Med fremveksten av den nye russiske ubåten Lada, vil en hel epoke med amerikansk "dominans til sjøs" gå inn i fortiden, vil Washington faktisk miste hovedverktøyet for å "projisere makten" til avsidesliggende regioner og risikere å fullstendig miste sin globale geopolitiske rolle.

Mange virkelig viktige nyheter, direkte knyttet til endringen i den militærstrategiske maktbalansen i Eurasia, går forbi masseleserens oppmerksomhet.

Her er en slik nyhet.

13. oktober 2014 rapporterte nyhetsbyrået RIA Novosti, med henvisning til en kilde i det russiske militærindustrielle komplekset: “I Russland er det tatt en beslutning om serieproduksjon av luftuavhengige kraftverk (VNEU) for å utstyre fremtidige Project 677 Lada ubåter. Testene av VNEU-prototypen på standen ble fullført. De neste testene vil bli utført direkte på båten. "

Denne meldingen gikk nesten ubemerket, selv blant militære observatører var det ingen som la særlig vekt på den. Men til ingen nytte! For denne avgjørelsen markerer en reell revolusjon innen militær ubåtbygging.

Fordeler og ulemper med spydjegere

I dag er alle ubåter etter type kraftverk delt inn i to typer: ubåter med et atomkraftverk (atomreaktor) og dieselelektriske ubåter (dieselelektriske ubåter), som beveger seg på overflaten ved hjelp av en dieselmotor, og under vann - ved hjelp av elektriske motorer, trekker energi fra oppladbare batterier.

Atombåter har en rekke fremragende fordeler: praktisk talt ubegrenset oppholdstid under vann, høy undervannsfart og dyp nedsenking, muligheten til å bære en enorm mengde av et bredt utvalg av våpen og utstyr.

Men akk, den største fordelen med et atomkraftverk, dens kapasitet, er samtidig kilden til den største ulempen som ligger i atomubåter. Denne ulempen er mye støy. Tilstedeværelsen om bord på atomubåten til en kjernefysisk reaktor (og noen ganger to) med en rekke relaterte mekanismer: turbiner, generatorer, pumper, kjøleenheter, vifter, etc. - genererer uunngåelig et stort antall svingninger og vibrasjoner av forskjellige frekvenser og krever sofistikerte teknologier for å redusere støynivået, som er den viktigste avmaskeringsfaktoren for enhver atomubåt.

Men den dieselelektriske ubåten er nesten stille under vann. Elektriske motorer drevet av batterier krever ikke turbiner eller annet høyt støyutstyr. Derfor sniker den dieselelektriske ubåten seg ned i havdypet, praktisk talt uten å lage noe lyd, som en farlig rovfisk som sporer et gapende byttedyr.

Denne fisken kan imidlertid være under vann i relativt kort tid - bare noen få dager. Videre beveger den seg i havdypet veldig sakte og sparer energi, noe som rett og slett er ubetydelig sammenlignet med atomiske "haier". Og mangelen på energi pålegger i sin tur alvorlige restriksjoner på fortrengning, bevæpning og andre viktige egenskaper ved dieselelektriske ubåter. Faktisk er disse båtene ikke helt "under vann", de kan heller kalles "dykking", siden de bruker mesteparten av tiden på distribusjonsrutene på overflaten, og i områdene med kamppatruljer blir de tvunget til å overflate regelmessig og slå på dieselmotoren for å lade batteriene. ...

Så for eksempel har den nyeste russiske dieselelektriske ubåten i prosjekt 636.3 en undersjøisk kraftreserve på bare 400 miles. Og den beveger seg under vann hovedsakelig i en økonomidrift med en hastighet på 3 knop, det vil si 5,4 km / t. Derfor kan en slik båt ikke forfølge byttet sitt under vann. Hun er tvunget til å stole på etterretningsdata, som må føre henne til et gitt punkt på ruten for utplassering av fiendens skip. Derfor er den viktigste metoden for kampbruk av dieselelektriske ubåter - den såkalte. "Veil", dvs. distribusjon av ubåter i en linje vinkelrett på løpet av den sannsynlige bevegelsen av målet, med bestemte intervaller fra hverandre. Samtidig styres hele gruppen av ubåter som deltar i den fra en ekstern kommandopost, noe som skaper ytterligere avmaskeringsfaktorer og reduserer kampstabiliteten og effektiviteten til ubåtgruppering. Hvis vi i tillegg tar i betraktning at dybden av det echeloned anti-ubåtforsvaret til den moderne amerikanske hangarskipgruppen er over 300 miles (dvs. mer enn 550 km), blir det klart hvor vanskelig det er for våre dieselelektriske ubåter å motstå en slik fiende.

Derfor er det ikke overraskende at den elskede drømmen til alle ubåter er etableringen av en ubåt med et fundamentalt nytt kraftverk, som vil kombinere fordelene med atom- og dieselelektriske ubåter: kraft og skjult, større autonomi for dykking og lite støy ...

Eventyret har gått i oppfyllelse

Så: de russiske ubåtene til det 677. prosjektet "Lada" med et luftuavhengig kraftverk er nettopp det alvorligste gjennombruddet i denne retningen, og fører den russiske ubåtflåten til fundamentalt nye grenser.

"Lada" er små, deres fortrengning er nesten to ganger mindre enn den berømte "Varshavyanka". Men komplekset av våpnene er veldig alvorlig og uvanlig stort. I tillegg til den tradisjonelle gruven og torpedoopprustningen til dieselelektriske ubåter (6 torpedorør på 533 mm, 18 torpedoer eller gruver), er 667. prosjektet verdens første ikke-atomubåt utstyrt med spesialiserte bæreraketter for cruisemissiler (10 vertikale bæreraketter i midten av skroget). Dessuten kan disse rakettkasterne være både operasjoneltaktiske, streikebeskyttende og langdistanse-raketter designet for å ødelegge strategiske mål dypt i fiendens territorium (for mer informasjon, se artikkelen "Putins missiloverraskelse").

Men det viktigste ved de nye russiske ubåtene er VNEU, et luftuavhengig kraftverk. Uten å gå inn på detaljer som er av interesse for spesialister, bemerker vi at tilstedeværelsen av VNEU vil tillate Ladas å holde seg under vann i opptil 25 dager, det vil si nesten 10 ganger lenger enn deres berømte "eldre søstre" - "Varshavyanka" -prosjekt 636.3! Samtidig vil "Lada" være enda mindre støyende enn det berømte Warszawa "svarte hullet", som amerikanerne fikk kallenavnet fordi det er nesten umulig å oppdage.
NATO-land har lenge prøvd å utstyre ubåtene sine med en slik VNEU. Tyskland og Sverige er "lovgivere" for mote på dette området. Tyske skipsbyggere har bygget små ubåter i prosjekt 212 \\ 214, utstyrt med et hybridkraftverk, siden slutten av 90-tallet.

Å utstyre båten med en slik anaerob installasjon tillot tyskerne å øke tiden tilbrakt i nedsenket stilling opp til 20 dager. Og nå er tyske "babyer" med VNEU av forskjellige modifikasjoner i tjeneste med Tyskland, Italia, Portugal, Tyrkia, Israel, Korea og flere andre land.

Det svenske selskapet Kockums Submarin Systems begynte i sin tur på slutten av forrige århundre å bygge Gotlands-klasse ubåter med VNEU basert på den såkalte "Stirling-motoren". Når du bruker den, kan disse båtene også være under vann uten å lade batteriene i opptil 20 dager. Og nå er det ubåter med Stirling-motorer ikke bare i skandinaviske land, men også i Australia, Japan, Singapore og Thailand.

Men verken de tyske eller svenske ubåtene, som er små, faktisk kystbåter, kan ikke sammenlignes med den russiske "Ladas" - verken i deres taktiske og tekniske egenskaperheller ikke i våpenens mangfold og kraft. Våre ubåter i det 667. prosjektet er i alle henseender unike i sin kvalitet, skip av den nye generasjonen i denne klassen!
CDB "Rubin" - hoveddesigneren av ubåter i Russland, designet "Lada" slik at den er i stand til å levere salvo torpedomissilangrep på sjøen og stasjonære bakkemål fra begge torpedorørene og spesialiserte vertikale missilsiloer. På grunn av det unike ekkoloddkomplekset har båten vår en betydelig økt måldeteksjonsavstand. Hun kan dykke til 300 m, har full undervannsfart opptil 21 knop, autonomi - 45 dager. For å redusere støyen fra båten, brukes vibrasjonsisolatorer, en all-mode propellmotor med permanente magneter. Skroget på båten er dekket av "Lyn" -materiale, som absorberer signaler fra ekkolodd.

Lite er kjent om VNEU av båten vår. Akkurat som tyskerne, vil den være basert på en elektrokjemisk generator. Men det vil være fundamentalt annerledes ved at det hydrogenet som er nødvendig for driften av VNEU vil bli oppnådd direkte om bord ved å behandle tilgjengelig diesel. Derfor vil den russiske VNEU være mye mer økonomisk enn den tyske analogen, noe som vil øke tiden for dens kontinuerlige opphold av båten under vann opp til 25 dager. Samtidig vil Lada koste betydelig mindre enn de tyske båtene til Project 212 \\ 214.

Fram til 2020 forventer den russiske flåten å motta 14 enheter av slike nye ikke-atomubåter av 4. generasjon.

Balansebrytere

For at leseren skal forstå hvor betydelig nye russiske ubåter med VNEU vil være i stand til å endre maktbalansen mellom Russland og USA, vil jeg bare gi et eksempel. “Fire-seks slike ubåter,” sa viseadmiral Viktor Patrushev i et intervju med RIA Novosti i slutten av 2010, “kan dekke slike lukkede eller halvlukkede farvann som Svarte-, Østersjø- og Kaspihavet. Fordelene deres er åpenbare for enhver marine spesialist. "

På egenhånd vil jeg legge til den distribusjonen som en del av Russiske marinen ytterligere to eller tre formasjoner "Lad" er i stand til å endre styrkebalansen fundamentalt ikke bare i Østersjøen, Kaspiske havet og Svartehavet, men også i Nord-og Middelhavet, i Atlanterhavet og Det indiske hav. I nord, i Barentshavet, er slike båter i stand til å garantere dekning av distribusjonsrutene til russiske ubåtstrategiske missilbærere fra eventuelle inngrep fra USAs og NATOs anti-ubåtstyrker, noe som betydelig vil øke kampstabiliteten til marinkomponenten i våre strategiske atomstyrker.

Nå utfører våre missilbærere kamptjeneste for det meste under isen i Arktis, hvor de praktisk talt er utilgjengelige for fiendens innflytelse. Amerikanerne kan bare oppdage, spore og treffe ubåten vår på overgangen til kamppatruljeområdet. Og Project 667 Lada er ideell for å motvirke de amerikanske atomubåtene som sporer våre "strateger", ettersom de hører dem på avstander mye større enn amerikanerne er i stand til å høre Lada. Under slike forhold blir nederlaget til en fiendebåt - enten av "Lada" uavhengig, eller ved å sikte anti-ubåtfly og overflateskip mot den - et spørsmål om teknologi.

Når det gjelder Middelhavet, Atlanterhavet og Det indiske hav, tilstedeværelsen av et tilstrekkelig antall ubåter som Lada i deres farvann opphever praktisk talt den amerikanske sjømakten der, hvor kjernen er carrier strike group (AUG). Tilbake i sovjettiden klarte "dieslene" til Project 641B å bryte gjennom anti-ubåtforsvaret til hangarskip og noen ganger dukket opp rett under nesa til de bedøvede amerikanske admiralene. Og bare en liten kraftreserve under vann, fraværet av langdistanse rakettvåpen og manglende evne til å forbli under vann i mer enn 3 dager ga amerikaneren en sjanse i denne konfrontasjonen med sovjetiske ubåter.

I dag, forutsatt at "Lada" virkelig er i stand til å holde seg under vann i opptil 25 dager, vil ammunisjonsbelastningen inkludere et kraftig antiskipsmissilsystem, lik "Kaliber", og rekognosering og veiledning av ubåter ved AUG vil bli utført ved hjelp av echeloned rekognosering, inkludert rom gruppering, vil ikke de hylte amerikanske hangarskipene lenger ha en slik sjanse! Og dette betyr at en hel epoke med amerikansk "dominans til sjøs" vil gå inn i fortiden, Washington vil faktisk miste sitt hovedverktøy for å "projisere makten" til avsidesliggende regioner og til slutt miste sin globale geopolitiske rolle.

Artikkelen presenterer alternativer for ubåter som er opprettet og utviklet luftuavhengige kraftverk (airindependentpower / AIP). Veiledende bruksgrenser og eksempler på implementering av luftuavhengige kraftverk i ubåter basert på varmemotorer (forbrenningsmotorer, motorer med ekstern varmeforsyning, dampturbin- og gassturbinkraftverk), direkte konvertering av kjemisk drivstoffenergi til elektrisk energi (Polymer Electrolyte (eller Proton Exchange Membrane) Drivstoffceller, faste oksidbrenselceller, reformering av hydrokarbondrivstoff for å produsere hydrogen), høykapasitetsbatterier, høyt metalliske drivstoff og "termittblandinger". Eksempler på implementering av ulike teknologier innen ubåtskipsbygging og selskaper som driver forskningsarbeid med å lage disse teknologiene er indikert. Hovedtrekkene ved driften av kraftverk, deres fordeler og ulemper er gitt.

drivstofftyper

kraftverk

undervannsbåt

luftuavhengig kraftverk (VNEU)

1. Vasiliev V.A., Chernyshov E.A., Romanov I.D., Romanova E.A., Romanov A.D. Historien om utviklingen av ubåter med luftuavhengige kraftverk i Russland og Sovjetunionen // Proceedings of NSTU im. R.E. Alekseeva. - 2012. - Nr. 4. - S. 192-202.

2. Genkin A.L. et al. Anaerob varmekilde på gassfritt drivstoff for nødoppvarming av dykkere // Sudostroenie. 2010. - nr. 2. - S. 36-38.

3. Dyadik A.N., Zamukov V.V., Dyadik V.A. Send luftuavhengige kraftverk. - SPb.: Skipsbygging, 2006. - 424 s.

4. Zamukov VV, Sidorenko DV Valg av luftuavhengig kraftverk for ikke-atomubåter Sudostroenie. - 2012. - Nr. 4. - S. 29-33.

5. Zamukov V.V., Sidorenko D.V., Petrov S.A. Stat og utsikter til utvikling av luftuavhengige kraftverk i ubåter // Sudostroenie. - 2007. - nr. 5. - S. 39-42.

6. Zakharov I.G. Konseptuell analyse innen militær skipsbygging. - SPb.: Skipsbygging, 2001. - 264 s.

7. Nikiforov B.V. et al. Litiumionbatterier som hovedkilder til elektrisitet for dieselelektriske ubåter // Sudostroenie. - 2010. - nr. 2. - S. 25-28.

8. Chernyshov E.A., Romanov A.D. Svært metallisert drivstoff basert på aluminium og dets anvendelse // Teknisk vitenskap - fra teori til praksis. - 2013. - nr. 24. - S. 69-73.

9. Yastrebov V.S. Systemer og elementer av dyphavsteknologi for undervannsforskning. –L.: Skipsbygging.

10. Dr Carlo Kopp. Luftuavhengig fremdrift - nå en nødvendighet // Defense Today. - 12/2010.

Kraftverket til en ikke-atomubåt (PL) er en tung, opptil 30% av massen, og voluminøs, opptil 50% av forskyvningen, design. Imidlertid fungerer den klassiske dieselelektriske installasjonen ikke effektivt, i nedsenket posisjon brukes ikke dieselinstallasjonen og reserven av hydrokarbondrivstoff, i overflatestilling, hvis full elektrisk fremdriftsmodus ikke er implementert, blir lagringsbatteriene "unødvendige". Siden det første utseendet til ubåter, er det foreslått forskjellige typer termiske "enkeltmotorer", de har utviklet seg i følgende retninger:

• Varmeakkumulering (natriumacetat, flytende metall).
• Dampturbiner med lukkede og åpne sykluser: forbrenning av metaller eller hydrokarbondrivstoff ved bruk av hydrogenperoksyd som oksidasjonsmiddel (Walter-syklus).
• Forbrenningsmotorer: åpen syklus ("Y", "Postal", ED-VVD, Kreislauf), lukket syklus (ved bruk av hydrogen og oksygen, REDO, ED-IVR, ED-KhPI), ved bruk av hydrogenperoksyd som oksidasjonsmiddel (X -1, PVC), ved bruk av en fast oksygenkilde (natrium-superperoksid).

I fig. 1 og 2 De omtrentlige bruksgrensene for kraftverk og eksempler på gjennomføring med en indikasjon på ubåtprosjektet er gitt.

Figur: 1. Bruksområde for ulike kraftverk på ubåter

* - ubåt uten installerte våpen.

** - eksperimentelt ubåtlaboratorium.

Figur: 2. Diagrammer over kraft og varighet av drift av forskjellige strømkilder

* Markerer området som er diskutert separat.

Fig. 1 viser at de største ubåtene med lagringsbatterier faktisk er større enn ubåter utstyrt med et atomkraftverk. Dette forhindrer imidlertid ikke utvikling av ubåter med andre typer ES. Et eksempel på torpedoer kan nevnes, alle med sammenlignbare dimensjoner er utstyrt med forskjellige typer kraftverk.

For tiden utvikles og implementeres kraftverk basert på:

• Varmemotorer: motorer med ekstern varmeforsyning (Stirling), diesel med lukket syklus, dampturbiner med lukket syklus, gasturbiner med lukket syklus som bruker forskjellige kombinasjoner av høyt metallisert drivstoff og oksidasjonsmiddel.
• Direkte konvertering av kjemisk energi til drivstoff til elektrisk energi (brenselceller), inkludert konvertering / reformering av hydrokarbondrivstoff og hydrotermisk oksidasjon av metallet, med produksjon av hydrogen brukt i ECH.
• Oppladbare batterier med høy kapasitet uten lading til sjøs.
• Atomkraftverk i små størrelser, inkludert hjelpestasjoner.

For nesten alle kraftverk er en universell oksidasjonsmiddel vedtatt - oksygen. Dette skyldes den relativt enkle produksjonen, fra luften, og behandlingen av lagringssystemene, i de fleste tilfeller - kryogen lagring.

Tenk på funksjonene til forskjellige luftuavhengige kraftverk.

1. Kraftverk basert på varmemotorer

Alle disse installasjonene, som er fundamentalt forskjellige i utformingen, forenes av det brukte drivstoffet (flytende hydrokarboner) og den mekaniske transformasjonen av drivstoffets kjemiske energi til mekanisk energi, og deretter til elektrisk energi. I tillegg har flytende hydrokarbonbrensel en fordel i lagring og transport. Bruken av drivstoff og ballasttanker og muligheten for drivstoff på sjøen øker mulig rekkevidde betydelig. Disse designene kan bruke atmosfærisk luft som oksidasjonsmiddel i modusen "motordrift under vann" (RDP / Schnorchel).

1.1. Kraftverk basert på dieselmotorer med lukket syklus (DCC, closed-cyclediesel, CCD)

Disse systemene er de mest utbredte; noen RDC er basert på erfaringen med å bruke dieselmotorer. De første prosjektene var ubåter til Berten og Dzhevetskiy, etter andre verdenskrig i Sovjetunionen ble ubåter med DZT (A615) bygget i serie. Deres teknologiske fordel er bruken av "standard" dieselmotorer, det vil si lavere kostnader og forenklet trening av mannskapet. Det er imidlertid vanskelig å eliminere høy støy dieselmotor begrenser utviklingen av denne teknologien. Kraftverk basert på diesel i en lukket syklus varierer strukturelt, men driftsprinsippet er likt: CO2 fjernes fra forbrenningsproduktene / eksosgassene, når 1 kg diesel brennes, dannes 3,19 kg CO2, som må kastes, for eksempel ved oppløsning i sjøvann ( Argo / ED-IVR), absorpsjon av faste produkter (ED-KhPI, natrium superperoksid, natriumklorid) eller frysing, deretter blir gassblandingen beriket med oksygen og sendt til sylindrene.

For tiden tilbyr RDM (Holland) et SPECTER (Submarine Power for Extended Continuous Trialand Range Enhancement) kraftverk basert på en dieselmotor med lukket syklus. Lignende arbeider ble utført av COSMOS (Italia), CDSS (Storbritannia) og TNSW (Tyskland). Seriøse ubåter med disse ES er imidlertid ikke bygget, med unntak av små ubåter.

1.2. EI basert på en motor med ekstern varmeforsyning (Stirling)

Fra alle kjente direktesyklusenergikonvertere som kan brukes som en del av anaerobe anlegg, skiller Stirling-motorer seg gunstig i en rekke kvaliteter som bestemmer utsiktene for bruk på ikke-atomubåter: lav støy i drift på grunn av fravær av eksplosive prosesser og en ganske jevn løpet av arbeidssyklusen, som påvirker på ubåtens akustiske hemmelighold; høy effektivitet, høyt trykk på forbrenningsprodukter, slik at forbrenningsprodukter kan fjernes over bord på dybder på opptil 200 m uten kompressor, muligheten til å bruke forskjellige typer hydrokarbondrivstoff.

Ulempene er: høye kostnader; kompleksitet, høy teknologisk kapasitet i strukturen; den laveste samlede effekten realisert 75 kW, sannsynligvis den mest oppnådde 600 kW. Eksempler på implementering av denne PP er prosjekter A-17, A-19, Imp. Oyashio, muligens Type 041 og 043.

1.3. Lukket syklus kraftverk dampturbin

For tiden implementeres dampturbiner med lukket syklus MESMA (Moduled'EnergieSous-MarineAutonome) på ubåter til Agosta90B- og Scorpene-prosjektene. I følge DCN-bekymringen er kraftuttaket til MESMA-kraftverket 200 kW. Installasjonen produserer varmeenergi ved å forbrenne en gassformig blanding av etylalkohol og oksygen i den primære kretsen til varmeveksleren. Den sekundære kretsen er en dampturbin som driver en høyhastighets turbogenerator. Et verft for produksjon av ubåter (MetalStructuresManufacturingUnit) er for tiden under bygging i Itaguai i Brasil. Dette verftet har alt som er nødvendig for produksjon av skrogseksjoner innenfor PROSUB skipsbyggingsprogram. Den ledende ubåten skal begynne å teste i 2016.

En analog av denne utviklingen i Russland kan kalles forskning av JSC SPMBM Malachite og NPVP Turbocon.

1.4. Lukket syklus kraftverk gasturbin

Ulike alternativer for å utstyre ubåter med en lukket syklus gasturbinenhet er under utvikling. En gasturbinemotor (GTE) er en balansert varmemotor med lavere vibrasjonsegenskaper sammenlignet med forbrenningsmotor. Støy er et svakt punkt i en GTE, men akustiske forstyrrelser har en høy frekvens, som kan reduseres på grunn av støyisolering. I Russland har NPO Saturn et grunnlag for små gassturbinemotorer for moderne militærfly. Til dags dato har JSC SPMBM "Malakhit", sammen med NPO Saturn og NPO Geliymash, gjennomført beregningsstudier om etableringen av en VNEU med en gasturbinemotor.

2. Kraftverk basert på brenselceller

En brenselcelle er en elektrokjemisk enhet som omdanner den kjemiske energien til et drivstoff og oksidasjonsmiddel til elektrisk energi. Drivstoffceller kan bruke fossilt brensel (hovedsakelig naturgass eller bensin) eller hydrogen direkte (når det gjelder PEM-brenselceller).

Hovedretningslinjene for drivstoffcelleutvikling: Polymerelektrolytt (eller protonbyttemembran) Drivstoffceller PEM / PEMFC, Fosforsyre brenselceller (PAFC), smeltet karbonat drivstoffceller (MCFC), faste oksid drivstoffceller (SOFC)

2.1. EI basert på Proton Exchange Membrane (PEM)

EKG med lav temperatur har en spesifikk effekt på ca 65 W / kg, en ressurs på ca 5000 timer. spesifikt forbruk hydrogen fra 0,045 - 0,048 kg / kW * t, oksygenforbruk 0,36 - 0,38 kg / kW * t. BZM120-brenselcellene har en effekt på 120 kW hver og veier 900 kg med et volum på 500 liter. Sammensetningen av brenselet hydrogen + oksygen med reaksjonsproduktene vann er teoretisk den beste sammensetningen når det gjelder frigjøring av energi per 1 g reaksjonsprodukter og enkel bruk av reaksjonsproduktene på ubåten. Imidlertid er massen av hydrogenlagringssystemer betydelig, margen under kryogen lagring av hydrogen overstiger ikke 5% av massen av lagringssystemer, med en gassformig ca. 3% i adsorbert form i intermetalliske forbindelser. De høye kostnadene ved å lage kraftverk og kystinfrastruktur, teknologiske problemer med lagring av drivstoff, reduserer umuligheten av å organisere basering av ubåter i utilstrekkelig utstyrte punkter betydelig mobilitet og kampstabilitet, siden ødeleggelsen av basen faktisk vil gjøre det umulig å bruke ubåter. Derfor utvikles alternative alternativer for lagring av hydrogenholdig drivstoff (NH3, metallhydrider, hydroreaktivt drivstoff) og muligheter for å produsere hydrogen fra det.

2.1. EC basert på metanol reformer og PEM

Metanol har en lavere brennverdi enn diesel og er mer giftig, men dens renhet gjør at den kan brukes til reformatorer. HDW har utviklet konseptet med en dieselelektrisk ubåt designet for å løse et bredt spekter av oppgaver i avsidesliggende hav (hav) soner, prosjekt 216. Et lignende prosjekt ble utviklet av DCNS for prosjekt S-80A. Det er planlagt å oppnå en økning i hemmelighold og en økning i varigheten av ubåtens handlinger av ubåten ved bruk av et kombinert elektrisk kraftverk, inkludert fire dieselgeneratorer, litiumionbatterier og elektrokjemiske generatorer fra selskapet. For å sikre driften av sistnevnte er det planlagt å bruke en innebygd hydrogengenerator med en metanol-dampreformer. Prinsippet for drift av generatoren er som følger: metanol blandes med vann, fordampes og deretter mates inn i reaktoren. Metanol-vann-blandingen omdannes til en hydrogen-mettet gassblanding som kommer inn i membranrenseanordningen. Det meste av hydrogenet passerer gjennom membranen og deretter inn i brenselcellen. Ordningen har fordeler i forhold til PEM når det gjelder drivstoff som brukes, noe som gir lengre rekkevidde på grunn av hjelpegeneratoren og reduserer sårbarheten til kystinfrastrukturen. Det krever imidlertid flere systemer ombord på ubåten - reformering og CO2-utnyttelse.

2.3. EC basert på solid oksid drivstoffcelle (SOFC)

Fast oksid drivstoffcelle tilhører høy temperatur brenselcellegruppe. De fungerer ved temperaturer opp til 1000 ° C og kan bruke en rekke drivstoff: hydrogengass eller hydrokarboner (bensin, diesel, parafin), naturgass. Videre er deres funksjon muligheten for å bruke drivstoff med lavere rensegrad, spesielt for svovel, i motsetning til brenselceller ved lave temperaturer der svovel og CO forgifter katalysatoren. En annen fordel er at SOFC genererer CO2 ved høye temperaturer under drift. Dermed kan du bruke en mikrogasturbin for å øke effektiviteten til produksjon av elektrisk energi eller andre hjelpebehov. EI-data utvikles av forskjellige selskaper som Wärtsilä.

Imidlertid krever et slikt system også CO2-utnyttelse.

3. EI basert på lagringsbatteri uten ladesystem til sjøs

For tiden er en av konkurrentene til varmemotorer (EP) å utstyre ubåter med bare lagringsbatterier med høy kapasitet. Lignende design brukes på undervannsbiler. Teoretisk sett er den enkleste typen kraftverk, men moderne batterier har ikke tilstrekkelig kapasitet til å sikre å være under vann i lang tid (mer enn 14 dager) med et relativt høyt strømforbruk (mer enn 50 kW * t). Et tradisjonelt blybatteri (og andre) oppfyller ikke kravene til disse formålene, men med fremveksten av alternative teknologier, for eksempel et Rolls-Royce Zebra-batteri eller et litiumionbatteri, har dette blitt mulig, i tillegg utvikles andre typer batterier: svovelsyre natrium, natrium-sølv, natrium-nikkelklorid, litium-klor, litium-sølv, litium-polymer, nikkel-metallhydrid, etc. Den omtrentlige spesifikke kapasiteten til batteriene er vist i tabell 1.

Tabell 1. Spesifikk masseenergi for forskjellige typer lagringsbatterier

Videre avhenger den spesifikke energikapasiteten til batteriet av utladningsmodus og kan variere for blysyre fra 22 W * t / kg ved en utladingsmodus hver time til 55 W * t / kg ved en 1000 timers modus.

For å drive hjelpemidlene til navigering har det blitt opprettet batterier som har en lang utladingsperiode, for eksempel et alkalisk mangan-sink elektrokjemisk system, men de har lav effekt.

4. Kraftverk basert på høyt metallisert drivstoff

I utgangspunktet utføres bare forskningsarbeid i denne retningen. Fordelene med denne ordningen er: høyt kaloriinnhold i produkter, eksplosjon / brannsikkerhet, muligheten for felles eller separat lagring av produkter uten å endre deres fysiske og kjemiske egenskaper, forbrenningsprodukter er i solid tilstand, noe som letter avhendingssystemet. Det er prosjekter med forskjellige alternativer for drivstoff og oksidasjonsmiddel: Al + O2, Mg + CO2, Al + CrO3 / S / Fe2O3, Li + CrO3, Li + SF6, og drivstoffet og oksidasjonsmidlet kan være i både faste og flytende / gassformige tilstander ... Prosjektene skiller seg betydelig i design. Forbrenningskamre kan være: direkteflyt, syklonisk, lagdelt, boblende / nedsenket, overflateforbrenning. Konvertering av varmeenergi kan utføres i en GTU ZT, PTU ZT, basert på en motor med ekstern varmeforsyning.

Papiret indikerer at et kraftverk basert på gassfritt drivstoff kan plasseres i dimensjonene til rommet til eksisterende ubåter, og sammenlignende estimater har vist overlegenhet over den grunnleggende versjonen av en dieselubåt. Imidlertid er det bare små kraftverk som har gjennomgått praktisk implementering, for eksempel i Advanced Lightweight Torpedo, er dette kraftverket utstyrt med en motor med en Rankine-syklus og sjøvann som kjølevæske, drivstoffet er metallisk litium, oksidasjonsmidlet er gassformet svovelheksafluorid.

5. EI basert på "termittblandinger"

I utgangspunktet utvikles små og ultra-små kraftverk, hvorav noen bare brukes til varmeproduksjon. Disse EI-ene kan utstyres med varmeakkumulatorer, det vil si at EI-driftstiden betydelig overstiger forbrenningstiden for termittladningen. Ladningene bruker "oksidasjonsmidler av den andre typen", disse forbindelsene krever så mye varme for å frigjøre oksygen fra dem at deres blandinger med organiske stoffer ikke er i stand til å forbrenne. Det skal bemerkes at det ikke er den totale mengden oksygen i oksidasjonsmidlet som er av interesse, men mengden som forbrukes for oksidasjon av drivstoffet. Mengden oksygen som avgis av de faste oksidantene som er brukt, er ikke mer enn 52 vekt% av forbindelsen.

Sammenlignende analyse utføres på grunnlag av et system med kvalitetsindikatorer og ytelseskriterier. Evaluering av effektiviteten til styringssystemer er et multikriteriaproblem med ikke-lineære objektive funksjoner og begrensninger, løst ved ikke-lineære programmeringsmetoder. Generelt kan en vurdering av effektiviteten av innføringen av en bestemt teknologi bare gjøres på grunnlag av riktige innledende data. I tillegg til å velge sammenligningskriteriene, er det nødvendig å velge vektkarakteristikken til kriteriene. I tillegg til egenskapene til selve kraftverket (energi, pålitelighet, økonomisk, feltnivå, for eksempel intensiteten av støyutslipp, intensiteten til det elektromagnetiske feltet, konsentrasjonene av avfall som frigjøres i atmosfæren under arbeid, vedlikeholdsevnen til installasjonen. Det er også viktig å vurdere kostnadene ved å lage og drifte kystinfrastrukturen.

Anmelder:

Loskutov A.B., doktor i teknisk vitenskap, professor, Nizhny Novgorod State Technical University oppkalt etter R.E. Alekseeva, Nizhny Novgorod.

Gushchin V.N., doktor i teknisk vitenskap, professor, Nizhny Novgorod State Technical University. R.E. Alekseeva, Nizhny Novgorod.

Bibliografisk referanse

", Federal State Unitary Enterprise (FSUE)" Krylovsky vitenskapssenter”Rapporterte at etableringen av den første ubåten med et anaerobt, det vil si luftuavhengig kraftverk (VNEU) vil føre til et betydelig teknologisk gjennombrudd innen skipsbygging.

Det vitenskapelige og tekniske grunnlaget for luftuavhengige installasjoner er skapt. Et anlegg med dampreformering med en elektrokjemisk generator basert på solid-state celler er utviklet. Dens industrielle design er opprettet. Av de grunnleggende teknologiene implementerer den produksjonen av hydrogen fra diesel, opprettelsen av en elektrokjemisk generator som trekker ut elektrisk strøm fra hydrogen og fjerning av avfall fra første syklus. Det vil si den resulterende CO2 under reaksjonen. Dette problemet er fortsatt ferdig, men med riktig finansiering vil det bli løst.

Først og fremst avleder VNEU skipet fra behovet for å flyte til overflaten for å lade batteriene og fylle på lufttilførselen som er nødvendig for drift av dieselgeneratorer i nedsenket posisjon.

Som antydet, har for øyeblikket tyskerne som har skapt de mest avanserte i utviklingen av VNEU kommet videre. I 2014 rapporterte det franske DCNS om suksessene i denne retningen, som utstyrte ubåten av Scorpene-typen med installasjonen som ble vurdert. Prosjektet til en større ubåt fra selskapet, etterspurt av den australske marinen, er SMX Ocean (aka Shortfin Barracuda). I India utvikles VNEU for Kalvari-båter (basert på Scorpene).

I motsetning til den angitte utenlandske erfaringen, innebærer den russiske VNEU en helt annen driftsmetode: hydrogen transporteres ikke om bord, men oppnås direkte i installasjonen ved hjelp av dieselreform.

En ekspert innen marinevåpen, Vladimir Shcherbakov, mener at ubåter med VNEU gjør det mulig å operere med suksess i farvann som er tett kontrollert av fienden.

Evnen til ikke å flyte er viktig der fiendens anti-ubåtstyrker opererer aktivt. Det er nok å huske hvilket lett bytte for tyskerne var båtene våre i Østersjøen under den store patriotiske krigen. En lignende situasjon utviklet seg for tyske ubåter i Nord-Atlanteren mot slutten av krigen.

Etter hans mening har båter av denne typen et høyt eksportpotensial, spesielt i land som ikke har en atomubåtflåte. For Russland, som han mener, er det på dette stadiet nok å begrense seg til et par båter fra Lada-prosjektet for å utvikle teknologier og trene spesialister.

Med beskyttelse av baser og kysten mot fienden atombåter nå gjør det godt mestre serie "Varshavyanka" ganske bra.

For tiden bygges "Admiralty Shipyards" i St. Petersburg: "Kronstadt" og "Velikie Luki". Den ledende ubåten til dette prosjektet, St. Petersburg, gjennomgår prøveoperasjon i den nordlige flåten. Det er ikke noe anaerobt kraftverk på det ennå.

"Foreign Military Review" nr. 6. 2004. (s. 59-63)

Kaptein 1. rang N. SERGEEV,

kaptein 1. rang I. YAKOVLEV,

kaptein 3. rang S. IVANOV

Ubåter med et tradisjonelt dieselelektrisk kraftverk (EP) er ganske effektive midler for å løse visse oppgaver og har en rekke fordeler i forhold til ubåter, spesielt når de opererer i kystnære og grunne havområder. Disse fordelene inkluderer lavt støynivå, høy manøvrerbarhet ved lave kjørehastigheter og slagkraft som kan sammenlignes med en ubåt. I tillegg skyldes inkluderingen av ikke-nukleare ubåter i marinen i stor grad de lave kostnadene ved deres opprettelse og drift. Samtidig har de en rekke ulemper, spesielt en begrenset oppholdstid i nedsenket stilling på grunn av en liten energireserve i lagringsbatteriet (AB). For å lade batteriet blir ubåten tvunget til å flyte til overflaten eller bruke driftsmodus under vann (RDP), som et resultat av at sannsynligheten for deteksjon ved hjelp av radar, infrarød, optoelektronisk og akustisk virkning øker. Forholdet mellom seiltiden under RDP, som kreves for å lade batteriene, og perioden for utladning av batteriet kalles "graden av uforsiktighet."

Det er flere retninger for å øke marsjområdet under vann, hvorav den viktigste er vitenskapelig, teknisk og teknologisk utvikling for å forbedre det tradisjonelle fremdriftssystemet for ikke-atomubåter og dets bestanddeler... Imidlertid, under moderne forhold, kan implementeringen av denne retningen ikke fullt ut sikre løsningen på hovedproblemet. Veien ut av denne situasjonen, ifølge utenlandske eksperter, er å bruke et luftuavhengig kraftverk (VNEU) på ubåten, som kan tjene som et hjelpestasjon.

Vellykkede resultater oppnådd i løpet av arbeidet med dette emnet gjorde det mulig å utstyre nybygde dieselelektriske ubåter med ekstra VNEU og ettermontere dieselelektriske ubåter i drift. I sistnevnte er et ekstra rom kuttet i et sterkt tilfelle, som inneholder selve kraftverket, tanker for lagring av drivstoff og oksidasjonsmiddel, tanker for å erstatte massen av forbruksreagenser, hjelpemekanismer og utstyr, samt overvåkings- og kontrollenheter. I fremtiden er VNEU planlagt brukt på ubåten som den viktigste.

For tiden er det fire hovedtyper av luftuavhengige kraftverk: en lukket syklus dieselmotor (DCC), en Stirling-motor (DS), brenselceller eller en elektrokjemisk generator (EKG) og en lukket syklus turbin.

De viktigste kravene til VNEU er følgende: lavt støynivå, lav varmeproduksjon, akseptable vekt- og størrelsesegenskaper, enkelhet og driftssikkerhet, lang ressurs og lave kostnader, muligheten til å bruke den eksisterende kystinfrastrukturen. I størst grad oppfylles disse kravene av hjelpenheter med en Stirling-motor, ECH og en lukket syklus dampturbinenhet. Derfor jobber marinen i en rekke land aktivt med deres praktiske anvendelse på ikke-atomubåter.

Kraftverk med en Stirling-motor. Det svenske selskapet Kokums Marine AV startet sin utvikling i 1982 etter ordre fra regjeringen. Eksperter betraktet opprinnelig VNEU med en Stirling-motor som en hjelpemotor, som arbeidet sammen med et tradisjonelt dieselelektrisk kraftverk (DEEU). Studiene de gjennomførte viste at den nye installasjonen, opprettet som den viktigste (uten å bruke den tradisjonelle DEED), vil være for dyr å produsere og tekniske kravkrav til et ubåtkraftverk vil være vanskelig å tilfredsstille.

Den kongelige svenske marinen valgte VNEU med en Stirling-motor av flere grunner: høy effekttetthet, lavt støynivå, avansert teknologi for produksjon av dieselmotorer, pålitelighet og brukervennlighet.

Den høye spesifikke effekten til dieselmotoren oppnås på grunn av forbrenning av diesel i kombinasjon med oksygen i forbrenningskammeret. På ubåten lagres den nødvendige tilførselen av oksygen i flytende tilstand, som leveres av moderne kryogene teknologier.

Stirling-motoren er en forbrenningsmotor. Dets prinsipp for drift innebærer bruk av generert varme ekstern kilde, og dens tilførsel til arbeidsfluidet, som er i en lukket sløyfe. DC omdanner varme generert av en ekstern kilde til mekanisk energi, som deretter konverteres av en generator til likestrøm. Regeneratoren, som er en del av motorens lukkede arbeidskrets, tar den termiske energien som genereres etter utvidelsen fra arbeidsfluidet og returnerer den tilbake til syklusen når gassen endrer retning.

DS bruker dobbeltvirkende stempler. Rommet over stempelet er utvidelseshulrommet og rommet under stempelet er kompresjonshulrommet. Kompresjonshulen til hver sylinder er forbundet med en ekstern kanal gjennom kjøleren, regeneratoren og varmeren til ekspansjonshulen til den tilstøtende sylinderen. Den nødvendige kombinasjonen av utvidelses- og kompresjonsfaser oppnås ved hjelp av et veivbasert timing-gir. Skjematisk diagram for Stirling-motoren er vist i figuren.

Den termiske energien som kreves for drift av dieselmotoren genereres i høytrykksforbrenningskammeret ved å brenne diesel og flytende oksygen. Oksygen og diesel i forholdet 4: 1 kommer inn i forbrenningskammeret der de blir brent.

For å opprettholde den nødvendige temperaturen i arbeidsprosessen og sikre tilstrekkelig termisk stabilitet av materialer, brukes et spesielt gassresirkulasjonssystem (GRC) i utformingen av DS. Dette systemet er designet

å fortynne rent oksygen som kommer inn i forbrenningskammeret med gasser som genereres under forbrenningen av drivstoffblandingen.

Når en Stirling-motor er i gang, kanaliseres noen av eksosgassene over bord, noe som kan føre til dannelse av en boblespor. Dette skyldes at forbrenningsprosessen i dieselmotoren går med et stort overskudd av ubrukt oksygen, som ikke kan skilles fra eksosgassene. For å redusere antall bobler som dannes under oppløsningen av avgasser i sjøvannet, brukes en absorber der gasser og vann blandes. I dette tilfellet avgasser gassene i en spesiell varmeveksler fra 800 til 25 ° C. Arbeidstrykket i forbrenningskammeret lar deg fjerne eksosgasser på forskjellige dybder i ubåten, opp til den fungerende, noe som ikke krever bruk av en spesiell kompressor med økt støy for disse formålene.

Siden prosessen med ekstern varmeforsyning uunngåelig ledsages av ytterligere varmetap, er effektiviteten til en DS lavere enn for en dieselmotor. Økt korrosjon tillater ikke bruk av konvensjonelt diesel i DS. Drivstoff med lite svovelstoff.

For det svenske programmet ble United Sterling V4-275 type DS vedtatt. Det er en firesylindret motor (forskyvning av hver sylinder er 275 cm3). Sylindrene er V-formede for å redusere støy og vibrasjoner. Arbeidstrykket i forbrenningskammeret til motoren er 2 MPa, noe som sikrer at det brukes på undervannsdybder på opptil 200 m. For å betjene motoren på store dybder er det nødvendig med kompresjon av eksos, noe som vil kreve ekstra strømforbruk for å fjerne eksosgasser og føre til en økning i støynivået.

Det første kraftverket på grunnlag av DS var utstyrt med en ubåt i klasse Nekken, lansert etter modernisering i 1988. Stirling-motoren, tanker for lagring av diesel, flytende oksygen og tilleggsutstyr ble plassert i en ekstra seksjon uten oppdrift, innebygd i ubåtens robuste skrog. På grunn av dette økte båtens lengde med 10 prosent, noe som påvirket endringen i manøvrerbarhet litt.

To DC-type V4-275R opererer på 75 kW DC-generatorer. Motorene er plassert i støyisolerende moduler på vibrasjonsisolerende konstruksjoner med to-trinns demping. Som test har vist, er DS i stand til å generere tilstrekkelig mengde strøm som er nødvendig for å drive ubåtens systemer ombord, for å sikre at batteriet lades og båten beveger seg med en hastighet på opptil 4 knop. For å oppnå høyere kjørehastigheter og strømforsyning til hoved propellmotoren, er det tenkt å bruke motoren sammen med AB.

Takket være bruken av et kombinert kraftverk økte tiden for nedsenket navigasjon fra 3-5 til 14 dager, og patruljefart - fra 3 til 6 knop. Som et resultat økte ubåtens hemmelighold.

I følge svenske eksperter viste Stirling-motoren høy pålitelighet og vedlikeholdsevne under skipets forhold. Dens støyutslipp overstiger ikke den for en fremdrivende elektrisk motor og er 20-25 dB lavere enn for en tilsvarende dieselmotor.

Den svenske marinen er utstyrt med denne VNEU-ubåten av typen "Gotland". Kontrakten for bygging av tre ubåter av denne typen ble undertegnet av regjeringen i landet med Kokums-selskapet i mars 1990. Den første ubåten i denne serien - "Gotland" - ble tatt i bruk i 1996, de to neste: "Upland" og "Halland" - i 1997. I løpet av moderniseringen er det planlagt å utstyre med hjelpekraftverk av denne typen også ubåter av typen Västergotland.

I følge utenlandske kilder har de svenske ubåtene, utstyrt med EI med DS, allerede vist gode resultater i praksis. Spesielt under øvelsene ble overlegenhet av Halland-ubåten over den spanske marinen ubåt med et tradisjonelt dieselelektrisk kraftverk bevist, og forbedrede ytelsesegenskaper ble demonstrert under en felles reise med atomubåter fra den amerikanske og den franske marinen.

Kraftverk med ECH. En elektrokjemisk generator er et anlegg der den kjemiske energien til et drivstoff omdannes direkte til elektrisk energi. ECH er basert på brenselceller (FC), der prosessen med å generere elektrisitet skjer, som skjer under samspillet mellom drivstoff og oksidasjonsmiddel, kontinuerlig og separat levert til FC. I prinsippet er en brenselcelle en slags galvanisk. I motsetning til sistnevnte forbrukes ikke brenselcelle, siden de aktive komponentene tilføres kontinuerlig (drivstoff og oksidasjonsmiddel).

I løpet av forskningen ble forskjellige typer drivstoff og oksidanter testet. De beste resultatene ble oppnådd ved bruk av reaksjonen mellom oksygen og hydrogen, som et resultat av samspillet mellom disse elektrisk energi og vann.

Generering av likestrøm gjennom kald forbrenning av hydrogen og oksygen har lenge vært kjent og har blitt brukt med hell for å generere elektrisitet i undervannsbiler. Dette prinsippet om å produsere elektrisitet ble brukt på ubåter bare på 1980-tallet. I PA ble oksygen og hydrogen lagret separat i robuste høytrykksbeholdere. Selv om elektrokjemiske generatorer er mer effektive enn lagringsbatterier, ble deres bruk på ubåter hemmet av det faktum at tilførselen av drivstoffreagenser som var lagret i gassform, ikke tillot den nødvendige dykketiden.

Den mest optimale måten å lagre oksygen på er i flytende tilstand (i kryogen form - ved en temperatur på 180 ° C), hydrogen - i form av et metallhydrid.

Ved midten av 1980-tallet utviklet og bygde det tyske GSC (German Submarine Consortium) konsortiet, inkludert IKL (Ingenieurkontor Lübeck), HDW (Howaldtswerke Deutsche Werft AG) og FS (Ferrostaal) et pilotanlegg på land ECH-anlegg med brenselceller fra Siemens for å teste den felles driften av komponentene - brenselceller, lagringssystemer for hydrogen og oksygen, rørledninger, kontrollsystemer, samt samspill mellom arbeid med tradisjonelle kraftverk

PL. Prototypen EHG var strukturelt utformet på en slik måte at den etter endt test kunne installeres på den opererende ubåten uten modifikasjoner. Resultatene av landtester har vist at EI med ECH effektivt kan brukes på ubåter.

I 1989 ble det i den tyske marinens interesse fullført en ni måneders serie sjøprøver av Project 205 U-1 ubåt utstyrt med en ekstra VNEU med ECH på HDW-verftet. Som et resultat forlot ledelsen av denne typen fly den videre konstruksjonen av ubåter med kun dieselelektriske kraftverk og bestemte seg for å bruke "hybrid" (DEEU som hoved- og hjelpekraftverk med ECH). Videre studier er rettet mot utviklingen av slike installasjoner med ECH som den viktigste.

Strukturelt er ECH en elektrokjemisk modul med polymermembraner (PEM). Alle modulene er installert på en enkelt ramme og kan kobles i serie eller parallelt.

Hjelpekjølesystemet med bruk av sjøvann og systemet for restgasser er tilleggsutstyr i kraftverket med ECH. Sistnevnte sørger for etterbrenning av gjenværende hydrogen i AB-ventilasjonssystemet og bruk av gjenværende oksygen til behov ombord. EI-kontrollsystemet er integrert med sikkerhetskontrollsystemet, hvis skjermer er plassert i sentralposten.

Energiomdannelse i brenselceller er lydløs. Som en del av kraftverket er det ingen noder som utfører rotasjons- eller oscillerende bevegelser. Den har lav varmeutslipp, som et resultat av at den ikke påvirker dannelsen av fysiske felt betydelig. Det eneste hjelpesystemet med roterende deler er kjølesystemet, men det er ikke så støyende at det i stor grad påvirker ubåtens akustiske feltnivå.

Den første aktiveringen av reaksjoner i brenselceller krever ikke mye strøm, slik at metallhydridet som er lagret i sylindere plassert i inter-board-rommet, begynner å utvikle hydrogen og oksygen lagret i flytende tilstand i støtsikre kryogene tanker laget av lavmagnetisk stål begynner å fordampe.

Denne typen kraftverk er ganske effektiv, den har høy effektivitet - opptil 70 prosent, og ved denne indikatoren overgår den betydelig andre luftuavhengige kraftverk. Sammenlignende data om effektivitetsavhengighet forskjellige typer VNEU versus det relative utgangseffektnivået er vist i grafen. Energiomdannelsesprosessen foregår på lavt nivå driftstemperatur (60-90 ° C). For å opprettholde den opprinnelig startede elektrokjemiske prosessen krever en liten mengde varme som genereres av systemet under drift. Noe av varmen som genereres av EI kan brukes til husholdningsbehov som oppvarming. Mengden varme som må fjernes fra installasjonen er liten, og tvungen kjøling av kraftverket med sjøvann krever ikke lang tid (opptil en dag med drift). Vannet som produseres under reaksjonen kan brukes til drikking etter riktig behandling.

Kombinasjonen av kompakte, seriekoblede brenselceller lar deg oppnå den nødvendige spenningen. Spenningsregulering oppnås ved å endre antall plater i brenselcelleenheter. Den største kraften kan oppnås ved å koble disse elementene i serie.

EI-drift med ECH avhenger ikke av nedsenkbar dybde. Elektrisiteten som genereres av et slikt kraftverk går direkte til båtens hovedtavle. 65 prosent det brukes på bevegelse og skipets behov, 30 prosent. - for kjølesystemet og systemet for restgasser fra kraftverket, 5 prosent. - for tilleggsutstyr av kraftverk. Hjelpeenheten kan fungere både parallelt med batteriet, og gir den elektriske bevegelsen til ubåten og driver andre forbrukere, og for å lade batteriet.

Det er planlagt å utstyre fire og to type 212A-ubåter under konstruksjon for henholdsvis den tyske og den italienske marinen, samt en eksportversjon av type 214-båten for den greske og den koreanske marinen, med et hjelpekraftverk med EHG.

To ubåter fra den første underserien av type 212A-båter for den tyske marinen er utstyrt med et hjelpekraftverk med en ECH med en nominell effekt på rundt 300 kW med ni brenselceller på 34 kW hver. Båtene i den andre underserien er planlagt utstyrt med to 120 kW brenselceller. De vil ha praktisk talt samme vekt- og størrelsesegenskaper som 34 kW brenselceller, men effektiviteten vil øke 4 ganger. Ubåt type 212A vil kunne være under vann i omtrent to uker. Den nominelle effekten til denne enheten vil tillate en hastighet på opptil 8 knop uten bruk av AB.

Den modulære utformingen av kraftverk basert på brenselceller forenkler ikke bare installasjonen på ubåter under konstruksjon, men lar dem også utstyre tidligere bygde, selv de som ble bygget under lisenser på verft i land - importører av tyske ubåter.

I tillegg er et slikt kraftverk ifølge tyske eksperter preget av høy vedlikeholdsevne og lengre levetid.

Dampturbineanlegg med lukket syklus (PTU). MESMA (Module d "Energie Sous-Marin Autonome) Rankine treningskole ble utviklet av det franske sjøskipsbyggingsdirektoratet DCN for eksportsalg. De franske firmaene Teknikatom, Termodyne, Er Liquid er involvert i produksjonen. Bertin, samt verftet Empresa Nacional Bazan (Spania).

MESMA er en to-kretsenhet. I den første kretsen, som et resultat av forbrenningen av etanol i oksygen, dannes en varmebærer (dampgass) som passerer gjennom dampgeneratoren og avgir varme til vannet som sirkulerer i den andre kretsen. Vannet blir omdannet til høytrykksdamp, som driver en dampturbin koblet til en generator. Oksygen lagres om bord i ubåten i spesielle beholdere i flytende tilstand. Produktene fra forbrenningsreaksjonen er vann og avgasser som føres over bord. Dette kan føre til økt synlighet for ubåten.

Forbrenning i forbrenningskammeret skjer under et trykk på 6 MPa, som et resultat av at enheten kan operere på dybder på opptil 600 m, derfor er det ikke nødvendig å bruke en kompressor for å fjerne forbrenningsprodukter over bord.

Effektiviteten til et kraftverk med MESMA STU er 20 prosent, noe som skyldes store tap under gjentatt energiomdannelse - forbrenning av drivstoff, generering av overopphetet damp, trefasestrømgenerering og den påfølgende transformasjonen til en konstant.

Hele installasjonen som helhet er ganske kompakt og er montert i en seksjon av et robust skrog 10 m langt og 7,8 m bredt. Oksygen lagres i flytende tilstand i sylindere montert på spesielle støtdempende fester inne i et solid ubåtskrog i vertikal stilling.

I september 1998 ble benktester av prototypen til MESMA-kraftverket fullført. I april 2000 ble det første skipskraftverket produsert ved Cherbourg-verftet, plassert i en del av et robust skrog. Etter at godkjenningstestene var fullført, skulle modulen med kraftverket sendes til Pakistan for å utstyre Gazi-ubåten av Agosta 90V-typen, som bygges der under fransk lisens. Dette er den første ubåten av denne typen, som et ekstra luftuavhengig kraftverk vil bli installert under bygging. To andre ubåter, bygget tidligere, er planlagt å bli utstyrt med dem senere - i ferd med modernisering og reparasjon.

Bruken av ekstra luftuavhengige kraftverk på ikke-atomubåter gjorde det mulig å forbedre ytelsesegenskapene når det gjelder dykking, noe som økte båtenes skjult og utvidet deres kampevne. I tillegg til ubåtene under konstruksjon, kan ekstra VNEU utstyres med eksisterende dieselubåter i moderniseringsprosessen. Videreutvikling av teknologier og å oppnå på dette grunnlag kvalitativt nye egenskaper ved VNEU, vil sannsynligvis tillate ubåter som ikke er kjernefysiske, å løse problemer som ligger i kjernefysiske.

For å kommentere, må du registrere deg på nettstedet

"Kalina" - russisk ubåt av femte generasjon med en luftuavhengig kraft (anaerob) installasjon (VNEU)

19. mars, sjef for den russiske marinen, admiral Victor Chirkov rapporterte at prosjektet for å utvikle en femte generasjon ikke-atomubåt ble kalt "Kalina", og minnet om at den nye ubåten vil få en luftuavhengig kraft (anaerob) installasjon. Å øke kampevnen til ikke-nukleare ubåter, så vel som multifunksjonelle, som nevnt av Chirkov, er planlagt å oppnås gjennom integrering av lovende robotsystemer i bevæpningen. I tillegg, "på lang sikt, er det tenkt å skape en ny generasjon ubåter basert på enhetlige ubåtplattformer," la admiralen til.

Grunnlaget ubåtflåte Marinen består nå av tredje generasjons ubåter. Type IV ubåter "Yury Dolgoruky" (prosjekt 955, "Borey") og "St. Petersburg" (prosjekt 677, "Lada") har nettopp begynt å gå i tjeneste med flåten. Siden mai 2010 "St. Petersburg" er i prøveoperasjon av marinen. Den fjerde generasjonen av atomubåter inkluderer også skip fra prosjekt 885 "Aske"... Innen 2021 planlegger marinen å motta syv atomubåter "Aske".

Pionerene i verdensutviklingen av VNEU var tyskerne, som har en enorm ubåtradisjon og som skapte prosjektet U-212/214 med anaerob installasjon. Prosjektutvikling "Kalina" fører Central Design Bureau maritimt ingeniørarbeid (CDB MT) "Rubin" ... Generaldirektør for presidiet om utvikling av femte generasjons ubåter av bedriften Igor Vilnit rapporterte i fjor. "Dannelsen av utseendet til neste generasjons skip har begynt og fortsetter å ta hensyn til kommentarene og forslagene som kommer under driften av skipene fra forrige generasjon og de ledende skipene i nye prosjekter," sa han.

Han snakket om å utføre forskningsarbeid for å bestemme utseendet til det fremtidige skipet. Sammen med hoveddesignbyrået er spesialiserte institutter fra Forsvarsdepartementet og marinen, samt motparter involvert i dette. "Rubina" - de viktigste utviklerne av hydroakustiske systemer, elektronisk utstyr, rakett- og torpedovåpen.

Resultatet av dette arbeidet var etableringen av et prosjekt for en atomubåt "Borey-A" og modernisering av prosjekt 636 for den russiske marinen, et forbedret ubåtprosjekt "Lada".

En høytstående representant for generalstaben i marinen sa tidligere at den femte generasjons ubåt, hvis utvikling er erklært i det russiske føderasjonens statsbevæpningsprogram (GPV) frem til 2020, vil bli enhetlig for både ballistiske missiler og cruisemissiler. Disse ubåtene vil også ha lave støynivåer, automatiserte kontrollsystemer, en sikker reaktor og langdistanse våpen.

Undervannsbåt "St. Petersburg"(prosjekt 677, "Lada")

Utviklingen av VNEU er planlagt ferdigstilt i 2015-2016. Og i 2016-2017, ifølge Chirkova , vil den første nye ubåten bygges for marinen. Den eksperimentelle installasjonen vil bli installert på den andre ubåten til Project 677 "Lada"... Den første båten i dette prosjektet "St. Petersburg" er for tiden i prøvedrift og bruker et konvensjonelt dieselkraftverk.

VNEU utviklet i Russland er fundamentalt forskjellig fra utenlandske analoger ved hjelp av metoden for hydrogenproduksjon. For ikke å transportere hydrogen med høy renhet om bord på ubåten, sørger enheten for produksjon av hydrogen i forbruksvolumet ved å reformere diesel.

Tester av et luftuavhengig kraftverk skulle finne sted i juni 2013 på en spesiell stand "Rubina" i St. Petersburg. I følge en kilde i hovedkommandoen høsten 2012 ble installasjonen testet på en eksperimentell ubåt "Sarov" i vannområdet i Hvitehavet, og "det ble identifisert visse problemer i driften av VNEU, påliteligheten til noen komponenter og forsamlinger."

I tillegg til strømmen "St. Petersburg" lagt "Kronstadt" og "Sevastopol"... VNEU skal motta "Sevastopol" og "St. Petersburg" (underlagt vellykkede sjøforsøk), og "Kronstadt" vil forbli med de gamle batteriene, siden det er i høy grad av beredskap, og det gir ingen mening å utstyre den med VNEU, som ennå ikke er vedtatt.

Ifølge styrelederen for St. Petersburg-klubben for ubåter Igor Kurdin , i en rekke land, primært i Tyskland og Sverige, er prosjekter av slike båter med VNEU "implementert i metall". “Over hele verden er luftuavhengige enheter bedre kjent som Stirling-motoren. Denne motoren ble patentert for over hundre år siden. Den første russiske ubåten uten atomvåpen, som det var planlagt å installere en luftuavhengig installasjon på, var "St. Petersburg"... Men dessverre gikk ikke dette prosjektet. Derfor ble de tvunget til å lage en konvensjonell dieselelektrisk ubåt. Nå er det fortsatt eksperimentelt og må gjennomgå dypvannsforsøk i den nordlige flåten, ”sa han. Kurdin .

I følge Kurdin , blir ubåter av femte generasjon laget på basen "St. Petersburg", men det viktigste vil være å opprette en luftuavhengig installasjon, og "det er store vanskeligheter her." “Opprettelsen av luftuavhengige installasjoner er den eneste måten å utvikle ubåter som ikke er kjernefysiske. Dieselelektrisk i hundre år allerede! Dette er "dykkende" ubåter fordi de må overflate ofte for å lade batteriene. Og den luftuavhengige installasjonen vil tillate dem å holde seg under vann så lenge atomubåter kan, bemerket eksperten.

I sammenligning med atomubåter, den største fordelen med ubåter med lignende installasjoner Kurdin vurderer deres lave støy og lavere pris.

“Atombåter er turbiner, og et slikt system kan ikke gjøres lydløst. Selv teknisk avanserte land som Japan har ikke atomubåter fordi de mener at det er veldig dyrt. Derfor bør dieselelektriske båter erstattes av ubåter med luftuavhengige kraftverk, sa han.

I tillegg Kurdin minnet om de eksisterende begrensningene. I Østersjøen og Svartehavet er det i følge internasjonale traktater tilstedeværelse av atomubåter forbudt (derfor er alle atomubåter basert i Nord- og Stillehavsflåtene), og "den eneste veien ut er å lage båter med et luftuavhengig kraftverk." Russland har nå en dieselelektrisk ubåt ved Svartehavet Alrosa... “Gitt at Tyrkia, et NATO-medlem, har 14 ubåter. Forholdet er langt fra til fordel for Russland, understreket eksperten og antydet at neste generasjons ubåter vil være etterspurt i Svartehavet.

Han husket at en nederlandsk dieselelektrisk ubåt ble stilt ut på fjorårets International Maritime Defense Show. delfin... “Jeg ble invitert dit. De viste meg alt unntatt det bakre maskinrommet. I følge noen rapporter har de bare et luftuavhengig kraftverk installert der, noe som er en stor hemmelighet, så de viste det ikke for oss, ”sa han. Igor Kurdin .

I sin tur PIR Center Program Director for Conventional Arms Vadim Kozyulin Jeg er enig i at denne teknologien er "ekstremt nødvendig" for Russland. ”Dessverre er den ennå ikke tilgjengelig for Russland. De første tyskerne er her. Franskmennene har samme teknologi. Men selvfølgelig vil de ikke dele det med oss, så du må gå med tankene dine. Det kan gjøres, slik at den nevnte Chirkov tid vil bli brukt på å skaffe seg denne teknologien. Russland har et betydelig vitenskapelig potensial. I løpet av de siste 20 årene har militærteknologi gått frem, og hele denne tiden har flåten vært i rollen som en stedsdatter, ”sa Kozyulin .

Ifølge ham anses teknologien for å lage slike kraftverk som en prioritet for Russland, og for “ dette prosjektet - nøkkel ". "Denne teknologien gjør at ubåten kan holde seg under vann i opptil tjue eller enda flere dager," sa han og antydet at ubåtene vil være etterspurt i alle russiske flåter.

Publikasjonen ble utarbeidet av personalet CompMechLab® basert på stedets materialer MIC Nyheter .

Flere nyheter om dette emnet på nettstedet:

23.02.2014
16.03.2013
27.09.2012
18.09.2012.
10.09.2012.
18.08.2012
26.05.2012
26.04.2012