第一章: 引言
在电影<<从海底出击>>里有这么一个镜头,一艘潜艇在试图穿越直布罗陀海峡的时候受到了创击而沉到了海底,一些设备和部分电池组随之受损.潜艇的首席机械师努力地试图修复设备.当他维修电池组的时候,他使用了一条电线.本文的主旨,就是为了解释那一幕电池组究竟发生了什么,以及电池组对潜艇的重要性。
第二章: 电池组在两次世界大战中的历史发展
自从第一艘现代潜艇(以马达驱动为标准)诞生之日起,电池组就开始应用在潜艇上.1907年起,柴油马达和以电池组驱动的电动机开始分别应用于水面航行和水下航行.当潜艇潜入水下时,它的所有设备都需要电池组来提供动力,包括电动机,灯和内部通信设备等等.这就意味着从第一天起,电池组就对潜艇起着至关重要的作用.在第一次世界大战中,每艘潜艇一般装备2-3块电池组,每块电池组由55-120个电池组成,总重从370-600千克不等.所有电池总重约占潜艇排水量的8%到16%.在第一次世界大战中,一艘潜艇能够以2节的速度在水下行驶50小时,或者以7-10节的速度在水下行驶1小时。
在第二次世界大战中,电池组有了一些改进.一些潜艇能够以4节的速度在水下行驶80个小时,,或是以16节-17节的速度在水下行驶1个小时.英国皇家海军的"T"型潜艇(1944/45)装备由2-5个电动机,每个电动机能够将水下航行的速度提高至15-18节。
第三章: 科技性描述
标准的柴油动力潜艇在水下航行时,电池组是提供电力的唯一能源.潜艇电池组由许多铅制电池(一般由62-144个甚至更多)组成,具有储存大量电能的能力.潜艇上有两个电池室,前室位于潜艇军官寝室一下,后室位于驾驶室以下.潜艇上有2-4个电池组.电池组里的电池以串连的方式连接;电池组则以串连或者并联的方式进行连接.
电池组的充电:电池组必须由直流电源进行充电。直流电源电压必须高于电池组电压。电池组和电源,必须以“正极连正极,负极连负极”的方式进行连接。电池组的充电过程应该越快越好,这取决于电池的科技含量的充电方法,其中最有效的方法室“UI法”此法步骤是:一开始即以大电流充电,知道电池电压为2.4伏,此时大约开始释放气体。接着以持续电压渐减电流的方式继续充电。当电池组电压及极板密度在一个较长的时间不变的状态下,电池组充电完成。
直流电源绝大多数情况下室一台直流电动机。同样一台直流电动机既可以做直流发电机,又可以做潜艇推进器。直流电动机/发电机和其他附加一起放置于潜艇电池室外。当潜艇在水面航行时,直流电动机就将利用柴油引擎提供的动力开始制造直流电,供电池组充电之用。
氢气和其他有害气体:在电池组充放电过程中,氢气和其他有害气体随之释放。这些气体也可能发生于半放电状态(当电池组闲置时)。电池组每释放电1Ah,就会产生1立方厘米的氢气。氢气在通风换气的过程中会从电池组室扩散到艇仓内的其他地方。空气中氢气含量超过4.5%,混合气体就处于易燃状态;若空气中氢气含量超过9%,混合气体就处于易爆状态。综上所述,电池组室内必须配有对付易燃易爆气体的有效措施,还必须配备有良好的通风系统。表1显示电池组释放到空气中的气体最大浓度含量(MCT)和潜艇仓空气中的其他物质。
潜艇电池组的日常维护:当电池组满充时,电解质溶液浓度升高。浓度是由特别的设备(液体比重计)来控制的。图3为装置的简图。液体比重计里有一个浮子。浮子上的刻度表示电解质溶液的不同浓度。
1.电池组电压必须时刻控制。但是,全靠电压计的简单控制是不够的。因为电压计只能显示较高得电压,这样电池组得电能就不能得到充分利用。为了使电池组充电得时候能够更好地控制,电池组一般要与一些用电器相连(收音机,电灯等等)。这样电池组满充后,电池组电压下降就会缓慢。
2.电池组充电得程度可以从电极板得颜色来判断。如果电池组处于满充状态下,正极为深棕色。当电池组放电时,正极板颜色会逐渐褪去。
3.电池极板必须完全没入电解质溶液中。充电时电解质溶液会挥发。正因为此电解质溶液得溶剂部分必须是蒸馏水。一旦电解质溶液溢出,就必须用稀释过得浓硫酸对其补充(以特定得浓度)
4.当电池组放电时,其电压逐渐降低。当电压降至1.8伏特以下时,放电必须停止。此时电池组必须重新充电。
5.电池组的温度不能超过40摄氏度,一旦超过40摄氏度,电池组就会受到损伤。特别时是在充电的时候,电池组温度会明显升高。正因为此,电池组必须装备冷却系统。
6.因为存在氢气等气体,电池组室的通风设备很重要。另外,电池组室越干净越好,而且里面不要存有任何易燃易爆品。
7.电池组必须保持清洁。电池组终端必须干净而且必须擦上凡士林。终端之间的连接线路必须很好地维护。
潜艇电池对于潜艇正常运转非常重要。当今的常规潜艇(柴油动力)和核潜艇上都必定备有电池。
一个非研究潜艇的人能够想象一个潜艇专家在一秒中内排除潜艇电池出现的故障使其重新正常运转吗?一个潜艇专家必须完全了解他的工作,如果他时总机械师或电路控制人员,他就必须熟知电池在每一时刻和状态。同时,他还要确保电池无论何时,在何种(有时是极其危险的)的情况下不间断地提供电能。
这篇文章里电池的知识只是其冰山一角。一些技术术语虽然被提及(如内电阻),却没有做过多地解释;还有一些技术术语根本就没有被提及(如内电压)。同时,为了便于理解,第四章所涉及地电阻值和电流值都是理论上的,理想状态下的。(完)