Но самым перспективным оказалось направление, связанное с превращением химической энергии непосредственно в электрическую, без процесса горения или механического движения, иными словами с выработкой электрической энергии бесшумным способом. Речь идет об электрохимических генераторах. На практике такой способ нашел применение на современной германской подводной лодке U-212. Компоновка анаэробной энергетической установки показана на рисунке 12.
Электромеханический генератор создан на базе топливныхэлементов. По сути это аккумуляторная батарея с постоянной подзарядкой. Физика его работы базируется на процессе, обратном электролизу воды, когда при соединении водорода с кислородом выделяется электроэнергия. При этом энергетическое превращение происходит бесшумно, а единственным побочным продуктом реакции является дистиллированная вода, которой достаточно легко найти применение на подводной лодке.
По критериям эффективности и безопасности водород хранится в связанном состоянии в форме металлогидрида (сплав металла в соединении с водородом), а кислород - в сжиженном виде в специальных емкостях между легким и прочным корпусами субмарины. Между водородным и кислородным катодами находятся полимерные электролитные мембраны протонного обмена, выполняющие функцию электролита.
Мощность одного элемента достигает 34 кВт, а КПД энергетической установки составляет до 70 процентов. Несмотря на очевидные преимущества разработанной установки на топливных элементах, она не обеспечивает требуемые оперативно-тактические характеристики подводной лодки океанского класса, прежде всего в части, касающейся выполнения скоростных маневров при преследовании цели или уклонении от торпедной атаки противника. Поэтому подводные лодки проекта 212 оснащены комбинированной двигательной установкой, в которой для движения на высоких скоростях под водой используются аккумуляторные батареи или топливные элементы, а для плавания в надводном положении - традиционный дизель-генератор, в состав которого входит 16-цилиндровый V-образный дизель и синхронный генератор переменного тока. Дизель генераторы используются также для подзарядки аккумуляторных батарей - традиционного элемента неядерных подводных лодок. Электрохимический генератор, состоящий из девяти модулей топливных элементов, имеет суммарную мощность 400 л. с. и обеспечивает движение подлодки в подводном положении со скоростью 3 узла в течение 20 суток с показателями шумности ниже уровня естественных шумов моря.
В последнее время стали популярны комбинированные силовые установки. Первоначально комбинированные энергетические установки породили желание обеспечить военным кораблям одновременно высокую скорость для боя большую дальность плавания для действий в удаленных районах Мирового океана. В частности, та на германских крейсерах времен второй мировой войны появилась комбинация котлотурбинной и дизельной энергетических установок. В 1960-е годы на кораблях появились газовые турбины, которые по своей экономичности и особенностям эксплуатации могли использоваться только кратковременно и на больших оборотах. Для компенсации этого недостатка их стали комбинировать с котлотурбинной (COSAG) или дизельной (CODAG) энергетической установкой. Несколько позже появились та называемые маршевые газовые турбин, к которым требовались форсажные турбины (COGAG). Только появление всережимных газовых турбин позволили перейти к однородной газотурбинной энергетической установке.
Бывают даже уникальные комбинации энергетических установок CODEAG (дизель-газотурбинная с полным электродвижением), которая встречается на фрегате «Duke» Королевских ВМС Великобритании. При его создании конструкторы исходили из необходимости обеспечить сверхнизкий уровень шумности на малых ходах при использовании буксируемой антенны гидроакустической системы, а также быстрый переход от малой скорости хода к высокой. Установка включает в себя две газовые турбины суммарной мощностью 31000 л. с., два гребных электродвигателя постоянного тока мощностью по 2000 л. с., встроенных в линии гребных валов и работающих от четырех дизель-генераторов суммарной мощностью 8100 л. с. Такая главная энергетическая установка работает в четырех режимах: малой скорости с минимальным уровнем шумности при отключенных главных редукторах; высокой скорости хода при работе газовых турбин на винты через редукторы совместно с гребными электродвигателями; промежуточной скорости при работе одной газовой турбины на один винт и одного гребного электродвигателя на другой винт при отключенном редукторе; маневрирование при использовании только дизелей. Винты работают на задний ход только от гребных электродвигателей.
studfiles.net
ДПЛ «Готланд» прибыла в Сан-Диего, США. 2005 годВоздухонезависимый двигатель — понятие, включающее в себя технологии, которые позволяют подводной лодке плавать без необходимости подниматься на поверхность. Понятие обычно исключает использование ядерной энергии (НАПЛ).
Распространение получили четыре вида:
К созданию воздухонезависимой энергетической установки разные страны подошли по-своему:
В первой половине 1960-х годов военно-морские справочники указывали на возможность установки на подводных лодках типа «Шёурмен» производства Швеции воздухонезависимых двигателей Стирлинга. Однако ни «Шёурмены», ни последовавшие за ними «Наккены» и «Вестеръётланды» указанные силовые установки так и не получили. И только в 1988 году головная субмарина типа «Наккен» была переоборудована под двигатели Стирлинга. С ними она прошла под водой более 10 тыс. часов. Другими словами, именно шведы открыли в подводном кораблестроении эру вспомогательных анаэробных двигательных установок. И если «Наккен» — первый опытный корабль этого подкласса, то субмарины типа «Готланд» стали первыми серийными лодками с двигателями Стирлинга, которые позволяют им находиться под водой непрерывно до 20 суток. В настоящее время по большей части подводные лодки ВМС Швеции оснащены двигателями Стирлинга, а шведские кораблестроители уже хорошо отработали технологию оснащения этими двигателями подводных лодок, путём врезания дополнительного отсека, в котором и размещается новая двигательная установка.
В 2005–2007 гг. подводная лодка «Готланд» была сдана в лизинг США для использования на учениях в качестве подводного противника. Шведские моряки наглядно показали своим американским коллегам насколько сложна оборона от современных неатомных субмарин.
Подобные двигатели установлены также в новейших японских подводных лодках типа «Сорю».
Поскольку воздухонезависимая энергетическая установка требует для своей работы запаса на борту подводной лодки жидкого кислорода или водорода, а также из-за невысокой дальности подводного хода, обеспечиваемой ВНЭУ, существует тенденция к возвращению в современных проектах неатомных подводных лодок к традиционной дизель-электрической схеме с использованием сверхъемких литий-полимерных аккумуляторов[3][4].
wikiredia.ru
Анаэробные энергетические установки на основе двигателей Стирлинга
Современные тенденции развития подводного флота свидетельствуют о необходимости оснащения неатомных подводных лодок (НАПЛ) воздухонезависимыми (анаэробными) вспомогательными энергетическими установками.
Наиболее перспективным направлением в области создания анаэробных энергетических установок является использование в них двигателей Стирлинга. Б есшумность в работе, высокий к.п.д. (до 40%), многотопливность и значительный моторесурс современных двигателей Стирлинга (около 60 тыс. часов), позволяют рекомендовать его как универсальный двигатель для всех типов НАПЛ - малого, среднего и большого водоизмещения, а также для большинства типов подводных аппаратов, использование которых возможно в интересах геологоразведки, освоения континентального шельфа, экологического монито ринга, ликвидации последствий аварий на море и т.д.
Существующие типы анаэробных установок для подводных лодокСпециалистами компании разработана анаэробная энергетическая установка для перспективной подводной лодки XXI века на основе двигателя Стирлинга и сжиженного природного газа в качестве горючего.
Перспектиная неатомная подводная лодка с анаэробной установкой на основе двигателя Стирлинга и криогенных компонентов топлива (жидкий метан, жидкий кислород)
Анаэробные энергетические установки на основе двигателей Стирлинга, созданные специалистами ООО «ИИЦ «Стирлинг-технологии» защищены патентами РФ. ООО «ИИЦ «Стирлинг-технологии» владеет исключительными правами на использование данных технических решений на территории Российской Федерации.
www.arms-expo.ru
19 марта главком ВМФ России адмирал Виктор Чирков сообщил, что проект по разработке неатомной подводной лодки пятого поколения получил название «Калина», и напомнил, что новая субмарина получит воздухонезависимую энергетическую (анаэробную) установку. Повышение боевых возможностей неатомных субмарин, а также многоцелевых, как отметил Чирков, планируется обеспечивать за счет интеграции в состав их вооружения перспективных роботизированных комплексов. Кроме того, «в дальнесрочной перспективе предусматривается создание подводных кораблей нового поколения на базе унифицированных подводных платформ», добавил адмирал.
Основу подводного флота ВМФ сейчас составляют подлодки третьего поколения. Субмарины четвертого поколения типа «Юрий Долгорукий» (проект 955, «Борей») и «Санкт-Петербург» (проект 677, «Лада») только начали поступать на вооружение флота. С мая 2010 года «Санкт-Петербург» находится на опытной эксплуатации ВМФ. К четвертому поколению АПЛ также относятся корабли проекта 885 «Ясень». К 2021 году ВМФ планирует получить семь АПЛ «Ясень».
Пионерами в мировой разработке ВНЭУ стали немцы, имеющие огромные традиции подплава и создавшие проект U-212/214 с анаэробной установкой. Разработку проекта «Калина» ведет Центральное конструкторское бюро морской техники (ЦКБ МТ) «Рубин». О разработке предприятием подлодок пятого поколения гендиректор бюро Игорь Вильнит сообщал в прошлом году. «Формирование облика корабля следующего поколения началось и идет с учетом замечаний и предложений, которые поступают в ходе эксплуатации кораблей предыдущего поколения и головных кораблей новых проектов», – говорил он.
Он рассказывал о проведении научно-исследовательских работ с целью определения облика будущего корабля. Наряду с головным конструкторским бюро в этом участвуют профильные институты Минобороны и Военно-морского флота, а также контрагенты «Рубина» – основные разработчики гидроакустических комплексов, радиоэлектронного оборудования, ракетно-торпедного оружия.
Результатами такой работы стали создание проекта атомной подводной лодки «Борей-А» и модернизация проекта 636 для ВМФ РФ, улучшенный проект подлодки «Лада».
Высокопоставленный представитель Главного штаба ВМФ заявлял ранее, что подводная лодка пятого поколения, разработка которой заявлена в госпрограмме вооружений (ГПВ) РФ до 2020 года, будет унифицированной как для баллистических ракет, так и для крылатых. Еще эти подлодки будут отличаться пониженной шумностью, автоматизацией систем управления, безопасным реактором и дальнобойным оружием.
Подводная лодка «Санкт-Петербург» (проект 677, «Лада»)
Разработку ВНЭУ планируется завершить в 2015–2016 гг. А в 2016–2017 гг., по словам Чиркова, первая новая подлодка будет построена для ВМФ. Экспериментальную установку установят на второй подводной лодке проекта 677 «Лада». Первая лодка этого проекта «Санкт-Петербург» сейчас находится в опытной эксплуатации и использует обычную дизельную энергетическую установку.
ВНЭУ российской разработки принципиально отличается от зарубежных аналогов методом получения водорода. Чтобы не возить водород высокой чистоты на борту подлодки, в установке предусмотрено получение водорода в объеме потребления с помощью реформинга дизельного топлива.
Испытания воздухонезависимой энергетической установки должны были пройти в июне 2013 года на специальном стенде «Рубина» в Санкт-Петербурге. Как говорил источник в главкомате, осенью 2012 года установка была опробована на опытной подлодке «Саров» в акватории Белого моря, и «были выявлены определенные проблемы в работе ВНЭУ, ненадежность некоторых узлов и агрегатов».
Кроме действующего «Санкт-Петербурга» заложены «Кронштадт» и «Севастополь». ВНЭУ должен получить «Севастополь» и «Санкт-Петербург» (при условии его удачных ходовых испытаний), а «Кронштадт» останется со старыми аккумуляторами, так как он в высокой степени готовности, и переоборудовать его еще не принятой на вооружение ВНЭУ не имеет смысла.
По словам председателя Санкт-Петербургского клуба моряков-подводников Игоря Курдина, в ряде стран, прежде всего в Германии и Швеции, проекты подобных лодок с ВНЭУ «реализованы в металле». «Во всем мире воздухонезависимые установки более известны как двигатель Стирлинга. Этот двигатель был запатентован более ста лет назад. Первая российская неатомная подводная лодка, на которой планировалось установить воздухонезависимую установку, была «Санкт-Петербург». Но, к сожалению, этот проект не пошел. Поэтому были вынуждены сделать обычную дизель-электрическую подводную лодку. Сейчас она остается экспериментальной и должна пройти глубоководные испытания на Северном флоте», – рассказал Курдин.
По словам Курдина, подлодки пятого поколения будут делаться на базе «Санкт-Петербурга», но главным будет создание воздухонезависимой установки, и «здесь есть большие трудности». «Создание воздухонезависимых установок – это единственный путь развития неатомных подводных лодок. Дизель-электрическим сто лет уже! Это «ныряющие» подводные лодки, потому что они вынуждены часто всплывать, чтобы производить зарядку аккумуляторных батарей. А воздухонезависимая установка позволит им оставаться под водой столько же, сколько могут атомные подлодки», – отметил эксперт.
В сравнении с АПЛ главным преимуществом подлодок с подобными установками Курдин считает их малошумность и более низкую цену.
«Атомные лодки – это турбины, а такую систему бесшумной никак не сделать. Даже такие технически развитые страны, как Япония, не имеют атомных подводных лодок, потому что считают, что это очень дорогое удовольствие. Поэтому дизель-электрические лодки должны быть заменены на подлодки с воздухонезависимыми энергоустановками», – уверен он.
Кроме этого Курдин напомнил про существующие ограничения. В Балтийском и Черном морях, согласно международным договорам, нахождение атомных подводных лодок запрещено (поэтому все атомные подлодки базируются на Северном и Тихоокеанском флотах), и «единственный выход – это создание лодок с воздухонезависимой энергоустановкой». Сейчас на Черном море у России осталась одна дизель-электрическая подлодка «Алроса». «При том что Турция, член НАТО, имеет 14 подлодок. Соотношение далеко не в пользу России», – подчеркнул эксперт, предположив, что именно на Черном море будут прежде всего востребованы подлодки следующего поколения.
Он напомнил, что на прошлогоднем Международном военно-морском салоне была выставлена голландская дизель-электрическая подводная лодка «Долфин». «Меня туда пригласили. Мне показали все, кроме кормового машинного отделения. По некоторым данным, у них там как раз установлена воздухонезависимая энергетическая установка, что является большим секретом, поэтому они нам ее и не показали», – полагает Игорь Курдин.
В свою очередь директор программы ПИР-центра по обычным вооружениям Вадим Козюлин согласен, что для России эта технология «исключительно необходимая». «К сожалению, для России она пока недоступна. Первые здесь немцы. Такая же технология есть у французов. Но, естественно, делиться ей с нами они не будут, поэтому нужно доходить своим умом. Это по силам сделать, так что названное Чирковым время и будет потрачено на то, чтобы приобрести эту технологию. Научный потенциал у России серьезный. За последние 20 лет военные технологии ушли вперед, а все это время флот был в роли падчерицы», – сказал Козюлин.
По его словам, технология создания подобных силовых установок для России считается приоритетной, а для «данного проекта – ключевой». «Эта технология позволяет подводной лодке находиться под водой до двадцати, а то и более суток», – отметил он, предположив, что подлодки будут востребованы на всех российских флотах.
Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab® по материалам сайта Новости ВПК.
Другие новости по этой теме на сайте FEA.ru:
23.02.2014 Ракетоносцы проекта 955 "Борей" с 16 баллистическими ракетами "Булава" - низкий уровень шума и высокая дальность (320 км) обнаружения (эхолокации) 16.03.2013 Уникальная технологическая операция на "Адмиралтейских верфях" - две половины подлодки проекта 06361 сделали единым целым 27.09.2012 В России создадут суперхолдинг по освоению гиперзвуковых технологий на базе предприятий «Тактическое ракетное вооружение» и НПО «Машиностроение»18.09.2012. Современные возможности ядерного вооружения России и пути их развития10.09.2012. В России разрабатывается многоразовый суборбитальный челнок 18.08.2012 На "Адмиралтейских верфях" для ВМФ России заложат третью модернизированную дизель-электрическую подводную лодку по проекту 636.3 "Варшавянка" под названием "Старый Оскол"26.05.2012 Некоторые подробности испытания на космодроме "Плесецк" новой российской межконтинентальной баллистической ракеты (наземного аналога морского комплекса Р-30 "Булава")26.04.2012 ВМС США проведет испытания ракеты APKWS в боевых условиях01.04.2012 Европа запустила новую ракету-носитель Vega03.01.2012 Военно-морские силы Ирана успешно испытали крылатую ракету, которая поразила цель на расстоянии 200 км13.10.2011 Роскосмос отказывается от дальнейшей разработки проекта ракеты-носителя "Русь"08.10.2011 Минобороны успешно запустило новую баллистическую ракету морского базирования "Лайнер"03.10.2011 Boeing провел испытания микроволновой ракеты25.09.2011 Агентство NASA представило проект мощнейшей ракеты в истории космонавтики
fea.ru
Российский ОПК больше полувека бьется над созданием воздухонезависимых силовых установок для подлодок, от которых в США отказались еще в 1960-х.
Октябрь этого года запомнится масштабной поисковой операцией, которую в своих территориальных водах провели шведские военные. Для поиска иностранной подводной лодки, которая, по сообщениям очевидцев, проникла в акваторию Стокгольмского архипелага, были мобилизованы все военно-морские силы страны. Для розыска субмарины были задействованы сотни военных и использованы современные технологии, но даже эти сверхусилия не позволили обнаружить нарушителя. Результатом многодневного поиска стал снимок морского дна, на котором отчетливо просматриваются следы подлодки. Это единственное доказательство было представлено в оправдание того, что на поисковую операцию было потрачено почти 2,7 млн долларов. Какая это была подлодка, едва ли станет известно в ближайшее время. Но лучше всего умеют водить за нос флот целой страны маленькие дизель-электрические субмарины с воздухонезависимыми двигателями. Это технологии, которые позволяют неатомной подводной лодке небольшого размера быть практически незаметной и длительное время не подниматься на поверхность.
В организации этого переполоха полагали уличить российский флот, скорее всего, подозрения зародились в связи с тем, что незадолго до этого инцидента несколько раз звучали заявления о создании в России принципиально новой подводной лодки. Последние месяцы на официальном уровне неоднократно говорилось о серьезных характеристиках субмарины, главным преимуществом называли ее высокую скрытность и автономность. В частности, говорилось, что они будут обладать ресурсом, который позволит находиться под водой до 20 суток, что должно стать рекордом среди неатомных кораблей.
ПРОЕКТ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК ТИПА 677 «ЛАДА» РЕАНИМИРОВАН И ПРИЗНАН УНИКАЛЬНЫМ
В конце лета главнокомандующий ВМФ адмирал Виктор Чирков сообщил, что в 2015 году Россия приступит к испытаниям подводной лодки с воздухонезависимым двигателем, или, как еще называют, анаэробной силовой установкой, которую уже не первый год разрабатывают в ЦКБ «Рубин». В продолжение темы, 1 октября представители оборонно-промышленного комплекса заявили, что в России в ближайшее время начинается серийное производство анаэробных энергетических установок на водородном топливе для дизельных подводных лодок. Этому решению предшествовали испытания экспериментального двигателя на опытной подлодке Б-90 «Саров», которая используется для тестирования новых образцов вооружений и техники. Также было объявлено, что параллельно проведено тестирование опытного макета на стенде и оно признано успешным. Следующий этап испытания двигателя будет производиться непосредственно на лодке, которой предстоит выходить с этим агрегатом в море. Было также заявлено, что принято решение о серийном производстве этих силовых установок, в настоящее время ведется производство комплектующих деталей для опытного образца.
Характеристики нового российского двигателя не разглашаются, однако известно точно: он относится к типу воздухонезависимых силовых установок. Подобные двигатели имеют самые совершенные на сегодняшний день немецкие дизель-электрические подлодки проектов U-212 и U-214. Сообщается, что российская анаэробная силовая установка основана на преобразовании химической энергии в электрическую без движения и горения. По сути, это электрохимический генератор, где происходит химическая реакция – соединение кислорода и водорода, при этом электроэнергия выделяется бесшумно, а единственным побочным продуктом процесса является дистиллированная вода. КПД такой установки достигает 70 процентов, а уровень шума подлодки на анаэробном ходу ниже естественных морских шумов. От зарубежных аналогов российские установки отличаются методом получения водорода. Чтобы не возить газ высокой чистоты на борту подлодки, его синтезируют из дизтоплива методом реформинга.
Однако эксперты с осторожностью отзываются об этой силовой установке, по некоторым сведениям, этот агрегат далек от совершенства, и лечить его «детские болезни» придется еще не один год. И это порождает дополнительную интригу, ведь новые двигатели делаются для дизель-электрических подлодок типа 677 «Лада»; других значимых проектов в такой высокой степени готовности в России нет. Получается, что от успехов создания этой силовой установки зависит возобновление проекта строительства субмарин этого класса, который был свернут из-за того, что флот не устраивали характеристики предложенного ранее воздухонезависимого двигателя. Планируется, что уже в ближайшее время анаэробный отсек появится на одной из спущенных на воду подлодке «Лада» и пройдет на ней полный цикл испытаний. Если на этот раз экзамен будет сдан, то с 2017 года базовое предприятие судостроительной отрасли, Центр неатомного подводного кораблестроения ОАО «Адмиралтейские верфи», получит заказ на строительство неатомных подводных лодок нового поколения.
Напомним, что подлодки «Лада» предназначены для уничтожения субмарин и надводных кораблей противника. Для снижения шумности в них применены виброизоляторы, всережимный гребной электродвигатель на постоянных магнитах, корпус лодки покрыт материалом, поглощающим сигналы гидролокаторов. Вооружена «Лада» торпедами и ракетоторпедами в горизонтальных и вертикальных пусковых установках. Разработчики субмарины ЦКБ морской техники «Рубин» рекомендовали ее как новейшую дизель-электрическую подводную лодку четвертого поколения, оснащенную вспомогательной анаэробной энергетической установкой. Однако первая лодка серии «Санкт-Петербург» была спущена на воду в классическом дизель-электрическом варианте, это вызвало скандал, а впоследствии приостановку проекта. Теперь выясняется, что в лучшем случае анаэробная установка будет установлена на третьем корабле серии. В настоящее время в разной степени готовности находятся еще два корабля проекта 677 «Кронштадт» и «Севастополь», по всей видимости, их строительство будет возобновлено, если испытание водородного двигателя завершится успешно.
Военные моряки возлагают большие надежды на воздухонезависимые силовые установки, готовы найти им широкое применение: например, не исключается вероятность, что ими оснастят и ветерана российского флота – дизель-электрическую подводную лодку проекта 636 «Варшавянка». Это обосновывается необходимостью экономии средств и оптимизации расходов. В составе флота имеется 23 корабля этого проекта, заложено еще шесть, такое большое число лодок неплохо было бы модернизировать. Тем более что эксперты считают: «Варшавянки» уже отшлифованы и доведены до ума, и их переоборудование для новых двигателей займет максимум два года, а вот на «Ладах» интеграция бортовых систем и энергетической установки может растянуться на 5–10 лет, так как проект еще сырой.
АМЕРИКАНЦЫ ПЕРЕШЛИ НА АТОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ ЛОДКИ
Бывший начальник Главного штаба ВМФ (в 1992–1996 годах) адмирал Валентин Селиванов рассказал «Совершенно секретно», что в Советском Союзе, а затем в России уже на протяжении пятидесяти лет пытаются создать воздухонезависимый двигатель для подводных лодок и только в последнее время наметились сдвиги.
«На все традиционные дизель-электрические подводные лодки устанавливаются мощные аккумуляторные батареи, которые служат единственным источником энергии в подводном положении. Если субмарина двигается в экономичном режиме, то есть со скоростью два узла или четыре километра в час можно не заряжать батареи до трех суток. Но когда появляется необходимость ускориться, чтобы, допустим, оторваться от противника, разогнаться, к примеру, до 17 узлов, то запас энергии сократится до восьми часов. Для сравнения: атомные подлодки находятся в подводном положении месяцами. Только на поверхности судно получает возможность подзарядки батарей, с этой целью используются двигатели внутреннего сгорания, для работы которых требуется кислород. Именно в момент подзарядки подлодки становятся наиболее уязвимыми.
Над проблемой подзарядки батарей в подводном положении первыми задумались немцы, которые во время Второй мировой войны придумали использовать устройство для работы двигателя под водой, так называемый шноркель. По сути, это выхлопная труба, которая выводилась над водой. Но даже это примитивное изобретение существенно улучшило скрытность субмарин: для вентиляции и зарядки аккумуляторов лодке со шноркелем можно было вместо всплытия идти на перископной глубине, около 15 метров. При этом на поверхности находилась только вершина трубы, которая по сравнению со всплывшей субмариной была малозаметна. Но это не стало окончательным решением проблемы, поскольку оставалось множество демаркирующих признаков. Только сегодня этот недостаток дизельных подлодок устранен, сейчас распространения получили четыре вида воздухонезависимых двигателей: с внешним подводом тепла (двигатель Стирлинга), дизели замкнутого цикла, паротурбинные установки замкнутого цикла и энергетические установки с электрохимическими генераторами. Эти силовые установки позволяют вырабатывать необходимую энергию без всплытия лодки и по показателям автономности практически сравнялись с атомными.
Кстати, американцы еще в 1960-х годах создали свой анаэробный двигатель, но не стали его использовать, поскольку примерно в то же время полностью отказались от дизельных подводных лодок и делают только атомные. Тем не менее сегодня технологию воздухонезависимых двигателей используют в нескольких странах мира, которые ведут патрулирование во внутренних морях. В ограниченных акваториях лодки этого типа могут справиться с теми же задачами, что и АПЛ, но с меньшими затратами. Развивать такую технологию в России необходимо: без современной силовой установки подводные лодки становятся неконкурентоспособными в море и на рынке вооружений; в последнее время иностранные покупатели требуют, выдвигают условия – ставить на неатомные подлодки анаэробный двигатель».
ШНОРКЕЛЬ (НЕМ. SCHNORCHEL – ДЫХАТЕЛЬНАЯ ТРУБКА) – ИННОВАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ВРЕМЕН ВТОРОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ, КОТОРОЕ ВПЕРВЫЕ ПОЗВОЛИЛО ДВИГАТЕЛЮ ДИЗЕЛЬНОЙ СУБМАРИНЫ РАБОТАТЬ ПОД ВОДОЙ, НЕ РАЗ СПАСАЛО НЕМЕЦКИХ ПОДВОДНИКОВ
Фото: www.diaporama.sectionrubis.fr
РОССИЯ ПРОИГРАЛА КОНКУРЕНТНУЮ БОРЬБУ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ИННОВАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В мире некоторые страны активно занимаются созданием подлодок, оснащенных воздухонезависимыми двигателями. Главными их плюсами является то, что они проще и дешевле в постройке и эксплуатации, экологичнее, менее шумны. По мнению ведущих специалистов, должен повышаться спрос на неатомные подводные лодки, которые уже в настоящее время по своим характеристикам не только приблизились к атомоходам, но по некоторым показателям даже превосходят их, будучи при этом в несколько раз дешевле. Это значит, что страны, умеющие делать такие субмарины, имеют большой экспортный потенциал. Мировой рынок подводных лодок в ближайшее время составит порядка полутысячи субмарин, стоимость каждой – несколько сотен миллионов долларов.
Пионерами в мировой разработке воздухонезависимых силовых установок вполне закономерно являются немцы, имеющие огромные традиции подводного флота и создавшие эталонный проект U-212/214. Кроме того, в настоящее время анаэробные установки имеют французские подлодки, испанские, шведские, японские и китайские. В 2011 году в Организации оборонных исследований и разработок Индии заявили, что тоже занимаются созданием воздухонезависимой силовой установки для подводных лодок. В последние годы ряд стран, в том числе Швеция, Япония, уже официально сообщают о начале работ по созданию подлодки пятого поколения, где предполагается использование всережимного единого двигателя Стирлинга (который может работать не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла) как для надводного, так и для подводного плавания. По всей видимости, у России пока недостаточно технологий, чтобы в короткие сроки создать воздухонезависимые силовые установки. По сути, Россия – единственная из стран мира, серьезно занимающаяся строительством подводных лодок, которая не смогла создать дизельную субмарину пятого поколения.
Главный редактор журнала «Национальная оборона» Игорь Коротченко рассказал «Совершенно секретно», что сегодня в России наметился некоторый прогресс в создании воздухонезависимых двигателей: «Для России это, по сути, освоение новых технологий, работы по созданию таких силовых агрегатов особенно интенсивно ведутся в последние годы, но, наверное, не так быстро как хотелось бы. Думаю, в ближайшее время их начнут устанавливать на российских подводных лодках».
Между тем еще пять лет назад положение казалось совсем отчаянным, осенью 2009 года появилась информация о возможных закупках зарубежных неатомных подводных лодок четвертого поколения для ВМФ РФ в Германии. Позже руководство ВМФ России опровергло это сообщение, заявив, что речь может идти лишь о закупке новой технологии по производству анаэробных энергетических установок. Позже выяснилось, что контракт не состоялся, поскольку немцы запросили слишком много. По некоторым данным, продавцы настаивали на покупке корабля в полном комплекте, куда входят док, учебный центр, центр материально-технического обеспечения, защищенное укрытие и программа подготовка личного состава в Германии.
Уже даже не верится, что ФРГ и СССР изначально являлись главными конкурентами в борьбе за мировой рынок подводных вооружений. Практически одновременно в середине 1980-х начали работы по созданию неатомных подводных лодок четвертого поколения. В итоге немецкие компании Howaldtswerke-Deutsche Werft GmbH и Thyssen Nordseewerke GmbH спроектировали и в 1998 году заложили четыре неатомные субмарины четвертого поколения проекта 212. Сейчас для подводного флота Германии эти корабли уже построены. Энергетическая установка на лодках проекта 212 включает обычную дизель-электрическую, дополненную анаэробной энергоустановкой на основе электрохимического генератора. А российские моряки по-прежнему живут надеждами и обещаниями представителей ОПК, которые заявляют, что с созданием на «Рубине» собственной воздухонезависимой силовой установки Россия, наконец, догонит Германию.
РАЗВИТИЕ НЕАТОМНЫХ ПОДЛОДОК ЗАТОРМОЗИЛОСЬ
Главной тенденцией в развитии подводных лодок всегда будет дальнейшее увеличение скрытности. Маленькие субмарины, оснащенные воздухонезависимыми силовыми установками, по мнению экспертов, считаются стандартом незаметности, и небезосновательно. Например, во время двух учений в Атлантике, прошедших в 2003 году, шведская лодка Halland с анаэробными двигателями, которая использовалась как учебная цель, переиграла в дуэльной ситуации испанскую субмарину с обычной дизель-электрической установкой, а затем и французскую атомную субмарину. Позже Halland в Средиземном море сумела уйти от американской атомной подлодки Houston (тип Los Angeles). При этом необходимо отметить, что малошумный и высокоэффективный Halland стоит в 4,5 раза дешевле своих атомных соперников.
Однако, по оценке ряда экспертов, незаметность субмарин практически достигла предела, развитие малых подводных лодок может затормозиться из-за того, что технологии создания топливных элементов воздухонезависимых силовых установок также не двигаются вперед, и дальнейшие возможности для их усовершенствования в ближайшее время не предвидятся. Так, в отчетах Американского физического общества и Национальной академии наук США отмечается: для того чтобы реализовать программу широкого применения водородной энергетики необходимо осуществить технологический прорыв не менее чем в 100 направлениях современной науки. В 2006 году федеральное финансирование водородной программы в Соединенных Штатах было прекращено. Заявлено, что создание таких топливных элементов нерентабельно.
www.sovsekretno.ru
Дизель-электрическая подводная лодка / Фото: upload.wikimedia.org
ЦКБ "Рубин" по заказу Минобороны РФ разработало аванпроект неатомной подводной лодки (НПЛ) типа "Калина" с анаэробной (воздухонезависимой) силовой установкой, сообщил РИА Новости в среду директор департамента гособоронзаказа Объединенной судостроительный корпорации Анатолий Шлемов.«В ЦКБ "Рубин" завершена научно-исследовательская работа "Калина-ВМФ" в результате выполнения которой выполнен аванпроект перспективной многоцелевой неатомной подводной лодки с ВНЭУ и ЛИАБ »
ЦКБ "Рубин" в последние годы занималось разработкой анаэробной, воздухонезависимой энергетической установки (ВНЭУ) и литий-ионной аккумуляторной батареи (ЛИАБ), которые значительно увеличивают продолжительность нахождения неатомных подлодок под водой без всплытия.
Анатолий Шлемов / Фото: www.nasled.org
"В декабре 2014 года ЦКБ "Рубин" завершена научно-исследовательская работа "Калина-ВМФ" в результате выполнения которой выполнен аванпроект перспективной многоцелевой неатомной подводной лодки с ВНЭУ и ЛИАБ в соответствии с тактико-техническим заданием Минобороны России", — сказал А. Шлемов.
Техническая справка
Анаэробные энергетические установки на основе двигателей Стирлинга
Современные тенденции развития подводного флота свидетельствуют о необходимости оснащения неатомных подводных лодок (НАПЛ) воздухонезависимыми (анаэробными) вспомогательными энергетическими установками.
Наиболее перспективным направлением в области создания анаэробных энергетических установок является использование в них двигателей Стирлинга. Б есшумность в работе, высокий к.п.д. (до 40%), многотопливность и значительный моторесурс современных двигателей Стирлинга (около 60 тыс. часов), позволяют рекомендовать его как универсальный двигатель для всех типов НАПЛ - малого, среднего и большого водоизмещения, а также для большинства типов подводных аппаратов, использование которых возможно в интересах геологоразведки, освоения континентального шельфа, экологического монито ринга, ликвидации последствий аварий на море и т.д.
Существующие типы анаэробных установок для подводных лодок
| № схемы | Схема АНЭУ | Топливо | ПЛ, фирма |
| 1 | ДЭУ | дизельное топливо+кислород | "Малахит" Россия |
| 2 | ЭХГ | водород+кислород | "212" Германия |
| 3 | Двигатель Стирлинга | метан+кислород | "ИИЦ «Стирлинг-технологии» Россия |
| 4 | Двигатель Стирлинга | дизельное топливо+кислород | Kockums Швеция |
| 5 | ПТУ | дизельное топливо+кислород | Mesma Фраеция |
Инновационно-исследовательский центр «Стирлинг-технологии» является единственной в России компанией, специалисты которой имеют многолетний опыт проектирования анаэробных установок с двигателями Стирлинга для специальных объектов различного функционального назначения: объектов космического назначения, подводных технических средств и др. Технические решения защищены более 40 патентами РФ.
Специалистами компании разработана анаэробная энергетическая установка для перспективной подводной лодки XXI века на основе двигателя Стирлинга и сжиженного природного газа в качестве горючего.
Перспектиная неатомная подводная лодка с анаэробной установкой на основе двигателя Стирлинга и криогенных компонентов топлива (жидкий метан, жидкий кислород)
Анаэробные энергетические установки на основе двигателей Стирлинга, созданные специалистами ООО «ИИЦ «Стирлинг-технологии» защищены патентами РФ. ООО «ИИЦ «Стирлинг-технологии» владеет исключительными правами на использование данных технических решений на территории Российской Федерации.
МОСКВА, ОРУЖИЕ РОССИИ, Станислав Закарян www.arms-expo.ru 12
www.arms-expo.ru
bankpatentov.ru
