潜艇的蓄电池,有人用了220吨白银
昨天的推文中谈到了不论是核潜艇的反应堆和蓄电池组,还是常规柴电潜艇的蓄电池组,都会产生少量的氢气。氢气会在潜艇动力舱的顶棚位置缓慢聚集,一旦超过5%的浓度就非常的危险。因此不论核潜艇和常规潜艇内部都有专门的消氢装置。消氢有移动式氢复合器,还有非能动的钯催化氢复合器,这都是非常专业的设备,具体的原理可以再专门推文。不过今天主要谈谈潜艇的电池组。潜艇从1860年代首次实战,到一战和二战中大出风头。关键就是采用了蓄电池组推进。水下没有氧气。因此柴油机是万万不能在水下开机,因为会在2分钟之内就会耗尽全艇的所有氧气。早期的潜艇可以在通气管的状态下开动柴油机带动大轴和螺旋桨推进。不过这样做也很危险。因为海面经常风浪很大。很可能一个涌浪之下。
通气管就会灌水导致自动封闭。这样柴油机在水下还是要迅速消耗掉艇内的所有氧气。因此到了一战以后,潜艇就基本只完全在水面上运动时才开动柴油机。完全在水下或者在潜望镜状态航行时,则只用本身的蓄电池组放电,通过电动机带动大轴和螺旋桨。蓄电池不需要消耗氧气,因此是基本安全的动力模式。而且蓄电池和电动机纯电运行噪音也小。蓄电池内部的电力用完了,则在确认安全的状态下,上浮开柴油机带动发电机再充电。核潜艇上其实也有备用柴油机,不过一般用不到。核反应堆产生蒸汽,再用蒸汽推动蒸汽轮机,做功后的蒸汽通过吸收外界的冷海水降温。整个过程都不需要氧气的参与。因此核潜艇在水下可以源源不断的发电。3代以前的核潜艇都可在蒸汽动力和电池动力之间切换。蒸汽推进,
就是把反应堆高压蒸汽推动汽轮机高速旋转的动力,经过减速齿轮箱减速后,直接带动核潜艇的大轴和螺旋桨推进。这样做噪音高,但是马力大。一般在潜艇暴露后水下追逐才用。也可以把汽轮机的旋转切换到发电机,用发电机源源不断的给核潜艇的蓄电池组充电。然后用纯粹电力推进。这样噪音低,多用于静音巡航。不过新一代的核潜艇都采用全电技术。也就是不再直接机械推进,而完全是汽轮机先发电,然后用强大的电池组带动螺旋桨或者泵推推进,这样全程的噪音都比较低。不论常规潜艇还是核潜艇,内部都有庞大的电池组。而从一战以来,常规使用的大部分都是相对廉价的铅酸蓄电池,和汽车上的铅酸电池并没有太大的区别。只是潜艇上的蓄电池相对比较大。一般一个都有0.5吨到0.6吨。
根据潜艇的吨位会安装相当于本潜艇吨位10%的电池组。比如1500吨级的潜艇,有150吨都是电池组,可以安装300个。如果是3000吨级的常规潜艇,则有300吨都是电池组,可以安装600个。核潜艇的电池组比例相对稍小,但是也有400到500吨。不论是核潜艇还是常规潜艇,电池组一般都是输入和输出直流电。电流很大而电压却不高。多数居然不超过3伏。一般把纯粹电池组放电0.5个小时,1个小时,5个小时能够放出多少安培的电流作为潜艇电池组能力的指标。铅酸电池的充电放电次数大多不超过800次,不过可以通过更换电极和电解质进行翻新。大多数可以用到5年左右。现在有的国家的潜艇用锂电池,属于见水就炸,不知道他们到底想什么!
由于白银的电解反应比铅好很多。因此潜艇若用银锌电池则动力更强劲。1950年代,美国用“大青花鱼”号常规动力高速试验潜艇试验过银锌电池。仅仅1500吨排水量的潜艇使用了220吨白银电池,可以以33节的惊人速度在水下狂奔1.5小时,甚至超过了当时一些核潜艇高速能力。制造这些电池的银锭还是从美国财政B借出来的。其实现在谁谁家的某些艇,也大量用了这种超级电池;再加上超级电容,水下高速能力不可限量!