Didžioji dalis šiuolaikinių povandeninių laivų yra aprūpintos dyzelinėmis elektrinėmis. Tokie prietaisai turi būdingų trūkumų, todėl ieškoma patogių ir pelningų alternatyvų. Kaip rodo praktika, šiuolaikinis technologijų lygis leidžia sukurti efektyvias jėgaines nebranduoliniams povandeniniams laivams, o mes kalbame apie skirtingos architektūros sistemas.
Problemos ir sprendimai
Pagrindinis dyzelinių elektrinių povandeninių laivų trūkumas yra poreikis reguliariai įkrauti baterijas naudojant dyzelinį generatorių. Norėdami tai padaryti, povandeninis laivas turi plaukti į paviršių arba judėti periskopo gylyje - tai padidina tikimybę, kad priešas gali jį aptikti. Tuo pačiu metu nardymo baterijomis trukmė paprastai neviršija kelių dienų.
Akivaizdi alternatyva dyzelinui yra atominė elektrinė, tačiau jos naudojimas ne visada įmanomas ir pateisinamas dėl sudėtingumo ir didelių išlaidų. Šiuo atžvilgiu keletą dešimtmečių buvo tiriamas nuo oro nepriklausomų jėgainių (VNEU), turinčių norimas charakteristikas ir be dyzelinių elektrinių sistemų trūkumų, kūrimo klausimas. Nemažai naujų tokio pobūdžio technologijų buvo sėkmingai pradėta naudoti, o artimiausiu metu tikimasi pradėti eksploatuoti kitas.
Apskritai yra keli VNEU kūrimo būdai. Pirmasis susijęs su dyzelinio generatoriaus atstatymu naudojant kitą variklį, kuris mažiau reikalauja įeinančio oro. Antrasis siūlo elektros gamybą naudojant vadinamąjį. kuro elementai. Trečias - pagerinti baterijas, įsk. iki savo kartos atmetimo.
Stirlingo alternatyva
Pirmasis nebranduolinis povandeninis laivas su visaverčiu VNEU, pradėtas eksploatuoti 1996 m., Buvo Švedijos laivas „Gotland“. Šio povandeninio laivo ilgis buvo 60 m, o jo tūris - 1600 tonų, jis taip pat gabeno 6 dviejų kalibrų torpedinius vamzdžius. Jos jėgainė buvo pastatyta remiantis standartiniu dyzeliniu elektra ir papildyta naujais komponentais.
Paviršiaus veikimą ir energijos gamybą užtikrina du MTU 16V-396 dyzeliniai varikliai ir pora „Hedemora V12A / 15-Ub“generatorių. Sraigtas visais būdais varomas elektros varikliu. Povandeninėje padėtyje povandeninis laivas vietoj dyzelinių variklių paleidžia „Stirling“variklį, kurio tipas yra „Kockums v4-275R“, naudojant skystą kurą ir suskystintą deguonį. Pastarųjų rezervas leidžia jums būti po vandeniu iki 30 dienų, nereikia pakilti. Be to, „Stirling“variklis yra mažiau triukšmingas ir taip pat demaskuoja povandeninį laivą.
Pagal Gotlando projektą buvo pastatyti trys nauji povandeniniai laivai; antrasis ir trečiasis pastatai buvo pradėti eksploatuoti 1997 m. 2000 -ųjų pradžioje buvo įgyvendintas projektas su Södermanland kodu. Jame buvo numatyta modernizuoti du Västergötland tipo dyzelinius elektrinius povandeninius laivus, įrengus VNEU iš Gotlando projekto. Japonija susidomėjo Švedijos įvykiais. Pagal licenciją ji surinko VNEU „Soryu“tipo povandeniniams laivams. Dėl didelių matmenų ir poslinkio japoniški povandeniniai laivai vienu metu gabena keturis v4-275R variklius.
Povandeninių laivų turbinos
Kurdami „Scorpène“projektą, prancūzų laivų statytojai pasiūlė savo VNEU versiją, pagrįstą alternatyviu varikliu. Tokia instaliacija, vadinama „Module d'Energie Sous-Marine Autonome“(MESMA), buvo pasiūlyta potencialiems klientams naudoti naujai pastatytuose povandeniniuose laivuose.
MESMA projektas pasiūlė specialų garo turbinos variklį, varomą etanoliu ir suslėgtu oru. Degant alkoholio ir oro mišiniui, turėjo susidaryti garai, skirti generatoriui, varančiam turbinai. Degimo produktus, esančius anglies dioksido ir aukšto slėgio vandens garų pavidalu, buvo pasiūlyta išleisti už borto per visą veikimo gylio diapazoną. Remiantis skaičiavimais, povandeninis laivas „Scorpène“su VNEU MESMA po vandeniu galėjo likti iki 21 dienos.
MESMA gamykla buvo pasiūlyta įvairiems klientams. Pavyzdžiui, buvo planuojama jį panaudoti „Scorpène-Kalvari“projekte, skirtame Indijai. Tačiau bandomoji gamykla parodė nepakankamus rezultatus, o susidomėjimas projektu smarkiai sumažėjo. Todėl nauji prancūziški dyzeliniai -elektriniai povandeniniai laivai vis dar aprūpinti dyzeliniais varikliais - nors kūrėjai jau paskelbė apie naują modernizavimą, pristatydami kitus perspektyvius sprendimus.
2019 metais Rusijos laivų statytojai paskelbė kuriant iš esmės naują VNEU, pagrįstą uždaro ciklo dujų turbininiu varikliu. Jame yra suskystinto deguonies rezervuarai: jis išgaruoja ir tiekiamas į variklį. Išmetamąsias dujas siūloma užšaldyti ir išmesti tik tada, kai jos yra saugioje vietoje. Panašus VNEU kuriamas įgyvendinant projektą P-750B.
Kuro elementas
Iki devintojo dešimtmečio pabaigos Vokietija sukūrė savo VNEU versiją. 1998 metais buvo pradėtas statyti naujo tipo 212 projekto povandeninis laivas, aprūpintas panašia sistema. Vokietijos projekte buvo naudojama „Siemens SINAVY“sistema, jungianti elektros variklį ir vandenilio kuro elementus. Judėjimui ant paviršiaus buvo išlaikytas dyzelinis generatorius.
„SINAVY“kompleksą sudaro „Siemens“PEM protonų mainų kuro elementai, kurių pagrindą sudaro metalo hidridas iš suskystinto deguonies bako. Siekiant užtikrinti didesnį saugumą, tarp tvirtų ir lengvų korpusų yra metaliniai hidrido ir deguonies indai. VNEU veikimo metu iš metalo hidrido gautas vandenilis kartu su deguonimi tiekiamas į specialias membranas ir elektrodus, kur susidaro srovė.
Povandeninio laivo „212“autonomija siekia 30 dienų. Svarbus „VNEU SINAVY“pranašumas yra beveik visiškas triukšmo nebuvimas eksploatuojant esant pakankamai aukštam našumui. Tuo pačiu metu jį sunku gaminti ir eksploatuoti, taip pat yra kitų trūkumų.
Vokietijos kariniam jūrų laivynui buvo pastatyti šeši 212 povandeninių laivų. 2006-2017 m. keturi iš šių laivų pradėjo naudoti Ispanijos laivyną. „212“pagrindu buvo sukurtas projektas „214“, kuris numato išsaugoti esamą VNEU. Tokie povandeniniai laivai yra labai populiarūs tarptautinėje rinkoje. Gauti užsakymai iš keturių šalių daugiau nei 20 valčių. Jau pastatyta ir pristatyta klientams 15 laivų.
Pažymėtina, kad VNEU kuro elementų pagrindu kuriama ne tik Vokietijoje. Lygiagrečiai su MESMA projektu Prancūzijoje buvo sukurtas povandeninio laivo „Scorpène“variantas su kuro elementais. Būtent šie povandeniniai laivai buvo parduoti Indijai. Dabar kuriami naujos kartos elementai. Anksčiau buvo pranešta, kad jo kuro elementai kuriami Rusijoje. Šio tipo VNEU jau išlaikė bandymus stende, o ateityje jis bus išbandytas eksperimentiniame laive.
Povandeninis laivas su baterijomis
Iš esmės naujų variklių ir kartos priemonių atsiradimas neatmeta poreikio toliau plėtoti esamas technologijas ir agregatus. Taigi jau žinomų ir įvaldytų tipų akumuliatoriai išlaiko didelę vertę. Perspektyviuose projektuose jie netgi laikomi vieninteliu energijos šaltiniu visoms sistemoms.
Japonijos laivų statyboje stebimi įdomūs procesai. Japonija buvo viena pirmųjų šalių, įsisavinusi VNEU su Stirlingo varikliu, tačiau 2015 ir 2017 m. du modifikuoto Soryu projekto povandeniniai laivai buvo nutiesti be tokių sistemų. Vietos standartinėms baterijoms ir VNEU įrenginiams buvo skirtos šiuolaikinėms ličio jonų baterijoms. Dėl šios priežasties nardymo trukmė padvigubėjo, palyginti su ankstesnės kartos baterijomis.
Nuo 2018 mvyksta naujojo projekto „Taigei“povandeninių laivų, iš pradžių sukurtų naudojant dyzelinę elektrinę instaliaciją ir ličio jonų baterijas, statyba. Pagrindinis naujojo projekto laivas jau buvo paleistas, o nuo praėjusių metų statomi dar du korpusai. Iš viso nuo 2022 m. Planuojama pastatyti septynis povandeninius laivus.
Yra daugybė itin mažų povandeninių laivų projektų, kuriuose yra tik baterijos. Ateityje ši architektūra gali būti pritaikyta „dideliuose“projektuose. Neseniai prancūzų laivų statytojai pristatė koncepcinį projektą „SMX31E“, kuriame dera daug drąsiausių sprendimų. Visų pirma, povandeninis laivas gavo tik baterijas, išdėstytas visais turimais kiekiais, įskaitant. tarp patvarių ir lengvų kėbulų. Prieš išplaukiant į jūrą, baterijas reikia įkrauti bazėje.
Manoma, kad visiškai įkrautas SMX31E galės likti panardintas 30–60 dienų, priklausomai nuo važiavimo greičio ir bendrų energijos sąnaudų. Tuo pačiu metu planuojama užtikrinti visišką visų standartinių ir papildomų įrenginių, kompleksų ir kt.
Evoliucijos procese
Taigi pastaraisiais dešimtmečiais padaryta didelė pažanga nebranduolinių povandeninių laivų VNEU srityje. Buvo sukurti, išbandyti, įtraukti į projektus ir pradėti eksploatuoti įvairūs tokių sistemų variantai su tam tikromis savybėmis ir privalumais. Tačiau net ir naujausi nuo oro nepriklausomi įrenginiai turi tam tikrų trūkumų. Jų gamyba ir eksploatavimas išlieka sudėtingi ir brangūs.
Nepaisant taktinių ir techninių charakteristikų pranašumų, nepovandeniniai laivai su VNEU dar negali išstumti „tradicinės“architektūros dyzelinių elektrinių povandeninių laivų. Be to, pastarieji kuria ir naudoja moderniausias technologijas bei komponentus. Ryškus tokios konkurencijos tarp skirtingų klasių pavyzdys yra Japonijos povandeninių laivų parko, kuris grįžo į dyzelinę elektrinę schemą nauju techniniu lygiu, plėtra.
Matyt, artimiausioje ateityje konkurencija tarp nepriklausomų nuo oro ir dyzelinių elektros įrenginių tęsis-ir aiškaus favorito dar nėra. Tuo pat metu akivaizdu, kad pasaulio laivynai yra nugalėtojai. Jie gauna galimybę pasirinkti geriausią jėgainei variantą, geriausiai atitinkantį visus reikalavimus.
