Чому свинцево-кислотні акумулятори бажані для підводних човнів?

9

Відповідно до статті Вікіпедії свинцево-кислотні акумулятори використовуються для роботи двигунів підводних човнів. Підводні човни використовуються військовими і військові можуть дозволити собі дуже дорогі іграшки. Свинцево-кислотні акумулятори дешевші, але мають набагато гіршу енергетичну щільність, ніж скажімо, Li-Ion батареї ( ось таблиця з характеристиками та щільністю енергії є дуже важливим фактором для підводного акумулятора - там так мало зайвого місця, що навіть люди вище, ніж певні висота не вибрана для обслуговування на підводних човнах.

Що так добре в свинцево-кислотних акумуляторах, що вони віддають перевагу для підводних човнів навіть при меншій щільності енергії?

batteries lead-acid

— гострий зуб
джерело

2

Це лише здогадка, але 1: Потреби в накопиченні енергії великі, тому все інше буде набагато дорожчим. 2: Вони є випробуваною і справжньою технологією, за якою люди навчаються і вміють поводитися. 3: Я не був би таким впевненим, що саме входить у новіші підрозділи незалежно від того, що говорить Вікіпедія чи хтось інший. Ми знаємо, що нові підводні батареї - це ядерні генератори, тому вони можуть не використовувати батареї багато або взагалі.

— Олін Латроп

1

@OlinLathrop - хоча інші акумуляторні технології, ймовірно, були випробувані на високопродуктивних підводних батареях, свинцево-кислотні акумулятори, безумовно, перекривають використання атомних установок у підстанціях; По-перше, потрібно багато часу і сил, щоб реактор запустився, якщо він повинен бути відключений. Зазвичай вони також несуть дизелі для резервного копіювання - але, можливо, не зможуть провітритися до поверхні, щоб використовувати їх.

— Кріс Страттон

1

Як правило, варто брати вікіпедію із зерном солі, вдвічі, якщо мова йде про військову техніку.

— ObscureRobot

1

Що сказав ObscureRobot, військові підрозділи досить високі у списку найпотаємніших речей та досить важливих факторів гонки озброєнь, все, що хтось вважає, що це, мабуть, або невірно, або принаймні 20 років застаріло, швидше за все, декілька поколінь розвиток плюс кілька років.

— Джон У

4

Хороші Li-батареї - це продукт останніх 20 років, тоді як більшість допоміжних пристроїв в експлуатації старші за це.

— pjc50

18

На відміну від надводних суден, підводні човни повинні бути здатні затонути. Кожен кубічний фут повітряного простору в підземному просторі повинен бути врівноважений майже 60 фунтами ваги, щоб судно могло зануритися, і багато підводних човнів мають для цього значну кількість баласту. Свинцево-кислотні акумулятори мають набагато менше енергії на одиницю маси, ніж батареї на основі літію, але їх енергія на одиницю об'єму є досить поважною (nb: щось виглядає трохи дивним із таблиці Вікіпедії; свинцево-кислотні батареї важать набагато більше, ніж Ліон на одиницю об'єму що різниця в об'ємній щільності енергії повинна бути значно меншою, ніж різниця в масовій щільності енергії). Якби замінити батареї в сабвуфері магічними батареями, які зберігали однакову енергію і займали той же простір, але важили майже нічого, необхідно було б додати баласт, щоб компенсувати втрату ваги (зменшення обсягу, доступного для інших цілей). Цілком можливо, що на деяких дизельних підводках батареї важили більше, ніж ідеально, і, отже, вага батарей був обмежуючим фактором (а не обсягом), але ядерні підводки мають набагато менші потреби в акумуляторі та енергії, ніж дизелі.

Крім того, свинцево-кислотні акумулятори мають більшу перевірену історію того, що вони не загоряються, ніж літій-іонні акумулятори. Підводний човен - не вдале місце, де можна знайти речі, які можуть ефектно загорітися.

— суперкат
джерело

2

Вони можуть не схильні горіти, хоча свинцево-кислотні акумулятори мають ганебну звичку створювати хлор, якщо підтоплені морські води потрапляють до їх електроліту, і вони можуть викидати водень, вибухонебезпечний.

— Кріс Страттон

@ChrisStratton: Я не чув про проблему хлору (що було б зменшено, щоб збалансувати окислення 2Cl- до Cl2? Я думаю, що Na + хотів би залишитися Na +). Я можу бачити, що затоплення морської води може бути проблемою, якщо батареї знаходяться в нижній частині судна (що, швидше за все, було б призначене для баласту).

— supercat

2

@Majenko: Не забувайте Мерфі - газавання буде впевненим, що станеться тоді, коли це було найменше потрібно і очікувалося.

— гострий зуб

1

Ну, припустимо, я підбираю батареї для дизель-електричного підводного човна. Якщо у мене батареї з більшою густиною енергетичної щільності, це означає, що я можу мати більше енергії в тому ж обсязі, і якщо мені потрібна зайва вага, я можу просто додати кілька свинцевих блоків - вони інертні і мають дуже високу щільність, і їх можна розмістити в будь-якому місці підводного човна на відміну від акумуляторів, які потребують технічного обслуговування та мають багато вимог до позиціонування.

— гострий зуб

2

@Majenko - "Я б подумав, що якби підводники наповнювались морською водою, вони були б щасливі, щоб їх затопили до утоплення". Якщо затоплення не буде негайно катастрофічним, екіпажі будуть наполегливо працювати, щоб його зупинити, і, як відомо, це робили успішно. Важко продовжувати працювати в атмосфері хлору. Дивіться "Dulce et Decorum" Вільфреда Оуена. І ні, асфіксія хлору не краща, ніж утоплення - це повільніше, оскільки легені поступово наповнюються рідиною.

— WhatRoughBeast

10

Свинцево-кислотні акумулятори були набагато довші, ніж у більшості альтернатив - не було літієвих батарей, коли підводні човни так сильно покладалися на батареї.

Але свинцево-кислотні акумулятори також досить добре переносять зловживання.

Стаття Вікіпедії про перший підводний човен Королівського флоту HMS Holland це ілюструє це.

Побудований у 1902 році, HMS Holland затонув у 1913 р. Під буксиром, який підлягав злому, і був піднятий майже через 70 років, у 1982 році. Як зазначається у статті ...

Варто зазначити, що оригінальний банк акумуляторів, вилучений уламками, був наданий для тестування оригінальному виробнику Chloride Industrial Battery Ltd, що базується у місті Свінттон, Великий Манчестер. Після первинного очищення свинцеві акумулятори заряджалися та знаходили справний стан.

Досить вражаючий, ІМО.

— Брайан Драммонд
джерело

Я люблю такі історії. Приємна знахідка.

— Wossname

Я знаю, що це історія у Вікі, але я згадав статтю про неї (у журналі IEE).

— Брайан Драммонд

Ніде в цій статті не вказано тип акумулятора. У них міг бути залізний нікель

— Дан Д.

Стаття 1980-х років, яку я пам'ятаю, підтвердила, що це свинцева кислота. У будь-якому випадку Едісон лише запатентував Ni-Fe в рік запуску HMS Holland, тоді як свинцева кислота існувала вже понад 40 років.

— Брайан Драммонд

6

Мій чоловік служив на підводних квартирах RN, і після витоку змушений був звільнитися. Це дивно, що бачили, як морська вода заходить у відділення для акумуляторів, на дно підводника, як ви здогадалися, і лише з кімнати для сканування, яка випускала газ хлору. Результатом став сам та КСО, які закінчили свою робочу кар'єру на постійній основі після боротьби з витоком. Однак літій-іонні батареї мають тривожну тенденцію до горіння, особливо при раптовому поштовху, отже, спроби деяких із найдосконаліших будівельників підрозділів, таких як японці, виглядали, випробовували і падали, як камінь.

— Джекі Джаретт
джерело

4

Коли ви перебуваєте на дизельному дизелі та підпалюєте дизелі три найважливіші речі:

Опублікувати огляд або 3
Нагнітайте резервуари для повітря високого тиску.
Швидко заряджайте акумулятори

Свинцева кислота сприйме це покарання (з газуванням). Літій вибухає

Якщо ви не стрибнете, плаваючий заряд в порядку. Тепер ви можете поповнювати літієві акумулятори протягом 6 годин. До того часу настає денне світло. Пірнати. Потім ви можете відправити хлопця з кислотними опіками на одязі, щоб поповнити свинцево-кислотні акумулятори дистильованою водою. Не можна робити дамбну річ літієм, за винятком того, як замінити грязьову камеру

— Bert pryor
джерело

+1 "за винятком заміни грязьової комірки", що може бути не таким простим, якщо у вас немає запасних частин і знаходяться на пів земній кулі.

— Trevor_G

Ні. Якщо виявлення викликає занепокоєння, ви не піддаєтеся зарядці, ви шноркель - вони зрозуміли це приблизно в 1943 році, коли радари почали стати проблемою.

— Кріс Страттон

3

Літій-іонні акумулятори є вищими за щільністю енергії, але, як і свинцево-кислотні акумулятори (хлор та газоподібний водень), вони мають проблеми.

Тепловий відтік в основному містився в корпусі штабеля та системі керування акумулятором, але гази, що виділяються під час розплавлення клітин , очевидно, дуже токсичні.

— user43545
джерело

1

Крім того, свинцево-ацидні батареї надзвичайно добре розуміють технологію. Ми знаємо, як довго вони тривають, вони міцні і, як правило, не мають великих сюрпризів. Li-іон не так добре вивчені, а іноді роблять непередбачених властивості.

— vidarlo

1

Тут хороші відповіді. Ось ще кілька моментів, які потрібно жувати.

Батареї підводних човнів з'єднані в масив або послідовно з'єднують паралельно. З надійністю свинцево-кислотних батарей це не особливо проблематично.

Однак із більш сучасними акумуляторами, які набагато чутливіші до температурних впливів, особливо під час зарядки, стає все складніше безпечно працювати весь масив у міру збільшення розміру масиву. Кожен акумулятор потрібно контролювати індивідуально під час заряджання. Це значно знижує надійність цілого.

Крім того, несправні акумулятори в масиві можуть швидко привести в небезпечний стан інші батареї. Необхідні спеціальні заходи, які повинні бути ефективними для вирішення цього питання. Знову вниз іде надійність.

Щільність енергії, хоча, здавалося б, непогана річ, але це також "подвійний меч". Якщо ви можете отримати всю потужність від чогось розміру транспортного багажника порівняно з приміщенням для свинцевих кислот, це все добре і добре. Однак тепер вам доведеться витягнути і позбутися від тепла, яке генерується в цій батареї. Бути набагато щільніше означає, що у вас набагато менше площі поверхні, а це робить його складнішим.

І ще одна річ. Одним із критеріїв що-небудь військового є справність. Свинцеві кислотні батареї є скрізь. Якщо потрібно, підрозділ екіпажу може відібрати деякі акумулятори з вантажних автомобілів тощо, щоб зробити швидкий ремонт, і знову відправитись у море. Знайти екзотичні батареї в якомусь атолі посеред нікуди .. не так вже ймовірно.

Що стосується виділення хлорного газу. Так, це може бути проблемою для свинцево-кислотних акумуляторів, але це невеликий ризик порівняно з ланцюговою реакцією вибуху високотехнологічних акумуляторів. Відсік для акумуляторів може бути газовим герметиком, екіпаж навчається застосуванню протигазів, а датчики витоку газу дають багато попереджень, щоб дозволити командиру виконати аварійну поверхневу процедуру, якщо він вважає, що це безпечніше, ніж альтернатива. Так, це неприємні речі, але з усіх ризиків, які піддаються нашим нестримним підводникам, це один із менш ймовірних, що впливає на них / вбить їх.

— Trevor_G
джерело

Є багато статей , які вказують , що деякі з найсучасніших підводних човнів роблять використання літієвих батарей.

— Кріс Страттон

@ChrisStratton yup, я впевнений, що є. Це нічого не змінює, проте я сказав.

— Trevor_G

0

Щільність енергії - не єдиний показник продуктивності. Свинцево-кислотні акумулятори мають хорошу здатність подавати величезний струм, не впливаючи на напругу настільки сильно. Це важливо для обертового обладнання (наприклад, приводу в рух) та багатьох інших електричних / електронних пристроїв.
Інша перевага очевидна .... де багато виробництв прагнуть створити акумулятори легкої ваги, підводний човен потребує величезної кількості фіксованого баласту для занурення, а свинцево-кислотні батареї з цієї точки зору не є основними.

— Викопаний
джерело

Це трохи сумнівно, якщо пікова потужність насправді викликає занепокоєння - коли у вас вистачає акумулятора на години круїзу, піковий спринт може бути не таким високим розіграшем у реальній комірці. І в відміну від сказати концентратор двигун E-велосипед (де літієві елементи використовуються ), ви на самому ділі не маєте величезні вимоги до пусковому моменту. Це означає, що інша технологія акумуляторів, яка, здається, була використана насправді - нікелій кадій, і це відоме тим, що підтримує високі вимоги до піку.

— Кріс Страттон