什麼是潛艦的AIP絕氣推進系統？

Question

請問什麼是潛艦的AIP絕氣推進系統(Air Independent Propulsion)？

Answer 1

AIP是“不依賴空氣推進裝置”的英文縮寫。在潛艇戰略的應用上有戰略核彈潛艇。戰術上有攻擊潛艇。另外還有救援潛艇。核子攻擊潛艇通常是像美俄這種大海權國家為了長程屏衛艦隊的需要才發展出來。然而在近海巡防的任務上，大型的核艦似乎不是很適用，而以傳統的柴油潛艦較適當。然而柴油潛艦有需要浮出海面換氣的致命缺點，像鯨魚一樣暴露在海面上是他們最脆弱的時候，也容易暴露行蹤，使其生存能力受到嚴重的威脅。
為減少暴露率，增加隱蔽性，早在二戰期間，德國及前蘇聯就曾涉足AIP動力裝置的研究﹔進入21世紀以來，AIP動力裝置更如繁花般怒放，逐步在各國潛艇上應用。
1995年2月，世界上第一艘裝備斯特林發動機的AIP潛艇“哥特蘭”號下水，艇上裝備有兩台功率各為75千瓦的V4－275R型斯特林發動機，其中45－55千瓦的能量可用於推進潛艇，使其獲得大約6節左右的水下航速。該發動機另一個令人叫絕之處是，發動機上的吸收裝置可把廢氣與水充分攪和後排出艇外，不會在周圍環境中形成氣泡，進而減少尾跡，降低紅外輻射。哥特蘭”級潛艇的高度自動化，使全艇艇員只有25人，這是現今各型AIP潛艇中人員最少的。
斯特林系統又稱熱氣機AIP系統，主要由斯特林發動機、發電機、液氧系統、供油系統、冷卻系統、工質系統及控制系統等組成。
料電池系統是另一種發展較為成熟的AIP系統，由固態聚合物燃燒裝置、液氧系統、氫系統、熱交換器、海水冷卻器、淡水冷卻泵、冷卻水箱、催化劑罐、造水箱等裝置和燃料電池組件的電器設備構成。該系統的特點是裝置中無轉動機械部件，因而沒有噪音輻射；無機械能和電能輻射，電能轉換效率高達70%；能量轉換溫度低，工作環境較安全。德國是最早研究燃料電池的國家之一，水準處於世界領先地位，1980年進入產品研製階段，1987年採用燃料電池改裝了一艘205級潛艇並成功進行了海試。在德國新一代212級潛艇上將正式採用燃料電池AIP系統。
電化學發電機原理跟燃料電池一樣，但是體積與發電效率遠低於燃料電池，屬於較差及較早的技術。
因此若只是比較動力系統的優劣，很明顯的燃料電池因其具有無轉動機械部件，而沒有噪音輻射；無機械能和電能輻射的優點，所以比較具優勢。
參考資料
http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/news.xinhuanet.com/mil/2003-02/10/content_722510.htm

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　　在絕氣推進系統這類構想出現前,傳統動力潛艦都必須在水面上航行、好讓潛艦的柴油機運作(柴油燃燒需要空氣)來發電幫艦上的蓄電池充電,但在絕氣推進系統出現後,因為絕氣推進系統在運作過程中不需靠外界的氧氣、並且部份類型的絕氣推進系統還會產生一些氧氣補給給艦內人員使用,好得到更長的水下持續時間。絕氣推進系統最早可追溯到二次大戰時期,德國曾試驗用催化劑與過氧化氫反應產生氧氣,再用氧氣供給發動機燃燒,但因當時技術不足而放棄。　　絕氣推進系統目前的種類有:(1)燃料電池、(2)閉循環柴油機等兩大類─(1)燃料電池-　燃料電池方式是以比現用的鉛酸蓄電池改用儲電能力更好的高效能電池(如:鈉硫型蓄電池),再搭配以燃燒純氧與純氫當燃料的發電機做乾淨無污染的電力來源(國中大家都有學到氧與氫混合燃燒只會產生水),但現在液態氫、氧的儲存問題還有改善空間,並且這種動力能產生的功率對現代來說不太足夠,所以目前除了少數高度試驗性質的潛艦,其它如:德國的212與214級、法國與西班牙合作的天蠍坐級等等都在AIP外搭載傳統柴油機作輔助動力與備用動力。(2)閉循環柴油機-　這一種是用改良過的柴油機,它的燃料除了柴油、還有純氧與惰性氣體(防爆)的混合方式,這樣一來也是可以省掉浮上水面透過進氣口運作發電的步驟,但是跟前一種AIP一樣會因純氧量仍嫌不足,只好保持傳統柴油機作輔助與備用;使用這一種AIP的代表有瑞典A19 哥特蘭級(Kockums V4-275R Stirling MK.2/MK.3型封閉循環發動機)、荷蘭的海鰻級(SPECTRE CCD封閉循環柴油主機)等。喜歡軍事的朋友~!歡迎加入軍武狂人夢!!!http://mbox.hchs.hc.edu.tw/~military/index2.htm