Vor kurzem hat sich auf den Seiten der Military Review eine Kontroverse über die Vorteile neuer Energiequellen für den elektrischen Antrieb des japanischen U-Bootes "Oryu" ("Dragon-Phoenix"), der vorletzten Einheit in der U-Boot-Reihe der " Soryu"-Typ. Anlass der Diskussion war die Aufnahme der Selbstverteidigungskräfte des elften (in einer Reihe von zwölf geordneten U-Booten) U-Bootes, bewaffnet mit einer Lithium-Ionen-Akkumulatorbatterie (LIAB).
Völlig unbemerkt blieb vor diesem Hintergrund die Errichtung und der Probebetrieb eines luftunabhängigen Kraftwerks (VNEU) der sogenannten zweiten Stufe. Das FC2G AIP wurde von Ingenieuren und Designern der French Naval Industrial Group (NG), ehemals DCN, entwickelt. Zuvor hatte das gleiche Unternehmen für das U-Boot Agosta-90B einen VNEU-Typ MESMA entwickelt, der auf der Basis einer geschlossenen Dampfturbine betrieben wird.
Die Frage ist logisch: Gab es nicht schon früher Versuche, Wasserstoff direkt an Bord eines U-Bootes zu produzieren? Antwort: wurden durchgeführt. Die Amerikaner und unsere Wissenschaftler beschäftigten sich mit der Reformierung von Dieselkraftstoff zur Gewinnung von Wasserstoff sowie mit dem Problem der direkten Erzeugung elektrischer Energie aus chemischen Bindungen von Reagenzien. Aber der Erfolg kam für NG-Wissenschaftler und -Ingenieure. Französischen Ingenieuren ist es gelungen, eine Einheit zu schaffen, die durch die Reformierung des Standard-Dieselkraftstoffs OTTO-2 hochreinen Wasserstoff auf einem U-Boot erhält, während deutsche U-Boote gezwungen sind, H2-Vorräte an Bord ihrer Boote des Typs 212A mitzuführen.
Die Bedeutung der Schaffung einer ultrahochreinen (99, 999% Reinheit) Wasserstoffproduktionsanlage direkt an Bord des U-Bootes durch den NG-Konzern wurde von Marinespezialisten noch nicht vollständig erkannt. Das Aufkommen einer solchen Installation birgt enorme Möglichkeiten für die Modernisierung bestehender U-Boote und die Schaffung von Projekten für neue U-Boote, um die Dauer ihres kontinuierlichen Aufenthalts unter Wasser ohne Auftauchen zu verlängern. Die relative Billigkeit und Verfügbarkeit von OTTO-2-Kraftstoff bei der Gewinnung von kostenlosem Wasserstoff für den Einsatz in den VNEU-Brennstoffzellen der ECH wird es den Ländern mit dieser Technologie ermöglichen, signifikante Fortschritte bei der Verbesserung der Leistungsmerkmale von U-Booten zu erzielen. Die Beherrschung dieser Art von anaeroben Antriebssystemen ist viel rentabler als bisher vorgeschlagen.
Und deshalb.
1. VNEU auf EHG arbeitet zweimal leiser als ein Stirling-Motor, weil sie einfach keine rotierenden Teile der Maschine haben.
2. Bei Verwendung von Dieselkraftstoff ist es nicht erforderlich, zusätzliche Tanks zur Lagerung von hydridhaltigen Lösungen mitzuführen.
3. Das anaerobe Antriebssystem des U-Bootes wird kompakter und hat eine geringere thermische Wirkung. Alle Komponenten und Systeme werden in einem separaten Acht-Meter-Abteil gesammelt und nicht über die U-Boot-Abteile verstreut.
4. Der Einfluss von Stoß- und Vibrationsbelastungen auf die Installation ist weniger kritisch, was die Möglichkeit einer Selbstentzündung verringert, die bei Lithium-Ionen-Batterien nicht gesagt werden kann.
5. Dieses Setup ist billiger als LIAB.
Einige Leser mögen berechtigterweise argumentieren: Die Spanier haben auch einen anaeroben Bioethanol-Reformer (BioEtOH) entwickelt, um an Bord des U-Bootes hochreinen Wasserstoff zu produzieren. Sie planen, solche Einheiten auf ihren U-Booten vom Typ "S-80" zu installieren. Das erste AIP soll im März 2021 auf dem U-Boot „Cosme Garcia“installiert werden.
Nachteilig an der spanischen Anlage ist meiner Meinung nach, dass neben kryogenem Sauerstoff auch Behälter für Bioethanol an Bord gebracht werden müssen, was gegenüber dem üblichen OTTO-2-Kraftstoff einige Nachteile mit sich bringt.
1. Bioethanol (technischer Alkohol) ist 34 % weniger energieintensiv als Dieselkraftstoff. Und dieser bestimmt die Leistung der Fernbedienung, die Reichweite des U-Boots und das Speichervolumen.
2. Ethanol ist hygroskopisch und stark korrosiv. Und rundherum - "Wasser und Eisen".
3. Bei der Verbrennung von 1 Liter Bioethanol wird die gleiche Menge CO freigesetzt2wie die verbrannte Kraftstoffmenge. Daher wird es bemerkenswert sein, eine solche Haltung „aufzusprudeln“.
4. Bioethanol hat eine Oktanzahl von 105. Aus diesem Grund kann es nicht in den Tank des Dieselgenerators gefüllt werden, da die Detonation den Motor in Schrauben und Muttern bläst.
Daher ist es VNEU basierend auf Dieselkraftstoffreformierung immer noch vorzuziehen. DPL-Kraftstofftanks sind sehr voluminös und für den Betrieb der „Bioethanol“-Anlage in keiner Weise von der Verfügbarkeit zusätzlicher Tanks für Industriealkohol abhängig. Darüber hinaus wird ein einziger OTTO-2-Kraftstoff auf jedem Marinestützpunkt oder -stützpunkt immer im Überfluss vorhanden sein. Es kann sogar auf See von jedem Schiff aus bezogen werden, was über Alkohol nicht gesagt werden kann, wenn auch technisch. Und die frei gewordenen Volumina (optional) können für die Sauerstoffplatzierung angegeben werden. Und erhöhen dadurch die Zeit und Reichweite des U-Boot-Tauchens.
Noch eine Frage: Wird LIAB dann überhaupt benötigt? Antwort: unbedingt nötig! Obwohl sie teuer und sehr Hightech sind, haben sie Angst vor mechanischen Beschädigungen, bei denen sie feuergefährlich sind, dennoch sind sie leichter, können jede Form annehmen (konform), mindestens 2-4 mal (im Vergleich zu Blei-Zink) Säurebatterien) haben eine höhere Speicherkapazität. Und das ist ihr Hauptvorteil.
Aber warum dann so ein Boot mit LIAB, einer Art VNEU?
Ein anaerobes Kraftwerk wird benötigt, um das Unterwasser-Dieselmotor (RDP)-Gerät nicht an der Meeresoberfläche "herausragen" zu lassen, um einen Dieselgenerator zu starten oder zu starten, um die Batterieladung zu stopfen. Sobald dies geschieht, erscheinen sofort zwei oder drei Zeichen, die das Boot demaskieren: ein Brecher auf der Wasseroberfläche vom RDP-Schacht und Radar / TLV / IR-Sichtbarkeit dieser einziehbaren Vorrichtung. Und die visuelle (optische) Sichtbarkeit des U-Bootes selbst, das unter dem RDP "hängt", auch aus dem Weltraum, wird von Bedeutung sein. Und wenn die Abgase eines funktionierenden Dieselmotors (wenn auch durch Wasser) in die Atmosphäre gelangen, dann kann der Gasanalysator des BPA (PLO)-Flugzeugs erfassen, dass sich ein U-Boot in der Nähe befindet. Dies ist mehr als einmal passiert.
Und weiter. Egal wie leise ein Diesel oder Dieselgenerator in einem U-Boot-Abteil arbeitet, er ist immer für die empfindlichen Ohren der feindlichen PLO-Kräfte und -Mittel zu hören.
All diese Nachteile können durch die gemeinsame Nutzung von AB und VNEU vermieden werden. Daher wird die gemeinsame Nutzung von VNEU- und Superkapazitätsspeichern für elektrische Energie, wie Magnesium-, Silizium-Metall- oder Schwefelbatterien, bei denen die Kapazität voraussichtlich 5-10 mal (!) größer als die von LIAB sein wird, sehr vielversprechend. Und mir scheint, dass Wissenschaftler und Designer diesen Umstand bereits bei der Entwicklung von Projekten für neue U-Boote berücksichtigt haben.
So wurde beispielsweise bekannt, dass die Japaner nach Abschluss des Baus einer Reihe von U-Booten des Typs "Soryu" mit der Entwicklung und Entwicklung des U-Boots der nächsten Generation beginnen werden. Kürzlich berichteten die Medien, dass es sich um ein U-Boot des Typs 29SS handeln würde. Es wird mit einem einzigen (All-Mode) Stirling-Motor mit verbessertem Design und wahrscheinlich einem geräumigen LIAB ausgestattet sein. Und solche Arbeiten werden seit 2012 zusammen mit amerikanischen Wissenschaftlern durchgeführt. Der neue Motor wird Stickstoff als Arbeitsflüssigkeit haben, während die schwedischen Autos Helium haben.
Militäranalysten glauben, dass das neue Schiff im Allgemeinen die sehr erfolgreiche Form behalten wird, die auf dem U-Boot der Soryu-Klasse erarbeitet wurde. Gleichzeitig ist geplant, die Größe erheblich zu reduzieren und dem "Segel" (dem Zaun der einziehbaren Geräte) eine stromlinienförmigere Form zu verleihen. Die horizontalen Bugruder werden an den Bug des Bootsrumpfes verlegt. Dadurch werden der hydrodynamische Widerstand und der Eigengeräuschpegel verringert, wenn Wasser mit hohen Unterwassergeschwindigkeiten um den U-Boot-Rumpf strömt. Auch der Antrieb des U-Bootes wird sich ändern. Der Festpropeller wird durch einen Wasserstrahl ersetzt. Experten zufolge wird die Bewaffnung des U-Bootes keine wesentlichen Änderungen erfahren. Wie bisher behält das Boot sechs 533-mm-Bugtorpedorohre zum Abfeuern schwerer Torpedos ("Typ 89"), U-Boot-Torpedos und Marschflugkörpern der Sub-Harpoon-Klasse sowie zum Verlegen von Minenfeldern. Die Gesamtmunition an Bord des U-Bootes wird 30-32 Einheiten betragen. Gleichzeitig soll die typische Ladung (6 neue Anti-Schiffs-Raketen, 8 PLO-Torpedos des Typs 80, 8 schwere Torpedos des Typs 89, selbstfahrende GPA und Fahrzeuge für die elektronische Kriegsführung) offenbar beibehalten werden. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass die neuen Boote über einen aktiven U-Boot-Schutz (PTZ), möglicherweise Luftabwehr, verfügen, der aus einem Torpedorohr gestartet wird.
Die Arbeiten zur Schaffung eines neuen U-Bootes sollen in folgenden Terminen durchgeführt werden: F&E im Zeitraum 2025 bis 2028, Bau und Inbetriebnahme des ersten U-Boot-Gebäudes des Projekts 29SS wird 2031 erwartet.
Laut ausländischen Experten müssen die Staaten des Indischen und Pazifischen Ozeans bald ihre Flotten modernisieren und erneuern. Einschließlich der U-Boot-Streitkräfte. Für den Zeitraum bis 2050 wird der Bedarf an U-Booten bei etwa 300 Einheiten liegen. Keiner der potentiellen Käufer wird Boote kaufen, die nicht mit VNEU ausgestattet sind. Dies belegen die Ausschreibungen zum Kauf von U-Booten im Besitz von Indien und Australien überzeugend. Indien kaufte französische Atom-U-Boote der Scorpen-Klasse, und Kanbera wählte japanische Atom-U-Boote der Soryu-Klasse für ihre Flotte. Und das ist kein Zufall. Beide Bootstypen haben VNEU, die dafür sorgen, dass sie bis zu 2-3 Wochen (15-18 Tage) unter Wasser bleiben, ohne aufzutauchen. Japan verfügt derzeit über elf Atom-U-Boote. Südkorea baut sein U-Boot vom Typ K-III mit Lithium-Ionen-Batterien.
Leider können wir uns immer noch nicht des Erfolgs bei der Entwicklung von U-Booten rühmen, die mit nichtnuklearen luftunabhängigen Antriebssystemen ausgestattet sind. Obwohl in dieser Richtung gearbeitet wurde, schien der Erfolg nicht mehr fern zu sein. Es bleibt zu hoffen, dass Spezialisten von CDB MT "Malakhit", CDB MT "Rubin", FSUE "Krylovsky State Scientific Center", Central Scientific Research Institute "SET" in naher Zukunft noch in der Lage sein werden, eine russische luftunabhängige Motor für nichtnukleare U-Boote, ähnlich oder besser als ausländische Analoga. Dies wird die Kampfbereitschaft der Seestreitkräfte deutlich erhöhen, unsere Position beim Export von U-Booten an traditionelle Abnehmer stärken und dazu beitragen, neue Absatzmärkte für die Lieferung unserer Marineprodukte zu erobern.
