Lithium-Ionen-Batterien: eine lange Reise in die U-Boot-Flotte

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Lithium-Ionen-Batterien: eine lange Reise in die U-Boot-Flotte
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Anonim
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Am 5. März 2020 wurde das 11. U-Boot der Soryu-Serie in der japanischen Stadt Kobe vom Stapel gelassen. Das Boot wird unter der Bezeichnung SS 511 Oryu Teil der japanischen Seestreitkräfte. Das neue japanische Diesel-Elektro-U-Boot war das erste Kampf-U-Boot der Welt, das Lithium-Ionen-Batterien erhielt, und es war auch das erste derartige U-Boot seiner Serie.

Experten zufolge werden die Japaner durch den Einsatz neuartiger Akkus, die längst in Smartphones registriert sind, in der Lage sein, nicht nur auf den Einsatz traditioneller Blei-Säure-Batterien in U-Booten, sondern auch auf luftunabhängige Stirling-Motoren zu verzichten. Dies ist ein sehr kurioses und bedeutendes Ereignis für die U-Boot-Flotte, da selbst luftunabhängige Kraftwerke einst zu einem echten Durchbruch für Dieselboote wurden und U-Boote davor bewahrten, beim Segeln oft an die Oberfläche zu steigen. Übrigens hat Russland immer noch kein einziges Serien-U-Boot, das mit einem luftunabhängigen Kraftwerk ausgestattet ist.

Ein neues japanisches U-Boot mit Lithium-Ionen-Batterien auf den Markt gebracht ist bereits das 11. Boot der Serie. Darüber hinaus verfügt die japanische Flotte über 11 U-Boote der Oyashio-Klasse (darunter zwei Schulboote), die ebenfalls schwer den alten Modellen zuzuordnen sind, da die Boote in den 1990er Jahren entworfen wurden und das letzte davon in die Flotte übernommen wurde 2008 Jahr. Es ist bereits bekannt, dass die japanische Flotte in Kürze ein weiteres U-Boot des Soryu-Projekts (SS 512-Boot) mit Lithium-Ionen-Batterien erhalten wird, wonach Japan mit dem Bau von U-Booten eines neuen Projekts fortfahren wird, das bisher als 29SS bekannt ist (das erstes U-Boot SS 513). Insgesamt umfasst die japanische Flotte mittlerweile 22 U-Boote, von denen das älteste 1998 in Dienst gestellt wurde.

Erstes U-Boot mit Lithium-Ionen-Batterien

März 2020 fand in Kobe die Einweihungszeremonie der japanischen Maritimen Selbstverteidigungskräfte des ersten Lithium-Ionen-Batterie-Kampf-U-Boots SS 511 Oryu statt. Die Zeremonie fand in Kobe Shipyard & Machinery Works statt, die im Besitz von Mitsubishi Heavy Industries ist, einem großen Unternehmen, das eine Vielzahl von Industriebereichen in Japan abdeckt. Das neue Boot ist das 11. in einer Reihe von Booten des Typs "Soryu", insgesamt werden 12 solcher Schiffe gebaut, die letzten beiden davon mit Lithium-Ionen-Batterien. Der Bau des Bootes SS 511 Oryu begann im März 2015, das Boot wurde am 4. Oktober 2018 vom Stapel gelassen.

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Es ist bekannt, dass der Bau des 11. Bootes die japanischen Steuerzahler einen Betrag kostete, der die Kosten eines der zehn gebauten Boote desselben Projekts überstieg. Es wird berichtet, dass die Kosten für den Bau des U-Bootes SS 511 64,4 Milliarden Yen betrugen (ungefähr 566 Millionen US-Dollar, nach anderen Quellen kostete das Boot sogar noch mehr - 66 Milliarden Yen). Das ist auf jeden Fall ein Viertel mehr, als das zehnte U-Boot SS 510 Shoryu (51,7 Milliarden Yen oder 454 Millionen Dollar) gekostet hat. Fast der gesamte Kostenunterschied zwischen dem zehnten und elften Boot der Serie entfällt auf die Kosten für neue Lithium-Ionen-Batterien sowie die Überarbeitung der gesamten begleitenden Elektrik des U-Boots und die Änderung des Designs.

Das zwölfte der geplanten Soryu-Boote soll 2021 in die Flotte aufgenommen werden. Das Boot SS-512 wurde bereits vom Stapel gelassen, es geschah bereits im November letzten Jahres. Beide Boote mit Lithium-Ionen-Batterien werden in den kommenden Jahren zu einem echten Testgelände für das Testen von Batterien und deren Betrieb unter realen Einsatzbedingungen, auch unter kampfnahen Bedingungen. Die Testergebnisse sind sehr wichtig, da sie es den japanischen Admiralen ermöglichen, die Programme für den Bau und die Entwicklung der U-Boot-Flotte anzupassen sowie ein Projekt für Schlag-U-Boote der nächsten Generation zu entwickeln.

SS 511 Oryu fordert traditionelle U-Boote heraus

Bemerkenswert ist, dass die japanische Marine seit langem Pläne für den Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien in U-Booten schmiedet. Das Erscheinen der SS 511 Oryu war der Höhepunkt einer jahrzehntelangen Forschung und Entwicklung. Es ist bekannt, dass japanische Konstrukteure bereits 1962 mit den ersten Arbeiten in diese Richtung begannen, und die erste Lithium-Ionen-Batterie, die an Bord eines U-Bootes gebracht werden sollte, war 1974 fertig.

Trotz dieser Erfolge waren die ersten Batterien alles andere als ideal, erfüllten nicht die festgelegten Einsatzanforderungen und passten in vielerlei Hinsicht nicht zum Militär. Gleichzeitig waren solche Akkus lange Zeit sehr teuer. Dies wurde überlagert von der höheren Gefahr solcher Batterien, die anfällig für Selbstentzündungen und Explosionen waren, die an Bord des U-Bootes mit einer echten Katastrophe behaftet waren. Die damit verbundenen Risiken und hohen Preise, gepaart mit noch nicht ausreichend „ausgereifter“Technik, zwangen die japanischen Admirale, sich auf luftunabhängige Kraftwerke (VNEU) zu konzentrieren. 1986 wurde beschlossen, U-Boote mit dem Stirling-System VNEU zu entwickeln und zu bauen, wobei man sich auf die erfolgreichen schwedischen Erfahrungen konzentrierte.

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Doch der Tag der Lithium-Ionen-Batterien an Bord von U-Booten ist gekommen. Neue Technologien können die gesamte U-Boot-Flotte maßgeblich verändern. Viele Experten klassifizieren solche dieselelektrischen Boote bereits als U-Boote der fünften Generation. Gleichzeitig mussten japanische Designer das Projekt von Booten des Typs "Soryu" erheblich überarbeiten, um auf die Verwendung neuer Akkumulatoren umzustellen. Zunächst erforderten die neuen Batterien eine Überarbeitung des Projekts, um Stabilität und Ballastierung der Boote zu erhalten, da die auf den ersten 10 U-Booten der Serie verbauten Blei-Säure-Batterien deutlich schwerer sind als Lithium-Ionen-Batterien. Außerdem ist ein Teil des Gewichts der neuen U-Boote durch die Demontage der Stirling-Motoren "weggegangen".

Während der Arbeiten mussten die Ingenieure das gesamte Stromversorgungssystem an Bord der SS 511 Oryu komplett überarbeiten. Außerdem wurden auf dem U-Boot leistungsstärkere Dieselgeneratoren installiert, die zum Aufladen der Batterien ausgelegt sind. Außerdem mussten die Konstrukteure die Schnorchel nacharbeiten, dies ist notwendig, um das Volumen der Luftzufuhr zu erhöhen und gleichzeitig Abgase zu entfernen, da die Laderate von Lithium-Ionen-Akkus spürbar höher ist als bei Standard-Blei-Säure-Akkus.

Lithium-Ionen-Akkus ermöglichen U-Booten bereits heute eine vergleichbare Dauer der Unterwasserfahrt wie Boote mit VNEU. Und in Zukunft werden die technischen Eigenschaften solcher Boote nur noch wachsen. Gleichzeitig ermöglicht die hohe Kapazität der Batterien, dass sich U-Boote lange Zeit mit hoher Geschwindigkeit - etwa 20 Knoten - unter Wasser bewegen können. Die lange Dauer der Unterwasserfahrt mit hoher Geschwindigkeit ist ein sehr wichtiger Indikator für U-Boote. Dies kann hilfreich sein, wenn Sie ein Oberflächenziel angreifen und feindlichen Angriffen ausweichen. Je früher das Boot den Gefahrenbereich verlässt, desto besser.

Gleichzeitig ist das neue U-Boot im Gegensatz zu mit VNEU ausgestatteten U-Booten in der Lage, die Energieversorgung in Lithium-Ionen-Batterien durch Aufladen der Batterie mit einem Gerät zum Betrieb des Motors unter Wasser RDP ständig aufzufüllen. Zu den Vorteilen von Lithium-Ionen-Akkus gehört auch eine längere Lebensdauer. Solche Batterien erfordern keine Wartung und die mit ihrer Hilfe gebauten elektrischen Systeme sind einfacher zu verwalten und zu entwerfen. Außerdem unterscheiden sich Lithium-Ionen-Akkus von Blei-Säure-Akkus durch eine kürzere Ladezeit aufgrund der höheren Stromstärke, was für Taucher sehr wichtig ist.

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Fähigkeiten von U-Booten der Soryu-Klasse

Die dieselelektrischen U-Boote der Soryu-Klasse sind Angriffs-U-Boote der japanischen Seestreitkräfte. Diese Boote gelten als eines der modernsten und besten der Welt, sie bilden bereits das Rückgrat der U-Boot-Streitkräfte der japanischen Flotte. Die neuen japanischen Boote sind ziemlich groß, in Bezug auf die Verdrängung übertreffen sie alle seriellen russischen dieselelektrischen U-Boote der Projekte 677 "Lada", 636 "Varshavyanka" und 877 "Halibut". Boote der Soryu-Klasse gelten als recht geräuscharm und können hinsichtlich der Dauer ihrer Unterwasserschifffahrt mit modernen Atom-U-Booten mithalten.

U-Boote vom Typ Soryu mit einer Standard-Überwasserverdrängung von 2900 Tonnen und einer Unterwasser-Verdrängung von 4200 Tonnen werden seit 2005 in Japan gebaut (das erste Boot der Serie wurde auf Kiel gelegt). Die Soryu-U-Boote sind 84 Meter lang, 9,1 Meter breit und haben einen durchschnittlichen Tiefgang von 8,5 Metern. Die Besatzung des Bootes besteht aus 65 U-Booten (davon 9 Offiziere).

Die ersten zehn nach diesem Projekt gebauten dieselelektrischen U-Boote verfügten über ein kombiniertes Kraftwerk bestehend aus zwei Kawasaki 12V25 / 25SB Diesel-Elektro-Aggregaten mit einer Leistung von jeweils 3900 PS und vier Kawasaki Kockums V4-275R Stirling-Motoren mit einer maximalen Leistung von 8000 Liter..s (Unterwasserdurchgang). Der Schiffsantrieb arbeitet auf einer Propellerwelle. Die maximale Oberflächengeschwindigkeit des Bootes beträgt 13 Knoten (ca. 24 km/h), die maximale Unterwassergeschwindigkeit beträgt 20 Knoten (ca. 37 km/h).

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Die Einsatztiefe der U-Boote der Soryu-Klasse beträgt 275-300 Meter. Schwimmautonomie - bis zu 45 Tage. Für Boote dieses Projekts, die mit einem luftunabhängigen Kraftwerk ausgestattet sind, wird die Reisereichweite auf 6100 Seemeilen (ca. 11 300 km) bei einer Geschwindigkeit von 6,5 Knoten (ca. 12 km / h) geschätzt. Es wird berichtet, dass neue U-Boote, die Lithium-Ionen-Batterien erhalten, noch länger unter Wasser bleiben können, tatsächlich werden ihre Fähigkeiten nur durch die Versorgung mit Proviant und Frischwasser an Bord begrenzt.

Die Hauptbewaffnung von Booten der Soryu-Klasse sind Anti-Schiff-Torpedos und -Raketen. Das U-Boot verfügt über sechs 533 mm HU-606 Torpedorohre. Die Munitionskapazität des Bootes kann aus 30 Torpedos des Typs 89 bestehen. Moderne Torpedos entwickeln eine Höchstgeschwindigkeit von 55 Knoten (102 km/h), bei dieser Geschwindigkeit kann ein Torpedo 39 km unter Wasser zurücklegen. Außerdem können diese Torpedorohre verwendet werden, um Anti-Schiffs-US-Raketen UGM-84 "Harpoon" abzufeuern. Moderne Versionen solcher Raketen können Ziele in einer Entfernung von bis zu 280 Kilometern treffen.

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