Hovedtyngden av moderne ubåter er utstyrt med dieselelektriske kraftverk. Slike enheter har karakteristiske ulemper, og det er derfor det søkes etter praktiske og lønnsomme alternativer. Som praksis viser, gjør det moderne teknologinivået det mulig å lage effektive kraftverk for ubåter uten kjernekraft, og vi snakker om systemer med forskjellige arkitekturer.
Problemer og løsninger
Den største ulempen med dieselelektriske ubåter er behovet for regelmessig opplading av batteriene ved hjelp av en dieselgenerator. For å gjøre dette må ubåten flyte til overflaten eller bevege seg i periskopdybde - noe som øker sannsynligheten for at fienden blir oppdaget. Samtidig overstiger varigheten av dykking på batterier vanligvis ikke flere dager.
Et åpenbart alternativ til diesel er et atomkraftverk, men bruken er ikke alltid mulig og begrunnet på grunn av kompleksiteten og de høye kostnadene. I denne forbindelse har spørsmålet om å lage luftuavhengige kraftverk (VNEU) med de ønskede egenskapene og uten ulempene med dieselelektriske systemer blitt studert i flere tiår. En rekke nye teknologier av denne typen er vellykket tatt i bruk, og igangsetting av andre forventes i nær fremtid.
Generelt er det flere tilnærminger til etableringen av VNEU. Den første innebærer ombygging av dieselgeneratoren ved hjelp av en annen motor som er mindre krevende for innkommende luft. Den andre foreslår generering av elektrisitet ved hjelp av den såkalte. brenselsceller. Den tredje er å forbedre batterier, inkl. opp til avvisning av sin egen generasjon.
Stirlings alternativ
Den første ikke-atomubåten med en fullverdig VNEU, tatt i bruk, i 1996 var det svenske skipet Gotland. Denne ubåten hadde en lengde på 60 m og et forskyvning på 1600 tonn, og bar også 6 torpedorør med to kaliber. Kraftverket ble bygget på grunnlag av en standard dieselelektrisk og supplert med nye komponenter.
Overflatekjøring og kraftproduksjon tilbys av to MTU 16V-396 dieselmotorer og et par Hedemora V12A / 15-Ub-generatorer. Propellen i alle moduser drives av en elektrisk motor. I en nedsenket posisjon starter ubåten, i stedet for diesler, en Stirling-motor av typen Kockums v4-275R, ved bruk av flytende drivstoff og flytende oksygen. Reservatet til sistnevnte lar deg holde deg under vann i opptil 30 dager uten å måtte stige. I tillegg er Stirling -motoren mindre bråkete og avmasker heller ikke ubåten.
Tre nye ubåter ble bygget i henhold til Gotland -prosjektet; den andre og tredje bygningen ble tatt i bruk i 1997. På begynnelsen av 2000 -tallet ble et prosjekt med Södermanland -koden implementert. Det sørget for modernisering av to dieselelektriske ubåter av typen Västergötland med installasjonen av VNEU fra Gotland-prosjektet. Japan ble interessert i svensk utvikling. På lisens monterte hun VNEU for ubåter av typen "Soryu". På grunn av deres store dimensjoner og forskyvning har japanske ubåter fire v4-275R-motorer samtidig.
Ubåtsturbiner
Under utviklingen av Scorpène -prosjektet foreslo franske skipsbyggere sin egen versjon av VNEU basert på en alternativ motor. En slik installasjon, kalt Module d'Energie Sous-Marine Autonome (MESMA), ble tilbudt potensielle kunder for bruk på nybygde ubåter.
MESMA -prosjektet foreslo en spesiell dampturbinmotor drevet av etanol og trykkluft. Forbrenningen av alkohol-luftblandingen skulle produsere damp for turbinen som driver generatoren. Forbrenningsprodukter i form av karbondioksid og vanndamp under høyt trykk ble foreslått utslipp over bord over hele driftsdybden. Ifølge beregninger kan ubåten Scorpène med VNEU MESMA forbli under vann i opptil 21 dager.
MESMA -anlegget ble tilbudt forskjellige kunder. For eksempel var det planlagt å bli brukt i Scorpène-Kalvari-prosjektet for India. Pilotanlegget viste imidlertid utilstrekkelig ytelse, og interessen for prosjektet ble kraftig redusert. Som et resultat er de nye franske dieselelektriske ubåtene fortsatt utstyrt med dieselmotorer - selv om utviklerne allerede har annonsert en ny modernisering med introduksjon av andre lovende løsninger.
I 2019 kunngjorde russiske skipsbyggere utviklingen av en grunnleggende ny VNEU basert på en gassturbinmotor med lukket syklus. Den inkluderer tanker for flytende oksygen: den fordamper og tilføres motoren. Avgasser foreslås kun å fryses og kastes når de dukker opp i et trygt område. En lignende VNEU utvikles innenfor rammen av P-750B-prosjektet.
Brenselcelle
På slutten av nittitallet hadde Tyskland laget sin egen versjon av VNEU. I 1998 begynte byggingen av ubåten til det nye prosjektet Type 212, utstyrt med et lignende system. Det tyske prosjektet innebar bruk av Siemens SINAVY -system, som kombinerer en elektrisk motor og hydrogenbrenselceller. For bevegelse på overflaten ble en dieselgenerator beholdt.
SINAVY-komplekset inkluderer Siemens PEM-protonbytterbrenselceller basert på metallhydrid fra en flytende oksygenbeholder. For ekstra sikkerhet er metallhydrid- og oksygenbeholdere plassert i mellomrommet mellom de robuste og lette husene. Under driften av VNEU blir hydrogenet som er hentet fra metallhydridet, sammen med oksygen, matet til spesielle membraner og elektroder, der det genereres strøm.
Autonomien til ubåten "212" når 30 dager. En viktig fordel med VNEU SINAVY er det nesten fullstendige fraværet av støy under drift ved tilstrekkelig høy ytelse. Samtidig er det vanskelig å produsere og bruke, og har også andre ulemper.
Seks 212 ubåter ble bygget for den tyske marinen. I 2006-2017. fire av disse skipene gikk i tjeneste i den spanske flåten. På grunnlag av "212" ble "214" -prosjektet opprettet, som sørger for bevaring av eksisterende VNEU. Slike ubåter er veldig populære i det internasjonale markedet. Bestillinger mottatt fra fire land for mer enn 20 båter. 15 skip er allerede bygget og levert til kundene.
Det skal bemerkes at VNEU basert på brenselceller utvikles ikke bare i Tyskland. Parallelt med MESMA -prosjektet i Frankrike ble det utviklet en variant av ubåten Scorpène med bruk av brenselceller. Det var disse ubåtene som ble solgt til India. Nå skapes elementer av en ny generasjon. Tidligere ble det rapportert at brenselcellene utvikles i Russland. Denne typen VNEU har allerede bestått benketester, og i fremtiden vil den bli testet på et eksperimentelt skip.
Batteridrevet ubåt
Utseendet til fundamentalt nye motorer og generasjonsmidler utelukker ikke behovet for videreutvikling av eksisterende teknologi og enheter. Dermed beholder lagringsbatterier av allerede kjente og mestrede typer en høy verdi. I lovende prosjekter regnes de til og med som den eneste energikilden for alle systemer.
Nysgjerrige prosesser observeres i japansk skipsbygging. Japan var et av de første landene som mestret VNEU med en Stirling -motor, men i 2015 og 2017. to ubåter av det modifiserte Soryu -prosjektet ble lagt uten slike systemer. Det ble gitt plass til standardbatterier og VNEU-enheter for moderne litiumionbatterier. På grunn av dette har dykkingstiden blitt doblet i forhold til batteriene i forrige generasjon.
Siden 2018byggingen av ubåter til det nye Taigei-prosjektet, opprinnelig utviklet ved hjelp av en dieselelektrisk installasjon og litiumionbatterier, er i gang. Hovedskipet for det nye prosjektet er allerede lansert, og ytterligere to skrog er under bygging siden i fjor. Totalt er det planlagt å bygge sju ubåter med aksept for bruk fra 2022.
Det er mange prosjekter med ultra-små ubåter, utstyrt bare med batterier. I fremtiden kan denne arkitekturen finne anvendelse i "store" prosjekter. Nylig presenterte franske skipsbyggere konseptprosjektet SMX31E, som kombinerer mange av de mest vågale avgjørelsene. Spesielt mottok ubåten bare batterier med plassering i alle tilgjengelige volumer, inkl. mellom slitesterke og lette karosserier. Batteriene må lades ved basen før du går til sjøs.
Det anslås at når den er fulladet, vil SMX31E kunne forbli nedsenket i 30-60 dager, avhengig av kjørehastighet og totalt energiforbruk. Samtidig er det planlagt å sikre full brukbarhet for alle standard- og tilleggsenheter, komplekser, etc.
I ferd med evolusjon
Således har det de siste tiårene vært betydelige fremskritt innen VNEU for ikke-atomubåter. Ulike varianter av slike systemer med visse funksjoner og fordeler er utviklet, testet, introdusert i prosjekter og tatt i bruk. Selv de siste luftuavhengige installasjonene har imidlertid visse ulemper. De forblir komplekse og dyre, både for produksjon og drift.
Til tross for fordelene med taktiske og tekniske egenskaper, kan ikke-ubåter med VNEU ennå erstatte dieselelektriske ubåter med "tradisjonell" arkitektur. Videre utvikler sistnevnte og bruker også de mest moderne teknologiene og komponentene. Et slående eksempel på slik konkurranse mellom forskjellige klasser er utviklingen av den japanske ubåtflåten, som kom tilbake til dieselelektrisk plan på et nytt teknisk nivå.
Tilsynelatende vil konkurransen mellom luftuavhengige og dieselelektriske installasjoner fortsette i overskuelig fremtid-og det er ingen klar favoritt ennå. Samtidig er det åpenbart at verdens marine er vinnerne. De får muligheten til å velge det beste alternativet for kraftverket som best oppfyller alle kravene.
