的已经装备新型潜艇。

Q2：AIP动力潜艇的什么是AIP系统

AIP系统的一种形式是允许柴电潜艇继续在水下继续运转其柴油发电机，然后利用电力进行推进，水下滞留时间可以延长到2周。AIP系统是一个闭环系统，通过气态氢和液态氧之间的连续化学反应来产生电能。此外，AIP系统非常安静，不会产生大量的热量，使潜艇不易被发现。

现时燃料电池是一种发展较为成熟的AIP系统，由固态聚合物燃烧装置、液氧系统、氢系统、热交换器、海水冷却器、淡水冷却泵、冷却水箱、催化剂罐、造水箱等装置和燃料电池组件的电器设备构成,特点是装置中无转动机械部件，因而没有噪音辐射；无机械能和电能辐射，电能转换效率高达70%；能量转换温度低，工作环境较安全。

德国是最早研究燃料电池的国家之一，水平处于世界领先地位，其新型潜艇212A型或者214型连续潜航最高达到17天，而采用燃料电池AIP系统209型最多可以连续潜航14天时间。

日本也正为其新型潜艇“亲潮”加装瑞典考库姆公司的斯特林发动机(AIP)系统,改装後潜艇的排水量近3000吨。 看来(AIP)系统很有可能成为下一代潜艇的常规配置.

Q3：潜艇的AIP系统是一个什么样的系统？

AIP（Air Independance Power ）是“不依赖空气推进装置”的英文缩写　其有闭式循环柴油机（CCD）AIP、斯特林发动机（SE）AIP、燃料电池（FC）AIP以及小型核动力(AMPS)AIP等四种种方案。四种方案的优劣如下： 闭式循环柴油机AIP（CCDAIP） 该系统以闭式循环柴油机为发电机原动机。为使柴油机在没有空气供气状况下工作，必须提供模拟空气成份的进气气体，使柴油机发火燃烧工作。为此，将柴油机排出的废气经CO2吸收器吸收部分CO2气体，废气中未被吸收部分气体再加入适量氧气，即组成人造大气。但由于这种人造大气中CO2含量总比新鲜空气多，使人造空气的比热值低于正常空气，为保证一般标准柴油机在闭式循环状态下正常工作，一般在再循环的气体中加入适量单原子气体氩，使混合成的人造大气与正常空气比热比值一致。这样柴油机即可在闭式循环状态下正常工作，也可以在开式空气供应时正常工作，实现开、闭合用。为了高效地吸收柴油机废气中的CO2，应首先将温度为350～400℃、压力为0.2～0.5Mpa的废气喷淋冷却至80～100℃。再将冷却后的废气送进CO2海水吸收器中，让海水充分溶解吸收CO2气体，而其他成分气体在吸收器中吸收量很少。经这种“洗涤”后的废气进入混合室与氧气、氩气混合后再循环。而溶有大量CO2的海水经海水处理系统（WMS），排出舷外。海水处理系统利用深水能量，不需消耗较多能量而将较低压力的海水（2～5 bar）排放到深水中（如下潜300 m则为30bar），而水泵耗功只用于克服流动阻力，因此耗功少，整套装置效率较高。 为使整个AIP系统协调工作，设置计算机控制系统，以控制水处理系统的海水流量，供氧量等，使整套系统适应柴油机负荷、潜艇下潜深度的变化，保证正常工作。 为保证氧气供应，CCDAIP设置一个较大容量的液氧罐（液氧贮存温度-180℃）。由于氩气消耗量很小，故AIP装置中只要几个较小容积的氩气瓶就足够了。 斯特林发动机AIP（SEAIP） 斯特林发动机（SE）AIP以不依赖空气的斯特林机（Stirling Engine）为发电机原动机。斯特林发动机是一种外部加热的连续燃烧发动机，它通过外部燃烧的高温气体经加热管加热内部循环的工质（船用斯特林机通常用氦气作循环工质），内部循环工质受热膨胀推动活塞作功，使发动机输出轴功率。为了使发动机在无空气条件下连续运行，同样需要连续不断地供应氧气燃烧供应热量，因而SEAIP也装有较大容量的液氧罐。为了排除燃烧后废气，有两种方法可选择。一种是利用废气压力直接排到舷外海水，这需要较高的燃烧压力（30 bar左右），且未燃烧的O2会随废气直接排至舷外，导致未燃O2气和来不及溶解的CO2气冒至海面。另一种方法是象CCDAIP系统一样，装备排气冷却?O2海水吸收器及水管理系统，这样装置会比直接排出废气的办法复杂些，但可使燃烧压力降低，燃烧不随潜深影响，不会产生气泡航迹，隐蔽性较好。 燃料电池FC（FCAIP）.? 德国已装艇海试的燃料电池为氢氧燃料电池，其基本工作原理是靠氢和氧反应直接产生电能而工作的，它唯一的副产品为水，这个过程正好与通过电解分解水的过程相反。燃料电池必须源源不断地供应氢和氧，为此，AIP装置不仅要有较大容量的液氧罐，而且要有一个较大容量的液氢贮存罐，而液氢要比液氧贮存条件苛刻得多。 小型核动力AIP(AMPS) 小型核动力AIP系统又称为自持式船用核反应堆发电装置，加拿大ECSA公司从80年代初即开始了小型核动力AIP系统的研究工作，至今已先后研究成三种型号。该公司计划将AMPS-400型系统装于1000吨级潜艇，AMPS-1000型装于2000吨潜艇上。 编辑本段3种AIP特点分析 CCD-AIP中，柴油机本身几乎无需作重大改进，主机技术成熟，其他辅助系统问题，如再循环气体混成、废气的喷淋冷却、CO2海水吸收原理、水处理系统的原理，有关单位已有研究，不存在较大技术风险。因而开发CCDAIP能在技术风险小，投资少（例如引进一台CCD只需150万美元），且可在我们工艺、工业水平能达到的情况下早日获得。当然，相对来说，柴油机本身结构噪声和空气噪音较大，但现代隔振技术完全可使柴油机经隔振后噪声指标达到要求。由于水处理系统耗能少，因此CCDAIP系统效率可达35%。 SE-AIP主机即斯特林发动机，外部连续燃烧加热工质作功，因此结构噪声及空气噪音比柴油机小，这是它一大特点。目前，我国已研制出75 kW斯特林原理样机，其效率为35%。与柴油机相比，效率稍低，而其技术成熟程度存在较大差距，工作可靠性有待进一步考验。目前存在较大难度的技术问题尚需进一步解决，如高性能加热器材料、加热器头工作温度均匀、工质流动均匀、工质密封、功率调控、压力燃烧等。因此，研制SEAIP必然投资较大（例如引进一台热气机需300万美元，一个舱段需要1亿美元），技术风险也比CCDAIP高。据称，韩国引进瑞典斯特林发动机后认为40～70%零部件不能自己生产，结果否定了SEAIP方案。另据消息，澳大利亚从瑞典购买热气机做评估试验，3个月未达到额定功率，被否定。SEAIP研制周期相应也会较长。 燃料电池具有最高的能量与重量比，效率高（达50～60%），而且几乎是不产生废气，可无声航行。但在潜艇上贮存液态氢是有很大的技术难度。同时因为氢气易爆易燃，对使用氢的安全有严格要求，装置中的膜要依赖美国进口，国内尚无生产能力。由此可见燃料电池技术难度大，工业基础要求较高，要使燃料电池上艇作AIP动力，需要很高的技术储备， 3种AIP的性能指标评价： AIP方案性能指标 CCDAIP/SEAIP/FCAIP 航 程 中等 中等 好 潜水深度 中等 中等 好 低噪声级 较差 中等 好 散发至舷外热量 中等 中等 好 研制费用 好 中等 较差 运行费用 好 中等 较差 研制周期 好 中等 较差 装置安全性 好 好 中等 维修性能 好 中等 好 研制风验 好 中等 较差 核电混合推进系统（SSN/AIP）的研制工作也在不断推进和深入，加拿大在此类AIP系统的研究方面走在了世界各国的前面，其研制的AMPS型核电混合推进系统即将迈入实用阶段。但必须指出的是，目前无论哪种AIP系统，其输出功率均不能满足常规潜艇水下最大航速航行的需求。只有将AIP系统与当前潜艇的“柴电”动力装置组合在一起，构成混合推进装置才具备实用价值。

Q4：什么是潜艇AIP系统

AIP是“不依赖空气推进装置”的英文缩写。

现有的常规动力潜艇,在水面航行时,用柴油发动机作动力,同时给蓄电池充电；在水下航行时用蓄电池提供动力。潜艇因此要经常浮 出水面,不利于隐蔽。为了克服这一缺点,现已研制成无需从空气中获取氧气的潜艇常规动力装置,这就是所谓 不依赖空气的动力装置,简称AIP系统。

Q5：锂电池潜艇和AIP潜艇谁厉害？

AIP潜艇（Air Independent Propulsion），指的是使用不依赖空气推进发动机作为动力的潜艇。特点是可以更长时间的潜伏水下，隐蔽性较普通常规潜艇更优秀。

AIP系统的一种形式是允许柴电潜艇继续在水下继续运转其柴油发电机，然后利用电力进行推进，水下滞留时间可以延长到2周。AIP系统是一个闭环系统，通过气态氢和液态氧之间的连续化学反应来产生电能。此外，AIP系统非常安静，不会产生大量的热量，使潜艇不易被发现。

现时燃料电池是一种发展较为成熟的AIP系统，由固态聚合物燃烧装置、液氧系统、氢系统、热交换器、海水冷却器、淡水冷却泵、冷却水箱、催化剂罐、造水箱等装置和燃料电池组件的电器设备构成,特点是装置中无转动机械部件，因而没有噪音辐射；无机械能和电能辐射，电能转换效率高达70%；能量转换温度低，工作环境较安全。

斯特林发动机（SE/AIP）系统与闭式循环柴油机系统大致相同，最主要的不同就是发动机。SE/AIP系统使用的是热气机，而CCD/AIP系统使用的是闭式循环柴油机。热气机的构想是英国科学家罗伯特·斯特林于1816年率先提出来的，它是一种由外部热源加热，并将热能转换为机械能的热机，其循环是一种闭式、采用定容下回热的气体循环，简称斯特林循环，其具体工作原理是：斯特林发动机的活塞上室为热室，它与另一活塞的下室相连，四个缸相互连接在一起，具体的是1号缸上部的热室与2号缸下部的冷室相连，2号缸上部的热室与3号缸下部的冷室相连，3号缸上部的热室与4号缸下部的冷室相连，4号缸上部的热室与1号缸下部的冷室相连，互相差90°角。它们使工作气体在热室和冷室之间来回移动，使活塞运动并带动曲柄转动。斯特林发动机主要是在水下续航状态下工作，与蓄电池并联，向推进电机、全艇辅机及其他用电设备供电。

Q6：AIP的介绍

AIP（Air Independent Propulsion）是一种不依赖空气的推进装置的英文简称，是指潜艇水下航行时利用自身携带的氧(通常为液态氧)，为热机或电化学发电装置提供燃烧条件，完成能量转换，为潜艇提供推进动力和电能，常规潜艇安装AIP系统后，水下续航力成倍增加，噪声指标明显降低，潜艇的作战效能得到显著的提高。AIP技术是目前世界各潜艇强国研究的主要方向之一，因其所具有的优良性能，各国海军常规潜艇上安装AIP系统已经成为趋势。

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