Die bestehenden Patentgesetze in verschiedenen Ländern verlangen nicht, dass einer Anmeldung ein praktikables Beispiel einer Erfindung beigefügt wird. Dies erleichtert insbesondere diversen „Projektoren“das Leben, die bewusst nicht realisierbare Ideen anbieten. Als Konsequenz müssen sich Patentämter mit einer Vielzahl zweifelhafter Ideen auseinandersetzen, die dennoch zu Patenten führen. Aus objektiven Gründen werden die in diesen Patenten dargelegten Ideen nie in die Praxis umgesetzt, aber in einigen Fällen können sie von gewissem Interesse sein.
Im März dieses Jahres wurde unter der Nummer RU 2494004 ein Patent mit dem lakonischen Namen „Atom-U-Boot“veröffentlicht. Trotz der Einfachheit des Titels enthält das Dokument mehrere zu kühne Ideen für den Einsatz in der nuklearen U-Boot-Flotte. Die Erfinder M. N. Bolotina, E. N. Nefedova, M. L. Nefedova und N. B. Bolotin schlägt ein originelles Design des U-Bootes vor, das einige Eigenschaften deutlich verbessert und ihm eine Reihe neuer Fähigkeiten verleiht, die modernen U-Booten noch nicht zur Verfügung stehen.
Das vorgeschlagene U-Boot, das in dem Patent beschrieben ist, hat ein nicht standardmäßiges Layout des "Trimaran"-Typs. Das Hauptelement des Bootes ist das zentrale Modul der traditionellen Doppelrumpfkonstruktion. Schutz der Besatzung und der Einheiten vor Wasserdruck bietet ein robustes Gehäuse, auf dem ein leichtes Gehäuse aufgesetzt ist. Es wird vorgeschlagen, den Raum zwischen den beiden Rümpfen mit Ballasttanks zu füllen. Darüber hinaus sollte ein stabiler Rumpf mit einem stabilen Steuerhaus ausgestattet sein, das eine Pop-up-Rettungskammer aufnehmen kann. Das Zentralgebäude unterscheidet sich in seiner Grundriss- und Zweckbestimmung kaum von den Einheiten moderner U-Boote. Dennoch bietet das neue Projekt eine Reihe neuer, nicht standardmäßiger Lösungen.
Allgemeines Schema des vorgeschlagenen U-Bootes, Draufsicht
An den Seiten des Zentralmoduls wird vorgeschlagen, zwei sog. stromlinienförmiges Torpedomodul. Die von den Autoren konzipierten Torpedomodule sind eine Art Zentraleinheit mit einigen charakteristischen Veränderungen. In den Seitenmodulen sollten zusätzliche Triebwerke und Propeller untergebracht werden. Schließlich sollte sich oben auf dem Zentralmodul ein großes stromlinienförmiges Triebwerksgehäuse befinden. Wie die seitlichen Torpedomodule sollte das Strahltriebwerk dazu dienen, die Leistung des U-Bootes zu steigern.
Unter Berücksichtigung einiger Merkmale bestehender U-Boot-Konstruktionen schlagen die Autoren des Patents ein originelles Layout eines robusten Rumpfes vor. Moderne U-Boote haben einen einzigen robusten Rumpf, der durch abgedichtete Schotten in Kammern unterteilt ist. Wie die Erfinder anmerken, löst eine solche Unterteilung jedoch nicht die Aufgabe der Abtrennung der Kammern, da in den Schotten viele Öffnungen für Rohrleitungen, Kabel usw. vorhanden sind. So ist es im Notfall möglich, es durch die vorhandenen technologischen Öffnungen auf benachbarte Abteile zu verteilen.
Um dieses Problem zu lösen, wird ein nicht standardmäßiges Layout eines robusten Rumpfes vorgeschlagen, der ein Kraftwerk, Waffen, Kontrollsysteme, Wohnräume usw. enthält. Das Hauptelement eines starken Rumpfes eines vielversprechenden Atom-U-Bootes sollte ein spezielles Kielfachwerk sein, auf dem der Rest der Einheiten installiert werden sollte. Anstelle eines einzigen robusten Körpers schlagen die Erfinder vor, mehrere relativ kleine Kapseln zu verwenden. Jede dieser Einheiten muss die eine oder andere Ausrüstung enthalten: ein Kraftwerk, ein bewohnbares Volumen, Waffen usw. Es wird davon ausgegangen, dass eine solche Anordnung robuster Rümpfe die Aufrechterhaltung der erforderlichen Schutzeigenschaften gegen äußeren Druck sowie die Trennung der Abteile voneinander ermöglicht, insbesondere die Trennung der Besatzung und der gefährlichen Teile eines Kernreaktors. In diesem Fall sollten die Kapseln nicht vollständig getrennt werden. Für die Kommunikation zwischen ihnen wird vorgeschlagen, versiegelte Luken und Luftschleusen zu verwenden.
Eine der Kapseln des vorgeschlagenen U-Boots sollte mehrere Funktionen erfüllen, die darauf abzielen, die Kontrolle über das U-Boot zu gewährleisten und die Besatzung zu retten. Es wird vorgeschlagen, einen zentralen Posten und alle Geräte zur Systemsteuerung darin zu platzieren. Die Zentralstationskapsel soll auch als Rettungskammer fungieren. Bei Bedarf sollte es getrennt werden, um die gesamte Besatzung zu retten. Für eine effektivere Durchführung von Aufgaben zur Rettung von Personen sollte die Kamera in Form eines vollwertigen Mini-U-Boots ausgeführt werden.
Ein anderer ursprünglicher Vorschlag betrifft die Möglichkeiten der Stromversorgung des U-Boots. Anstelle eines Satzes von Dieselgeneratoren und einer großen Batterie mit großer Kapazität wird daher vorgeschlagen, thermoelektrische Generatoren zu verwenden. Die Leistung dieser mit einem Kernreaktor verbundenen Einheiten sollte nach den Erfindern in Übereinstimmung mit den Parametern der Hauptmaschine und anderer Bordsysteme ausgewählt werden.
Schaltplan Zentralmodul, Seitenansicht
Die Kontrolle über die Bordsysteme eines vielversprechenden Atom-U-Bootes sollte mit Fernsteuerungssystemen erfolgen. Insbesondere diese Funktion des Projekts ermöglicht es Ihnen, die Größe der Besatzung erheblich zu reduzieren. Nach den Berechnungen der Erfinder der Erfindung sollten nicht mehr als 15 Personen in der Besatzung anwesend sein, um eine Dreischichtwache zu gewährleisten. Ihre Aufgabe ist es, den Betrieb von Systemen zu überwachen und mit automatisierten Tools zu steuern. Nebentätigkeiten wie Verpflegung, Reinigung, medizinische Betreuung etc. muss von der Wachschicht durchgeführt werden. Als Beweis für die Wirksamkeit dieses Ansatzes führen die Erfinder die Erfahrung von Astronauten an.
Zum zusätzlichen Schutz der Propeller- und Steuereinheiten sowie zur Lösung einer Reihe bestehender Probleme schlagen die Erfinder eine originelle Konstruktion der Propellerwelle und anderer Triebwerkseinheiten vor. Bei bestehenden U-Boot-Projekten ist der hintere Teil des Rumpfes verengt, was das für die Installation verschiedener Geräte verfügbare Volumen verringert. Das Patent RU 2494004 schlägt vor, eine nicht standardmäßige Propellernabenkonstruktion zu verwenden, die keine Verengung des Gehäuses erfordert.
Dazu ist im hinteren Teil des Leichtrumpfes ein Spalt vorgesehen, in dem sich die Propellernabe befindet. Letztere wiederum ruht auf der Struktur eines Festkörpers und muss sich entlang spezieller Auflageflächen mit einer Gleitbeschichtung bewegen. Eine ähnliche Einheit soll mit Meerwasser gekühlt werden.
Aufgrund des vergrößerten Nabendurchmessers ist ein neues Propellerdesign erforderlich. Es wird vorgeschlagen, mit einer großen Anzahl von Schaufeln mit verringerter Höhe ausgestattet zu sein. Laut den Erfindern bietet diese Konstruktion auch bei sehr niedrigen Drehzahlen die erforderliche Traktion.
Es wird vorgeschlagen, den Propeller aufgrund mehrerer Elektromotoren zu drehen, die radial innerhalb eines haltbaren Körpers installiert sind. An den Abtriebswellen der Triebwerke wird vorgeschlagen, Zahnräder anzubringen, die mit einem Zahnrad innerhalb der Propellernabe kämmen.
Eine andere Variante des Schemas des Zentralmoduls
Seitentorpedomodule sind Doppelhülleneinheiten mit eigenen Kernreaktoren und anderen Elementen des Kraftwerks. Außerdem sind die Module mit eigenen Propellern ausgestattet, die gleiche Bauform wie beim Zentralmodul des U-Bootes. Im Bug der Torpedomodule befinden sich automatisierte Fächer mit Waffen. Die eigene Bewaffnung der Seitenmodule sollte aus mehreren Torpedorohren mit Torpedoversorgung bestehen. Wie bei anderen Systemen müssen Waffen von einem zentralen Posten aus ferngesteuert werden.
Die Torpedomodule sollen den Erfindern zufolge mit Schnellverschlüssen mit dem Zentralmodul des Atom-U-Bootes verbunden werden. Hierzu können insbesondere Feuerbolzen verwendet werden. Bei Bedarf sollte die Crew die Module zurücksetzen und die Aufgabe ohne sie fortsetzen können.
Einer der interessantesten Vorschläge der Erfinder betrifft ein zusätzliches Kraftwerk. Das Autorenteam schlägt vor, ein vielversprechendes Atom-U-Boot nicht nur mit drei Propellern mit Elektromotoren auszustatten, sondern auch mit einem Flüssigtreibstoff-Raketenmotor. Eine solche Einheit, die für alte, moderne oder vielversprechende U-Boote überhaupt nicht charakteristisch ist, sollte die Eigenschaften des U-Boots positiv beeinflussen.
Am oberen Teil des Hecks des zentralen Rumpfes wird vorgeschlagen, einen Pylon mit einem großen Gehäuse des Raketenkraftwerks zu montieren. Zum Schutz der Geräte kann die Düse mit einer lösbaren Abdeckung abgedeckt werden. Im Inneren des Gehäuses sollten sich ein Antriebsrahmen, ein Motor mit einer Brennkammer und einer Düse, ein Gasgenerator, eine Turbopumpeneinheit und andere Komponenten eines Flüssigkeitsmotors befinden. Darüber hinaus sieht das Projekt den Einsatz von Schubvektorregelsystemen in zwei Ebenen vor.
Um den Schubvektor zu kontrollieren, muss das Triebwerk horizontal und vertikal schwingen, um Richtungs- und Trimmsteuerung zu ermöglichen. In der Motorkonstruktion sind keine Wanksteuerungssysteme vorgesehen. Anscheinend wird vorgeschlagen, eine solche Steuerung unter Verwendung der Ruder am Rumpf des Bootes durchzuführen.
Original Propeller-Layout
Das Patent RU 2494004 schlägt ein originelles Verfahren zur Versorgung eines Motors mit Kraftstoff vor. Um die Verwendung von Tanks für den Transport von Kraftstoff und Oxidationsmittel zu vermeiden, kann ein Motor verwendet werden, der mit einem Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff betrieben wird. Ein solcher Kraftstoff kann durch Elektrolyse aus Meerwasser gewonnen werden. Aufgrund des Vorhandenseins eines Kernreaktors auf dem U-Boot wird eine solche Methode zur Gewinnung von Brennstoff als optimal angesehen. Dadurch kann das von den Autoren konzipierte U-Boot lange Zeit unter Wasser bleiben, ggf. mit einem Raketenmotor, der mit selbst produziertem Treibstoff betrieben wird.
Ein vielversprechendes Atom-U-Boot mit Raketenantrieb kann Torpedo- und Raketenwaffen tragen. Die Torpedorohre und deren Munition sollen in den seitlichen Torpedomodulen untergebracht werden. Raketenwerfer wiederum müssen sich in einer der Nasenkapseln des robusten Gehäuses des Zentralmoduls befinden. Die Erfinder glauben, dass ein solches Atom-U-Boot Raketen verschiedener Art tragen kann, sowohl gegen Schiffe als auch zum Angriff auf Ziele in einer Reichweite von bis zu 3-5 Tausend km.
Ein U-Boot mit nicht standardmäßigem Design muss über eine geeignete Kampftaktik verfügen. Tatsächlich schlägt das Patent RU 2494004 eine außergewöhnliche Methode zur Ausführung von Angriffen vor. Nach Ansicht der Autoren der Erfindung soll ein vielversprechendes U-Boot in der Lage sein, auf hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Beim Auftauchen und Einschalten des Strahltriebwerks sollte es also eine Geschwindigkeit in der Größenordnung von M = 0,5 … 1 entwickeln. In diesem Fall ist das U-Boot praktisch unverwundbar gegenüber feindlichen Angriffen.
Nachdem das U-Boot auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt wurde, muss es mit Torpedos oder Raketen angreifen. Es wird darauf hingewiesen, dass aufgrund der hohen Geschwindigkeit des Bootes zum Zeitpunkt des Starts ein Kontern der abgeschossenen Torpedos unmöglich wird. Außerdem kann das U-Boot bei hoher Geschwindigkeit Raketen abfeuern. Durch den Einsatz verschiedener Waffen ist es möglich, operativ-taktische oder strategische Aufgaben zu lösen. Nach Abschluss des Angriffs sollte das U-Boot in die Tiefe zurückkehren.
Der Einsatz eines zusätzlichen Booster-Raketentriebwerks ermöglicht es, plötzliche Schnellangriffe durchzuführen, sowie das Zielgebiet zu verlassen. Insbesondere im Falle einer Entdeckung kann sich ein solches U-Boot in kürzester Zeit in erheblicher Entfernung vom Feind entfernen und dann unter Wasser gehen. Wenn also U-Boot-Abwehrschiffe oder feindliche Flugzeuge im Erfassungsbereich eintreffen, befindet sich das vielversprechende Atom-U-Boot in sicherer Entfernung davon.
Kraftwerk, Propeller und Strahltriebwerk
Die Erfinder glauben, dass sie in dem vorgeschlagenen Projekt eine Reihe wichtiger Probleme erfolgreich lösen konnten. Erstens: Sicherstellung einer kurzfristigen signifikanten Erhöhung der Geschwindigkeit des Dol-Levels von M = 0, 5 … 1. Wenn Sie diese Gelegenheit während eines Torpedo- oder Raketenangriffs nutzen, ist es möglich, das Ziel mit der fast vollständigen Unverwundbarkeit des Bootes selbst für die feindliche Verteidigung effektiv zu besiegen.
Zweite Aufgabe: Schubvektorsteuerung. Aufgrund mehrerer origineller Ideen kann das vorgeschlagene Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerk zur Steuerung in zwei Ebenen verwendet werden. Aufgrund des Schaukelns der Brennkammer und der Düse wird vorgeschlagen, die Trimmung und Richtung zu steuern.
Der dritte Erfolg betrifft nach Ansicht der Erfinder die Sicherheit der Besatzung. Da sich Taucher in einer separaten Kapsel befinden und alle Systeme aus der Ferne steuern, riskieren Taucher nichts. Darüber hinaus wird die Rettung der Besatzung im Notfall durch eine abnehmbare Kammer gewährleistet, die normalerweise die Funktionen eines zentralen Pfostens übernimmt. Zudem befinden sich in der bewohnbaren Kapsel keine Treibstofftanks, was die Sicherheit der Besatzung erhöhen soll.
Das Kraftwerk des geplanten Atom-U-Boots umfasst drei unabhängige Module. Jeder von ihnen verfügt über einen eigenen Kernreaktor und eine Reihe anderer Geräte. Darüber hinaus sind alle drei Hauptmodule des U-Boots mit eigenen Propellern des ursprünglichen Designs ausgestattet, die mit einem Satz Elektromotoren verbunden sind. All dies soll den Erfindern zufolge die Möglichkeit einer langen autonomen Navigation gewährleisten.
Das gleiche Konstruktionsmerkmal ist die Lösung des fünften Problems des Projekts. Drei autonome Kraftwerke ermöglichen eine hohe bauliche Zuverlässigkeit. Bei Ausfall einer der Anlagen behält das U-Boot seinen Kurs bei und kann den zugewiesenen Kampfauftrag weiter ausführen.
Schließlich ermöglicht der modulare Aufbau der Struktur bei Bedarf den Einsatz eines vielversprechenden Atom-U-Bootes für nichtmilitärische Zwecke. Dazu ist es notwendig, die seitlichen Torpedomodule zu demontieren und die Ausrüstung einiger für militärische Zwecke eingesetzter Kapseln zu ändern.
Der Vorschlag der Erfinder M. N. Bolotina, E. N. Nefedova, M. L. Nefedova und N. B. Bolotin ist zumindest als kurioses technisches Kuriosum interessant. Ihre Erfindung ist so ungewöhnlich und komplex, dass man ihre Aussichten auch ohne eingehende Studie beurteilen kann. Darüber hinaus zeigt sich auch bei oberflächlicher Betrachtung, dass das vorgeschlagene Projekt technische, operative und taktische Probleme aufweist. Daher ist es unwahrscheinlich, dass es mittelfristig oder gar in ferner Zukunft Anwendung finden wird.
Schema eines zusätzlichen Kraftwerks mit Strahltriebwerk
Dennoch ist anzumerken, dass einige der Vorschläge solide aussehen und in der einen oder anderen Form bereits in der Praxis Anwendung finden. Haushaltsdesigner haben also bereits die Idee verwendet, ein einzelnes starkes zylindrisches Fach in mehrere separate Einheiten unterschiedlicher Form zu unterteilen. So hat ein spezielles U-Boot (nukleare Tiefwasserstation) AS-12 des Projekts 210 Losharik einigen Quellen zufolge einen festen Rumpf, der aus mehreren kugelförmigen Fächern zusammengesetzt ist. Diese Anordnung hat die Festigkeit des Rumpfes und damit die maximale Eintauchtiefe erhöht.
Andere Ideen sind in keiner Weise als realisierbar oder praxistauglich zu erkennen. So birgt beispielsweise die Idee der vollen Kontrolle über alle Systeme von einer zentralen Stelle, die vielversprechend und attraktiv aussieht, Schwierigkeiten. Dies erfordert viele automatisierte Systeme, aber selbst in diesem Fall ist es unwahrscheinlich, dass es möglich sein wird, die menschliche Beteiligung auf das erforderliche Maß zu reduzieren oder den Aufenthalt von U-Boot-Fahrern außerhalb des ausgewiesenen bewohnbaren Abteils zu eliminieren.
Das Minus des Vorschlags kann auch als spezifisches Layout mit einem Zentralmodul und zwei daran angeschlossenen Torpedorohren angesehen werden. Diese Auslegung kann aus hydrodynamischer Sicht kaum als optimal angesehen werden. Es wird auf eine erhöhte Wasserbeständigkeit stoßen, die sich negativ auf eine Reihe grundlegender Eigenschaften auswirkt, vor allem auf die Bewegungsgeschwindigkeit und den Energieverbrauch.
Insbesondere solche Konstruktionsmerkmale können das Erreichen der geplanten Geschwindigkeitseigenschaften erschweren oder sogar unmöglich machen. Wie von den Erfindern erdacht, sollte ein vielversprechendes Atom-U-Boot an der Oberfläche eine Geschwindigkeit in Höhe der Schallgeschwindigkeit entwickeln (wahrscheinlich gibt es Schallgeschwindigkeit in Luft, nicht in Wasser). Aufgrund der großen Fläche der benetzten Oberfläche muss das U-Boot-Design jedoch einer hohen Wasserbeständigkeit ausgesetzt sein, was die Möglichkeit einer Beschleunigung sogar auf 50-100 km / h in Frage stellt, ganz zu schweigen von höheren Geschwindigkeiten.
Das Patent schlägt vor, das U-Boot mit einem zusätzlichen Strahltriebwerk auszustatten. Diese Idee erscheint wenig plausibel, vor allem deshalb, weil Raketentriebwerke aus verschiedenen Gründen noch keine Anwendung in der U-Boot-Flotte als Hauptantriebsgerät für U-Boote gefunden haben. Darüber hinaus bestehen Zweifel, dass sie in diesem Bereich überhaupt eingesetzt werden. So bleiben Jet-U-Boote vorerst nur in der Science-Fiction. So war das U-Boot "Pioneer" aus dem Buch "The Secret of Two Oceans" von G. Adamov mit einem Düsentriebwerk ausgestattet, das mit einer Mischung aus Wasserstoff und Sauerstoff betrieben wurde.
Schema eines Raketentriebwerks und seiner Steuerungssysteme
Selbst wenn Sie sich vorstellen, dass ein U-Boot wirklich mit einem Düsentriebwerk ausgestattet werden kann, wird eine solche Technik sicherlich mit einer Reihe schwerwiegender Probleme konfrontiert sein. Es ist leicht zu erraten, dass ein großes Gehäuse eines solchen Kraftwerks, das sich über dem Zentralkörper befindet, zwangsläufig zu einer Verschlechterung der ohnehin nicht sehr guten Stromlinienform führt. Somit kann der Motor nur während eines Hochgeschwindigkeitsangriffs nützlich sein, während er den Rest der Zeit nur stört und die Leistung beeinträchtigt.
Auch der Vorschlag, Ziele von der Oberfläche mit Beschleunigung auf Höchstgeschwindigkeit anzugreifen, sieht fragwürdig aus. Der wichtigste "Trumpf" von U-Booten ist ihre Tarnung, die es ihnen ermöglicht, leise eine vorteilhafte Position für einen Angriff einzunehmen und Torpedos oder Raketen abzufeuern. Der Aufstieg zur Oberfläche und die Beschleunigung auf Überschallgeschwindigkeit passen nicht in die klassische Methode des U-Boot-Einsatzes. Darüber hinaus widersprechen solche Vorschläge ihm direkt.
Darüber hinaus stellt sich in diesem Fall eine berechtigte Frage: Wenn das vorgeschlagene U-Boot den Feind an der Oberfläche angreifen sollte, warum braucht es dann überhaupt die Fähigkeit, sich in die Tiefe zu bewegen? Sie können auch die zweite Frage stellen: Warum an die Oberfläche steigen und beschleunigen, wenn Sie das Ziel genauso gut zerstören können, indem Sie aus der Tiefe angreifen? Auf diese Fragen gibt es keine normalen Antworten, die der klassischen bewährten Taktik des Einsatzes von U-Booten verschiedener Klassen entsprechen. Zudem ist es fraglich, ob es auf diese Fragen überhaupt logische und verständliche Antworten geben kann.
Wie Sie sehen, weist das ursprüngliche Atom-U-Boot, das Gegenstand des Patents RU 2494004 ist, viele originelle und ungewöhnliche Merkmale auf, die Aufmerksamkeit erregen, aber den Weg des Projekts zur Umsetzung versperren. Bei näherer Betrachtung ist der Vorschlag der Erfinder M. N. Bolotina, E. N. Nefedova, M. L. Nefedova und N. B. Bolotina entpuppt sich als weiteres vielversprechendes Projekt ohne klare Perspektiven.
Solche Erfindungen erscheinen mit beneidenswerter Regelmäßigkeit und werden oft zum Gegenstand von Patenten. Sie erreichen jedoch nie das Stadium der praktischen Anwendung. Komplexität, Unüberlegtheit und andere negative Eigenschaften beeinflussen letztlich das weitere Schicksal der Vorschläge, weshalb sie auf dem Papier bleiben und nicht mehr als ein Grund für den Stolz des Schöpfers werden können. Auf der anderen Seite sind solche Dinge trotz der zweifelhaften Aussichten von gewissem Interesse. Sie demonstrieren perfekt, zu welchen Tricks der menschliche Geist fähig ist, um neue Ideen zu kreieren.
