Почему свинцово-кислотные батареи предпочтительнее для подводных лодок?

Согласно статье в Википедии, свинцово-кислотные аккумуляторы используются для запуска подводных лодочных двигателей. Подводные лодки используются военными, а военные могут позволить себе очень дорогие игрушки. Свинцово-кислотные аккумуляторы дешевле, но имеют гораздо худшую плотность энергии, чем, например, литий-ионные аккумуляторы ( здесь приведена таблица с характеристиками, и плотность энергии является очень важным фактором для подводных аккумуляторов - там так мало дополнительного пространства, что даже люди выше, чем некоторые) Высота не выбрана для обслуживания на подводных лодках.

Что же такого хорошего в свинцово-кислотных батареях, что они предпочтительнее для подводных лодок даже при более низкой плотности энергии?

В отличие от надводных кораблей, подводные лодки должны уметь тонуть. Каждый кубический фут воздушного пространства в подводной лодке должен быть уравновешен почти 60 фунтами веса, чтобы судно могло погрузиться в воду, и многие подводные лодки имеют значительное количество балласта для этой цели. Свинцово-кислотные батареи имеют гораздо меньше энергии на единицу массы, чем литиевые батареи, но их энергия на единицу объема довольно респектабельна (примечание: что-то кажется странным с таблицей в Википедии; свинцово-кислотные батареи весят намного больше, чем литий на единицу объема что разница в объемной плотности энергии должна быть намного меньше, чем разница в массовой плотности энергии). Если заменить батарейки в сабле магическими батареями, которые накапливают ту же энергию и занимают то же место, но почти ничего не весят, было бы необходимо добавить балласт, чтобы компенсировать потерю веса (уменьшение объема, доступного для других целей). Вполне может быть, что на некоторых дизельных подводных лодках батареи весили больше идеального, и, следовательно, вес батарей был ограничивающим фактором (а не объемом), но ядерные подводные лодки имеют гораздо меньшие требования к запасной энергии, чем дизели.

Кроме того, свинцово-кислотные батареи имеют более проверенную историю не горит в огне, чем литий-ионные батареи. Подводная лодка - не самое подходящее место для вещей, которые могут эффектно загореться.

Свинцово-кислотные батареи существуют гораздо дольше, чем большинство альтернатив - не было литиевых батарей, когда подводные лодки так сильно полагались на батареи.

Но свинцово-кислотные батареи также хорошо переносят злоупотребления.

Это иллюстрирует статья в Википедии о первой подводной лодке Королевского флота HMS Holland .

Построенный в 1902 году, HMS Holland затонул в 1913 году, находясь под буксиром, и был поднят почти 70 лет спустя, в 1982 году. Как отмечается в статье ...

Стоит отметить, что первоначальный комплект батарей, собранных вместе с обломками, был предоставлен для испытаний первоначальному производителю, Chloride Industrial Batteries Ltd, базирующемуся в Суинтоне, Большой Манчестер. После первоначальной очистки свинцовые батареи были перезаряжены и были обнаружены в хорошем рабочем состоянии.

Впечатляет, ИМО.

Мой муж служил на подводных лодках RN, и был вынужден уйти в отставку после утечки, это удивительно часто, когда морская вода попала в батарейный отсек, как вы уже догадались, и только с комнатой для сканирования, в которой выделялся газообразный хлор. В результате он и КПО закончили свою карьеру навсегда после устранения утечки. Литий-ионные аккумуляторы, тем не менее, имеют тревожную тенденцию к возгоранию, особенно при внезапном толчке, поэтому попытки некоторых из самых продвинутых субостроителей, таких как японцы, выглядели, испытывались и падали, как камень.

Когда вы выходите на поверхность в дизельном субмарине и запускаете дизели, нужно сделать три наиболее важных вещи:

1. Опубликовать обзор или 3

2. Накачайте свои воздушные баки высокого давления.

3. Быстрая зарядка ваших батарей

Свинцовая кислота примет это наказание (с газом). Литий взрывается

Если вы не прыгаете, поплавок в порядке. Теперь вы можете пополнять литиевые батареи в течение 6 часов. К тому времени прибывает дневной свет. Погружение. Затем можно отправить парня с кислотными ожогами на его одежду, чтобы пополнить свинцово-кислотные батареи дистиллированной водой. С литием ничего не могу сделать, кроме как заменить пустую ячейку

Литий-ионные аккумуляторы превосходят по плотности энергии, но, как и свинцово-кислотные аккумуляторы (опасны для хлора и газообразного водорода), у них есть проблемы.

Тепловое убегание в основном сдерживалось корпусом батареи и системой управления батареями, но газы, выделяемые при расплавлении элемента, по- видимому, очень токсичны.

Хорошие ответы здесь. Вот еще несколько моментов, чтобы пережевать.

Аккумуляторы в подводных лодках соединены в ряд или последовательно соединены. С прочностью свинцово-кислотных батарей это не особенно проблематично.

Однако с более современными батареями, которые намного более чувствительны к температурным воздействиям, особенно во время зарядки, становится все труднее обеспечить безопасную работу всего массива при увеличении его размера. Каждый аккумулятор должен контролироваться индивидуально во время зарядки. Это значительно снижает надежность в целом.

Кроме того, неисправная батарея в массиве может быстро привести в опасное состояние оставшиеся батареи. Специальные меры должны быть эффективными и эффективными для решения этой проблемы. Опять же, снижается надежность.

Плотность энергии, хотя, казалось бы, и хорошая вещь, это также «двойной меч». Если вы можете получить всю свою мощность от чего-то такого же размера, как багажник для перевозки, по сравнению с комнатой для свинцовых кислот, это все хорошо. Однако теперь вы должны извлечь и избавиться от тепла, которое генерируется в этом блоке батарей. Быть настолько плотнее означает, что у вас намного меньше площадь поверхности, и это делает это более трудным предложением.

Еще кое-что. Одним из критериев военного бытия является работоспособность. Свинцово-кислотные батареи есть везде. В случае необходимости, подгруппа может вытащить некоторые батареи из грузовиков и тому подобного для быстрого ремонта и снова выйти в море. Найти экзотические батареи в каком-то атолле посреди ниоткуда .. не так уж и вероятно.

Что касается выделения хлора. Да, это может быть проблемой со свинцово-кислотными батареями, но это небольшой риск по сравнению с цепной реакцией взрыва высокотехнологичных батарей. Аккумуляторный отсек может быть герметизирован, экипаж обучен использованию противогазов, а датчики утечки газа выдают множество предупреждений, позволяя командиру выполнить аварийную поверхностную процедуру, если он считает, что это безопаснее, чем альтернатива. Да, это неприятно, но из всех рисков, которым подвергаются наши бесстрашные подводники, это один из менее вероятных, чтобы повлиять / убить их.

Плотность энергии - не единственная мера производительности. Свинцово-кислотные батареи обладают хорошей способностью подавать огромный ток без значительного влияния на напряжение. Это важно во вращающемся оборудовании (таком как движитель) и многих других электрических / электронных устройствах.
Другое преимущество очевидно… там, где многие отрасли стремятся создать легковесные батареи, подводной лодке требуется огромное количество фиксированного балласта, чтобы погрузиться в воду, и свинцово-кислотные батареи не представляют никакой сложности с этой точки зрения.