Ostatnio na łamach „Przeglądu Wojskowego” pojawiły się kontrowersje dotyczące zalet nowych źródeł zasilania do napędu elektrycznego japońskiego okrętu podwodnego „Oryu” („Smok Feniks”), przedostatniej jednostki w serii okrętów podwodnych „ Soryu”. Powodem dyskusji było przyjęcie do floty sił samoobrony jedenastego (z serii dwunastu zamówionych okrętów podwodnych) okrętu podwodnego, uzbrojonego w akumulator litowo-jonowy (LIAB).
Na tym tle zupełnie niezauważony pozostał fakt powstania i próbnej eksploatacji elektrowni niezależnej od powietrza (VNEU) tzw. drugiego etapu. FC2G AIP został opracowany przez inżynierów i projektantów z francuskiej Naval Industrial Group (NG), dawniej DCN. Wcześniej ten sam koncern stworzył MESMA typu VNEU dla okrętu podwodnego Agosta-90B, działającego w oparciu o turbinę parową o obiegu zamkniętym.
Logiczne jest postawienie pytania: czy nie podejmowano wcześniej prób produkcji wodoru bezpośrednio na pokładzie okrętu podwodnego? Odpowiedź: zostały podjęte. Amerykanie i nasi naukowcy zajmowali się reformowaniem oleju napędowego w celu uzyskania wodoru, a także problemem bezpośredniego wytwarzania energii elektrycznej z wiązań chemicznych reagentów. Ale sukces przyszedł do naukowców i inżynierów zajmujących się NG. Francuskim inżynierom udało się stworzyć jednostkę, która dzięki reformie standardowego oleju napędowego OTTO-2 otrzymuje wodór o wysokiej czystości na łodzi podwodnej, podczas gdy niemieccy okręty podwodne są zmuszeni przewozić zapasy H2 na swoich łodziach typu 212A.
Znaczenie stworzenia przez koncern NG jednostki produkującej wodór o ultrawysokiej czystości (99,999% czystości) bezpośrednio na pokładzie okrętu podwodnego nie zostało jeszcze w pełni docenione przez specjalistów marynarki wojennej. Pojawienie się takiej instalacji jest obarczone kolosalnymi możliwościami modernizacji istniejących okrętów podwodnych i tworzenia projektów nowych okrętów podwodnych, aby wydłużyć czas ich ciągłego przebywania pod wodą bez wynurzania. Względna taniość i dostępność paliwa OTTO-2 przy otrzymywaniu darmowego wodoru do wykorzystania w ogniwach paliwowych VNEU w ECH pozwoli krajom dysponującym tą technologią poczynić znaczne postępy w poprawie charakterystyki osiągów okrętów podwodnych. Opanowanie tego typu beztlenowych systemów napędowych jest znacznie bardziej opłacalne niż wcześniej proponowano.
I własnie dlatego.
1. VNEU na EHG działają dwa razy ciszej niż silnik Stirlinga, ponieważ po prostu nie mają obracających się części maszyny.
2. Przy stosowaniu oleju napędowego nie jest konieczne wnoszenie na pokład dodatkowych zbiorników do przechowywania roztworów zawierających wodorki.
3. Beztlenowy układ napędowy łodzi podwodnej staje się bardziej zwarty i ma mniejszy efekt cieplny. Wszystkie komponenty i systemy są zebrane w oddzielnym ośmiometrowym przedziale i nie są rozrzucone po przedziałach okrętów podwodnych.
4. Wpływ obciążeń udarowych i wibracyjnych na instalację jest mniej krytyczny, co zmniejsza możliwość jej samozapłonu, czego nie można powiedzieć o akumulatorach litowo-jonowych.
5. Ta konfiguracja jest tańsza niż LIAB.
Niektórzy czytelnicy mogą rozsądnie argumentować: Hiszpanie stworzyli również beztlenowy reformer bioetanolu (BioEtOH) do produkcji wysoce oczyszczonego wodoru na pokładzie łodzi podwodnej. Planują zainstalować takie jednostki na swoich okrętach podwodnych typu „S-80”. Pierwszy AIP ma zostać zainstalowany na okręcie podwodnym „Cosme Garcia” w marcu 2021 roku.
Moim zdaniem wadą instalacji hiszpańskiej jest to, że oprócz tlenu kriogenicznego na pokładzie muszą znajdować się również pojemniki na bioetanol, co ma szereg wad w porównaniu ze zwykłym paliwem OTTO-2.
1. Bioetanol (alkohol techniczny) jest o 34% mniej energochłonny niż olej napędowy. A to determinuje moc pilota, zasięg łodzi podwodnej i pojemność magazynową.
2. Etanol jest higroskopijny i silnie żrący. A dookoła - „woda i żelazo”.
3. Podczas spalania 1 litra bioetanolu uwalniana jest taka sama ilość CO2jako ilość spalonego paliwa. Dlatego będzie godne uwagi „wybuchanie” takiej postawy.
4. Bioetanol ma liczbę oktanową 105. Z tego powodu nie można go wlewać do zbiornika generatora diesla, ponieważ detonacja rozerwie silnik na śruby i nakrętki.
Dlatego nadal preferuje się VNEU oparte na reformowaniu oleju napędowego. Zbiorniki na paliwo DPL są bardzo obszerne iw żaden sposób nie zależą od dostępności dodatkowych zbiorników na alkohol przemysłowy do pracy instalacji „bioetanolu”. Ponadto w każdej bazie lub bazie morskiej zawsze będzie pod dostatkiem jednego paliwa OTTO-2. Można go nawet zdobyć na morzu z dowolnego statku, czego nie można powiedzieć o alkoholu, choć jest to techniczne. Wolne objętości (jako opcja) można podać do umieszczenia tlenu. A tym samym wydłużyć czas i zasięg nurkowania podwodnego.
Jeszcze jedno pytanie: czy LIAB jest w ogóle potrzebny? Odpowiedź: na pewno potrzebne! Choć są drogie i bardzo zaawansowane technologicznie, to obawiają się uszkodzeń mechanicznych, w których są niebezpieczne pożarowo, niemniej jednak są lżejsze, mogą przybierać dowolną formę (konformalną), co najmniej 2-4 razy (w porównaniu do ołowiu-cynku akumulatory kwasowe) mają zmagazynowaną energię elektryczną o większej pojemności. I to jest ich główna zaleta.
Ale po co taka łódź przewożąca LIAB, coś w rodzaju VNEU?
Elektrownia beztlenowa jest potrzebna, aby nie „wystawać” urządzenia podwodnego silnika wysokoprężnego (RDP) na powierzchnię morza, aby uruchomić lub uruchomić generator diesla w celu podbicia ładunku akumulatora. Jak tylko to się stanie, natychmiast pojawią się dwa lub trzy znaki demaskujące łódź: wyłącznik na powierzchni wody z szybu RDP i widoczność radarowa / TLV / IR tego chowanego urządzenia. A wizualna (optyczna) widoczność samego okrętu podwodnego „wiszącego” pod PROW, nawet z kosmosu, będzie znacząca. A jeśli spaliny z pracującego silnika Diesla (choć przez wodę) dostaną się do atmosfery, wówczas analizator gazów samolotu BPA (PLO) będzie w stanie zarejestrować fakt, że w okolicy znajduje się łódź podwodna. Zdarzyło się to więcej niż raz.
I dalej. Bez względu na to, jak cicho pracuje generator diesla lub diesla w przedziale okrętu podwodnego, zawsze może być słyszalny przez wrażliwe uszy sił i środków PLO wroga.
Wszystkich tych wad można uniknąć dzięki wspólnemu stosowaniu AB i VNEU. W związku z tym łączne wykorzystanie VNEU i superpojemnościowych urządzeń magazynujących energię elektryczną, takich jak akumulatory magnezowe, krzemowo-metalowe czy siarkowe, których pojemność ma być 5-10 razy (!) większa niż w przypadku LIAB, będzie bardzo obiecujący. I wydaje mi się, że naukowcy i projektanci wzięli już pod uwagę tę okoliczność przy opracowywaniu projektów nowych okrętów podwodnych.
I tak np. wyszło na jaw, że po zakończeniu budowy serii okrętów podwodnych typu „Soryu” Japończycy przystąpią do projektowania i prac badawczo-rozwojowych nad łodzią podwodną nowej generacji. Ostatnio media podały, że będzie to okręt podwodny typu 29SS. Będzie on wyposażony w pojedynczy (wszystkie tryby) silnik Stirlinga o ulepszonej konstrukcji i prawdopodobnie pojemny LIAB. I takie prace, wspólnie z amerykańskimi naukowcami, prowadzone są od 2012 roku. W nowym silniku jako płyn roboczy będzie azot, natomiast w szwedzkich samochodach hel.
Analitycy wojskowi uważają, że nowy okręt, ogólnie rzecz biorąc, zachowa bardzo udany kształt wypracowany dla okrętu podwodnego typu Soryu. Jednocześnie planowane jest znaczne zmniejszenie rozmiarów i nadanie „żaglowi” (ogrodzenia urządzeń chowanych) bardziej opływowego kształtu. Poziome stery dziobowe zostaną przesunięte na dziób kadłuba łodzi. Zmniejszy to opór hydrodynamiczny i poziom wewnętrznego hałasu, gdy woda opływa kadłub łodzi podwodnej z dużą prędkością pod wodą. Zmianie ulegnie również jednostka napędowa okrętu podwodnego. Śmigło o stałym skoku zostanie zastąpione strumieniem wody. Zdaniem ekspertów uzbrojenie okrętu podwodnego nie ulegnie znaczącym zmianom. Tak jak poprzednio, łódź zachowa sześć dziobowych wyrzutni torped kal. 533 mm do strzelania ciężkimi torpedami („Typ 89”), torpedami do zwalczania okrętów podwodnych i pociskami manewrującymi typu sub Harpoon, a także do układania pól minowych. Całkowita amunicja na pokładzie okrętu wyniesie 30-32 jednostki. Jednocześnie jego typowy ładunek (6 nowych pocisków przeciwokrętowych, 8 torped typu 80 PLO, 8 ciężkich torped typu 89, samobieżne pojazdy GPA i pojazdy walki elektronicznej) zostaną najwyraźniej zachowane. Ponadto zakłada się, że nowe łodzie będą miały aktywną ochronę przeciw okrętom podwodnym (PTZ), ewentualnie obronę przeciwlotniczą, wystrzeliwaną z wyrzutni torpedowej.
Prace nad stworzeniem nowej łodzi podwodnej planowane są w następujących terminach: prace badawczo-rozwojowe w okresie od 2025 do 2028 r., budowa i uruchomienie pierwszego budynku podwodnego projektu 29SS przewidywane na 2031 r.
Według zagranicznych ekspertów, stany Oceanu Indyjskiego i Pacyfiku wkrótce będą musiały zmodernizować i odnowić swoje floty. W tym siły podwodne. Do 2050 roku zapotrzebowanie na okręty podwodne wyniesie około 300 jednostek. Żaden z potencjalnych nabywców nie kupi łodzi, które nie są wyposażone w VNEU. Przekonująco świadczą o tym przetargi na zakup okrętów podwodnych w posiadaniu Indii i Australii. Indie kupiły francuskie atomowe okręty podwodne klasy Scorpen, a Kanbera wybrała do swojej floty japońskie atomowe okręty podwodne klasy Soryu. I to nie przypadek. Oba te typy łodzi posiadają VNEU, dzięki czemu pozostają pod wodą bez wynurzania się do 2-3 tygodni (15-18 dni). Japonia ma obecnie jedenaście atomowych okrętów podwodnych. Korea Południowa buduje swoją łódź podwodną typu K-III z baterii litowo-jonowych.
Niestety nadal nie możemy pochwalić się sukcesem w tworzeniu okrętów podwodnych uzbrojonych w niejądrowe, niezależne od powietrza systemy napędowe. Chociaż prace w tym kierunku były prowadzone i wydawało się, że sukces nie jest odległy. Pozostaje mieć nadzieję, że specjaliści z CDB MT „Malakhit”, CDB MT „Rubin”, FSUE „Kryłowski Państwowe Centrum Naukowe”, Centralny Instytut Naukowo-Badawczy „SET” w niedalekiej przyszłości nadal będą mogli stworzyć rosyjski niezależny od powietrza silnik do okrętów podwodnych niejądrowych, podobny lub lepszy niż zagraniczne odpowiedniki. To znacznie zwiększy gotowość bojową sił morskich, wzmocni naszą pozycję w eksporcie okrętów podwodnych do tradycyjnych nabywców i pomoże zdobyć nowe rynki dla dostaw naszych produktów morskich.
