Dlaczego akumulatory ołowiowo-kwasowe są lepsze dla okrętów podwodnych?

Zgodnie z artykułem Wikipedii akumulatory ołowiowo-kwasowe są używane do napędzania okrętowych silników napędowych. Okręty podwodne są używane przez wojsko, a wojsko może sobie pozwolić na bardzo drogie zabawki. Akumulatory kwasowo-ołowiowe są tańsze, ale mają znacznie gorszą gęstość energii niż powiedzmy akumulatory litowo-jonowe ( tutaj jest tabela z charakterystykami i gęstość energii jest bardzo ważnym czynnikiem dla baterii okrętów podwodnych - jest tak mało dodatkowej przestrzeni, że nawet ludzie wyżsi niż pewne wysokość nie jest wybrana do obsługi na okrętach podwodnych.

Co jest takiego dobrego w akumulatorach kwasowo-ołowiowych, że są one lepsze dla okrętów podwodnych nawet przy niższej gęstości energii?

W przeciwieństwie do statków powierzchniowych okręty podwodne muszą być w stanie zatonąć. Każda stopa sześcienna przestrzeni powietrznej w łodzi podwodnej musi być zrównoważona przez prawie 60 funtów wagi, aby statek mógł zanurzyć się, a wiele okrętów podwodnych ma do tego celu znaczną ilość balastu. Baterie kwasowo-ołowiowe mają znacznie mniej energii na jednostkę masy niż baterie litowe, ale ich energia na jednostkę objętości jest całkiem przyzwoita (nb: coś wydaje się trochę dziwne w tej tabeli w Wikipedii; baterie kwasowo-ołowiowe ważą o wiele więcej niż LiIon na jednostkę objętości że różnica gęstości energii objętościowej powinna być znacznie mniejsza niż różnica gęstości energii masy). Gdyby zastąpić baterie w łodzi podwodnej magicznymi bateriami, które magazynowały tę samą energię i zajmowały tę samą przestrzeń, ale ważyły ​​prawie nic, konieczne byłoby dodanie balastu, aby zrekompensować utratę wagi (zmniejszenie objętości dostępnej do innych celów). Może się zdarzyć, że w niektórych okrętach podwodnych akumulatory ważyły ​​więcej niż idealnie, a zatem ciężar akumulatorów był czynnikiem ograniczającym (a nie objętościowym), ale okręty atomowe mają znacznie mniejsze zapotrzebowanie na energię zgromadzonego akumulatora niż silniki diesla.

Ponadto akumulatory kwasowo-ołowiowe mają bardziej sprawdzoną historię, że nie wybuchają płomieniami niż akumulatory litowo-jonowe. Okręt podwodny nie jest dobrym miejscem na rzeczy, które mogą spektakularnie się zapalić.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe były znacznie dłuższe niż większość alternatyw - akumulatory litowe nie istniały, gdy okręty podwodne tak bardzo opierały się na akumulatorach.

Ale akumulatory kwasowo-ołowiowe dość dobrze znoszą również nadużycia.

Ilustruje to artykuł w Wikipedii na temat pierwszej łodzi podwodnej Royal Navy, HMS Holland .

Zbudowany w 1902 roku HMS Holland zatonął w 1913 roku podczas holowania, aby go złomować, i został podniesiony prawie 70 lat później, w 1982 roku. Jak zauważa artykuł ...

Warto zauważyć, że oryginalny zestaw baterii, odzyskany wraz z wrakiem, został przekazany do testów oryginalnemu producentowi, Chloride Industrial Batteries Ltd z siedzibą w Swinton, Greater Manchester. Po wstępnym czyszczeniu akumulatory ołowiowe zostały ponownie naładowane i stwierdzono, że są w dobrym stanie technicznym.

Całkiem imponujące, IMO.

Mój mąż służył na okrętach podwodnych RN i został zmuszony do przejścia na emeryturę po wycieku, są to zaskakujące pospolite, widziałem, jak woda morska wchodzi do przedziału baterii, na dole łodzi, jak się domyślacie, i tylko z pełzającym pomieszczeniem, które uwalniało gazowy chlor. W rezultacie zarówno on, jak i CPO zakończyli karierę zawodową na stałe po usunięciu wycieku. Akumulatory litowo-jonowe mają jednak alarmującą tendencję do spalania, zwłaszcza z nagłym wstrząsem, stąd próby niektórych z najbardziej zaawansowanych konstruktorów, takich jak Japończycy, wyglądały, testowane i upuszczane jak kamień.

Kiedy wynurzasz się na diesla i podpalasz diesle, trzy najważniejsze rzeczy do zrobienia:

1. Opublikuj punkt obserwacyjny lub 3

2. Napompuj swoje wysokociśnieniowe zbiorniki powietrza.

3. Szybkie ładowanie baterii

Kwas ołowiowy podejmie tę karę (z gazowaniem). Lit wysadza się w powietrze

Jeśli nie dostaniesz skoku, ładowanie pływakowe jest OK. Możesz teraz uzupełniać baterie litowe w ciągu 6 godzin. Do tego czasu nadchodzi światło dzienne. Nurkować. Następnie możesz wysłać faceta z poparzeniami kwasowymi na jego ubrania, aby uzupełnić akumulatory kwasowo-ołowiowe wodą destylowaną. Z litem nie można zrobić nic cholernego, z wyjątkiem wymiany celi niewypałowej

Baterie litowo-jonowe są lepsze pod względem gęstości energii, ale podobnie jak baterie ołowiowe (niebezpieczeństwo chloru i wodoru) mają problemy.

Uciekające ciepło w głównej części zostało zatrzymane przez obudowę stosu i system zarządzania baterią, ale gazy wydzielane podczas topienia ogniw są najwyraźniej bardzo toksyczne.

Dobre odpowiedzi tutaj. Oto kilka dodatkowych punktów do przeżuwania.

Baterie w okrętach podwodnych są podłączone szeregowo lub szeregowo równolegle. Dzięki solidności akumulatorów kwasowo-ołowiowych nie jest to szczególnie problematyczne.

Jednak w przypadku nowocześniejszych akumulatorów, które są znacznie bardziej wrażliwe na wpływ temperatury, szczególnie podczas ładowania, coraz trudniej jest zapewnić bezpieczne działanie całej tablicy, gdy zwiększasz jej rozmiar. Każdy akumulator musi być indywidualnie monitorowany podczas ładowania. To znacznie zmniejsza niezawodność całości.

Ponadto uszkodzona bateria w układzie może szybko doprowadzić do niebezpiecznego stanu przez pozostałe baterie. Aby temu zaradzić, należy wprowadzić specjalne środki. Ponownie spada niezawodność.

Gęstość energii, choć z pozoru dobra, jest także „mieczem o podwójnej krawędzi”. Jeśli możesz uzyskać całą moc z czegoś wielkości bagażnika transportowego w porównaniu do pomieszczenia na kwasy ołowiowe, to wszystko jest w porządku. Jednak teraz musisz wyodrębnić i pozbyć się ciepła wytwarzanego w tym zestawie akumulatorów. Bycie tak gęstszym oznacza, że ​​masz znacznie mniejszą powierzchnię, co sprawia, że ​​jest to trudniejsza propozycja.

Jeszcze jedna rzecz. Jednym z kryteriów wojskowych czegokolwiek jest użyteczność. Akumulatory kwasowo-ołowiowe są wszędzie. W razie potrzeby pomocnicza załoga może wyjąć niektóre akumulatory z ciężarówek itp., Aby wykonać szybką naprawę i ponownie wypłynąć w morze. Znalezienie egzotycznych baterii na jakimś atolu w szczerym polu… mało prawdopodobne.

Jeśli chodzi o uwalnianie chloru gazowego. Tak, może to być problem z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi, ale jest to niewielkie ryzyko w porównaniu z reakcją łańcuchową wybuchających akumulatorów o wysokiej technologii. Komora baterii może być uszczelniona gazem, załoga jest przeszkolona w zakresie używania masek przeciwgazowych, a czujniki wycieku gazu dają wiele ostrzeżeń, aby umożliwić dowódcy wykonanie awaryjnej procedury powierzchniowej, jeśli uzna to za bezpieczniejsze niż alternatywa. Tak, to paskudne rzeczy, ale ze wszystkich ryzyk, które znoszą nasi nieustraszeni podwodniacy, jest to jedno z mniej prawdopodobne, że wpłynie na nich / zabije ich.

Gęstość energii nie jest jedyną miarą wydajności. Akumulatory kwasowo-ołowiowe mają dobrą zdolność do dostarczania ogromnego prądu bez wpływu na napięcie. Jest to ważne w przypadku urządzeń wirujących (takich jak napęd) i wielu innych urządzeń elektrycznych / elektronicznych.
Inna zaleta jest oczywista ... tam, gdzie wiele gałęzi przemysłu chce stworzyć lekkie akumulatory, łódź podwodna potrzebuje ogromnej ilości stałego balastu, aby zanurzyć się, a akumulatory kwasowo-ołowiowe nie są z tej perspektywy oczywiste.