Složení instalace FC2G AIP a její umístění na ponorce
Na stránkách Military Review se nedávno rozpoutala polemika o výhodách nových zdrojů energie pro elektrický pohon japonské ponorky Oryu (Phoenix Dragon), předposlední jednotky v sérii ponorek typu Soryu. Důvodem diskuse bylo přijetí do Flotila sebeobranné síly jedenácté v řadě (v sérii dvanácti objednaných ponorek) NNS, vyzbrojené lithium-iontovou baterií (LIAB).
Na tomto pozadí zůstal zcela bez povšimnutí fakt vzniku a zkušebního provozu na vzduchu nezávislé elektrárny (VNEU) tzv. druhého stupně. Instalace FC2G AIP byla vyvinuta inženýry a konstruktéry francouzské námořní průmyslové skupiny Naval Group (NG), bývalé DCN. Dříve stejný koncern vznikl pro DPL "Agosta-90B" VNEU typu MESMA, pracující na bázi parní turbíny s uzavřeným cyklem.
Pohled na přihrádku instalace FC2G AIP pro vložení do trupu při modernizaci ponorky
Je logické položit si otázku: neprobíhaly již dříve pokusy získat vodík přímo na palubě ponorky? Odpověď: udělali. Reformou motorové nafty na výrobu vodíku i problémem přímé výroby elektrické energie z chemických vazeb činidel se zabývali Američané i naši vědci. Ale úspěch se dostavil vědcům a inženýrům NG. Francouzským inženýrům se podařilo vytvořit zařízení, které reformováním standardního naftového paliva OTTO-2 přijímá vysoce čistý vodík na palubu ponorky, zatímco němečtí ponorkáři jsou nuceni nést zásoby H2 na palubě svých člunů typu 212A.
Německá ponorka pr. 212A v sekci
Význam vytvoření závodu na výrobu ultra čistého vodíku (čistota 99,999 %) přímo na palubě ponorky koncernem NG zatím nebyl námořními specialisty plně doceněn. Vzhled takové instalace skrývá obrovské příležitosti pro modernizaci stávajících ponorek a vytváření projektů pro nové nejaderné ponorky, pro prodloužení doby jejich nepřetržitého pobytu pod vodou bez vynoření. Relativní levnost a dostupnost paliva OTTO-2 při výrobě volného vodíku pro použití v palivových článcích VNEU na ECG umožní zemím, které tuto technologii mají, dosáhnout významného pokroku ve zlepšování výkonnostních charakteristik ponorek. Vývoj tohoto typu anaerobních pohonných systémů je mnohem výnosnější, než se dříve navrhovalo.
A tady je důvod, proč.
1. VNEU na EKG pracují dvakrát tišeji než Stirlingův motor, protože jednoduše nemají rotující části stroje.
2. Při použití motorové nafty není nutné vozit na palubě další nádoby pro skladování roztoků obsahujících hydridy.
3. Anaerobní pohonný systém ponorky se stává kompaktnější a má nižší tepelnou stopu. Všechny komponenty a systémy jsou sestaveny v samostatné osmimetrové komoře a nejsou roztroušeny po podmořských komorách.
4. Vliv rázově-vibračního zatížení na instalaci je méně kritický, což snižuje možnost jeho samovznícení, což nelze říci o lithium-iontových bateriích.
5. Taková instalace je levnější než LIAB.
Někteří čtenáři mohou důvodně namítat: Španělé také vytvořili anaerobní zařízení s reformováním bioetanolu (BioEtOH), aby na palubě ponorky vyráběli vysoce čistý vodík. Takové jednotky plánují instalovat na své ponorky typu S-80. Instalace prvního AIP na ponorku Cosme Garcia se plánuje v březnu 2021.
Nevýhodou španělské instalace je podle mého názoru to, že kromě kryogenního kyslíku je nutné na palubu umístit i nádrže na bioetanol, což má oproti jedinému palivu OTTO-2 řadu nevýhod.
1. Bioetanol (technický líh) je o 34 % energeticky méně náročný než motorová nafta. A na tom závisí výkon dálkového ovládání, dojezd ponorky a objem úložiště.
2. Etanol je hygroskopický a vysoce korozivní. A kolem - "voda a železo."
3. Při spalování 1 litru bioetanolu se uvolňuje stejné množství CO2, což je množství spáleného paliva. Proto bude taková instalace výrazně „bublat“.
4. Bioetanol má oktanové číslo 105. Z tohoto důvodu jej nelze nalít do nádrže naftového generátoru, protože detonace rozstřelí motor do šroubů a matic.
Proto je stále výhodnější VNEU založená na reformování motorové nafty. Palivové nádrže DPL jsou velmi objemné a v žádném případě nejsou závislé na přítomnosti přídavných nádob na technický líh pro provoz závodu „bioetanol“. Kromě toho bude jediné palivo OTTO-2 vždy v hojnosti na jakékoli námořní základně nebo základním bodě. Dokonce jej bude možné získat na moři z jakékoli lodi, což se o alkoholu, byť technického, říci nedá. A uvolněné objemy (volitelně) mohou být uvedeny pro umístění kyslíku. A tím zvýšit čas a rozsah ponorkového potápění.
Ještě jedna otázka: jsou LIAB vůbec potřeba? Odpověď: naprosto nezbytné! Přestože jsou drahé a velmi vyspělé, obávají se mechanického poškození, při kterém jsou požárně nebezpečné, přesto jsou lehčí, mohou mít jakýkoli tvar (konformní), minimálně 2-4krát (ve srovnání s olovo-zinkem). kyselinové baterie) mají vyšší kapacitu akumulované elektřiny. A to je jejich hlavní výhoda.
Ale proč potom taková loď převážející LIAB potřebuje nějaký druh VNEU?
Anaerobní elektrárna je potřebná k tomu, aby se dieselový motor pod vodou (RDP) „nevystrčil“ na hladinu moře, aby se dal do pohybu nebo nastartoval dieselový generátor pro zvýšení nabíjení AB. Jakmile k tomu dojde, okamžitě se objeví dva nebo tři znaky demaskující loď: jistič na hladině vody z dolu RDP a radarová / TLV / IR viditelnost tohoto výsuvného zařízení. A vizuální (optická) viditelnost samotné ponorky, „visící“ pod RDP, dokonce i z vesmíru, bude významná. A pokud se výfukové plyny fungujícího dieselového motoru dostanou (i když přes vodu) do atmosféry, pak bude analyzátor plynu letadla UAV (PLO) schopen zaznamenat skutečnost, že se nachází v podmořské oblasti. To se stalo více než jednou.
A dál. Bez ohledu na to, jak tiše pracuje naftový motor nebo dieselový generátor v podmořském prostoru, vždy jej mohou slyšet citlivé uši nepřátelských sil a prostředků ASW.
Všem těmto nedostatkům člunu lze předejít společným používáním AB a VNEU. Proto bude společné používání VNEU a superkapacitních zásobníků elektrické energie, jako jsou hořčíkové, křemíkové nebo sirné baterie, u nichž se předpokládá kapacita 5–10krát (!) větší než u LIAB. velmi nadějný. A zdá se mi, že vědci a konstruktéři tuto okolnost již zohlednili při vývoji projektů nových ponorek.
Tak například vešlo ve známost, že po dokončení stavby série ponorek typu Soryu začnou Japonci navrhovat a výzkum a vývoj pro další generaci ponorek. Nedávno se v médiích objevila informace, že půjde o ponorku typu 29SS. Bude vybaven jediným (všerežimovým) Stirlingovým motorem vylepšené konstrukce a s největší pravděpodobností prostorným LIAB. A taková práce se od roku 2012 provádí společně s americkými vědci. Nový motor bude mít jako pracovní tekutinu dusík, zatímco u švédských aut to bylo helium.
Odhadovaný typ ponorky typu 29SS
Vojenští analytici věří, že nová loď si obecně zachová velmi úspěšnou formu, vypracovanou na ponorce třídy Soryu. Zároveň se má výrazně zmenšit a dát „plachtě“ aerodynamickejší tvar (oplocení výsuvných zařízení). Vodorovná příďová kormidla budou přesunuta na příď na trupu lodi. Tím se sníží hydrodynamický odpor a úroveň vlastního hluku, když voda obtéká trup ponorky vysokou podvodní rychlostí. Změny dozná i pohon ponorky. Pevná vrtule bude nahrazena vodním paprskem. Výzbroj ponorky podle odborníků nedozná výrazných změn. Stejně jako dříve zůstane na lodi šest příďových torpédometů ráže 533 mm pro odpalování těžkých torpéd ("typ 89"), protiponorkových torpéd a řízených střel třídy Sub Harpoon a také pro zakládání minových polí. Celková munice na palubě ponorky bude 30-32 kusů. Zřejmě přitom zůstane zachována jeho typická zátěž (6 nových protilodních střel, 8 torpéd pro PLO „typ 80“, 8 těžkých torpéd „typ 89“, samohybné prostředky GPA a EW). Kromě toho se předpokládá, že nové čluny budou mít aktivní protiponorkovou ochranu (PTZ), případně systémy protivzdušné obrany vypouštěné z torpédometu.
Práce na vytvoření nové ponorky se plánují provést v následujících termínech: Výzkum a vývoj v období 2025 až 2028, výstavba a uvedení do provozu první budovy ponorky Project 29SS se očekává v roce 2031.
Státy povodí Indického a Tichého oceánu budou podle zahraničních expertů brzy potřebovat modernizaci a obnovu svých flotil. Včetně podmořských sil. Pro období do roku 2050 bude potřeba ponorek asi 300 kusů. Nikdo z potenciálních kupců nebude kupovat lodě, které nejsou vybaveny VNEU. Přesvědčivě to dokládají výběrová řízení na nákup ponorek v držení Indie a Austrálie. Indie koupila francouzské jaderné ponorky třídy Scorpena, zatímco Canbera si pro svou flotilu vybrala japonské jaderné ponorky třídy Soryu. A to není náhoda. Oba tyto typy lodí mají VNEU, které zajistí, že vydrží pod vodou až 2-3 týdny (15-18 dní) bez vynoření. Japonsko má v současnosti jedenáct jaderných ponorek. Jižní Korea staví svou jadernou ponorku typu K-III s lithium-iontovými bateriemi.
Bohužel se zatím nemůžeme pochlubit úspěchem při vytváření ponorek vyzbrojených nejadernými na vzduchu nezávislými pohonnými systémy. I když práce v tomto směru byla provedena a zdálo se, že úspěch není daleko. Zbývá doufat, že specialisté Ústředního konstrukčního úřadu MT "Malachite", Ústředního konstrukčního úřadu MT "Rubin", Federálního státního jednotného podniku "Krylovského státní vědecké centrum", Ústředního výzkumného ústavu "SET" v blízké budoucnosti bude stále schopen vytvořit ruský motor nezávislý na vzduchu podobný nebo lepší než zahraniční analogy pro nejaderné ponorky. To výrazně zvýší bojovou připravenost sil flotily, posílí naši pozici ve vývozu ponorek tradičním odběratelům a pomůže nám dobýt nové trhy pro dodávky našich námořních produktů.