وجدت هذا التقرير الذي فيه شرح عن بطاريات الغواصات و فيه دعاية للشركة المصنعة
ملاحظة : إستعملت برنامج جوجل إيرث للترجمة و ربما هناك أخطاء في الترجمة لذا أرجو المعذرة
تحدي السلامة لبطاريات الليثيوم أيون للغواصات

مشاريع
2019/03/12
لغواصة الهجوم التقليدية ، فإن أداء بطاريتها أمر بالغ الأهمية لبقائها وقدرتها التشغيلية. طورت شركة رائدة في مجال البطاريات المتقدمة نوعًا جديدًا من نظام بطاريات أيونات الليثيوم للغواصات مع شركة بناء السفن. هذه التكنولوجيا أكثر فاعلية بكثير من محلول حمض الرصاص المعتاد. يجلب مهندسو ALTEN خبراتهم في بطارية V&V لضمان التشغيل الآمن لهذه التكنولوجيا الجديدة في بيئة معادية.
على عكس الغواصة النووية التي يمكن أن تظل تحت الماء إلى أجل غير مسمى (محدودة فقط بكمية الطعام الموجودة على متنها) ، يجب أن تعود الغواصة التقليدية بانتظام إلى السطح لإعادة شحن البطارية ، باستخدام محرك الديزل. هذه عملية محفوفة بالمخاطر بالنسبة للغطس ، لأنه كلما اقترب من السطح ، يصبح من السهل اكتشافه.

لإعادة شحن البطارية ، يجب أن ترفع الغواصة أنبوب الهواء (schnorchel) لتشغيل محرك الديزل الخاص بها
لإعطاء فكرة ، يمكن أن يبحر قارب U- الأكثر كفاءة في الحرب العالمية الثانية ، النوع XXI ، لمدة ساعة واحدة فقط على الغوص بسرعة 16 عقدة (29.6 كم / ساعة) ، وأقل من عشر ساعات بسرعة 10 عقدة. (مصدر)
بينما أحرز المهندسون البحريون منذ ذلك الحين تقدمًا كبيرًا في تحسين الديناميكا المائية البحرية للغواصات ، مما يجعلها أسرع وأطول قدرة على التحمل تحت الماء ؛ تظل المساحة المتوفرة في الغاطسة محدودة للغاية لزيادة حجم البطاريات الموجودة على متن الطائرة.
لا يزال الاستقلالية المنخفضة للغطس كعب أخيل للغواصات الحديثة ، حيث يستخدمون نفس تكنولوجيا بطاريات حمض الرصاص التي استخدمها أسلافهم في عام 1945.

هندسة الغواصة الحديثة (فئة 636 كيلو - روسيا)
ليثيوم أيون: ابتكار للغواصات
طرحت تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون ، التي قدمتها شركة Sony في عام 1991 ، ثورة في استقلالية جميع الأجهزة المحمولة من خلال طاقتها العالية (WH / Kg) وعدد دورات التشغيل. الليثيوم ، الأصغر والأخف وزنا من بين جميع المعادن ، له خصائص كهروكيميائية ممتازة بالنسبة لوزنه.

مقارنة الأداء بين تقنيات البطاريات المختلفة (المصدر)
لنفس الوزن المحدد ، يمكن لبطاريات الليثيوم أيون تخزين المزيد من الطاقة (التحمل أطول) ، وتوفير تيار الانتاج أعلى (أكثر قوة). على الرغم من تزايد تطبيق الديمقراطية في حياتنا اليومية (مثل الهواتف الذكية والأدوات المحمولة والسيارات الكهربائية وغيرها) ، فإن تطبيق هذه التكنولوجيا في القطاع البحري محدود للغاية.
حتى الآن ، تم إطلاق غواصة واحدة فقط مزودة ببطاريات ليثيوم أيون (SS-511 ، فئة Soryu اليابانية) في أكتوبر 2018 ، لبدء التشغيل في عام 2020. ضاعفت هذه التكنولوجيا الجديدة من نطاق الغوص ، وقضت على خطر إنتاج الغاز المتفجر ( الهيدروجين) ، وخفض وقت إعادة الشحن عن طريق زيادة طاقة التغذية (المصدر). يوفر بديلاً مثيراً للاهتمام لنظام AIP (الدفع الجوي المستقل). يمد نظام AIP الاستقلالية الكهربائية للغواصة ، مما يسمح لها بالبقاء عدة أيام في الماء ، ولكنها تحمل محركًا إضافيًا (خلية ستيرلنغ أو خلية وقود) وخزانات غاز (أكسجين و / أو هيدروجين).

الغواصة فئة Soryu. إن دمج بطاريات الليثيوم أيون جعلها منافسة نسبيًا في دعوة العقد الأسترالي للمناقصات (المصدر).
ليثيوم أيون: المخاطر الأمنية
على الرغم من المزايا التي لا يمكن إنكارها لبطاريات الليثيوم أيون ، يدرك المصنعون مخاطر السلامة لهذه التكنولوجيا الجديدة.
في السنة الأولى من الخدمة لطائرة بوينج 787 دريملاينر ، عانت أربع طائرات على الأقل من مشاكل في النظام الكهربائي ناتجة عن بطاريات الليثيوم أيون.

بطارية ليثيوم أيون من بوينج 787 بعد الحادث
أكثر حساسية للاهتزازات وتغيرات درجات الحرارة ، يمكن أن تؤدي بطارية ليثيوم أيون إلى ارتفاع درجة الحرارة بسرعة وتنتشر هذه الظاهرة في البطاريات المجاورة ، مما يؤدي إلى "فرار حراري". (مصدر).
"عندما تتجاوز درجة الحرارة 100 درجة مئوية ، فإنه يطلق سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تطلق الحرارة بأنفسهم. إذا لم تنقطع العملية ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة فجأة ، مثلما لو كانت الإلكتروليت تحترق ".
(كلود تشانسون ، المدير الإداري لشركة Recharge ، الرابطة الأوروبية لمصنعي البطاريات القابلة لإعادة الشحن)
ومع ذلك ، تلبي الغواصة العديد من هذه الظروف غير المواتية لبطاريات الليثيوم أيون. الاهتزازات يمكن أن تسببها:
مناورات تكتيكية للغواصة (على سبيل المثال ، غوص العطل ، "مجنون إيفان" ...)
انفجارات تحت الماء قد تتعرض لها الغواصة في هجوم
طوربيد / إطلاق الصواريخ من الغواصة
تحدي السلامة لبطاريات الليثيوم أيون للغواصات

مشاريع
2019/03/12
لغواصة الهجوم التقليدية ، فإن أداء بطاريتها أمر بالغ الأهمية لبقائها وقدرتها التشغيلية. طورت شركة رائدة في مجال البطاريات المتقدمة نوعًا جديدًا من نظام بطاريات أيونات الليثيوم للغواصات مع شركة بناء السفن. هذه التكنولوجيا أكثر فاعلية بكثير من محلول حمض الرصاص المعتاد. يجلب مهندسو ALTEN خبراتهم في بطارية V&V لضمان التشغيل الآمن لهذه التكنولوجيا الجديدة في بيئة معادية.
على عكس الغواصة النووية التي يمكن أن تظل تحت الماء إلى أجل غير مسمى (محدودة فقط بكمية الطعام الموجودة على متنها) ، يجب أن تعود الغواصة التقليدية بانتظام إلى السطح لإعادة شحن البطارية ، باستخدام محرك الديزل. هذه عملية محفوفة بالمخاطر بالنسبة للغطس ، لأنه كلما اقترب من السطح ، يصبح من السهل اكتشافه.

لإعادة شحن البطارية ، يجب أن ترفع الغواصة أنبوب الهواء (schnorchel) لتشغيل محرك الديزل الخاص بها
لإعطاء فكرة ، يمكن أن يبحر قارب U- الأكثر كفاءة في الحرب العالمية الثانية ، النوع XXI ، لمدة ساعة واحدة فقط على الغوص بسرعة 16 عقدة (29.6 كم / ساعة) ، وأقل من عشر ساعات بسرعة 10 عقدة. (مصدر)
بينما أحرز المهندسون البحريون منذ ذلك الحين تقدمًا كبيرًا في تحسين الديناميكا المائية البحرية للغواصات ، مما يجعلها أسرع وأطول قدرة على التحمل تحت الماء ؛ تظل المساحة المتوفرة في الغاطسة محدودة للغاية لزيادة حجم البطاريات الموجودة على متن الطائرة.
لا يزال الاستقلالية المنخفضة للغطس كعب أخيل للغواصات الحديثة ، حيث يستخدمون نفس تكنولوجيا بطاريات حمض الرصاص التي استخدمها أسلافهم في عام 1945.

هندسة الغواصة الحديثة (فئة 636 كيلو - روسيا)
ليثيوم أيون: ابتكار للغواصات
طرحت تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون ، التي قدمتها شركة Sony في عام 1991 ، ثورة في استقلالية جميع الأجهزة المحمولة من خلال طاقتها العالية (WH / Kg) وعدد دورات التشغيل. الليثيوم ، الأصغر والأخف وزنا من بين جميع المعادن ، له خصائص كهروكيميائية ممتازة بالنسبة لوزنه.

مقارنة الأداء بين تقنيات البطاريات المختلفة (المصدر)
لنفس الوزن المحدد ، يمكن لبطاريات الليثيوم أيون تخزين المزيد من الطاقة (التحمل أطول) ، وتوفير تيار الانتاج أعلى (أكثر قوة). على الرغم من تزايد تطبيق الديمقراطية في حياتنا اليومية (مثل الهواتف الذكية والأدوات المحمولة والسيارات الكهربائية وغيرها) ، فإن تطبيق هذه التكنولوجيا في القطاع البحري محدود للغاية.
حتى الآن ، تم إطلاق غواصة واحدة فقط مزودة ببطاريات ليثيوم أيون (SS-511 ، فئة Soryu اليابانية) في أكتوبر 2018 ، لبدء التشغيل في عام 2020. ضاعفت هذه التكنولوجيا الجديدة من نطاق الغوص ، وقضت على خطر إنتاج الغاز المتفجر ( الهيدروجين) ، وخفض وقت إعادة الشحن عن طريق زيادة طاقة التغذية (المصدر). يوفر بديلاً مثيراً للاهتمام لنظام AIP (الدفع الجوي المستقل). يمد نظام AIP الاستقلالية الكهربائية للغواصة ، مما يسمح لها بالبقاء عدة أيام في الماء ، ولكنها تحمل محركًا إضافيًا (خلية ستيرلنغ أو خلية وقود) وخزانات غاز (أكسجين و / أو هيدروجين).

الغواصة فئة Soryu. إن دمج بطاريات الليثيوم أيون جعلها منافسة نسبيًا في دعوة العقد الأسترالي للمناقصات (المصدر).
ليثيوم أيون: المخاطر الأمنية
على الرغم من المزايا التي لا يمكن إنكارها لبطاريات الليثيوم أيون ، يدرك المصنعون مخاطر السلامة لهذه التكنولوجيا الجديدة.
في السنة الأولى من الخدمة لطائرة بوينج 787 دريملاينر ، عانت أربع طائرات على الأقل من مشاكل في النظام الكهربائي ناتجة عن بطاريات الليثيوم أيون.

بطارية ليثيوم أيون من بوينج 787 بعد الحادث
أكثر حساسية للاهتزازات وتغيرات درجات الحرارة ، يمكن أن تؤدي بطارية ليثيوم أيون إلى ارتفاع درجة الحرارة بسرعة وتنتشر هذه الظاهرة في البطاريات المجاورة ، مما يؤدي إلى "فرار حراري". (مصدر).
"عندما تتجاوز درجة الحرارة 100 درجة مئوية ، فإنه يطلق سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تطلق الحرارة بأنفسهم. إذا لم تنقطع العملية ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة فجأة ، مثلما لو كانت الإلكتروليت تحترق ".
(كلود تشانسون ، المدير الإداري لشركة Recharge ، الرابطة الأوروبية لمصنعي البطاريات القابلة لإعادة الشحن)
ومع ذلك ، تلبي الغواصة العديد من هذه الظروف غير المواتية لبطاريات الليثيوم أيون. الاهتزازات يمكن أن تسببها:
مناورات تكتيكية للغواصة (على سبيل المثال ، غوص العطل ، "مجنون إيفان" ...)
انفجارات تحت الماء قد تتعرض لها الغواصة في هجوم
طوربيد / إطلاق الصواريخ من الغواصة
تصادم محتمل للغواصة مع سفينة أو غواصة أخرى
لذلك يجب عدم السماح للاصطدام بالتسبب في نشوب البطاريات على متن الطائرة. في عام 1968 ، غرقت غواصة أمريكية (SSN-589 ، يو إس إس سكوربيون) جراء انفجار طوربيد خاص بها ، بعد عيب في التصميم في البطارية. في الواقع ، كانت الاهتزازات قد تسببت في فرار حراري لبطارية الطوربيد ، الأمر الذي يؤدي بدوره إلى انفجار داخل الغواصة
ALTEN: V&V من نظام البطارية الغواصة
في مواجهة هذا التحدي ، من الضروري التأكد من أن نظام بطارية الليثيوم أيون الجديد يلبي متطلبات شركة بناء السفن ، من أجل استبدال أنظمة بطاريات حمض الرصاص في الغواصات التقليدية. يدعم فريق من مهندسي ALTEN (يتألف من مدير المشروع ومهندسي الأنظمة ومهندسي V&V ومهندسي الجودة) شركة تصنيع أنظمة البطاريات المتقدمة للصناعة من أجل:
دمج وتحليل متطلبات العميل النهائي
الاختبار والتحقق من الصحة (الأداء والسلامة)
ضمان الامتثال لمتطلبات الجودة من قبل الموردين
يتكون نظام بطارية الغواصة بشكل عام من عدة عشرات من البطاريات (سلسلة). تتكون كل بطارية (سلسلة) من عدة وحدات ونظام إدارة (BMS ونظام إدارة البطارية) وقاطع اتصال. تتكون كل وحدة في حد ذاتها من عدة مراكم ونظام تبريد سائل
للتحقق من المتطلبات والتحقق منها ، يحدد مهندسو ALTEN إجراءات اختبار بطاريات الليثيوم أيون على مقاعد الاختبار الكهربائية. الغرض من هذه الاختبارات هو قياس سلوك البطارية في ظل ظروف حقيقية ، من خلال محاكاة التيارات / تفريغ الشحنات في ملفات تعريف المهمة المختلفة. يسمح بـ:
التحقق من خصائص الأداء:
سعة البطارية (في Ah) ، ومنحنى التفريغ وحالة الشحن (SoC) للبطارية ، والجهد المتوقع عند شحن البطارية أو تفريغها ...
ضمان الأمن في تكوينات مختلفة:
الزائد والإفراط في الإفراط ، ارتفاع درجة الحرارة ....
مع مهندسي البطاريات من مختلف القطاعات (السيارات ، الطيران ، الطاقة ، إلخ) ، تقدم ALTEN خبرة لا يمكن إنكارها في أنشطة V&V لأنظمة البطاريات لاستكمال المشروع
