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2023年度全球海戰領域十大事件-艦艇動力能源

2024-02-09軍事

艦艇動力能源TOP10

知己知彼,百戰不殆。知己不易,知彼更難!

No.1

美英澳三國推進「歐庫斯」核潛艇動力系統研制行程

十大事件

3月,美英澳三國聯合釋出了「歐庫斯」核潛艇的發展路徑,明確澳英兩國將在英國下一代攻擊型核潛艇SSN(R)基礎上,共同完成「歐庫斯」攻擊型核潛艇設計,並建造各自首艇。同月,英國羅·羅公司與澳洲政府簽訂合約,將為澳核潛艇提供反應爐,選型或將為PWR3壓水堆,是現役「機敏」級攻擊型核潛艇PWR2反應爐的改進型。

「歐庫斯」核潛艇推進系統將由美國提供,采用與「維吉尼亞」級攻擊型核潛艇相似的方案。6月,羅·羅公司擴建了其潛艇核子反應爐裝置生產裝配基地,使工廠產能翻倍,用作組裝英澳核子反應爐的主要場所。按照計劃,英國研制的首艇將於本世紀30年代末交付;澳洲研制的首艇將於本世紀40年代初交付。

No.2

美海軍完成DDG(X)驅逐艦綜合電力系統陸基試驗場建設

十大事件

3月,美海軍水面戰中心費城分部完成DDG(X)驅逐艦陸基試驗場(LBTS)建設,將用作該艦綜合電力系統的陸上試驗場地。美海軍計劃在陸基試驗場中開展縮比及全尺寸試驗,以降低DDG(X)綜合電力系統研制中的潛在風險。下階段,美海軍將開展陸上工程點(LBES)建設工作,旨在驗證綜合電力系統的戰術效能。根據美海軍概念設計方案,與DDG 1000「朱姆華特」級相比,DDG(X)具有更充足的電力裕量和更靈活的配電能力,可滿足大功率雷達、定向能武器等上艦需求;其燃油效率將提升25%,續航力增加50%,戰位時間增加120%,從而增強執行機動性。

No.3

美海軍推進「哥倫比亞」級戰略核潛艇電力推進系統建造

十大事件

4月,義大利李奧納多DRS公司宣布獲得美海軍超10億美元合約,為「哥倫比亞」級核潛艇提供全電力推進系統部件。相關生產工作將在該公司位於麻薩諸塞州菲齊堡、威斯康辛州梅諾米尼福爾斯和康乃狄克州丹伯裏的工廠進行。7月,美海軍授予柯蒂斯·萊特公司一份價值2.5億美元的合約,將為「哥倫比亞」級核潛艇等平台提供推進閥、控制系統、泵、先進儀表等推進系統部件,相關工作已在紐約和賓夕法尼亞的國防電子與海軍電力工廠開展,預計將持續至2028年。「哥倫比亞」級將成為美海軍首型采用全電力推進系統的潛艇,無需齒輪箱並縮短了傳動軸,可大幅降低機械放射線雜訊,提高潛艇隱身效能。

No.4

美海軍艦艇首次配備模組化LM 2500燃氣輪機

十大事件

3月,美海軍「聖塔芭芭拉」號(LCS 32)近海戰鬥艦服役,成為首艘配備模組化LM 2500燃氣輪機的水面艦艇。7月,奇異與土耳其TAIS OG-STM造船廠簽署協定,將為土耳其海軍「伊斯蒂夫」級護衛艦提供模組化LM 2500燃氣輪機。

這種模組化燃氣輪機采用一體式復合碳纖維外殼結構,無需螺栓連線,腐蝕敏感性低,可增加大規模維修間隔,降低壽命周期成本。復合殼體較鋼質殼體減重2500千克,放射線雜訊降低了60%。碳纖維殼體還可減少機艙的放射線熱量,顯著降低壁溫和冷卻要求,改善機組人員的工作條件。其檢修門減重60%,采用大型20厘米×20厘米的觀察窗和大型外部增壓檢修面板,並增加檢修面板和門的數量,可減少維護時間。此外,還安裝了新型數位傳感器和元件,如傳感器、加熱器、火焰和冰探測器等部件,具備細水霧滅火能力。

No.5

DARPA啟動「水下磁流體推進器」計畫

十大事件

5月,美國防高等研究計劃署(DARPA)啟動「水下磁流體推進器」(PUMP)計畫。不同於常見的螺旋槳推進器,磁流體推進系統利用海水在磁場中受到的電磁力提供推力,無需各類旋轉和傳動部件,執行更為安靜高效。

該計畫為期三年半,主要包括流體力學/電化學/電磁場等多物理場仿真工具開發、長壽命電極材料研發、推進器縮比原型驗證。計畫要求推進器縮比原型推力達100牛,電極使用壽命5年。DARPA計劃圍繞高溫超導磁體技術,組建涵蓋流體力學、電化學和電磁學的綜合研發團隊,借鑒燃料電池相關領域先進電極塗層等技術,著重克服電極材料在電磁/電化學復合環境下的腐蝕問題。這種新型推進技術有望大幅降低美軍中大型無人潛航器等水下平台推進裝置的機械雜訊,提高其部署和任務執行的隱蔽性。

No.6

美通用原子公司支撐DARPA低雜訊潛艇推進系統研發

十大事件

6月,美國通用原子電磁系統公司(GA-EMS)獲得通用動力套用物理科學公司的合約,將為DARPA「先進推進器實驗」(APEX)計畫提供支撐,包括推進系統設計、建模、技術評估和分析等。該計畫2022年啟動,旨在研發和演示用於潛艇的新一代推進技術,重點關註推進效率、訊號特征、機械設計、作戰運用等因素。

計畫第一階段為期24個月,通用動力套用物理科學公司為主承包商。通用原子電磁系統公司將在麻薩諸塞州波士頓工廠進行系統設計和工程分析工作,在密西西比州圖珀洛的卓越制造中心進行建造與測試工作。

No.7

俄羅斯披露新型水下核子反應爐模組

十大事件

7月,聖彼得堡孔雀石海洋工程局宣布,正在開展新型水下核子反應爐模組(SEM)研發。該模組包含兩座反應爐,總發電容量約20百萬瓦,旨在為北極海域的無人潛航器等水下裝備供電。該平台可在水深約400公尺處長期部署,借助8根固定在潛水絞車上的錨線完成受控下潛和上浮,並透過自主運動避免冰山碰撞;可與載人潛器對接,實作人員和物資交接,約每3個月由6名專家進行維護檢查。目前,關於其反應爐型號和參數尚無明確資訊。

No.8

英國45型驅逐艦「保衛者」號開展電力系統升級

十大事件

7月,英國45型驅逐艦5號艦「保衛者」號開始進行電力系統升級,使用3台MTU16V4000柴油發電機(單台功率3百萬瓦)替換原有的2台瓦錫蘭12V200柴油發電機(單台功率2百萬瓦)。其中2台新柴油機直接安裝在原柴電機艙,另1台安裝在前機艙中。部份艦員宿舍改造為高壓配電室,以管理新增的5百萬瓦電量。截至目前,2號艦「無畏」號和1號艦「勇敢」號已分別於2021年2月和2023年1月完成電力升級改造;4號艦「龍」號和5號艦「保衛者」號正在改造過程中。根據英國海軍計劃,所有45型驅逐艦的電力系統升級將於2028年完成。完成電力升級後,45型驅逐艦將僅依靠柴油機就能達到巡航速度(覆蓋主要工況),同時滿足日用電需求。WR-21燃氣輪機將僅用於大功率推進,使用頻率較低。由於WR-21燃氣輪機改進遠比新增柴油機耗時長,這種電力系統升級方案能使45型驅逐艦在完成WR-21燃氣輪機改造前,就可滿足部署需求。

No.9

西班牙完成S-80型潛艇AIP系統工廠測試

十大事件

9月,西班牙納凡蒂亞公司利用卡塔赫納船廠專用陸上測試設施,模擬苛刻水下執行條件,成功完成S-80型潛艇燃料電池AIP系統的工廠測試。按照計劃,西班牙海軍S-80型三號艇將最先安裝該AIP系統,成為西班牙海軍首艘燃料電池AIP潛艇,一號和二號艇則將在首次大修期間陸續安裝。納凡蒂亞公司燃料電池AIP系統以生物乙醇作為氫源,經過重整室和多個一氧化碳優先氧化反應室(COPROX)轉化為高純氫氣,最大發電功率可達300千瓦,可為潛艇提供3周的水下續航時間;尾氣處理系統可將重整排放的二氧化碳和其他未燃瓦斯與海水混合,處理至無法檢測的水平後排出。與西班牙現役S-70型柴電潛艇相比,配備AIP系統的S-80型潛艇將具有更長的水下續航時間、更低的排放訊號,從而實作更強的作戰隱蔽性。

No.10

美海軍完成大型無人艦柴電系統裏程碑性測試

十大事件

12月,美海軍完成其大型無人艦30天720小時的連續供電演示,達成了2021年【國防授權法】對大型無人艦研發過程提出的裏程碑測試目標。本次測試在維吉尼亞州切薩皮克市舉行,柏林格公司和卡特機械公司參與,海軍無人與小型作戰艦艇計畫執行辦公室和海上無人系統計畫辦公室聯合監督。測試過程不允許人為幹預,也不允許對相關裝置進行預防性或糾正性維護,嚴格驗證了1550千瓦級卡特彼勒3512C型柴油發電機為大型無人艦連續供電30天的能力,是美海軍大型無人艦研制的重要裏程碑事件。在2020年美海軍授出的大型無人艦6個設計合約中,伯林格公司團隊是第一個完成720小時發配電演示的團隊,其余5個團隊仍未完成測試。