#日本潜艇与中国香港籍货轮相撞#去年10月14日，日本海上自卫队大鲸级常规潜艇首艇“大鲸号”，在三菱重工神户造船厂举行了下水仪式，计划于年3月正式服役。#常规潜艇#

(大鲸号)

和“苍龙”级常规潜艇相比，大鲸级最大的变化，是弃用了斯特林发动机。它改为依靠理电池，满足潜艇长时间潜航的需求。

海上自卫队的这一举动，是出于什么考虑呢？而被其寄予厚望的锂电池，又能否引领未来常规潜艇的潮流?

四种动机系统各有优缺点

从某种程度上讲，常规动力潜艇只是一种“能下潜的军舰”。因为它的主要动力装置是柴油发动机，工作时需要消耗大量氧气。

所以，在很长一个时间段里，它在水下航行只能靠不消耗氧气的蓄电池提供动力。

传统铅酸蓄电池容量已接近技术极限，因此，以它们为水下动力源，潜艇最多只能以“蜗牛速度”在水下以航行3天，就必须浮上海面，开启柴油发动机为蓄电池组充电。

若常规潜艇以最高速度在水下航行，蓄电池所贮能量1h左右就会被耗尽。

为解决这个问题，人们很早就着手为常规潜艇寻求一种“不依赖空气的推进系统”(AIP系统)。

历经多年技术探索，目前具备实际应用条件的AIP系统，主要有：闭式循环汽轮机、闭式循环柴油机、燃料电池和斯特林发动机这4大类。

闭式循环蒸汽轮机，是最早实用化的AIP系统，由德国首开先河，后有苏联、法国跟进，不过，德国和苏联都很快放弃了这一技术路径。

法国虽坚持到最后，但法军自己并未装备，只有阿戈斯塔90B和天蝎座级这两款外贸潜艇配有闭式循环蒸汽轮机。

实际上，自天蝎座级潜艇后，法国也放弃了这一技术路径，转而研发燃料电池。

其原因在于根，闭式循环蒸汽轮机系统庞大，辅助机械设备众多，系统安装布设困难，而且热效率低、经济性较差。

闭式循环柴油机，是在艇用柴油机基础上改造而成的，潜艇在水面及水下航行均可使用，经济性好。

潜艇处在水下状态时，一般要通过使用制氧剂或压缩液态氧气来提供柴油机工作所需的氧气。

由于金属在纯氧环境中会燃烧，因此，闭式循环柴油机水下工作时所需的氧气中，都会被人为加人杂质气体，比如氩气或柴油机产生的废气。

这种AIP系统的主要缺点，是受潜艇噪声控制指标制约，其水下输出功率很难提高，而且工作效率低，难以改进。

此外，在潜艇狭小的密闭空间里长期存贮液氧，存在安全隐患。

20世纪50年代，苏联安装在型常规潜艇上的闭式循环柴油机，就因液氧导致事故频发，诸多后来者不得不对此慎之又慎。

所以，德国、意大利、英国、荷兰虽相继开发了闭式循环柴油机，但基本都停留在试验阶段，很少有实用记录。

燃料电池，是将化学能直接转换成电能。

它工作时噪声极低，可以有效地降低潜艇自身噪声、提升艇载被动声呐探测距离及探测精度。

燃料电池的能量转换效率也远高于其他AIP系统，且体积小、易布设、不必增加潜艇排水量，又进一步提高了潜艇的隐蔽性。

不过，燃料电池需要在潜艇上同时储备液氧和液氢。液氢的安全性极差，对潜艇是个潜在的致命威胁。

此外，现阶段的燃料电池系统技术复杂功率密度仍很有限，维护成本和运营费用也居高不下，直接推高了全寿命成本。

最棘手的是，现阶段维护燃料电池，必须先将潜艇外壳切割开检修完毕后再重新将壳体焊接完整，形这会影响潜艇的使用寿命。

维护完毕后，每条焊缝都得重新探伤，万一有焊接缺陷没能被及时找出来，就等于为潜艇埋下了“定时炸弹”。

因此，燃料电池系统虽说未来前景广阔，但在目前技术水平下，其效费比并不高。

斯特林发动机，是一种外部加热连续燃烧发动机。

它通过外部燃烧的高温气体，经过热交换器加热内部的循环工质(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后推动活塞做功，使发动机输出轴功率。

斯特林发动机需大容量液氧罐，存贮工作时所需的氧化剂。其燃烧后产生的废气，虽可直接排人海水，却需较高的排气压力，且未燃尽的氧气及来不及溶解于海水的二氧化碳会形成气泡，暴露潜艇行踪。

因此，采用斯特林发动机的潜艇，一般都会让废气先经海水吸收装置，再往艇外排。

这么做虽增加了系统复杂度，但却改善了潜艇的隐蔽性。

以上4种AIP系统相互比较，斯特林发动机的工作噪声处于中等水平，响应速度较慢，对减震要求高且体积不小，会明显增加常规潜艇排水量，但却是其中技术最成熟、可靠性及性价比最高的一种。

在问世的诸多斯特林发动机中，尤以瑞典考库姆公司研发的产品最为著名。

在美日安保体系框架下，海上自卫队长期被赋予反潜任务，甚至被戏称为“美国第7舰队反潜大队”。

当今各国海军反潜的手段不少，以潜艇反潜艇是其中颇为重要的一环。

拥有无限续航能力，能在水下高速航行数十天的核潜艇，在水下反潜对抗中拥有无与伦比的优势，但受限于二战战败国身份，自卫队武库中，不可能有任何与“核”沾边的装备。

于是，海自致力于常规潜艇大型化，让其具备核潜艇的部分性能。为此，日本采用“拿来主义”原则,，为春潮级潜艇“朝潮”号改装了4台瑞典V4-RMkII型斯特林发动机，验证了这款AIP系统的可靠性后，便在亲潮级基础上，研发了配备斯特林发动机的苍龙级。

苍龙级与亲潮级之间的最大区别在于：

一，将传统的十字形尾舵改为X形尾舵；二，加装了4台授权仿制的V4-RMkI型斯特林发动机。

该型发动机的额定转速转/分，额定连续输出功率75kw。

除主机外，这款AIP系统还包括液氧舱、废气处理与排出装置等，体积着实可观。

苍龙级主尺寸虽增至84.0mx9.1mx8.5m，水面排水量增至t,但增加的艇内容积仍不足以抵消4套斯特林发动机的体积。

因此，苍龙级的指挥控制室及潜员生活区面积，反而比亲潮级明显缩小，对潜艇的持续作战能力造成负面影响。

海上自卫队潜艇部队经过长时间使用后，发现苍龙级的斯特林发动机系统很尴尬。

这套系统虽说可让潜艇在水下以4节-5节的航速连续潜航2周以上，不必上浮水面，满足了在各大水道附近待机设伏的需求，但4台V4-RMkII型斯特林发动机总功率仅有kw。

就算并机，也不足以驱动水下排水量近t的苍龙级达到10节的水下航速。

在大潜深情况下，斯特林发动机需要将不少功率消耗在高压泵排气上，这也会影响苍龙级的水下航速。

10节的航速，比船舶家族中速度最慢的超级油轮还要慢。别说在当下，就连在二战时期，德国潜艇想要截击平均航速只有八九节的轮船，都得趁夜间浮至海面、开动柴油机以16节的航速飙车、方能占领截击阵位。

因此，苍龙级加装的斯特林发动机，只解决了潜艇长期水下待机问题，却无法满足潜艇水下截击的动力需求。加之斯特林发动机的工作原理，决定了其无法消除排气噪声，使得苍龙级潜艇静音水平不尽如人意。

鉴于此，日本在苍龙级潜为抢占阵艇的第11艘“凰龙”号、第12艘“斗龙”号上，开始弃用斯特林发动机系统,改为锂电池和常规柴油发动机的动力组合。

苍龙级潜艇从前至后分为6个舱段。在前10艘艇上，艏部声呐鱼雷舱下面是艇员宿舍。常规铅酸电池布设在第2、第3舱段底部，第4舱段是斯特林发动机系统舱，第5舱段是柴油机舱，第6舱段是推进电机舱。

在“凰龙”号、“斗龙”号上，第4舱段被隔成上、中、下三层，上层是大餐厅，中层是艇员宿舍，下层安放锂电池。此外，这两艘艇艇身下部的锂电池舱，也从第1舱段底部一直延伸到第4舱段底部，能容纳的电池数量是原先的2倍，甚至更多。

日本汤浅公司称，“凰龙”号“斗龙”号采用的锂电池，是该公司产品,其能量密度达瓦时/千克，全艇锂电池总容量达千瓦时。

这种锂离子电池电容量为传统铅酸蓄电池的2倍，重复充电次数为传统铅酸蓄电池1.5倍以上，安全性与充电效率亦优于铅酸蓄电池。

不过，这种锂电池山只是过渡产品。“大鲸”号装救的是汤浅公可最新型的高性能健硫电池。其能量密度高达30时/千克，全艇钾电池总容量达23.04万T瓦时。

据日媒披解，大鲸级潜艇装上这种俚硫电池后，在水下以5节航速潜航时，潜航时间达h，潜航距离达1.万海里；在水下以7节航速潜航时,潜航时间达小时，潜航距离达海里；在水下以10节航速潜航时，潜航时间达h，潜航距离达1海里；在水下以15节航速潜航时，潜航时间达90h，潜航距离达海里;即便是开到20节的水下极速,也能持续潜航39h，水下潜航距离海里。