从大鲸级和S26T(039B的代表)的性能,来估计041小堆艇的参数

海上明月帅大叔 2024-05-19 20:52:51

最近,041型小堆艇的消息突然冒出来,可见已投入量产,但是我兔潜艇性能一贯保密,所以本文将通过分析大鲸级和S26T(039B的代表)的性能特点,来估计041小堆艇的可能性能。

首先,让我们来看看日本的大鲸级潜艇。大鲸级潜艇全长84米,横梁9.1米,标准排水量3000吨,满编人员70人。其动力系统采用了两台川崎12V25/25SB柴油发动机,输出功率为6000马力,水下最大速度可达20节。值得一提的是,"雷鲸"号首次使用了高输出功率的新型川崎12V25/31柴油发动机,与新型的通气管系统兼容,提高了发电效率。此外,大鲸级潜艇还采用了锂电池技术,据称其能量密度可达铅酸电池的2倍以上,水下续航能力超过了装备斯特林AIP和铅酸电池的苍龙级潜艇。

中国的S26T外贸型潜艇。S26T型潜艇在国产039B型基础上发展而来,艇长77.7米,宽8.6米,高9.2米,水下排水量超过3000吨。它采用了柴电动力,并安装了AIP系统,大幅提升了水下续航能力和隐蔽性。S26T的水下航速可达22节,潜深300米。它还具备良好的隐身性能,安装有消声瓦和七叶大倾斜螺旋桨。在探测系统方面,S26T配备了艇首主动声呐、侧阵声呐和拖曳线列声呐,实现全向警戒能力。武器方面,它在艇首设有6具533毫米鱼雷发射管,可发射多种反潜反舰鱼雷、水雷及潜射反舰导弹,最多携带18枚鱼雷导弹或30枚水雷。续航力方面,在80%电量下可潜航260海里;使用AIP时可续航768海里或水下停留20天;混合使用AIP和柴电动力,航程可达2000海里或航行65天。S26T的艇员编制为38人。

综合以上三型潜艇的性能特点,我们可以合理估计041小堆艇的可能性能:

1. 艇体尺寸:全长约为80米左右,横宽和高度与大鲸级、S26T相当,在9-10米之间。

2. 排水量:考虑到搭载核反应堆,水下排水量可能高于3000吨,在4000吨之间。

3. 动力系统:作为小型核潜艇,041型将采用核动力,很可能选用紧凑高效的微型反应堆,如西屋公司的eVinci或X-energy公司的X-battery。按瀚海狼山的消息,大约是2MW,即2000千瓦的功率。

4. 航速与潜深:得益于核动力+锂电池,水下最大航速有望达到24节以上。考虑到我兔特种钢屈服强度进步极大,041潜深至少在600米左右,与大鲸级相当。

5. 隐身性能:作为现代潜艇,041型必然会采用先进的隐身技术,如消声瓦、泵喷推进等,以降低噪音和红外特征。

6. 探测系统:041型的探测系统不会逊色于S26T,很可能配备更先进的新型声呐和电子侦察设备。

7. 武器系统:作为核潜艇,041型的鱼雷发射管数量可能更多,估计备弹40条,其中鹰击18约有12条。携带武器的种类和数量也会增加。有可能装备新型重型鱼雷和高超声速反舰导弹。

8. 电子设备:041型必然配备先进的作战指挥系统、导航通信设备和电子对抗设备,以适应信息化作战需求。

9. 续航力:核动力赋予041型几乎无限的续航力,只受食品补给和艇员体力的限制。

10. 艇员编制:考虑到自动化水平的提高,041型的艇员编制可能在40人左右,与S26T相当。

基于给定的参数,我们可以估算041小堆艇的水下航速和续航力:

1. 微型核反应堆功率

假设041小堆艇使用一台功率为2MW的微型核反应堆。考虑到电力传输和转换的损耗,估计输出到螺旋桨的机械功率约为1.6MW(效率80%)。

2. 水下航速估算

参考大鲸级潜艇,其水下排水量约3000吨,柴电动力输出功率6000马力(4.4MW),最大水下航速20节。

假设041小堆艇的水下排水量与大鲸级相当,均为4000吨。根据螺旋桨动力与航速的平方关系,我们有:

v041/v鲸 = (P041/P鲸)^0.5

其中v041和v鲸分别为041小堆艇和大鲸级的航速,P041和P鲸为两艇的螺旋桨输出功率。代入数值:

v041/20节 = (1.6MW/4.4MW)^0.5 = 0.60

因此,041小堆艇的估计水下航速为:

v041 = 0.60 × 20节 = 12节

v041全速 = ((2+4.4)/4.4)^0.5 × 20节= 24节

3. 续航力估算

高速续航力,SS513潜艇拆除AIP后配备了786吨锂电池,据称可以支持13小时的20节全速航行(按100wh/kg计算)。

假设041小堆艇也像SS513一样,拆除柴油机和AIP系统,但是安装了小型核反应堆,假设这个反应堆比柴油机略大,所以电池空间略小于大鲸级,算600吨空间用于安装锂电池。电池容量将是SS513的0.76倍(600吨/786吨)。

进一步假设041小堆艇采用了更高能量密度的锂电池(为了安全性考虑,采用磷酸铁锰锂,按比亚迪二代刀片180Wh/kg),能量密度是SS513(按100wh/kg计算)的1.8倍。因此其电池总容量将是SS513的1.37倍(0.76×1.8)。但是小堆艇

那么041小堆艇的纯电池全速航时为:

t041 = tSS513 × 1.37 = 13h × 1.37 = 17.8h。

大鲸级在水下,只能使用纯电驱动,柴油机无法使用,但是小堆艇的核反应堆是可以全功率输出的,按前面估算水下最大航速为24节的话

相应的全速航程为:

s041 = v041 × t041 = 24节 × 17.8h = 427.2 海里;

综上,在上述假设条件下,041小堆艇的估计性能如下:

- 水下最大持续航速:12节

- 全动力下全速航时:18小时左右

- 全动力下全速航程:427海里

- 电池+核反应堆混合动力下续航力:几乎无限,只受食品等消耗品补给限制

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