【动态】世界首艘锂离子电池动力潜艇下水

10月4日，日本海上自卫队“苍龙”级潜艇11号艇“凰龙”号（JS Oryu，SS-511）在三菱重工神户造船厂举行下水仪式，日本海上幕僚长村川丰海主持仪式。该艇下水后将继续进行各种作业，预计2020年3月交付海上自卫队。

该艇是日本首艘采用锂离子电池推进的潜艇，其存储功率远远超过前十艘“苍龙”级潜艇上安装的铅酸电池。日本《产经新闻》称，“该艇是世界上第一艘采用和电动汽车相同的‘锂离子聚合物’电池的作战潜艇”（非锂电池，单纯的锂电池为一次性电池）。单艇耗资660亿日元（约合5.7亿美元），相较于之前一艘“苍龙”级的10号艇“翔龙”号（SS-510）536亿日元的费用大幅上升。

图1  “凰龙”号潜艇下水仪式

日本“苍龙”级潜艇是日本自二战后建造的排水量最大的潜艇，艇长84米，宽9.1米，高8.5米，标准排水量为2947吨，水下排水量为4100吨，潜航速度20节。该级潜艇作为世界上最大的常规动力潜艇，拥有出色的运营记录，并配备了最先进的技术，包括使其能够长时间保持在水下航行的不依赖空气的推进（AIP）系统，以及使其更加难以被探测的先进隐形技术。该级潜艇的任务使命包括反潜、反舰、巡逻警戒、编队护航、封锁、破坏海上交通线、情报收集与监视、布雷和特种作战等多项任务，是一型既能执行近海巡逻警戒任务，也适合远洋作战的大型多用途常规潜艇。

图2  “苍龙”级潜艇舰名列表

图3  “凰龙”号潜艇结构图

按照日本防卫省早年的规划，日本将以一年一艘的速度建造“苍龙”级潜艇，分别由川崎重工和三菱重工建造，总计建造12艘，其中前10艘采用AIP系统，后2艘采用锂离子电池推进。由于采用锂离子电池，第十一和第十二艘潜艇将具有更好的水下巡航能力。

前10艘“苍龙”级潜艇采用的动力系统是斯特林AIP技术，即两组3000马力柴油机、四组100马力斯特林发动机作为主动力，配合传统铅酸蓄电池，二者分别在水面或水下航行状态下发电驱动一台推进用永磁电机。而“凰龙”号则与此不同，根据日本防卫省《平成26年装备品寿命发展管理报告书》，“凰龙”号在维持规格和航速不变的情况下，采用锂离子电池替换掉了整个斯特林发动机的AIP动力和铅酸蓄电池。据悉，“凰龙”号采用的锂离子电池由日本杰士-汤浅（GS-YUASA）提供，传动机械的大量减少赋予了“凰龙”号相较于AIP潜艇更加优越的静音性能，同时大规模锂离子电池所带来的爆发能量输出也相较于多台慢慢悠悠的斯特林发动机更强，赋予了“凰龙”号更好的瞬时机动能力。但是，采用锂离子电池也暴露出一些缺点，首先，锂离子电池依靠柴油机的充电时间更长，潜艇需要更多地处于水面航行状态或通气管航行状态；其次，潜艇在潜航状态完全依靠锂离子电池，其水下续航力也会有所降低。因此，就目前的科技水平而言，锂离子电池潜艇和燃料电池潜艇相比还是有一定差距的。

美海军于9月24日接收第17艘“弗吉尼亚”级核动力潜艇“南达科他州”号（SSN 790）。9月29日，美海军第16艘“弗吉尼亚”级攻击核潜艇“印第安纳”号（SSN 789）在佛罗里达州卡纳维拉尔角基地举行服役仪式，正式加入美国海军战斗序列。

“弗吉尼亚”级潜艇首艇于2003年下水，共计划建造28艘。这种由通用动力电船公司开发的新一代攻击潜艇，旨在为美海军提供维持水下优势所需的能力。“弗吉尼亚”级潜艇可在世界各地的沿海和深海中航行，部署后用于执行反潜、反舰和对陆攻击作战，以及特种作战部队的支持、情报、监视和侦察任务。该级潜艇长114.8米，宽10.36米，高9.3米，排水量为7925吨，潜航速度34节，艇员132人。

图4  第安纳”号核潜艇（SSN 789）服役仪式

图5  “南达科他州”号核潜艇（SSN 790）交付仪式

“南达科他州”号于2013年开始建造，2017年正式命名，预计于2019年初服役。一旦投入使用，未来的“南达科他州”号将成为第三艘以“南达科他州”命名的舰艇，也是第七艘“弗吉尼亚”Block III型潜艇。

Block III型潜艇的特点是重新设计了潜艇艏部，增加了有效载荷能力，采用两个大直径“弗吉尼亚有效载荷管”（VPT）取代了12个单独的垂直发射管，每个大直径发射管可发射六枚“战斧”巡航导弹。

图6  “弗吉尼亚”级艏部改进细节

这种设计变化有助于降低舰艇的采办成本，同时保持先进的防御能力。“弗吉尼亚”级潜艇项目经理克里斯·汉森上校说:“南达科他州’号的交付是一个重要的里程碑，这标志着倒数第二艘Block III型潜艇交付，将成为海军潜艇部队的重要资产。”

此艘潜艇对船体内部进行了一系列机械改进，并采用了新的声学船体涂层以及两部新的大型垂直声呐阵列（vertical sonar arrays，每侧舷一部）。新的声呐阵列探测能力强，提高了先敌发现能力。此外，“南达科他州”号潜艇将获得一型新设计的增强型推进器。如果新的推进器设计证明不太成功，海军计划在后期时更换它。如果在“南达科他州”试验的修改证明是成功的，那么这些技术将被用于未来的“弗吉尼亚”级核潜艇以及未来的“哥伦比亚级”弹道导弹潜艇。

图7  “弗吉尼亚”级潜艇结构图