Воздухонезависимый двигатель — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 10 сентября 2016; проверки требуют 7 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 10 сентября 2016; проверки требуют 7 правок. ДПЛ «Готланд» прибыла в Сан-Диего, США. 2005 годВоздухонезависимый двигатель — понятие, включающее в себя технологии, которые позволяют подводной лодке плавать без необходимости подниматься на поверхность. Понятие обычно исключает использование ядерной энергии (НАПЛ).
Распространение получили четыре вида:
- двигатели с внешним подводом тепла (Стирлинга),
- дизели замкнутого цикла,
- паротурбинные установки замкнутого цикла
- энергетические установки с электрохимическими генераторами.
К созданию воздухонезависимой энергетической установки разные страны подошли по-своему:
- Швеция пошла по пути создания установки на базе двигателя Стирлинга;
- основой немецкой установки стали электрохимический генератор и интерметаллидное хранение водорода
- французы создали установку МЕSМА (Module d’Energie Sous-Marine Autonome) на основе работы турбины по замкнутому циклу, использующей этанол и жидкий кислород
- КБ «Рубин» в России своим направлением по созданию ВНЭУ избрало электрохимический генератор (Топливный элемент)[1][2].
В первой половине 1960-х годов военно-морские справочники указывали на возможность установки на подводных лодках типа «Шёурмен» производства Швеции воздухонезависимых двигателей Стирлинга. Однако ни «Шёурмены», ни последовавшие за ними «Наккены» и «Вестеръётланды» указанные силовые установки так и не получили. И только в 1988 году головная субмарина типа «Наккен» была переоборудована под двигатели Стирлинга. С ними она прошла под водой более 10 тыс. часов. Другими словами, именно шведы открыли в подводном кораблестроении эру вспомогательных анаэробных двигательных установок. И если «Наккен» — первый опытный корабль этого подкласса, то субмарины типа «Готланд» стали первыми серийными лодками с двигателями Стирлинга, которые позволяют им находиться под водой непрерывно до 20 суток. В настоящее время по большей части подводные лодки ВМС Швеции оснащены двигателями Стирлинга, а шведские кораблестроители уже хорошо отработали технологию оснащения этими двигателями подводных лодок, путём врезания дополнительного отсека, в котором и размещается новая двигательная установка.
В 2005–2007 гг. подводная лодка «Готланд» была сдана в лизинг США для использования на учениях в качестве подводного противника. Шведские моряки наглядно показали своим американским коллегам насколько сложна оборона от современных неатомных субмарин.
Подобные двигатели установлены также в новейших японских подводных лодках типа «Сорю».
Поскольку воздухонезависимая энергетическая установка требует для своей работы запаса на борту подводной лодки жидкого кислорода или водорода, а также из-за невысокой дальности подводного хода, обеспечиваемой ВНЭУ, существует тенденция к возвращению в современных проектах неатомных подводных лодок к традиционной дизель-электрической схеме с использованием сверхъемких литий-полимерных аккумуляторов[3][4].
Неатомные подводные лодки с воздухонезависимой энергетической установкой (ВНЭУ) имеются у Франции (группа компаний Naval), Швеции (Saab), Германии (Siemens и ThyssenKrupp Marine Systems), Японии (Kawasaki при поддержке Saab), Испании (Técnicas Reunidas) и Китая.[5]
в России[править | править код]
На форуме «Армия-2019» в июне 2019 года генеральный директор санкт-петербургского КБ «Малахит», входящего в состав ОСК, Владимир Дорофеев сообщил[6], что его КБ ведёт активную разработку принципиально нового воздухонезависимого (анаэробного) двигателя замкнутого цикла газотурбинного типа. Предприятие раскрыло на форуме некоторые подробности разработки и презентовало проект новейшей подводной лодки под условным наименованием «Проект П-750Б», на которой будет установлен такой двигатель [6][7][8].
По словам ведущего конструктора КБ «Малахит» Игоря Караваева, новый двигатель имеет два режима работы — надводный и подводный. В надводном режиме для работы газотурбинной установки используется атмосферный воздух. В подводном — из сосудов Дьюара подаётся жидкий окислитель, а выделяемая турбиной двигателя газовая смесь снова замораживается, таким образом двигатель не потребляет из окружающей среды и не выделяет в окружающую среду ничего. Только с помощью этой установки подлодка П-750Б развивает скорость подводного хода в 10 узлов и более[9].
Современная подводная лодка с анаэробным двигателем. Мощная и воздухонезависимая
Роман Барский
28 июня 2019, 06:56
По своим параметрам новинка российского «Малахита» напоминает французские подлодки класса «Скорпен»: субмарина водоизмещением 1450 тонн предназначена для действий в прибрежной зоне.
Воздухонезависимая энергетическая установка (ВНЭУ) избавляет подлодку от необходимости постоянно всплывать на поверхность для подзарядки аккумуляторов и пополнения запаса воздуха, необходимого для работы дизель-генераторов в подводном положении.
Подводная лодка П-750Б водоизмещением около 1450 тонн относится к классу малых ПЛ прибрежного действия. Ее длина – около 66 метров, ширина – порядка 7 метров, осадка – около 5,2 метра. Предельная глубина погружения – 300 метров. Полная скорость подводного хода – 18 узлов, экономическая – 4 узла. Автономность – до 30 суток, общая дальность плавания – до 4300 миль. Непрерывная подводная дальность с учетом ВНЭУ составляет до 1200 миль. Вооружение – 533-мм торпеды, ракеты и мины.
Создание энергетических установок играет одну из приоритетных ролей в данном виде военной техники. Ведь именно за счет двигателя можно достигать необходимых боевых характеристик. В частности, речь идет о скорости подводного движения и скрытности, достигаемой благодаря малошумности. Неатомные подлодки с анаэробными силовыми установками будут крайне малозаметны, что позволит решать широкий спектр боевых задач, находясь фактически под боком у потенциальных врагов.
К ключевым достоинствам анаэробной (воздухонезависимой) энергетической установке (ВНЭУ) относится улучшение скрытности субмарины, которая сможет находиться более долгое время под водой без всплытия для зарядки аккумуляторов.
Наличие воздухонезависимой газотурбинной ЭУ замкнутого цикла позволит подводной лодке значительно увеличить дальность своего непрерывного похода. Проект подразумевает создание подлодки П-750Б.
Предназначение этой субмарины заключается в обезвреживании надводных и подводных кораблей противника, а также в нанесении ударов по расположенным в прибрежной линии объектам. Кроме того, П-750Б способна осуществлять скрытую доставку, высаживание и прием на борт разведывательно-диверсионной группы численностью до 16 человек, а также вести разведку и выставлять минные заграждения.
Что касается анаэробной энергоустановки, то она включает в себя гребной электродвигатель мощностью 2500 кВт и газотурбинный двигатель замкнутого цикла. Благодаря такому решению, субмарина сможет находиться в автономном подводном плавании до 30 суток и преодолевать 4300 миль.
Разработчики называют преимуществами П-750Б современное вооружение, радиоэлектронные средства, высокую степень автоматизации и небольшой экипаж (18–20 человек), маневренность, скрытность и способность вести боевые действия в узкостях и на мелководье. Кроме того, П-750Б может базироваться в существующих базах и портах.
Примечательно, что разработанная в России воздухонезависимая энергетическая установка имеет от иностранных аналогов принципиальные отличия, заключающиеся в методе получения водорода. Для того, чтобы не перевозить на борту субмарины водород высокой очистки, конструкторы предусмотрели возможность получения его в необходимых объемах в самой установке благодаря реформингу дизельного топлива.
Электрохимический генератор, извлекает из водорода электрический ток и удаляет отходы жизнедеятельности первого цикла. То есть, то, что получается в ходе реакции СО2.
Схема сосуда Дьюара.
1 — подставка; 2 — вакуумированая полость; 3 — теплоизоляция;
4 — адсорбент; 5 — наружный сосуд; 6 — внутренний сосуд;
7 — горловина; 8 — крышка; 9 — трубка для вакуумирования.
По словам гендиректора «Малахита» Владимира Дорофеева, предприятию потребуется пять-шесть лет для того, чтобы создать такую подлодку. Он отметил, что без аккумуляторов такая субмарина сможет развивать скорость подводного хода в 10-12 узлов.
Модель малой подводной лодки прибрежного действия П-750Б, оснащенной ВНЭУ на основе газотурбинного двигателя замкнутого цикла. Морское бюро машиностроения «Малахит».
Из истории воздухонезависимых двигателей
Лодка, всплывая на поверхность на подзарядку аккумуляторов, полностью демаскирует себя.
Пионерами в мировой разработке ВНЭУ считаются немцы с субмариной проекта U-212/214.
В 2014 году об успехах в создании аналогичных систем сообщила французская оборонная компания DCNS. Созданная ей установка предназначена для подлодок типа «Scorpene».
Подводная лодка класса Scorpene.
Другой проект DCNS – более крупная субмарина, известная под именами «SMX Ocean» и «Shortfin Barracuda», был выбран ВМС Австралии для своей программы. Однако самой успешной и опасной считается шведская лодка HSwMS Gotland. Этот корабль стал настоящей легендой. Причем не шведского, а американского флота.
Корабль построен из маломагнитной стали. На его борту стоят 27 компенсирующих электромагнитов, которые полностью исключают обнаружение корабля детекторами магнитных аномалий. Благодаря всережимному электродвигателю и виброзащите механизмов, Gotland практически не различается локаторами даже в непосредственной близости от американских кораблей. Лодка сливается с естественным тепловым и шумовым фоном океана. Но самое главное, что она, вооруженная 18 торпедами, может не всплывать на поверхность до 20 суток.
Источник/ Источник
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.
Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!
Email*
Подписаться
Особенности российской анаэробной установки
Согласно информации интернет-газеты «Известия», Федеральное государственное унитарное предприятие (ФГУП) «Крыловский научный центр» сообщило о том, что создание первой субмарины с анаэробной, то есть воздухонезависимой, энергетической установкой (ВНЭУ) приведет к значительному технологическому прорыву в кораблестроении.Научно-технический задел по воздухонезависимым установкам создан. Проработана установка с паровым реформингом с электрохимическим генератором на твердотелых элементах. Создан ее промышленный образец. Из принципиальных технологий в ней реализовано получение из дизельного топлива водорода, создание электрохимического генератора, извлекающего из водорода электрический ток и удаление отходов жизнедеятельности первого цикла. То есть получающегося в ходе реакции СО2. Эта проблема еще дорабатывается, но при должном финансировании будет решена.
— заявил исполнительный директор указанного предприятия Михаил Загородников.
В первую очередь, ВНЭУ избавляет корабль от необходимости всплывать на поверхность для подзарядки аккумуляторов и пополнения запаса воздуха, необходимого для работы дизель-генераторов в подводном положении.
Как указывается, в настоящее время в наибольшей мере в деле разработки ВНЭУ продвинулись немцы, создавшие подлодку проекта U-212/214. В 2014 году о своих успехах в этом направлении сообщила французская DCNS, оснастившая рассматриваемой установкой субмарину типа «Scorpene». Проектом более крупной субмарины компании, востребованным ВМС Австралии, является «SMX Ocean» (он же «Shortfin Barracuda»). В Индии ВНЭУ разрабатывается применительно к лодкам типа Kalvari (на базе Scorpene).
В отличие от указанного зарубежного опыта российская ВНЭУ подразумевает совершенно иной метод функционирования: водород не перевозится на борту, а получается непосредственно в установке с помощью реформинга дизельного топлива.
Эксперт в области военно-морских вооружений Владимир Щербаков полагает, что субмарины с ВНЭУ позволяют успешно действовать в акваториях, плотно контролируемых неприятелем.
Возможность не подвсплывать важна там, где активно действуют противолодочные силы противника. Достаточно вспомнить, какой легкой добычей для немцев были наши лодки на Балтике во время Великой Отечественной. Аналогичная ситуация сложилась и для немецких подводников в Северной Атлантике к концу войны.
По его мнению, лодки данного типа имеют высокий экспортный потенциал, в особенности в странах, не обладающих атомным подводным флотом. Для России, как он считает, на данном этапе достаточно ограничиться парой лодок проекта «Лада» для отработки технологий и подготовки специалистов.
С защитой баз и побережья от вражеских атомных лодок сейчас вполне справляются и хорошо освоенные серийные «Варшавянки».
На текущий момент «Адмиралтейские верфи» в Санкт-Петербурге строят две «Лады»: «Кронштадт» и «Великие Луки». Головная субмарина этого проекта — «Санкт-Петербург» — проходит опытную эксплуатацию на Северном флоте. Анаэробной энергетической установки на ней пока нет.
мощная и воздухонезависимая – не миф, а реальность
Неразличимые в морской глубине, практически бесшумные и, что самое главное – полностью автономные. Именно таковой будет неатомная субмарина «Лада». Эту возможность лодке обеспечит новейшая анаэробная – воздухонезависимая энергетическая установка (ВНЭУ). Она избавит корабль от необходимости постоянно всплывать на поверхность для подзарядки аккумуляторов и пополнения запаса воздуха, необходимого для работы дизель-генераторов в подводном положении. Благодаря новым агрегатам, «Лада» сможет находиться в подводном положении до нескольких недель, не выдавая своего присутствия.
Неатомные подводные лодки приводятся в движение моторами с помощью накопленной аккумуляторами электроэнергии. Однако, заряда батарей хватает ненадолго. Передвижение в зоне боевого патрулирования со скоростью 2-4 узла в подводном положении может длиться максимум четверо суток; при этом батареи разряжаются на 80%. И для их подзарядки требуется двое суток. При движении с максимальной скоростью, аккумуляторы вообще разряжаются за считанные часы. После этого их приходится подзаряжать с помощью дизеля, которому для работы нужен воздух. То есть, лодка должна обязательно всплыть на поверхность на подзарядку аккумуляторов, тем самым полностью себя демаскировав.
Именно по этой причине во Время второй мировой войны погибло больше экипажей лодок, чем их было уничтожено глубинными бомбами или минами в подводном положении. Всплывавшие на поверхность лодки становились легкой мишенью для барражирующей над морем авиации противника. И зачастую, спасаясь от авиаудара, экипаж совершал экстренное погружение, даже не успев закрыть люк рубочной шахты.
Анаэробный, или воздухонезависимый двигатель – это двигатель, которому для работы не нужен атмосферный воздух. Корабль может не всплывать постоянно на поверхность для подзарядки, а значит, будет оставаться незамеченным для противника.
Пионерами в мировой разработке ВНЭУ считаются немцы с субмариной проекта U-212/214. В 2014 году об успехах в создании аналогичных систем сообщила французская оборонная компания DCNS. Созданная ей установка предназначена для подлодок типа «Scorpene». Другой проект DCNS – более крупная субмарина, известная под именами «SMX Ocean» и «Shortfin Barracuda», был выбран ВМС Австралии для своей программы. Однако самой успешной и опасной считается шведская лодка HSwMS Gotland. Этот корабль стал настоящей легендой. Причем не шведского, а американского флота.
Корабль построен из маломагнитной стали. На его борту стоят 27 компенсирующих электромагнитов, которые полностью исключают обнаружение корабля детекторами магнитных аномалий. Благодаря всережимному электродвигателю и виброзащите механизмов, Gotland практически не различается локаторами даже в непосредственной близости от американских кораблей. Лодка сливается с естественным тепловым и шумовым фоном океана. Но самое главное, что она, вооруженная 18 торпедами, может не всплывать на поверхность до 20 суток.
Самые совершенные российские неатомные подводные лодки проекта 636.3 «Варшавянка» за малошумность и скрытность получили название «черная дыра». Сегодня они вооружены самыми совершенными торпедами и крылатыми ракетами «Калибр». Первые способны потопить любой корабль или даже авианосец. Вторые – уничтожить береговую цель на дальности до 2,5 тысяч километров. Но, как и корабли второй мировой войны, «Варшавянка» вынуждена часто всплывать для подзарядки аккумуляторов, а значит, в длительном противостоянии экипаж такого корабля всегда будет уязвим.
Новейшие подлодки «Лада» идут на смену «Варшавянкам». Сегодня в составе Военно-морского флота уже несет боевую вахту первая субмарина этого проекта «Санкт-Петербург». Вторую – «Кронштадт» сдадут флоту в 2018 году. Третья – «Великие Луки» еще на стапелях судостроительного завода. Предполагается, что следующая за ней лодка будет спущена на воду уже с отечественной анаэробной энергетической установкой. По своим характеристикам она будет существенно отличатся от тех, что стоят на западных кораблях. Над этим сегодня работают два конструкторских бюро традиционно занимающиеся проектированием подводных кораблей: Санкт-петербургское морское бюро машиностроения «Малахит» и Центральное конструкторское бюро морской техники «Рубин».
Детали проекта пока находятся в тайне. Известно, что в основу российской разработки заложен паровой реформинг с электрохимическим генератором на твердотельных элементах. Уже создан его промышленный образец. Из принципиальных технологий в нем реализовано получение из дизельного топлива водорода, создание электрохимического генератора, извлекающего из водорода электрический ток и удаление отходов жизнедеятельности первого цикла. То есть, того, который получается в ходе реакции СО2. Это принципиально отличает российскую систему от зарубежных аналогов, поскольку не нужно возить запас водорода на борту. Его получают непосредственно в установке с помощью реформинга дизельного топлива.
Профессор академии военных наук Вадим Козюлин говорит, что появление воздухонезависимых кораблей серьезно повысит боевой потенциал дизель-электрических подводных лодок. Основное место их применения – внутренние моря с малыми глубинами. Это Балтийское, Черное, Каспийское или Южно-Китайское.
Российская анаэробная установка для подлодок получит батарею увеличенной мощности
Рендер подводной лодки проекта «Амур-950» с анаэробной энергетической установкой
ЦКБ МТ «Рубин»
Перспективная российская анаэробная энергетическая установка, которую планируется установить на опытовую подводную лодку проекта 677 «Лада» и новую неатомную субмарину проекта «Калина», получит батарею удвоенной мощности. Как пишет Mil.Press FlotProm, электрическая мощность усовершенствованной батареи составит сто киловатт вместо 50 у существующего сегодня образца. Разработку и испытания новой батареи для анаэробных энергетических установок подводных лодок планируется завершить к 2020 году.
Современные дизель-электрические подводные лодки имеют несколько преимуществ перед более крупными атомными подводными кораблями. Одним из главных таких преимуществ является практически полная бесшумность хода в подводном положении, поскольку в этом случае за движение корабля отвечают лишь тихие электромоторы, питающиеся от аккумуляторных батарей. Перезарядка этих батарей производится от дизельных генераторов в надводном положении или на глубине, с которой возможно выставить шноркель, специальную трубу, по которой воздух может подаваться к генераторам.
К недостаткам обычных дизель-электрических подводных лодок относится относительно небольшое время, которое корабль может провести под водой. В лучшем случае оно может достигать трех недель (для сравнения, у атомных подлодок этот показатель составляет 60-90 дней), после чего подлодке придется всплыть и запустить дизельные генераторы. Анаэробная энергетическая установка, для работы которой не нужен забортный воздух, позволит неатомной подводной лодке находиться в подводном положении существенно дольше. Например, подлодка проекта «Лада» с такой установкой может находиться под водой 45 суток.
Перспективная российская анаэробная энергетическая установка будет использовать для работы водород высокой степени очистки. Этот газ будут получать на борту корабля из дизельного топлива методом риформинга, то есть преобразования топлива в водородсодержащий газ и ароматические углеводороды, которые затем будут проходить через установку выделения водорода. Затем водород будет подаваться в водородно-кислородные топливные элементы, где и будет вырабатываться электричество для двигателей и бортовых систем.
Батарея БТЭ-50К-Э на испытательном стенде
Крыловский государственный научный центр
Батарея, иначе называемая электрохимическим генератором, разрабатывается Центральным научно-исследовательским институтом судовой электротехники и технологии. Эта батарея, вырабатывающая электричество за счет реакции водорода и кислорода, получила название БТЭ-50К-Э. Ее мощность составляет 50 киловатт. Мощность усовершенствованной батареи составит сто киловатт. Новая батарея будет входить в состав энергетических модулей перспективных неатомных подлодок мощностью 250-450 киловатт.Помимо самих электрохимических элементов, иначе называемых водородными топливными ячейками, в состав таких модулей будут входить конверторы углеводородного топлива. Именно в них и будет проходить процесс риформинга дизельного топлива. Как рассказал изданию Mil.Press FlotProm один из разработчиков новой батареи, конвертор углеводородного топлива в настоящее время находится на стадии разработки. Ранее сообщалось, что разработку анаэробной энергетической установки для подводных лодок планируется завершить до конца 2018 года.
В феврале прошлого года исследователи из Технологического института Джорджии объявили о разработке компактной четырехтактовой поршневой установки для каталитического риформинга метана и получения водорода. Новые установки могут быть объединены в цепь, тем самым повышая выход водорода. Установка достаточно компактна и не требует сильного нагрева. Реактор работает по четырехтактному циклу. На первом такте метан, смешанный с паром, через клапаны подается в цилиндр. При этом поршень в цилиндре плавно опускается. После того, как поршень достигает нижней точки, подача смеси перекрывается.
На втором такте поршень поднимается, сжимая смесь. Одновременно цилиндр подогревается до 400 градусов Цельсия. В условиях высокого давления и нагрева происходит процесс риформинга. По мере выделения водорода, он проходит через мембрану, которая останавливает углекислый газ, также образующийся во время риформинга. Углекислый газ при этом поглощается адсорбирующим материалом, смешанным с катализатором.
На третьем такте поршень опускается в самое нижнее положение, резко снижая давление в цилиндре. При этом углекислый газ высвобождается из адсорбирующего материала. Затем начинается четвертый такт, на котором в цилиндре открывается клапан, а поршень вновь начинает подниматься. Во время четвертого такта углекислый газ из цилиндра выдавливается в атмосферу. После четвертого такта цикл начинается снова.
Василий Сычёв
Россия построит анаэробную подводную лодку за счет Индии
В 2019 году в России все же начнется опытно-конструкторская работа по созданию анаэробной установки для перспективных неатомных подводных лодок. Деньги на нее должна выделить Индия.
10 апреля президент Объединенной судостроительной корпорации Алексей Рахманов заявил, что в 2019 году стартуют работы по разработке в воздухонезависимой энергетической установки для неатомных субмарин.
В начале марта издание FlotProm сообщало, что работы по созданию анаэробной установки приостановлены из-за недостатка финансирования. Теперь деньги нашлись.
Но не в российском бюджете.
В первую очередь стоит понять, почему для российского подводного флота эта тема важна, но не приоритетна.
ВНЭУ сейчас является одним из основных трендов для перспективных неатомных субмарин. И это главный момент, потому что для России атомный флот находится в абсолютном приоритете. Именно он является главным морским элементом сдерживания для США и стран НАТО. Если в свое время Соединенные Штаты сделали акцент на авианосцах, то Советский Союз, понимая, что финансово стране будет очень сложно тягаться с американцами и их союзниками, упор сделал на этом элементе ядерной триады.
Дизель-электрические лодки тоже остались в составе ВМС, однако место им было уготовано преимущественно на задворках. Их автономность была в разы ниже, чем у атомных субмарин, также они были намного более шумны. Однако появление первых лодок с анаэробными установками изменило ситуацию и отношение к неатомным лодкам.
Субмарины с ВНЭУ фактически бесшумны. Их принцип прост: лодку ведут вперед электрические моторы, питающиеся от батарей, перезарядка которых может производится от дизельных генераторов как на поверхности, так и на глубине. И если предыдущие поколение неатомных лодок было гораздо более шумным, чем атомные субмарины, то с появлением воздухонезависимых энергетических установок ситуация поменялась на диаметрально противоположную.
Вторым недостатком дизель-электрических субмарин было то, что время их нахождения под водой было значительно ниже, чем у атомных подводных лодок в среднем порядка 20 дней против 60-90. Однако новое поколение подводных кораблей с ВНЭУ способно оставаться под водой не менее 45 суток: такой срок заявляется, к примеру, для проекта «Лада».
Всего видов таких установок несколько, и разные страны и компании останавливают свой выбор каждая на своем. Швеция, к примеру, сосредоточилась на двигателе Стирлинга. Основа двигателей немецких лодок проектов 212 и 214 — электрохимический генератор и интерметаллидное хранение водорода. Париж выбрал паротурбинные установки замкнутого цикла. Наша страна сосредоточилась на установках с электрохимическими генераторами (батареями).
Батарея БТЭ-50К-Э на испытательном стенде в Крыловском государственном научном центре
Топливом для двигателей станет водород высокой степени очистки, который будет получаться прямо на борту субмарины путем преобразования дизельного топлива в водородосодержащий газ, который будет подаваться в топливные элементы, вырабатывающие электричество.
Разработкой последних занимается Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии. Электричество вырабатывается за счет химической реакции кислорода и водорода. Мощность БТЭ-50К-Э — 50 киловатт, но сейчас в разработке находится более мощный электрохимический генератор – он сможет вырабатывать сотню. Всего же мощность установок перспективных неатомных подлодок составит 250-450 киловатт.
Также на стадии разработки находится конвертор углеводородного топлива.
Проблема в том, что в подобных подводных кораблях Российская Федерация хоть и заинтересована, но в гораздо меньшей степени чем в атомных подлодках. Ряд российских предприятий (например, «Малахит», ведущий работы по газотурбинным двигателям, работающим по замкнутому циклу, с 2010 года) занимались ВНЭУ в инициативном порядке.
Решение пришло со стороны Индии. Нью-Дели потребовалась новая дизель-электрическая лодка, и Россия ее предложила в феврале 2019 года. ДЭПЛ «Амур-1650» является экспортной версией проекта «Лада». Проект заинтересовал индусов, которые готовы, обеспечить необходимое финансирование. Эту информацию, согласно сообщениям ресурса Mil.Press, подтвердил научный руководитель Крыловского государственного научного центра Валерий Половинкин.
20 сентября 2018 года состоялся спуск на воду субмарины Б-586 «Кронштадт», второго подводного корабля проекта 677. Именно эти лодки в перспективе планируется оснастить ВНЭУ. Предположительно, двигатель должен быть готов в 2021 году.
как новые энергетические установки усилят мощь подводных лодок России — РТ на русском
В ближайшее время в России будет создан морской прототип воздухонезависимой (анаэробной) энергетической установки (ВНЭУ) для неатомных субмарин. Об этом сообщил президент «Объединённой судостроительной корпорации» (ОСК) Алексей Рахманов. Такой двигатель позволяет подводным лодкам не всплывать на поверхность для подзарядки аккумуляторных батарей. Субмарины с ВНЭУ отличаются высокой скрытностью и малошумностью, что уменьшает вероятность их обнаружения противником. Анаэробными установками будут оснащаться подлодки «Лада» и «Калина».
Президент «Объединённой судостроительной корпорации» (ОСК) Алексей Рахманов заявил, что в ближайшее время российские специалисты создадут морской прототип воздухонезависимой (анаэробной) энергетической установки (ВНЭУ) для подводной лодки пятого поколения «Калина». Также этим силовым агрегатом будет оснащена часть субмарин четвёртого поколения проекта 667 «Лада».
Также по теме
Без лишнего шума: какими будут российские подводные лодки пятого поколения До конца осени в распоряжение Черноморского флота поступят шесть дизель-электрических подлодок проекта «Варшавянка», ещё шесть через…
Научно-исследовательские работы по ВНЭУ были завершены в 2014 году. В 2016 году конструкторы провели цикл её наземных испытаний, а в начале этого года протестировали макет установки с газотурбинным двигателем. Разработкой силового агрегата занимаются три санкт-петербургских предприятия: ЦКБ «Рубин», МКБ «Малахит» и Крыловский государственный научный центр (КГНЦ).
ВНЭУ позволяет устранить существенный недостаток современных неатомных подлодок. Он заключается в том, что дизель-электрическим субмаринам приходится достаточно часто всплывать для восполнения заряда батарей. Таким образом, лодку может легко обнаружить авиация противника. Анаэробная же установка позволяет лодке находиться под водой от 20 до 45 дней.
«В неатомных подлодках дизель выступает в роли генератора энергии для электромоторов. Однако дизельный двигатель не может работать без забортового воздуха, а точнее — кислорода. Поэтому дизель-электрические субмарины вынуждены всплывать ежесуточно или через несколько дней», — пояснил в беседе с RT основатель портала Military Russia Дмитрий Корнев.
По словам эксперта, классическая дизель-электрическая подлодка неспособна продолжительное время двигаться на высоких скоростях и скрыться от современных средств наблюдения. Поднимаясь на поверхность, субмарина практически всегда даёт противнику возможность обнаружить её.
Водород из дизеля
Разработка ВНЭУ стартовала в 1950-х годах в странах Запада и несколько позже — в СССР. Научно-технические изыскания сосредоточились вокруг изучения возможностей воздухонезависимых «двигателей Стирлинга» (разновидность двигателя внешнего сгорания. — RT).
Однако в течение нескольких десятилетий учёные не могли достичь практического результата из-за сложности и дороговизны эксплуатации подобных агрегатов. В конце 1980-х годов успеха добились шведские специалисты, создавшие первую субмарину с эффективно работающей ВНЭУ.
В 1990-х годах концерн Kockums Submarine System построил три малых подлодки типа Gotland, оснащённых анаэробными установками. Однако их серийное производство не получило развития. В 2000 годы воздухонезависимым двигателем обзавелись ВМС Германии и Силы самообороны Японии.
- Всплытие российской подлодки
- © function.mil.ru
Корнев предполагает, что российская ВНЭУ может превзойти зарубежные аналоги. В частности, для генерации электричества отечественная анаэробная установка использует водород высокой степени очистки, который вырабатывается из дизельного топлива. При этом за рубежом запасы водорода загружают на борт субмарин перед выходом в море.
На форуме «Армия-2017» Центральный НИИ судовой электротехники и технологии (входит в КГНЦ) представил образец батареи на основе твердотопливных элементов БТЭ-50К-Э. Этот аккумулятор является одним из важнейших элементов ВНЭУ. Батарея входит в состав энергетических модулей мощностью 250—450 кВт.
«В последние годы активно совершенствуются аккумуляторы, они становятся более ёмкими и компактными. Например, в первой половине октября в Японии была спущена на воду лодка с литиево-ионными батареями. Японцы рассчитывают, что продолжительность пребывания под водой будет сопоставима с тем, на что способна ВНЭУ», — сообщил Корнев.
В то же время, как отметил собеседник RT, сейчас сложно давать прогнозы, насколько успешным будет эксперимент японских ВМС. По мнению Корнева, с большой вероятностью новейшие образцы аккумуляторов ещё долго будут использоваться для увеличения возможностей ВНЭУ.
«Стратегическая и многоцелевая»
Российская анаэробная установка разрабатывается в рамках реализации проекта неатомной подлодки «Калина». 16 октября Алексей Рахманов заявил, что ОСК готова заложить субмарину пятого поколения, как только получит соответствующий заказ от Минобороны.
Ранее топ-менеджер подчёркивал, что «Калина» «будет совершенно другой лодкой с точки зрения физических полей». По его словам, она будет «стратегической и многоцелевой по ряду своих ключевых элементов». Предполагается, что основу ударного вооружения подлодки пятого поколения составит гиперзвуковой ракетный комплекс «Циркон».
Также по теме
Одним залпом: какие задачи отрабатывались при запуске четырёх ракет «Булава» с крейсера «Юрий Долгорукий» Атомный подводный крейсер стратегического назначения «Юрий Долгорукий» произвёл одновременный пуск четырёх межконтинентальных…
В настоящее время самой современной неатомной подлодкой ВМФ является проект 677 «Лада» разработки ЦКБ «Рубин». На сегодняшний день в опытной эксплуатации находится субмарина «Санкт-Петербург», в то время как «Кронштадт» и «Великие Луки» планируется передать флоту в 2019 и в 2021 годах соответственно. Строительство ещё двух подлодок заложено в госпрограмме вооружения (ГПВ) до 2027 года. Шестая по счёту «Лада» должна получить ВНЭУ.
В беседе с RT доктор военных наук капитан запаса 1-го ранга Константин Сивков предположил, что «Калина» разрабатывается на базе «Лады», которая относится к четвёртому поколению неатомных подлодок. По его словам, на сегодняшний день ВНЭУ «фактически создана» и потому промышленность готова к производству новейших субмарин.
«Информация об этом проекте засекречена. Но наверняка наши конструкторы возьмут лучшее из подлодок предыдущих поколений, прежде всего от «Лады». Это будет малошумная и почти незаметная для противника лодка. Появление в составе ВМФ «Калины» позволит полноценно реализовать боевой потенциал неатомного компонента подводного флота»,— уверен Сивков.
- Подлодка проекта 677
- © function.mil.ru
Дмитрий Корнев заявил, что, скорее всего, «Калина» будет достаточно сильно отличаться от предшественниц. Помимо анаэробного агрегата, на субмарине будут установлены более совершенные батареи и электронное оборудование. По габаритам и ряду других характеристик субмарина заметно превзойдёт «Ладу».
«В нашей стране традиционно строились двухкорпусные подлодки: помимо прочного внутреннего корпуса, у них есть лёгкий водопроницаемый. Подобная конструкция повышает живучесть в случае повреждения, но уменьшает плавучесть и малошумность. С большой вероятностью «Лада» будет однокорпусной, и это несомненный шаг вперёд», — сказал Корнев.
Эксперт считает, что анаэробная установка позволит новейшим российским подлодкам более эффективно выполнять задачи как на малых глубинах (в Чёрном, Балтийском, Средиземном морях), так и в Мировом океане. По мнению Корнева, подлодки пятого поколения по своим боевым возможностям приблизятся к более дорогим и мощным атомным образцам.
«Конечно, вряд ли «Калина» будет патрулировать побережье США. Но лодки с ВНЭУ вполне могут отслеживать передвижение атомного подводного флота противника, обеспечивать выход в океан наших крейсеров стратегического назначения и выполнять широкий спектр других боевых задач, включая поражение крупных надводных сил и наземных целей», — подытожил Корнев.