Воздухонезависимый двигатель стирлинга. Воздухонезависимый двигатель Стирлинга: инновации в подводном флоте

Как работает двигатель Стирлинга на подводных лодках. Каковы преимущества воздухонезависимых энергетических установок. Почему Китай и другие страны внедряют эту технологию на своих субмаринах. Какие перспективы у подводных лодок с ВНЭУ.

Принцип работы двигателя Стирлинга на подводных лодках

Двигатель Стирлинга представляет собой тепловой двигатель внешнего сгорания, работающий по замкнутому термодинамическому циклу. На подводных лодках он используется в качестве воздухонезависимой энергетической установки (ВНЭУ).

Основные компоненты системы с двигателем Стирлинга на подводной лодке:

• Сам двигатель Стирлинга
• Камера сгорания
• Система подачи топлива (дизельное топливо)
• Система подачи окислителя (жидкий кислород)
• Теплообменники
• Система удаления выхлопных газов
• Электрогенератор

Принцип работы заключается в следующем:

1. В камере сгорания происходит сжигание дизельного топлива в среде чистого кислорода под высоким давлением
2. Образующиеся горячие газы нагревают рабочее тело (как правило, гелий) в двигателе Стирлинга
3. Нагретый газ расширяется, приводя в движение поршни двигателя
4. Механическая энергия от двигателя передается на электрогенератор
5. Вырабатываемое электричество используется для питания систем подлодки и зарядки аккумуляторов

Преимущества ВНЭУ с двигателем Стирлинга

Использование воздухонезависимой энергетической установки с двигателем Стирлинга дает ряд существенных преимуществ для неатомных подводных лодок:

• Значительно увеличивается время нахождения под водой без всплытия — до 2-3 недель вместо нескольких суток
• Повышается скрытность за счет отсутствия необходимости частого всплытия для зарядки батарей
• Низкий уровень шума и вибраций по сравнению с дизельными двигателями
• Возможность использования обычного дизельного топлива
• Высокая надежность и простота конструкции
• Компактность установки

Все это делает подводные лодки с ВНЭУ гораздо более эффективными по сравнению с обычными дизель-электрическими субмаринами.

Развитие технологии ВНЭУ в разных странах

Разработкой и внедрением воздухонезависимых энергетических установок для подводных лодок занимаются многие страны:

• Швеция — пионер в использовании двигателей Стирлинга на подлодках, применяет их с 1980-х годов
• Япония — разрабатывает собственные ВНЭУ на основе двигателей Стирлинга
• Германия — ведущий разработчик ВНЭУ на топливных элементах
• Франция — создала паротурбинную установку замкнутого цикла MESMA
• Россия — работает над различными типами ВНЭУ, включая установки с электрохимическими генераторами
• Китай — активно внедряет технологию двигателей Стирлинга на своих подлодках

Наибольших успехов добились Швеция, Германия и Япония, уже оснастившие свои новейшие подлодки воздухонезависимыми установками.

Китайские подводные лодки с двигателями Стирлинга

Китай начал разработку воздухонезависимых энергетических установок для подводных лодок в 1990-х годах. Первоначально технология была заимствована у Швеции, но затем китайские инженеры создали собственные образцы двигателей Стирлинга.

Основные этапы внедрения ВНЭУ в китайском подводном флоте:

• 1990-е годы — начало работ над технологией
• 2000-е годы — испытания опытных образцов
• 2010-е годы — оснащение серийных подлодок проекта 039А (тип «Юань») двигателями Стирлинга
• 2020-е годы — дальнейшее совершенствование технологии и расширение ее применения

По оценкам экспертов, современные китайские подводные лодки с ВНЭУ способны находиться под водой до 2-3 недель без всплытия, что существенно повышает их боевые возможности.

Сравнение характеристик подлодок с ВНЭУ и обычных дизель-электрических

Внедрение воздухонезависимых энергетических установок значительно улучшило характеристики неатомных подводных лодок. Рассмотрим основные отличия на примере сравнения китайской подлодки проекта 039А (тип «Юань») с ВНЭУ и обычной дизель-электрической подлодки проекта 039 (тип «Сун»):

Характеристика	Проект 039 («Сун»)	Проект 039А («Юань»)
Время подводного хода	До 5 суток	До 14-21 суток
Дальность плавания под водой	До 400 миль	До 1500 миль
Скорость подводного хода	До 4 узлов	До 6-8 узлов
Уровень шумности	Средний	Низкий

Как видно из сравнения, подлодки с ВНЭУ имеют значительное преимущество по ключевым характеристикам, определяющим их боевую эффективность.

Перспективы развития подводных лодок с ВНЭУ

Технология воздухонезависимых энергетических установок для подводных лодок продолжает активно развиваться. Основные направления совершенствования:

• Повышение мощности и КПД установок
• Увеличение ресурса работы
• Снижение уровня шума и вибраций
• Уменьшение массогабаритных характеристик
• Повышение надежности и безопасности
• Разработка новых типов ВНЭУ (например, на базе твердооксидных топливных элементов)

Эксперты прогнозируют, что в ближайшие 10-15 лет большинство новых неатомных подводных лодок будут оснащаться различными типами ВНЭУ. Это позволит значительно повысить их боевой потенциал и приблизить возможности дизель-электрических субмарин к атомным подлодкам по ряду характеристик.

Влияние внедрения ВНЭУ на расстановку сил в Мировом океане

Массовое внедрение воздухонезависимых энергетических установок на подводных лодках может существенно повлиять на баланс сил в Мировом океане:

• Повышение боевых возможностей неатомных подлодок усилит позиции стран, не обладающих атомным подводным флотом
• Возрастет угроза для авианосных ударных групп и других крупных надводных кораблей
• Усложнится задача противолодочной обороны из-за увеличения скрытности подлодок с ВНЭУ
• Повысится эффективность морской блокады и контроля прибрежных акваторий
• Может измениться стратегия применения подводных сил в локальных конфликтах

Все это потребует пересмотра существующих концепций морской войны и разработки новых средств противолодочной борьбы.

Заключение

Внедрение воздухонезависимых энергетических установок, в частности на базе двигателей Стирлинга, стало важным этапом в развитии неатомных подводных лодок. Эта технология значительно повысила их боевые возможности, приблизив по ряду характеристик к атомным субмаринам.

Китай, как и ряд других стран, активно развивает данное направление, оснащая новейшие подлодки ВНЭУ. Это позволяет существенно усилить потенциал подводного флота и изменить расстановку сил в Мировом океане.

В ближайшие годы ожидается дальнейшее совершенствование технологии ВНЭУ и расширение ее применения на подводных лодках различных стран. Это может привести к серьезным изменениям в стратегии и тактике морской войны, а также потребует разработки новых средств противолодочной обороны.

Являются ли китайские ПЛ с воздухонезависимым двигателем Стирлинга инновацией

До сих пор существовали два основных класса подводных лодок (ПЛ) — дизель-электрические и атомные. Сейчас, похоже, появился новый класс ПЛ, который займет промежуточное место между этими двумя классами. Это ПЛ с воздухонезависимой энергетической установкой (AIP submarines).

Существуют различные типы воздухонезависимых энергоустановок: 

• Дизельные двигатели закрытого цикла

• Паровые турбины закрытого цикла 

• Двигатели Стирлинга

• Топливные элементы

ВМС разных стран разрабатывают свои варианты воздухонезависимых энергоустановок для ПЛ:

•   Германия – топливные элементы

•   Швеция –  двигатель Стирлинга

•   Япония – двигатель Стирлинга

•   Франция – установка MESMA

•   Испания – топливные элементы

•   Индия – топливные элементы

•   Россия – топливные элементы

•   КНР – двигатель Стирлинга

Вот, например, схема перспективной российской ПЛ с топливными элементами.
  

 

Рис.1. Пропульсивная установка перспективной российской ПЛ проекта Амур 1650. Источник

Amur 1650 AIP module – воздухонезависимая энергетическая установка ПЛ проекта Амур 1650; Power plant module with electro-chemical generators — энергетическая установка с электрохимическими генераторами; 1. Liquid oxygen tank — бак для хранения жидкого кислорода; 2. Monitoring panels — системы контроля; 3. Hydrogen accumulators — баллоны для хранения водорода; 4. Heat exchangers — теплообменники; 5,6. Technical water tanks — баки для хранения технической воды; 7. Ventilation and burning system — системы вентиляции и сжигания; 8. Fuel cells — топливные элементы.

 

Ниже мы рассмотрим только проекты ПЛ с двигателем Стирлинга. Корпорация China Shipbuilding and Offshore International продемонстрировала на международной выставке вооружений IDEX 2017 модель подводной лодки типа S-26 с двигателем Стирлинга, что позволило сделать ПЛ воздухонезависимой.
 

На обычной дизель-электрической ПЛ для забора воздуха для работы дизеля используется шноркель — устройство изобретенное немецкими подводниками в ходе Второй Мировой войны.

 

Рис.2. Обычная дизель-электрическая ПЛ, использующая шноркель. Источник

 

Рис.3. Схема энергетической установки обычной дизель-электрической ПЛ. Источник

Air  intake — воздухозаборник; Diesel exhaust — выброс выхлопных газов; Isolation valve — стопорный клапан; Diesel engine — дизельный двигатель; Gen. — генератор; Control — система управления; Electric motor — электромотор; Batteries — аккумуляторные батареи.

 

Рис.4. Принципиальная схема устройства перспективной энергетической  установки воздухонезависимой ПЛ с двигателем Стирлинга. Источник Nitrogen (N2) — азот; Oxygen (O2) — кислород; Hydrogen (h3) — водород; Fuel cell — топливный элемент; Electrolytes — электролиты; Battery — батарея; Air-independent propulsion — воздухонезависимая ЭУ; ПЛ, оснащенная воздухонезависимой энергетической установкой, может заряжать аккумуляторные батареи, не всплывая, что значительно повысит ее скрытность по сравнению с обычными дизельными ПЛ; A fuel cell — топливный элемент — это электрохимическое устройство, которое преобразует водород и кислород в воду, электроэнергию и тепло.

Важнейшей характеристикой для обеспечения скрытности ПЛ является отсутствие выбросов двигателя. Все газы, необходимые для эффективной работы воздухонезависимой энергетической установки, хранятся в танках на борту лодки. 

 

Китайская ПЛ проекта 039A (Обозначение по классификации НАТО — ПЛ класса Yuan) является первой воздухонезависимой ПЛ китайских ВМС (People’s Liberation Army Navy — PLAN).  

 

ПЛ с воздухонезависимой энергоустановкой побила рекорды по дальности плавания, максимальной глубине погружения, потоплению судов-мишеней при сравнимых условиях для дизель-электрических ПЛ.  
 

Корабль может пробыть в подводном положении примерно от двух до трех недель, что значительно повышает живучесть ПЛ. Время нахождения в подводном положении для традиционных дизель-электрических лодок составляет от 10 до 100 часов, после чего лодка должна всплыть для перезарядки аккумуляторных батарей. Однако воздухонезависимые ПЛ могут перезаряжать аккумуляторные батареи в подводном положении. 

Помимо того, что воздухонезависимая энергоустановка играет роль двигателя (главного или вспомогательного), она также обеспечивает освещение, регенерацию воздуха, охлаждение и выполняет другие функции. 

Подводные лодки с воздухонезависимыми энергоустановками более эффективны при ведении боевых действий и уступают только атомным ПЛ. Правда, в настоящее время их постройка обходится дороже обычных дизель-электрических ПЛ, но в будущем они могут стать распространенным техническим решением. 

Таиланд покупает у КНР ПЛ класса S26 T Yuan, которые, как было заявлено, строятся специально для Таиланда на основе проекта ПЛ 039A Yuan. Эти корабли будут иметь длину 78 м при ширине 9 м и оснащены воздухонезависимыми энергоустановками. 
 

Двигатель, используемый на воздухонезависимых ПЛ китайской постройки, является двигателем Стирлинга, импортированным из Швеции в 1980 гг. Как заявлено, КНР сумела скопировать двигатель и монтирует на ПЛ проекта 039B  собственную версию этого двигателя.  КНР потратила примерно 10 лет на разработку бренда нового типа двигателя, основанного на китайской интеллектуальной собственности.

Насколько хорош бренд нового двигателя, и насколько соблюдены права интеллектуальной собственности в данном вопросе, можно только гадать. В китайских заявлениях содержится только приведенная выше информация и не более того. 
 

Фактически постройка китайских подводных лодок была бы невозможна за эти сроки без использования советских технических решений и технологий. Однако лучшие образцы советских дизель-электрических ПЛ заимствовали многие решения, примененные на прототипах германских кораблей времен Второй Мировой войны.  
 

Подводя итог, получается, что китайские ПЛ класса Yuan  являются воплощением смеси технологий и технических решений, разработанных в других странах и объединенных в одном изделии. Китай держит в секрете информацию по конструкции варианта двигателя Стирлинга, использованного при постройке ПЛ класса Yuan.
 

Поэтому можно только упомянуть общие принципы аналогичного двигателя. Двигатель Стирлинга является двигателем закрытого цикла с рабочим телом, постоянно находящимся в системе. Источник энергии используется для нагрева рабочего тела, которое в свою очередь приводит в движение поршни и поддерживает работу двигателя. Двигатель сопряжен с генератором, вырабатывающим электроэнергию и заряжающим батареи. 

 

Рис.5. Анаэробный двигатель Стирлинга для ПЛ разработки компании SAAB в модульном исполнении. Источник

 

  Рис.6.  Внешний вид двигателя Стирлинга (справа) и вставка дополнительного отсека для установки модульного двигателя с Стирлинга на существующих ПЛ (слева). Источник

 

Шведы используют на своих кораблях двигатель Стирлинга в качестве вспомогательного двигателя для подводного хода, при наличии на ПЛ дизелей для обеспечения хода в надводном положении.

Вопрос об использовании двигателя Стирлинга в качестве главного двигателя, вроде бы, находится в разработке для перспективной подводной лодки проекта Viking.

Таким образом, на сегодня вопрос использования анаэробных энергетических установок на неатомных ПЛ из стадии концептуального проектирования перешел на стадию постройки опытных образцов, используемых на конкретных подлодках и испытаний. 

Автор: Олег Губарев

 

Источники

 

Воздухонезависимые энергетические установки современных ДПЛ — Германия — По странам — Статьи

Капитан 1 ранга Н. Сергеев,
капитан 1 ранга И. Яковлев,
капитан 3 ранга С. Иванов

Подводные лодки с традиционной дизель-электрической энергетической установкой (ЭУ) являются достаточно эффективным средством для решения определенных им задач и имеют ряд преимуществ перед ПЛА, особенно при действиях в прибрежных и мелководных районах моря. К числу таких преимуществ относятся низкий уровень шумности, высокая маневренность на малых скоростях хода и соизмеримая с ПЛА ударная мощь. Кроме того, включение в состав ВМС неатомных ПЛ во многом обусловлено невысокой стоимостью их создания и эксплуатации. В то же время они имеют ряд недостатков, в частности ограниченное время пребывания в подводном положении в связи с небольшим запасом энергии в аккумуляторной батарее (АБ).

Для зарядки АБ ПЛ вынуждена всплывать в надводное положение или использовать режим работы дизеля под водой (РДП), в результате чего повышается вероятность ее обнаружения радиолокационными, инфракрасными, оптико-электронными и акустическими средствами. Отношение времени плавания под РДП, необходимого для зарядки аккумуляторов, к периоду разряжания АБ называется «степенью неосторожности».

Существует несколько направлений увеличения дальности плавания под водой, основным из которых являются научно-технические и технологические разработки с целью совершенствования традиционной ЭУ неатомных ПЛ и ее составных элементов. Однако в современных условиях реализация этого направления не может в полной мере обеспечить решение главной задачи. Выход из сложившейся ситуации, по мнению зарубежных специалистов, заключается в использовании на ПЛ воздухонезависимой энергетической установки (ВНЭУ), которая может служить в качестве вспомогательной.

Успешные результаты, полученные в ходе работ по данной тематике, сделали возможным оборудование вспомогательными ВНЭУ вновь строящихся и дооборудование находящихся в эксплуатации дизель-электрических ПЛ. У последних в прочный корпус врезается дополнительный отсек, содержащий саму энергоустановку, емкости для хранения топлива и окислителя, цистерны замещения массы расходуемых реагентов, вспомогательные механизмы и оборудование, а также приборы контроля и управления. В дальнейшем ВНЭУ планируется использовать на ПЛ в качестве основной.

В настоящее время существуют четыре основных типа воздухонезависимых энергетических установок: дизельный двигатель замкнутого цикла (ДЗЦ), двигатель Стирлинга (ДС), топливные элементы или электрохимический генератор (ЭХГ) и паротурбинная установка замкнутого цикла.

К числу основных требований, предъявляемыми к ВНЭУ, относятся следующие: низкий уровень шумности, малое тепловыделение, приемлемые массогабаритные характеристики, простота и безопасность эксплуатации, большой ресурс и невысокая стоимость, возможность использовать существующую береговую инфраструктуру. В наибольшей мере данным требованиям удовлетворяют вспомогательные ЭУ с двигателем Стирлинга, ЭХГ и паротурбинной установкой замкнутого цикла. Поэтому в ВМС ряда стран ведутся активные работы по их практическому применению на неатомных ПЛ.

Энергетическая установка с двигателем Стирлинга. К ее разработке в 1982 году приступила шведская фирма «Кокумс марин AB» по заказу правительства. Специалисты изначально рассматривали ВНЭУ с двигателем Стирлинга как вспомогательную, работающую совместно с традиционной дизель-электрической ЭУ (ДЭЭУ). Проведенные ими исследования показали, что новая установка, создаваемая как главная (без использования традиционной ДЭЭУ), будет слишком дорогой в производстве и технические требования, предъявляемые к энергоустановке подводной лодки, будет трудно удовлетворить.

Принципиальная схема двигателя Стирлинга

Королевские ВМС Швеции выбрали ВНЭУ с двигателем Стирлинга по нескольким причинам: высокая удельная мощность, низкий уровень шумности, отработанность технологий производства ДС, надежность и простота эксплуатации.

Высокая удельная мощность ДС достигается за счет сжигания в камере сгорания дизельного топлива в сочетании с кислородом. На ПЛ необходимый запас кислорода хранится в жидком состоянии, что обеспечивается современными криогенными технологиями.

Двигатель Стирлинга является двигателем внешнего сгорания. Принцип его работы предусматривает использование тепла, вырабатываемого внешним источником, и его подвод к рабочему телу, находящемуся в замкнутом контуре. ДС превращает тепло, производимое внешним источником, в механическую энергию, которая затем преобразуется генератором в постоянный ток. Регенератор, входящий в состав замкнутого рабочего контура двигателя, забирает от рабочего тела тепловую энергию, образующуюся после его расширения, и возвращает ее назад в цикл, когда газ меняет направление.

В ДС применяются поршни двойного действия. Пространство над поршнем является полостью расширения, а пространство под поршнем — полостью сжатия. Полость сжатия каждого цилиндра внешним каналом через холодильник, регенератор и нагреватель связана с полостью расширения соседнего цилиндра.

Необходимое сочетание фаз расширения и сжатия достигается с помощью распределительного механизма на основе кривошипов. Принципиальная схема двигателя Стирлинга приведена на рисунке.

Тепловая энергия, которая требуется для работы ДС, вырабатывается в камере сгорания высокого давления путем сжигания дизельного топлива и жидкого кислорода.

Кислород и дизельное топливо в пропорции 4 : 1 поступают в камеру сгорания, где и происходит их сжигание.

Для того чтобы поддерживать необходимую температуру рабочего процесса и обеспечить достаточную термостойкость материалов, в конструкции ДС применяется специальная система рециркуляции газов (GRC). Эта система предназначена для разбавления чистого кислорода, поступающего в камеру сгорания, газами, образующимися в процессе горения топливной смеси.

При работе двигателя Стирлинга часть выхлопных газов удаляется за борт, что может привести к образованию следа из пузырей. Это связано с тем, что процесс сгорания в ДС идет с большим избытком неиспользованного кислорода, который не может быть выделен из выхлопных газов. Для уменьшения количества пузырей, образующихся при растворении отработавших газов в забортной воде, применяется абсорбер, в котором происходит смешивание газов и воды. При этом выхлопные газы предварительно охлаждаются в специальном теплообменнике с 800 до 25 °С. Рабочее давление в камере сгорания позволяет удалять выхлопные газы на разных глубинах погружения ПЛ, вплоть до рабочей, что не требует использования для этих целей специального компрессора, обладающего повышенной шумностью.

Так как процесс внешнего подвода тепла неизбежно сопровождается дополнительными тепловыми потерями, КПД ДС меньше, чем у дизельного двигателя. Повышенная коррозия не позволяет использовать в ДС обычное дизельное топливо. Необходимо топливо с низким содержанием серы.

Для шведской программы был принят ДС типа V4-275 фирмы «Юнайтед Стирлинг». Он представляет собой четырех-цилиндровый двигатель (рабочий объем каждого цилиндра 275 см3). Цилиндры расположены V-образно с целью снижения шума и вибрации. Рабочее давление в камере сгорания двигателя 2 МПа, благодаря чему обеспечивается его использование на глубинах погружения ПЛ до 200 м. Для работы двигателя на больших глубинах необходима компрессия выхлопных газов, что потребует дополнительного расхода мощности на удаление выхлопных газов и приведет к повышению уровня шумности.

Первой энергоустановкой на базе ДС была оборудована подводная лодка типа «Нэккен», спущенная на воду после модернизации в 1988 году. Двигатель Стирлинга, цистерны для хранения дизельного топлива, жидкого кислорода и вспомогательное оборудование были размещены в дополнительной секции с нулевой плавучестью, врезанной в прочный корпус ПЛ. За счет этого длина лодки увеличилась на 10 %, что незначительно повлияло на изменение ее маневренных качеств.

Два ДС типа V4-275R работают на генераторы постоянного тока мощностью по 75 кВт. Двигатели размещены в шумоизоляционных модулях на виброизолирующих конструкциях с двухкаскадной амортизацией. Как показали испытания, ДС способен вырабатывать достаточное количество электроэнергии, необходимое для питания бортовых систем ПЛ, обеспечения подзарядки АБ и движения лодки со скоростью до 4 уз.

Для достижения более высоких скоростей хода и питания главного гребного электродвигателя предусматривается использование двигателя совместно с АБ.

Благодаря применению комбинированной энергоустановки время плавания в подводном положении увеличилось с 3-5 до 14 сут, а скорость патрулирования — с 3 до 6 уз. В результате этого повысилась скрытность ПЛ.

Как утверждают шведские специалисты, двигатель Стирлинга в корабельных условиях продемонстрировал высокие надежность и ремонтопригодность. Его шумоизлучение не превосходит шума гребного электродвигателя и на 20-25 дБ ниже, чем у эквивалентного по мощности дизельного двигателя.

ВМС Швеции оснащают данной вспомогательной ВНЭУ ПЛ типа «Готланд».

Контракт на строительство трех ПЛ этого типа был подписан правительством страны с фирмой «Кокумс» в марте 1990 года.

Первая подводная лодка данной серии — «Готланд» — была принята на вооружение в 1996 году, две последующие: «Апланд» и «Халланд» — в 1997-м. В ходе модернизации планируется оборудовать вспомогательными ЭУ данного типа также ПЛ типа «Вэстерготланд».
Как сообщают иностранные источники, шведские подводные лодки, оснащенные ЭУ с ДС, уже на практике показали хорошие результаты. В частности, во время учений было доказано превосходство ПЛ «Халланд» над ПЛ ВМС Испании с традиционной дизель-электрической энергоустановкой, а также продемонстрированы ее улучшенные ТТХ в ходе совместного плавания с атомными подводными лодками ВМС США и Франции.

Энергетическая установка с ЭХГ. Электрохимический генератор — это установка, в которой химическая энергия топлива непосредственно превращается в электрическую. Основой ЭХГ являются топливные элементы (ТЭ), в которых и происходит процесс генерирования электроэнергии, возникающей при взаимодействии топлива и окислителя, непрерывно и раздельно подводимых к ТЭ. В принципе топливный элемент — разновидность гальванического.

В отличие от последнего ТЭ не расходуется, так как активные компоненты подводятся непрерывно (топливо и окислитель).

В ходе исследований проводились испытания различных типов топлива и окислителей. Наилучших результатов удалось добиться при использовании реакции между кислородом и водородом, в результате взаимодействия которых вырабатываются электрическая энергия и вода.

Генерирование постоянного тока посредством холодного сгорания водорода и кислорода было известно давно и успешно использовалось для получения электроэнергии на подводных аппаратах. Этот принцип получения электроэнергии был использован на ПЛ только в 1980-е годы. В ПА кислород и водород хранились раздельно в прочных резервуарах под высоким давлением. Хотя электрохимические генераторы более эффективны, чем аккумуляторные батареи, их применение на ПЛ было затруднено тем, что запас топливных реагентов, хранящихся в газообразном состоянии, не позволял обеспечивать требуемую продолжительность подводного плавания.

Наиболее оптимальный способ хранения кислорода — в жидком состоянии (в криогенной форме — при температуре 180 °С), водорода — в форме металлгидрида.

К середине 1980-х годов немецкий консорциум GSC (German Submarine Consortium), включающий фирмы IKL (Ingenieurkontor Lubeck), HDW (Howaldtswerke Deutsche Werft AG) и FS (Ferrostaal), разработал и создал опытную береговую установку ЭХГ с топливными элементами фирмы «Сименс» для проверки совместной работы ее компонентов — топливных элементов, систем хранения водорода и кислорода, трубопроводов, системы управления, а также взаимодействия работы с традиционной ЭУ ПЛ. Опытный образец ЭХГ был конструктивно выполнен с таким расчетом, чтобы по завершении испытаний он мог быть установлен на действующей ПЛ без доработок. Результаты береговых испытаний показали, что ЭУ с ЭХГ может быть эффективно использована на ПЛ.

В 1989 году в интересах ВМС ФРГ успешно закончилась девятимесячная серия морских испытаний ПЛ U-1 проекта 205, оборудованной вспомогательной ВНЭУ с ЭХГ на верфи HDW. В результате руководство этого вида ВС отказалось от дальнейшего строительства ПЛ только с дизель-электрической ЭУ и приняло решение использовать «гибридные» (ДЭЭУ как основная и вспомогательная ЭУ с ЭХГ). Дальнейшие исследования направлены на разработку таких установок с ЭХГ в качестве главной.

Конструктивно ЭХГ представляет собой электрохимические модули с полимерными мембранами (PEM). Все модули устанавливаются на единой раме и могут быть соединены как последовательно, так и параллельно.

Вспомогательными в ЭУ с ЭХГ являются система охлаждения с использованием забортной воды и система остаточных газов. Последняя обеспечивает дожигание остаточного водорода в системе вентиляции АБ и использование остаточного кислорода для бортовых нужд. Система управления ЭУ интегрирована с системой контроля безопасности, мониторы которой находятся в центральном посту.

Преобразование энергии в топливных элементах происходит бесшумно.

В составе ЭУ отсутствуют узлы, совершающие вращательные или колебательные движения. Она имеет малое тепловыделение, вследствие чего не оказывает значительного влияния на формирование физических полей. Единственная вспомогательная система с вращающимися частями — система охлаждения, но она не настолько шумная, чтобы сильно повлиять на уровень акустического поля ПЛ.

Первоначальная активизация реакций в топливных элементах не требует много электроэнергии, для того чтобы металл-гидрид, хранящийся в баллонах, расположенных в междубортном пространстве, стал выделять водород и начал испаряться кислород, хранящийся в жидком состоянии в ударозащищенных криогенных цистернах, выполненных из маломагнитной стали.

Этот тип ЭУ достаточно эффективен, он имеет высокий КПД — до 70 %, и по этому показателю значительно превосходит другие воздухонезависимые энергоустановки. Сравнительные данные зависимости КПД разных типов ВНЭУ от относительного уровня выходной мощности показаны на графике. Процесс преобразования энергии происходит при низкой рабочей температуре (60-90 °С). Для поддержания первоначально инициированного электрохимического процесса требуется небольшое количество тепла, выделяемого системой в процессе работы. Часть тепла, вырабатываемого ЭУ, может использоваться для бытовых нужд, таких как обогрев.

Количество тепла, которое необходимо отводить от установки, невелико, поэтому принудительное охлаждение ЭУ забортной водой не требует длительного времени (до суток ее работы). Воду, производимую в ходе реакции, после соответствующей обработки можно использовать для питья.

Комбинация компактных топливных, последовательно соединенных элементов позволяет получить любое требуемое напряжение. Регулировка напряжения достигается изменением числа пластин в агрегатах с топливными элементами.

Наибольшая мощность может быть достигнута посредством последовательного соединения этих элементов.

Работа ЭУ с ЭХГ не зависит от глубины погружения ПЛ. Электроэнергия, генерируемая такой энергоустановкой, поступает прямо на главный распределительный щит лодки. 65 % ее расходуется на движение и корабельные нужды, 30 % — на систему охлаждения и систему остаточных газов ЭУ, 5 % — на дополнительное оборудование ЭУ.

Вспомогательная ЭУ может работать как параллельно с АБ, обеспечивая электродвижение ПЛ и питание других потребителей, так и для подзарядки АБ.

Планируется оснастить вспомогательной ЭУ с ЭХГ четыре и две ПЛ типа 212А, строящихся для ВМС ФРГ и Италии соответственно, а также экспортный вариант лодки типа 214 для ВМС Греции и Республики Корея.

Две ПЛ из первой подсерии лодок типа 212А для ВМС ФРГ оборудованы вспомогательной ЭУ с ЭХГ номинальной мощностью около 300 кВт с девятью топливными элементами по 34 кВт. Лодки второй подсерии планируется оснастить двумя топливными элементами по 120 кВт. Они будут иметь практически те же массогабаритные характеристики, что и топливные элементы мощностью 34 кВт, но при этом их эффективность увеличится в 4 раза. ПЛ типа 212А будет способна находиться в подводном положении в течение примерно двух недель. Номинальная мощность данной установки позволит развивать скорость хода до 8 уз без использования АБ.

Модульная конструкция ЭУ на основе топливных элементов не только облегчает их установку на строящихся ПЛ, но и позволяет оборудовать ими ранее построенные, даже те, которые были построены по лицензиям на верфях стран — импортеров немецких ПЛ.

Кроме того, такая ЭУ, как утверждают немецкие специалисты, отличается высокой ремонтопригодностью и более продолжительным сроком службы.

Паротурбинная установка (ПТУ) замкнутого цикла. ПТУ MESMA (Module d’Energie Sous-Marin Autonome), работающая по замкнутому циклу Ренкина, была разработана управлением кораблестроения ВМС Франции DCN для продажи на экспорт. В ее производстве участвуют французские фирмы «Текникатом», «Термодайн», «Эр ликвид», «Бертин», а также судоверфь «Эмпреса насьональ Базан» (Испания).

Сравнительные данные зависимости КПД воздухонезависимой ЭУ от относительного уровня выходной мощности (1 — ЭХГ, 2 — ДЗЦ, 3 — двигатель Стирлинга, 4 — ПТУ MESMA)

MESMA является двухконтурной установкой. В первом контуре в результате сгорания этанола в кислороде образуется теплоноситель (парогаз), который проходит через тракт парогенератора и отдает тепло воде, циркулирующей во втором контуре.

Вода превращается в пар высокого давления, вращающий паровую турбину, соединенную с генератором. Кислород хранится на борту ПЛ в специальных емкостях в жидком состоянии. Продуктами реакции горения являются вода и отработанные газы, отводимые за борт. Это может привести к увеличению заметности ПЛ.

Горение в камере сгорания происходит под давлением 6 МПа, вследствие чего установка может работать на глубинах до 600 м, поэтому для удаления за борт продуктов горения не надо задействовать компрессор.

КПД энергоустановки с ПТУ MESMA составляет 20 %, что обусловлено большими потерями при многократном преобразовании энергии — сжигание топлива, получение перегретого пара, генерация трехфазного тока и последующее его преобразование в постоянный.

Вся установка в целом отличается достаточной компактностью и монтируется в секции прочного корпуса длиной 10 м и шириной 7,8 м. Кислород хранится в сжиженном состоянии в баллонах, смонтированных на специальных амортизационных креплениях внутри прочного корпуса ПЛ в вертикальном положении.

В сентябре 1998 года завершились стендовые испытания опытного образца ЭУ MESMA. В апреле 2000 года на судоверфи в г. Шербур была изготовлена первая корабельная энергоустановка, размещенная в секции прочного корпуса.

После завершения сдаточных испытаний модуль с ЭУ должен был быть отправлен в Пакистан для оснащения строящейся там по французской лицензии ПЛ «Гази» типа «Агоста 90B». Это первая ПЛ данного типа, на которой вспомогательная воздухонезависимая ЭУ будет установлена в процессе строительства. Две другие ПЛ, построенные ранее, намечается дооборудовать ими позже — в процессе модернизации и ремонта.

Применение вспомогательных воздухонезависимых энергетических установок на неатомных ПЛ позволило улучшить их ТТХ по продолжительности подводного плавания, что повысило скрытность лодок и расширило их боевые возможности. Помимо строящихся ПЛ вспомогательными ВНЭУ можно оборудовать имеющиеся дизельные подводные лодки в процессе их модернизации. Дальнейшее развитие технологий и получение на этой основе качественно новых характеристик ВНЭУ, вероятнее всего, позволит неатомным ПЛ решать задачи, свойственные атомным.

Зарубежное военное обозрение 2004 №6, С. 59-63

 

Воздухонезависимые энергетические установки (ВНЭУ) — ВПК.name

Схема работы воздухонезависимой энергетической установки (ВНЭУ)
Источник: http://australlianproxy.appspot.com/

Воздухонезависимые энергетические установки (ВНЭУ).

ВНЭУ позволяет подводным лодкам (ПЛ) находиться в подводном положении до 25 суток, при этом значительно уменьшает шумность ПЛ.

«Законодателями» мод в области разработки и установки ВНЭУ на свои ПЛ выступают Германия и Швеция.

Германские корабелы ещё с конца 90-х годов строят малые ПЛ проекта 212\214, оснащенные гибридной энергетической установкой.

Оснащение лодки такой анаэробной установкой позволило немцам увеличить время нахождения ее в подводном положении до 20 суток. И сейчас германские «малютки» с ВНЭУ различных модификаций находятся на вооружении Германии, Италии, Португалии, Турции, Израиля, Кореи и еще нескольких стран.

Шведский концерн Kockums Submarin Systems, в свою очередь, в конце прошлого века начал строительство подлодок класса Gotland с ВНЭУ на основе т.н «двигателя Стирлинга». При его использовании эти лодки также могут находиться под водой без подзарядки аккумуляторных батарей до 20 суток. И сейчас ПЛ с двигателями Стирлинга есть не только в странах Скандинавии, но и в Австралии, Японии, Сингапуре и Таиланде.

13 октября 2014 года Российский оборонно-промышленный комплекс в1л нашу страну в число стран лидеров в этой области. В России принято решение о серийном производстве воздухонезависимых энергетических установок (ВНЭУ) для оснащения подводных лодок проекта 677 «Лада». Испытания опытного макета ВНЭУ на стенде завершились успешно.

О ВНЭУ нашей лодки известно пока немного. Так же как и у немцев, в ее основе будет электрохимический генератор. Но она будет принципиально отличаться тем, что водород, необходимый для работы ВНЭУ, будет получаться прямо на борту с помощью реформинга имеющегося дизельного топлива.

Cубмарина с двигателем Стирлинга следующего поколения

Начались исследования, проектирование и разработка преемника японских ударных подводных лодок класса Soryu, которые поступили на вооружение в 2009 году. Этому новому типу было дано обозначение 29SS.

Созданием субмарин нового поколения занимается компания Mitsubishi Heavy Industries (MHI). Soryu получила широкое признание в мире как одна из лучших подлодок и часто рассматривается в качестве наиболее передовой и самой малошумной, об этом пишет указывает издание Navy Recognition.

 

Дизель-электрический корабль, использующий двигатели Стирлинга, весит приблизительно 4 000 тонн и является крупнейшей послевоенной субмарины страны, «обеспечивая важное тактическое и стратегическое преимущество перед конкурентами». В настоящее время в составе японского флота находятся 10 субмарин данного типа. Еще три единицы строятся и должны быть введены в строй до 2023 года.

Недавно тип Soryu прошел модернизацию. На новые подлодки будут установлены передовые литиево-ионные батареи в качестве малошумного источника питания, являясь одним из основных технологических прорывов, которые, как ожидается, будут наследованы классом 29SS.

 

Японский производитель подводных лодок, представил предварительный проект типа 29SS. Как утверждается, первый его представитель должен быть введен в эксплуатацию в конце 2020-х годов. Фаза НИОКР будет проходить в период с 2025 по 2028 год, а первый корабль этого класса, вероятно, будет введен в строй около 2031 года.

Ожидается, что 29SS сохранит общую форму корпуса Soryu, однако новые корабли будут иметь ряд изменений в конструкции, включая существенно уменьшенный парус (ранее так называлась башня управления). Предполагается, что он будет смещен во внутрь субмарины, что позволит уменьшить гидродинамическое сопротивление. Это положительно скажется на шумовой сигнатуре подводных лодок. При этом плавники будут перемещены с паруса на корпус.

Soryu получила широкое признание в мире как одна из лучших подлодок и часто рассматривается в качестве наиболее передовой и самой малошумной, об этом пишет указывает издание Navy Recognition.

 

Кроме того, планируется, что 29SS будет оснащена эжектором (струйным насосом), который заменит традиционный винт, используемый для движения. Впрочем, данное новшество ожидается уже на будущих австралийских подводных лодках класса Attack.

29SS, вероятно, сохранит то же вооружение, что и лодки Soryu, имеющие шесть носовых 533-мм торпедных аппарата, до 30 торпед типа 89 или заменяющие их противокорабельные ракеты «Саб-Гарпун». Хотя существует общая тенденция к установке вертикальных пусковых шахт за парусом подводной лодки, у Японии нет предназначенных для них ракет.

 

 

 

Двигатель Стирлинга

 

По мнению многих зарубежных специалистов, перспективным направлением является разработка и широкое внедрение энергетических установок на основе двигателей Стирлинга.  

Анимация классического двигателя Стирлинга с конфигурацией β-типа, при которой рабочий и вытеснительный поршни собраны в одном цилиндре. wikipedia.org.

Низкий уровень шума, малая токсичность отработавших газов, работа на различных видах топлива, большой ресурс, соотношение размеров и массы, хорошие характеристики крутящего момента – все эти параметры дают возможность двигателям Стирлинга в ближайшее время значительно «потеснить» двигатели внутреннего сгорания.

 

Двигатель Стирлинга, относящийся к классу двигателей с внешним подводом теплоты, является уникальной тепловой машиной. Циклические процессы сжатия и расширения в двигателе происходят при различных значениях температуры, а управление потоком рабочего тела осуществляется путем изменения его объема.

 

 

Конструктивно двигатель представляет собой удачное сочетание в одном агрегате компрессора, детандера и теплообменных устройств: нагревателя, регенератора и холодильника, образующих внутренний контур. Он содержит некоторый постоянный объем рабочего газа, перемещающийся между «холодной» частью (находящейся в зоне температуры окружающей среды) и «горячей» частью.

«Стирлинг» не имеет выхлопа из цилиндров, а это значит, что уровень его шума гораздо меньше, чем у поршневых двигателей внутреннего сгорания. β-стирлинг с ромбическим механизмом является идеально сбалансированным устройством и, при достаточно высоком качестве изготовления, имеет предельно низкий уровень вибраций (амплитуда вибрации меньше 0,0038 мм). 

 

Как у любого двигателя с внешним подводом теплоты, нагревание рабочего тела во внутреннем контуре происходит через теплообменную поверхность за счет сжигания любого вида топлива или других источников теплоты. Это позволяет применять в двигателях Стирлинга как традиционные, так и нетрадиционные виды топлива – биогаз, уголь, отходы лесной промышленности и сельского хозяйства, а также солнечную и другие виды энергии. Многотопливность делает их особенно привлекательными для использования возобновляемых и местных источников энергии.

 

 

Уже сегодня наиболее крупные инновационные проекты в области альтернативной энергетики связаны именно с двигателями Стирлинга.

Мембранный двигатель Стирлинга для солнечных установок.

 

 

 

Двигатель Стирлинга и производители подлодок

 

Нужно отметить, что в тех областях техники, где начинают применять двигатели Стирлинга, происходит технологический рывок. Так, например, применение на шведских неатомных подводных лодках анаэробных энергоустановок с двигателями Стирлинга значительно повысило их «скрытность» и совершило настоящий переворот в области подводного кораблестроения.

 

Сейчас по этому пути идут все ведущие фирмы, производители подлодок,  поскольку «на кону» – мировой рынок подводных лодок XXI века, а это примерно 400 единиц до 2030 года. «Козырными картами» в этой борьбе, несомненно, станут субмарины с двигателями Стирлинга. Они уже в настоящее время по «скрытности» и другим характеристикам не только приблизились к атомоходам, но по некоторым показателями даже превосходят их. Так, в ходе двух учений в Атлантике, прошедших в 2003 г., шведская подводная лодка Halland с анаэробными двигателями Стирлинга опередила испанскую субмарину с обычной дизель-электрической установкой, а затем и французскую атомную подлодку. Она же в Средиземном море лидировала в «схватке» с американской атомной подлодкой «Хьюстон». Нужно отметить, что малошумная и высокоэффективная Halland в 4,5 раза дешевле своих атомных соперников.

 

 

 

Источник/ Источник/ Источник

 

Современная подводная лодка с анаэробным двигателем. Мощная и воздухонезависимая

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

Воздухонезависимый двигатель

Воздухонезависимый двигатель — понятие, включающее в себя технологии, которые позволяют подводной лодке плавать без необходимости подниматься на поверхность. Понятие обычно исключает использование ядерной энергии.
Распространение получили четыре вида:
паротурбинные установки замкнутого цикла
двигатели с внешним подводом тепла Стирлинга,
дизели замкнутого цикла,
энергетические установки с электрохимическими генераторами.
К созданию воздухонезависимой энергетической установки разные страны подошли по-своему:
основой немецкой установки стали электрохимический генератор и интерметаллидное хранение водорода
КБ «Рубин» в России своим направлением по созданию ВНЭУ избрало электрохимический генератор Топливный элемент.
Швеция пошла по пути создания установки на базе двигателя Стирлинга;
французы создали установку МЕSМА Module dEnergie Sous-Marine Autonome на основе работы турбины по замкнутому циклу, использующей этанол и жидкий кислород

1. Применение
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 Tecnicas Reunidas и Китая.

1.1. Применение Двигатель Стирлинга
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 тысяч 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 годов 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».

1.2. Применение Газотурбинный двигатель
На форуме «Армия-2019» в июне 2019 года генеральный директор санкт-петербургского КБ «Малахит», входящего в состав ОСК, Владимир Дорофеев сообщил, 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.
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.

1.3. Применение Литиевые батареи
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. Основным недостатком такой энергетической установки является её высокая стоимость.

• поверхность. Основная статья: Воздухонезависимый двигатель По словам ведущего конструктора КБ Малахит Игоря Караваева, новый двигатель имеет два режима работы
• Двигатель Стирлинга — тепловая машина, в которой рабочее тело, в виде газа или жидкости, движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего
• и для зарядки аккумуляторных батарей АБ Электрический: — воздухонезависимый двигатель Siemens SINAVYCIS Permasin — электродвигатель постоянного тока
• аппаратов, а последняя построенная лодка получила дополнительный воздухонезависимый двигатель MESMA, что увеличило подводную дальность хода в 2, 7 раза при
• ВМС КНР. Является первым типом китайских подлодок, оснащенных воздухонезависимым двигателем Предположительно, является одним из самых тихих ДЭПЛ, используемых
• которых отличаются увеличенным водоизмещением и установкой воздухонезависимого двигателя Стирлинга. Подводные лодки типа Сорю станут первым проектом
• стали первыми в мире серийными подводными лодками, использующими воздухонезависимые двигатели Стирлинга. В 2005 — 2007 годах подводная лодка Готланд была сдана
• изготавливаются на экспорт во многие страны, а проект 212 с воздухонезависимым двигателем на топливных элементах был признан новым словом в подводном
• в том числе французский сонар DUUX — 5, а также тестировались воздухонезависимые двигатели снижавшие заметность подлодки на радарах. Учения с участием
• изгибом Дизельные двигатели 2 x MTU 16V — 396 3.96МВт Заряжающие генераторы: 2 x Piller Ntb56.40 — 10 0.97 МВт Воздухонезависимый двигатель 2 x HDW модуля
• восьмиметровой секции корпуса, врезанной в середине лодки, разместились воздухонезависимые двигатели системы Стирлинга, позволившие лодке непрерывно оставаться под
• современных неатомных подводных лодках Швеции и Японии применяется воздухонезависимый двигатель Стирлинга, работающий на жидком кислороде, который в дальнейшем

• Калибр и использования двух вариантов двигательной установки — воздухонезависимой энергетической установки ВНЭУ и литий — ионной аккумуляторной батареи
• сформулированы первоначальные требования к необходимому типу двигателя для подводных судов: требовался двигатель мощностью 7500 л. с., способный перемещать субмарину
• 308 была удлинена на 2 м в связи с необходимостью испытаний воздухонезависимого двигателя ES5E: Экспортная версия типа 035G с возможностью запуска управляемой
• Вспомогательная ядерная энергетическая установка ВАУ — 6 — российский вариант воздухонезависимой ЭУ для дизельных ПЛ О пуске первого реактора в Сосновом Бору РЕЗУЛЬТАТЫ
• Харусио Асасио была в экспериментальном порядке в 2002 году оснащена двигателями Стирлинга. S.Saunders. Jane s Fighting Ships 2004 — 2005 — Jane s Information
• разработано несколько проектов альтернативных подводных двигателей например, газотурбинный двигатель Вальтера, который обеспечивал как надводный, так и подводный
• элементов. Global Security.org Анаэробные энергетические установки с двигателями Стирлинга — Новые российские технологии для отечественного подводного
• Северном флоте Что касается возможной установки на эти субмарины воздухонезависимой анаэробной энергетической установки, то необходимо дождаться результатов
• Вспомогательная ядерная энергетическая установка ВАУ — 6 — российский вариант воздухонезависимой ЭУ для дизельных ПЛ История создания и опытной эксплуатации подводной

• принимающий командование новейшей подводной лодкой, оснащённой воздухонезависимым двигателем Рудольф Руди фон Хакльгебер, немецкий математик и криптограф
• Главный гребной двигатель выполнен на постоянных магнитах. Предусмотрена возможность дополнения энергоустановки перспективной воздухонезависимой установкой
• прогрессивные проекты используют для экономичного хода двигатель Стирлинга и воздухонезависимые двигатели на топливных элементах. Атомное подводное кораблестроение
• обеспечивается при помощи четырех рулей и одного винта. Для снижения шума, двигатель установлен на амортизаторах, а корпус покрыт резиновыми плитками. Конструкция
• Atilay 1200 Atilay S — 347 1976 Средний ремонт с установкой воздухонезависимого двигателя отменен. Планируется ограниченная модернизация. Saldiray S — 348

Воздухонезависимый двигатель: внэу российской разработки, подводных лодок нового поколения с анаэробной установкой, дизели замкнутого цикла, анаэробные установки для подводных лодок, двигатель стирлинга на подводных лодках, анаэробный двигатель стирлинга, двигателя подводных лодок, бескислородные двигатели

Анаэробные установки для подводных лодок.

Неатомная подводная лодка проекта а26 швеция НЕВСКИЙ. Если немецкие специалисты развивают воздухонезависимые силовые установки на основе топливных элементов, то их шведские коллеги еще с. Анаэробный двигатель стирлинга. УВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Совершенно секретно. Водоизмещением около 2000 тонн, оснащенными воздухонезависимой в мире, использующими воздухонезависимый двигатель Стирлинга.

Двигателя подводных лодок.

Воздухонезависимый двигатель. ВНЭУ быть! КБ Малахит. Набор инструмента для установки фаз ГРМ двигателей Ford 1.6 TI VCT 16v DURATEC AL010218 высокого качества с бесплатной доставкой по всему. Дизели замкнутого цикла. Боевой потенциал неатомного флота: как новые RT. Которой была посвящена успехам китайских разработчиков воздухонезависимой энергетической установки ВНЭУ на основе двигателя Стирлинга. Внэу российской разработки. Первая подлодка на водородном топливе готова к испытаниям. Одно из значимых преимуществ Пираний воздухонезависимый ​анаэробный двигатель. Это позволяет им долгое время.

Электрическая система купите categoryName с бесплатной.

Или воздухонезависимыми энергетическими установками ВНЭУ. Двигатель Стирлинга – тепловая машина, в которой рабочее. В Малахите рассказали о газотурбинной ВНЭУ замкнутого цикла. Воздухонезависимые энергоустановки стали важным СТИРЛИНГ. ВНЭУ с двигателем Стирлинга – сравнительно простая установка,. Россия испытала принципиально новый двигатель для Взгляд. Предполагается оснастить воздухонезависимой энергетической установкой ВНЭУ замкнутого цикла с газотурбинным двигателем. Современная подводная лодка: мощная и воздухонезависимая. Воздухонезависимый двигатель позволяет неатомной субмарине плавать продолжительное время под водой без необходимости.

Forbes США новейшая российская подлодка не похожа ни на.

Работы над воздухонезависимой энергетической установкой ВНЭУ Смысл установки в том, что электрический двигатель лодки. Флот России ждет дизельные подлодки с анаэробным двигателем. Благодаря тому, что различные виды двигателей работают в с воздухонезависимой энергетической установкой ВНЭУ на базе. Воздухонезависимые двигатели внешнего сгорания для судовых. Н двигателя Стирлинга. При его использовании эти лодки также могут находиться под водой без подзарядки аккумуляторных батарей до 20 суток. И. ВОЗДУХОНЕЗАВИСИМЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ. Воздухонезависимый двигатель Стирлинга. Предположительно, A26 и до пяти узлов только с применением двигателей Стирлинга.

Вторую шведскую подлодку класса Gotland оборудовали.

Класса Gotland оборудовали новейшим двигателем Стирлинга. было установить воздухонезависимый двигатель Стирлинга 3 го. Создатель Ясеней успешно испытал образец ТАСС. В качестве силовой установки применяется двигатель В 92С2. Наше предложение известно: это Амур с воздухонезависимой энергетической. Новости 4Ka.Ru. Являются ли китайские ПЛ с воздухонезависимым двигателем Стирлинга инновацией. Важнейшей характеристикой для обеспечения.

Россия успешно испытала воздухонезависимую установку для.

Морское бюро машиностроения Малахит совместно с конструкторским бюро Рубин разрабатывают воздухонезависимую силовую. Отечественные корабельные дизельные PRoAtom. Испытания воздухонезависимой энергетической установки всем мире воздухонезависимые установки более известны как двигатель.

Дизель электрические подводные лодки тип bastion karpenko.

Подводная лодка воздухонезависимая энергетическая установка Однако в дальнейшем для ВНЭУ ПЛ применялся в основном двигатель с внешним. В Швеции начали испытания субмарины с воздухонезависимым. Второй воздухонезависимый двигатель Siemens SINAVYCIS Permasin электродвигатель постоянного тока со встроенным. Швеция обнародовала техданные о подлодке нового поколения. Образец воздухонезависимой установки для малых подлодок с газотурбинным двигателем замкнутого цикла успешно испытан,.

Развитие воздухонезависимых энергетических установок.

Россия успешно испытала воздухонезависимую установку для но в военной промышленности это как раз таки двигатель прогресса. РАЗРАБОТКА ВОЗДУХОНЕЗАВИСИМОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ. Пример предложения с Воздухонезависимый двигатель, памяти переводов. add example. No translation memories found. Consider more lenient search:. НЕАТОМНАЯ ПОДВОДНАЯ ЛОДКА ПРОЕКТА 677 ЛАДА, NOT. Лодок НАПЛ воздухонезависимыми анаэробными вспомогательными мире НАПЛ с анаэробными установками используют двигатель Стирлинга. Япония переведет подлодки на литий ионные батареи. Включающей установку двигателя Стирлинга третьего поколения, использующими воздухонезависимые двигатели Стирлинга.

Купить ac motor по выгодной цене в интернет магазине.

Воздухонезависимый двигатель – это обязательный элемент для любой На Collins невозможно установить воздухонезависимую энергетическую. Россия успешно испытала воздухонезависимую установку. Петербургское ЦКБ Рубин завершило создание воздухонезависимой силовой установки ВНЭУ для неатомных подлодок пятого. Швеция построит дизель стирлинг электрические подлодки. Планируется установить воздухонезависимый двигатель Стирлинга, который рассматривается в качестве альтернативного силового. Современная подводная лодка с анаэробным двигателем. Двигатели внешнего сгорания на базе пульсационной трубы и термоакустики являются перспективными для судовых энергоустановок. В них могут.

В России началась разработка субмарин пятого поколения.

С воздухонезависимыми силовыми установками большей длительностью нахождения под водой. A26 получат двигатель стирлинга. Зубастая Хаски: идёт разработка потенциальной субмарины. К испытаниям подводной лодки с воздухонезависимым двигателем, или, как еще называют, анаэробной силовой установкой, которую.

Подводные лодки проекта 212А. Что такое.

Впрочем, благодаря воздухонезависимым энергетическим хода в дело вступает воздухонезависимый двигатель Siemens SINAVY. Набор инструмента для установки фаз ГРМ двигателей Ford 1.6. Тепловых двигателей: двигатели с внешним подводом теплоты Стирлинга, дизель по замкнутому циклу, паровые турбины замкнутого.

Неатомная подводная лодка gotland типа а19 Bastion.

Анаэробный, или воздухонезависимый двигатель – это двигатель, которому для работы не нужен атмосферный воздух. Корабль. Книга Корабельные воздухонезависимые энергетические. КБ Малахит испытало образец воздухонезависимой энергетической установки ВНЭУ с газотурбинным двигателем, которая. Двигатели Стирлинга на подводных лодках – Военное оружие и. ВНЭУ это воздухонезависимая энергетическая установка, в основе которой инновационный газотурбинный двигатель замкнутого.

анаэробные установки для подводных лодок, двигатель стирлинга на подводных лодках, подводных лодок нового поколения с анаэробной установкой

Дата публикации:

05-16-2020

Дата последнего обновления:

05-16-2020

Швеция примет на вооружение гибридные подлодки

У блока отсутствует swig шаблон (наличие обязательно)

У блока отсутствует файл с данными (наличие не обязательно)

Шведский концерн Saab разработает и построит две подводные лодки проекта А26 с гибридными силовыми установками. Работы выполняются по заказу министерства обороны Швеции, субмарины должны принять на вооружение к 2024 году.

Как сообщается, силовые установки новых субмарин будут состоять из обычного дизель-электрического двигателя и и воздухонезависимого двигателя Стирлинга шведской компании Kockums Naval Solutions. Силовая установка Стрирлинга представляет собой тепловую машину, которая работает за счет изменения объема жидкости или газа при нагревании и охлаждении. При этом все происходит в замкнутом объеме при внешней системе сгорания. Дизельное топливо под воздействием кислорода сжигается в специальной камере, соединенной с рабочей областью машины. Двигатель Стирлинга в подводной лодке будет использоваться для питания электромоторов и зарядки аккумуляторов.

Преимуществом использования гибридных силовых установок в ПЛ является малошумность их работы, что затрудняет обнаружение субмарины противником. К недостаткам же можно отнести малую скорость хода лодки с такой установкой. Двигатель Стирлинга может развивать скорость не более 7 узлов, а обычный дизель-электрический двигатель — до 20 узлов.

Что касается проекта А26, то эти субмарины имеют длину 63 метра и 6,4 метра. Экипаж лодки составляет от 17 до 26 человек. На субмарине установлены четыре торпедных аппарата калибра 530 миллиметров и один универсальный отсек для дополнительного вооружения.

Добавим, что немецкие корабелы с конца 90-х годов серийно строят лодки проекта 212\214, оснащенные гибридной энергетической установкой, которая работает в полностью автоматическом режиме — без обслуживания ее личным составом. В прошлом году в России было принято решение о серийном производстве воздухонезависимых энергетических установок (ВНЭУ) для оснащения будущих подводных лодок проекта 677 «Лада». Испытания опытного макета ВНЭУ на стенде завершились успешно.

Анаэробный двигатель принцип работы и устройство

Анаэробная силовая установка

Но самым перспективным оказалось направление, связанное с превращением химической энергии непосредственно в электрическую, без процесса горения или механического движения, иными словами с выработкой электрической энергии бесшумным способом. Речь идет об электрохимических генераторах. На практике такой способ нашел применение на современной германской подводной лодке U-212. Компоновка анаэробной энергетической установки показана на рисунке 12.

Электромеханический генератор создан на базе топливныхэлементов. По сути это аккумуляторная батарея с постоянной подзарядкой. Физика его работы базируется на процессе, обратном электролизу воды, когда при соединении водорода с кислородом выделяется электроэнергия. При этом энергетическое превращение происходит бесшумно, а единственным побочным продуктом реакции является дистиллированная вода, которой достаточно легко найти применение на подводной лодке.

По критериям эффективности и безопасности водород хранится в связанном состоянии в форме металлогидрида (сплав металла в соединении с водородом), а кислород — в сжиженном виде в специальных емкостях между легким и прочным корпусами субмарины. Между водородным и кислородным катодами находятся полимерные электролитные мембраны протонного обмена, выполняющие функцию электролита.

Мощность одного элемента достигает 34 кВт, а КПД энергетической установки составляет до 70 процентов. Несмотря на очевидные преимущества разработанной установки на топливных элементах, она не обеспечивает требуемые оперативно-тактические характеристики подводной лодки океанского класса, прежде всего в части, касающейся выполнения скоростных маневров при преследовании цели или уклонении от торпедной атаки противника. Поэтому подводные лодки проекта 212 оснащены комбинированной двигательной установкой, в которой для движения на высоких скоростях под водой используются аккумуляторные батареи или топливные элементы, а для плавания в надводном положении — традиционный дизель-генератор, в состав которого входит 16-цилиндровый V-образный дизель и синхронный генератор переменного тока. Дизель генераторы используются также для подзарядки аккумуляторных батарей — традиционного элемента неядерных подводных лодок. Электрохимический генератор, состоящий из девяти модулей топливных элементов, имеет суммарную мощность 400 л. с. и обеспечивает движение подлодки в подводном положении со скоростью 3 узла в течение 20 суток с показателями шумности ниже уровня естественных шумов моря.

Комбинированные силовые установки

В последнее время стали популярны комбинированные силовые установки. Первоначально комбинированные энергетические установки породили желание обеспечить военным кораблям одновременно высокую скорость для боя большую дальность плавания для действий в удаленных районах Мирового океана. В частности, та на германских крейсерах времен второй мировой войны появилась комбинация котлотурбинной и дизельной энергетических установок. В 1960-е годы на кораблях появились газовые турбины, которые по своей экономичности и особенностям эксплуатации могли использоваться только кратковременно и на больших оборотах. Для компенсации этого недостатка их стали комбинировать с котлотурбинной (COSAG) или дизельной (CODAG) энергетической установкой. Несколько позже появились та называемые маршевые газовые турбин, к которым требовались форсажные турбины (COGAG). Только появление всережимных газовых турбин позволили перейти к однородной газотурбинной энергетической установке.

Бывают даже уникальные комбинации энергетических установок CODEAG (дизель-газотурбинная с полным электродвижением), которая встречается на фрегате «Duke» Королевских ВМС Великобритании. При его создании конструкторы исходили из необходимости обеспечить сверхнизкий уровень шумности на малых ходах при использовании буксируемой антенны гидроакустической системы, а также быстрый переход от малой скорости хода к высокой. Установка включает в себя две газовые турбины суммарной мощностью 31000 л. с., два гребных электродвигателя постоянного тока мощностью по 2000 л. с., встроенных в линии гребных валов и работающих от четырех дизель-генераторов суммарной мощностью 8100 л. с. Такая главная энергетическая установка работает в четырех режимах: малой скорости с минимальным уровнем шумности при отключенных главных редукторах; высокой скорости хода при работе газовых турбин на винты через редукторы совместно с гребными электродвигателями; промежуточной скорости при работе одной газовой турбины на один винт и одного гребного электродвигателя на другой винт при отключенном редукторе; маневрирование при использовании только дизелей. Винты работают на задний ход только от гребных электродвигателей.

Источник

Двигатель стирлинга. 100 000 часов непрерывной работы.

Всем привет. Из своих личных наблюдений я заметил, что людей, знающих основы работы 4-ёх тактного двигателя внутреннего сгорания больше, чем людей, знающих принципы окислительных реакций в организме человека. Но почему-то о таком мастодонте двигательной индустрии как двигатель Стирлинга или двигатель внешнего сгорания, знает мало кто. Сегодня мы этот пробел и восполним. А для ленивых как всегда есть видео.

Для начала совсем немного истории. Патент на данный двигатель принадлежит Шотландскому священнику Роберту Стирлингу, и получил он его более двухсот лет назад в 1816-м году. Идея подобных двигателей была не нова. Но именно Стирлинг дополнил его особым приспособлением, которое сам называл «Эконом», а в современной литературе его обзывают «регенератор».

Идея сделать двигатель мучала Роберта из-за альтруистических побуждений. Ему было жалко рабочих, которые гибли словно мухи при взрывах распространённых на тот момент паровых двигателей. А взрывались они достаточно часто и сильно, да ещё и паром обжигали всех подряд. Вот такой был хороший дядечка. Ну а теперь давайте попробуем разобраться в принципе работы двигателя Стирлинга. (на этом моменте всё же порекомендовал бы посмотреть видео, там наверно понятней будет)

Для начала возьмём цилиндр схожий с консервной банкой, запаянный снизу, а сверху поместим в него плотно прилегающий поршень. Затем начнём этот цилиндр нагревать, огнём например. Температура воздуха повышается, давление растёт, и начинает толкать поршень вверх.

Казалось бы что всё хорошо, но мы понимаем, что для обеспечения цикличности работы, нужно воздух охладить и снова сжать. Поэтому поднимаясь, поршень оголяет место подальше от источника огня, в котором мы поставим вокруг цилиндра радиаторы.

Но вот загвоздка, Воздух циркулирует слишком медленно внутри цилиндра, и не хочет подниматься вверх сам по себе, чтобы там охладится. Для этого в двигателях Стирлинга, есть второй поршень. Он не герметично расположен внутри цилиндра, а его цель просто перемешать воздух.

Когда внешний поршень максимально оголяет радиаторы, внутренний поршень занимает полость внизу – поближе к источнику огня, заставляя воздух перемещаться к радиаторам и охлаждаться. После этого внешний поршень сжимает уже охлаждённый газ, а внутренний поршень поднимается и освобождает место у огня. Далее цикл повторяется.

Этот самый радиатор и есть придумка Стирлинга, которая называется регенератор.

В целом это всё. Остальное частности. Конечно, есть много других модификаций двигателя Стирлинга, но для понимания принципа его работы этого достаточно.

В XIX веке двигатель активно использовали, а труды Роберта продолжил его брат Джеймс Стирлинг. Создав в 1843 году, на заводе Philips двигатель мощностью в 200 лошадиных сил. Затем, к началу ХХ века, одеяло первенство перетянули окончательно и бесповоротно двигатели внутреннего сгорания, которыми мы с вами сейчас и пользуемся.

Но многие компании, в том числе Philips и General Motors, продолжали создавать как прототипы, так и действующие модели этих двигателей, а шведы так и вообще наладили их производство и все подводные лодки ВМФ Швеции оборудованы именно «стирлингами». Давайте попробуем разобраться, почему их забросили в начале века, и для чего к ним возвращаются вновь.

Почему на замену «стирлингам» пришли двигателя внутреннего сгорания понять нетрудно, просто на тот момент они были более экономичные и выдавали большую мощность. Но технологии не стояли на месте, выдумывались новые сплавы и материалы. Это положительно сказывалось на производительности двигателей. Но все как-то уже привыкли к ДВС, и не хотели возвращаться к «стирлингам».

А вот компания Philips решила вернуться, и с 40 годов прошлого века вела довольно активные разработки в этом направлении. Их двигатели были установлены в общественном транспорте в Швеции. Ну а теперь давайте посмотрим, чем же двигатель Стирлинга лучше, чем старый добрый ДВС.

1. Двигатель работает без вибрации. Точнее она есть но её амплитуда в современных моделях составляет меньше 0,0000038 м (3,8 мкм). Говорят, что трудно понять работает двигатель или нет, даже если прикоснутся к нему ладонью.

2. Современные «стирлинги» имеют потенциальный и практический КПД выше, чем ДВС. Да что там говорить, вы только представьте, современный бензиновый двигатель, имеет КПД, 20-25 процентов. Это значит, что из каждых 10 заправленных вами литров бензина, только 2 литра работают, остальные просто греют воздух. А Джеймс Стирлинг смог достигнуть фантастического КПД в 30% почти 200 лет назад, в 1834.

3. Двигатель имеет широкий диапазон изменения частоты вращения, что позволяет использовать более простую коробку передач. 2-3 передачи.

4. Практически отсутствует расход масла, необходимость в его замене появляется крайне редко.

5. Из-за того, что внутри двигателя ничего не взрывается, у него гораздо выше ресурс работы. Простота конструкции и отсутствие многих «нежных» узлов позволяет «стирлингу» обеспечить небывалый для других двигателей запас работоспособности в десятки и сотни тысяч часов непрерывной работы.

6. Двигатель неприхотлив, и не боится грязи, пыли или любых солей в воздухе.

7. Ну и конечно всеядность двигателя. От сушёного навоза до урана. Неважно что в него заправлять. Главное, чтобы температура у нагревателя была больше, чем у охладителя.

Так же отдельно отмечу такую вещь как экологичность двигателя. В «стирлингах» проще выжечь всё топливо, тогда как в ДВС, этого сделать нельзя, приходится использовать различного рода каталитические нейтрализаторы (автолюбители их называют катализаторы).

Ну и почему же тогда при всех этих невероятных достоинствах, мы все ещё до сих пор не используем «стирлинги», спросите вы. Ну, потому что у них, конечно, есть недостатки, куда же без них. Первый и наверно самый главный недостаток — это их цена. В производстве они дороже, чем испытанные практикой ДВС. Они большие – это ещё один недостаток. Никак пока не получается сделать миниатюрную модель, с хорошим КПД, и высокой мощностью. Да и вообще отношение килограмма массы двигателя к выдаваемой мощности пока оставляет желать лучшего.

Так же очень спорный момент конструкции двигателя. Дело в том, что простую, но работающую модель «стирлинга» можно собрать дома в прямом смысле слова из консервных банок и воздушных шариков. Разумеется, КПД такой модели никогда не приблизится к промышленной, но всё же простота поражает. С другой стороны, конкурентоспособная модель двигателя собирается из очень дорогих сплавов и материалов, да и сам процесс довольно трудозатратен. Вместо воздуха, например используют водород или гелий под давлением более 100 атм.

Ну и пару слов в формате «чуть не случилось». В 60-70-е годы национальный институт сердца США спонсировал исследовательские работы по созданию искусственного сердца, в виде миниатюрного двигателя Стирлинга. В качестве источника питания выступал радиоактивный изотоп, излучающий в основном альфа-частицы (самый безвредный вид радиации). Но в последствии проект свернули.

NASA, всё заявляет о том что разработали двигатель Стирлинга на изотопах плутония 238. Установка весом всего в 1,3 кг, способна работать несколько лет. Правда мощность этого прототипа постоянно меняется. В 2012 году они говорили о 140 ватах. Теперь только 80. В качестве основного источника питания этот двигатель не используется, а вот как дополнительный уже не раз бывал на орбите.

На этом у меня всё, спасибо что дочитали. Всем бобра.

Источник

Подводная гонка за независимостью от воздуха

В июне 2018 года в мире вновь активно заговорили о воздухонезависимых энергетических установках (ВНЭУ) для подводных лодок. В Швеции завершилась модернизация головной подводной лодки «Готланд» с ВНЭУ третьего поколения на основе двигателя Стирлинга. Китайский флот сообщает об успешных испытаниях местного воздухонезависимого двигателя. Руководители российского судостроения обещают в скором времени приступить к макетным испытаниям своих уникальных разработок.

Зачем кораблю воздух

Неатомные подводные лодки (НАПЛ) движутся за счёт электромоторов, снабжаемых энергией от аккумуляторных батарей, зарядки которых для движения в подводном положении хватает всего на несколько суток. Для подзарядки батарей используются дизель-генераторы, однако для их работы нужен воздух, за которым подлодке приходится подниматься на поверхность, выдавая своё положение.

Этого недостатка лишены атомные субмарины, которые могут находиться под водой месяцами, однако стоимость их создания значительно превышает цену дизель-электрических коллег.

Воздухонезависимые (анаэробные) энергетические установки могут значительно повысить подводную автономность НАПЛ. Свои решения в этой области созданы в Швеции, Германии, Франции, Японии, Китае и России.

Подходы у конструкторов разных стран отличаются, но общий вектор един – увеличить продолжительность подводного плавания НАПЛ на малом ходу в несколько раз за счёт выработки энергии непосредственно на борту. Это позволит значительно снизить заметность подводного «охотника» для технических средств противника.

Мировой опыт

Первую в мире серийную подлодку с ВНЭУ выпустила шведская верфь Kockums (входит в состав Saab). В основе анаэробной разработки лежит двигатель Стирлинга с внешним подводом теплоты. К середине 1990-х в Швеции было выпущено три субмарины с ВНЭУ типа «Готланд». Одна из подлодок этой серии передавалась в лизинг США и прославилась своими выдающимися показателями во время учения.

Модернизация головной подлодки «Готланд» завершилась 20 июня 2018 года. По данным пресс-службы предприятия, после ремонта корабль получил воздухонезависимую установку третьего поколения.

Как утверждают шведы, обновлённый «Готланд» станет основой для создаваемой самой современной подлодки королевского флота – A26.

В Германии анаэробная энергетическая установка используется в подводных лодках U-212/214. По данным открытых источников, немецкие инженеры используют водородные топливные элементы. Минусом такого подхода является необходимость применения повышенных мер пожаробезопасности.

Аналогичную систему для подлодок типа «Скорпене» создала французская компания DCNS.

Китайские инженеры применили воздухонезависимую установку с двигателем Стирлинга на подводной лодке проект 039 типа Yuan. Национальные военно-морские силы рапортуют о небывалых показателях по глубине погружения и времени нахождения в подводном положении. Отметим, подтверждения этих данных из других источников пока не поступало.

Российские разработки

Российские учёные и корабелы также создают свою анаэробную установку, однако путь до промышленного образца и, тем более, серийного выпуска воздухонезависимых неатомных субмарин ещё не пройдён.

В конце июня 2018 год президент Объединённой судостроительной корпорации (ОСК) Алексей Рахманов заявил агентству ТАСС, что воздухонезависимая энергетическая установка будет впервые применена на неатомной подводной лодке пятого поколения, которая будет создана на основе проекта 677 «Лада».

Головная НАПЛ проекта «Лада» – «Санкт-Петербург» – была заложена на Адмиралтейских верфях в 2004 году. С 2010 года корабль находится в опытной эксплуатации. Строительство серийных кораблей этого проекта – «Кронштадт» и «Великие Луки» пока не завершено, но точно известно, что анаэробные установки на трёх первых субмаринах проекта 677 не используются.

По словам главы ОСК, в России созданы два проекта ВНЭУ (одна – разработки СПМБМ «Малахит», другая – ЦКБ «Рубин») на принципиально разных принципах. Обе установки существуют в качестве стендов и показывают хорошие результаты. В ближайшее время ОСК планирует перейти к макетным испытаниям установок. Видимо, на этом этапе и будет выбран основной разработчик.

Согласно опубликованным интервью руководства, анаэробная установка ЦКБ МТ «Рубин» предполагает получение водорода прямо на борту лодки методом риформинга. ВНЭУ не требует сложного берегового обслуживания и позволяет использовать стандартное дизельное топливо, которое уже находится на корабле. При этом установка не имеет движущихся частей, что даёт значительное преимущество в плане акустики.

Что касается СМПБМ «Малахит», то здесь открытой информации гораздо меньше. Как следует из годового отчета проектной организации, работы по созданию ВНЭУ с газотурбинным двигателем, работающей по замкнутому циклу (ГТД ЗЦ), ведутся специалистами бюро с 2010 года. В 2015 году был создан действующий образец. Результаты последующих испытаний подтвердили возможность использования ВНЭУ с ГТД ЗЦ в качестве единой энергоустановки надводного и подводного хода. Установка не имеет прямых аналогов в мировом кораблестроении, утверждают в «Малахите».

Впрочем, российские конструкторы не отказываются и от технического решения с помощью двигателя Стирлинга, как сделали шведские и китайские коллеги. В июне 2018 года замгендиректора Фонда прямых инвестиций (ФПИ) Игорь Денисов заявил в интервью «Интерфаксу», что при участии фонда создаётся сверхавтономный необитаемый подводный аппарат, работающий от двигателя внешнего сгорания. Предполагается, что аппарат сможет пройти подо льдами Северного морского пути.

По словам Денисова, аппарат должен быть создан к концу 2019 года. Испытания начнутся на Чёрном море, затем автономный подводный аппарат отправится на Север.

«Техника глазами дикаря» будет внимательно следить за результатами российских и зарубежных инженеров.

Источник

Air Independent Propulsion — обзор

3.2.6 Жидкие топливные элементы прямого действия

По сравнению с водородом или другим газообразным топливом жидкое топливо имеет более высокую плотность энергии по объему и более простое хранение и транспортировку. Жидкие топливные элементы прямого действия (DLFC) обеспечивают высокую плотность энергии, простую, но компактную структуру, небольшой резервуар для хранения топлива и мгновенную подзарядку, что считается одной из новых и многообещающих технологий топливных элементов. DLFC способны обеспечить более длительный срок службы портативных электронных устройств, таких как сотовая связь, а также чрезвычайно подходят для средних мощностей в диапазоне от ∼100 Вт до 3 кВт, источников питания в удаленных районах и военных приложений (включая портативные полевые источники питания, БПЛА, воздушно-независимая силовая установка для подводных лодок, бронемашин и т. д.) [39].

Согласно различным видам жидкого топлива, DLFC включают топливный элемент с прямым метанолом (DMFC), топливный элемент с прямым этанолом (DEFC), топливный элемент с прямой муравьиной кислотой (DFAFC), DAFC, топливный элемент с прямым гидразином (DHFC) и т. Д. упомянул, что аммиак легко сжижается (более 8 бар при 25 ° C) или растворяется в воде, несмотря на газовую фазу при нормальном давлении и 25 ° C, поэтому имеет аналогичные преимущества, такие как высокая плотность энергии по объему, простота хранения, и транспорт с другим жидким топливом.Следовательно, мы считаем разумным отнести DAFC к DLFC. Сравнение типичных топлив для DLFC в таблице 3.3 показывает, что гидразин (N ₂ H ₄ ) и аммиачный боран (NH ₃ BH ₃ ) имеют самый высокий потенциал равновесия E ⁰ (1,62 В) из все перечисленные жидкие топлива, показывая, что N ₂ H ₄ и NH ₃ BH ₃ потенциально могут генерировать больше электроэнергии на моль переносимых электронов.Что касается плотности энергии, жидкое топливо обычно имеет более низкую плотность энергии по массе, но более высокую плотность энергии по объему, чем водород или природный газ (кроме муравьиной кислоты). Этанол и аммиачный боран содержат более 6000 Вт · ч. L ⁻¹ химической энергии, что в четыре раза больше, чем у H ₂ . И муравьиная кислота, и аммиак имеют теоретический КПД более 100%, что означает, что часть низкопотенциального тепла из окружающей среды может быть преобразовано в электричество.В таблице 3.4 приведены текущие области применения и соответствующие компании для различных DLFC.

Таблица 3.4. Статус приложений различных DLFC [39].

Тип	Область применения	Примеры
DMFC	Электронные устройства	Топливный картридж для портативного компьютера: Toshiba, LG, Panasonic, NEC, Fujitsu, Samsung Зарядное устройство для мобильных телефонов: DoCoMo, Fujitsu Блок питания: Toshiba, Panasonic
	Военное оборудование	Портативное военное устройство: Jenny 600, Jenny 1200 Бортовой генератор военной машины: Генератор Emily DMFC
	Медицинское поле	Служба скорой помощи Йоркшира: Великобритания Слух помощь: Дания
	Промышленность	Погрузочно-разгрузочное оборудование: Oorja Protonics
	Телекоммуникации	Резервный источник питания для базовой станции связи: IdaTech
	Система безопасности	Полицейская радиостанция, система пожарной сигнализации, дымовая детектор
	Учебные комплекты	ENESSERE Horizon Bio Energy Education Kit
DEFC	Электронные устройства	Блок питания: NDCPower
	Домашний гаджет	Пылесос: Bac Vac
	Автомобиль	Shell Eco-marathon DEFC прототип автомобиля
	Учебные комплекты	Bio-energy Discovery Kit
DFAFC	Электронные устройства	Топливный картридж для портативного компьютера: Центр исследования топливных элементов, Республика Корея
	Автомобиль	Беспилотный летательный аппарат : Neah Power System и Silent Falcon
DHFC	Автомобиль	Концептуальный автомобиль DHFC: Daihatsu Kei

Обычно DLFC основывается на кислотном топливном элементе (аналогичном PEMFC) или щелочном топливе. топливный элемент (аналог AFC) [39].DMFC являются наиболее широко изученным и наиболее устоявшимся типом среди разнообразных DLFC, которые были измерены в PEMFC на основе мембран Nafion [40] и AEM на основе AFC [41]. DLFC на основе кислотных топливных элементов имеют общие черты с PEMFC. Кислотный электролит DLFC обычно обеспечивает более высокую удельную мощность и более быстрый запуск, но требует дорогих катализаторов на основе благородных металлов и имеет более высокую степень пересечения топлива [39]. DLFC на основе AFC могут заменить катализаторы из благородных металлов на катализаторы из неблагородных металлов и облегчить переход топлива (из-за проводимости ионов от катода к аноду), но жертвуют электрохимическими характеристиками и стабильностью из-за медленной проводимости гидроксид-ионов и высокой чувствительности к CO ₂ , особенно для углеродсодержащих жидких топлив.

Арт. [39] систематически рассмотрели текущие применения различных типов DLFC, в основном, в отношении электронных устройств, военного оборудования, медицинской области, промышленности, телекоммуникаций, систем безопасности, домашних гаджетов, автомобилей, учебных комплектов и т. Д. Как упоминалось ранее, DMFC имеют самый широкий спектр Случаи применения всех. Прототипы DMFC были изобретены рядом компаний или институтов с потенциальными приложениями в обычных электронных устройствах, военной области, медицине, промышленности, телекоммуникациях, системах безопасности и образовательной сфере.Toshiba и LG Chen Ltd. разработали прототипы DMFC с выходной мощностью 12 и 25 Вт для непрерывного питания ноутбука в течение более 5 и 10 часов соответственно [39]. Доказано, что портативный DMFC от LG Chen Ltd. имеет срок службы более 4000 часов. Подобные портативные DMFC для ноутбуков были также разработаны NEC, Fujitsu, Panasonic, Samsung Electronics и т. Д. Компания Panasonic разработала энергоэффективный стек DMFC и его систему противовыбросового превентора (включая топливный насос), которая может регулировать концентрацию метанола, подаваемого в стек. [42].Доказано, что эта батарея обеспечивает долговечность более 5000 часов (8 часов прерывистой подачи в день) и среднюю мощность 20 Вт. В аналогичном масштабе NTT DoCoMo и Fujitsu Laboratories совместно разработали DMFC, заправленные 99% метанолом для зарядки. мобильные телефоны [43]. Toshiba и Toyo Seikan Kaisha Ltd. совместно разработали компактный блок питания DMFC, названный Dynario ™, для выработки максимальной мощности 2 Вт с емкостью топливного бака 14 мл и общим весом 280 г и зарядкой через порт USB. [44]. Компания SFC Energy изобрела новый портативный DMFC, названный Jenny 1200, для ВВС США, чтобы генерировать номинальную мощность 50 Вт с периодом без обслуживания 2500 часов, что позволяет сэкономить до 80% ручной клади для солдат и увеличить срок их миссии на несколько дней [45].Кроме того, SFC Energy разработала еще одну военную систему DMFC с выходной мощностью 0,5 кВт для бортовых бронированных машин, которая стала наиболее успешной военной системой топливных элементов SFC [46]. Недавно SFC Energy выпустила оригинальную систему питания топливных элементов / батарей весом 6 кг (13 фунтов) под названием EFOY GO! для применения в дорожных транспортных средствах потенциально предлагает на 25% большую емкость (25 Ач / 300 Втч), чем предыдущая система питания на основе батарей. DMFC также могут использоваться в качестве резервного источника питания полицейской радиостанции, системы пожарной сигнализации и др. Для обеспечения безопасности в чрезвычайных ситуациях [47].Кроме того, DMFC были выбраны для питания оборудования в области медицины. Служба скорой помощи Йоркшира в Соединенном Королевстве использует DMFC для надежного электроснабжения медицинского оборудования в машине скорой помощи [48]. DMFC с объемом метанола всего 0,2 мл используются для питания слуховых аппаратов в Дании, которые могут работать более 24 часов и предлагают срок службы более 6000 часов [49]. Для шкалы уровня кВт системы DMFC (1,5–4,5 кВт) использовались для зарядки аккумуляторных батарей транспортных средств, производимых Oorja Protonics [39], таким образом, уменьшая емкость аккумулятора и повышая производительность.

DEFC были разработаны для питания электронных устройств, домашних гаджетов, автомобилей и учебных комплектов. NDCPower — ведущая компания по производству блоков питания DEFC, выпустившая блоки EOS DEFC с выходной мощностью от 1 до 250 Вт для питания портативных компьютеров и мобильных телефонов [39]. Аналогичным образом, DFAFC также успешно использовались для питания портативных компьютеров Центром исследований топливных элементов, Республика Корея [50]. DEFC, изобретенные BacVac, демонстрируют свою способность приводить в действие пылесосы и избавлять их от проводов питания.В более крупном масштабе прототип автомобиля с двигателем DMFC был показан на Shell Eco-marathon Asia 2012 с дальностью хода 2903 км на литр этанола [51]. Высокая эффективность и большой запас хода показывают их прекрасную перспективу для применения на транспорте. Новое применение DFAFC в БПЛА также было реализовано для коммерческих, общественных и военных приложений компаниями Neah Power и Silent Falcon UAS Technologies [52]. Система топливных элементов на основе муравьиной кислоты, названная Silent Falcon, может удвоить или утроить продолжительность полета БПЛА, а также увеличить грузоподъемность.Daihatsu Kei предложил концептуальный автомобиль, работающий на гидразине, для более чистого и более дешевого энергообеспечения за счет использования катализатора из неблагородных металлов (кобальта или никеля) и безуглеродного топлива [39]. Daihatsu достигла удельной мощности 500 мВт / см ^-2 от своих DHFC, что делает их сопоставимыми с топливными элементами, работающими на H ₂ . Однако гидразин чрезвычайно токсичен, что может потребовать дополнительного рассмотрения, чтобы снизить уровень риска утечки топлива. Аммиак также является безуглеродным топливом с высокой плотностью энергии.Обнаружение NH ₃ из-за резкого запаха вызывает тревогу. Просто понюхав, можно заметить утечку, когда содержание NH ₃ превышает 5 ppm по объему [53]. По сравнению с гидразином NH ₃ имеет более низкую токсичность. Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA) устанавливает допустимый предел воздействия в 8 часов при 25 ppm [54], в то время как содержание NH ₃ в 5 ppm значительно ниже любой опасности или повреждения. В последнее время DAFC делают новый прогресс, показывая свою конкурентоспособность по сравнению с другими DLFC.POCellTech реализовал плотность мощности до 0,42 с использованием DAFC на основе AEM [55]. В будущем DAFC может реализовать чистое, безопасное и дешевое решение для электроснабжения.

Воздухонезависимая силовая установка | Military Wiki

Воздушно-независимая силовая установка ( AIP ) — это любая технология, которая позволяет неатомной подводной лодке работать без необходимости доступа к атмосферному кислороду (путем всплытия или использования трубки). AIP может дополнить или заменить дизель-электрическую силовую установку неатомных судов.

ВМС США используют классификационный знак корпуса «SSP» для обозначения лодок с системой AIP, сохраняя «SS» для классических дизель-электрических ударных подводных лодок. ^[1]

Современные неатомные подводные лодки потенциально более малозаметны, чем атомные подводные лодки; реактор ядерного корабля должен постоянно перекачивать теплоноситель, создавая некоторое количество заметного шума. С другой стороны, неатомные подводные лодки, работающие от батарей или AIP, могут быть практически бесшумными. В то время как конструкции с ядерными двигателями по-прежнему доминируют с точки зрения выносливости под водой и глубоководных характеристик, новое поколение небольших высокотехнологичных неядерных подводных лодок является высокоэффективным в прибрежных операциях и представляет значительную угрозу для менее скрытных и менее незаметных подводных лодок. маневренные атомные подводные лодки. ^[2]

AIP обычно реализуется как вспомогательный источник с традиционным дизельным двигателем, управляющим движущей силой на поверхности. Большинство таких систем вырабатывают электричество, которое, в свою очередь, приводит в действие электродвигатель для движения или подзаряжает батареи лодки. Электрическая система подводной лодки также используется для обеспечения «гостиничных услуг» — вентиляции, освещения, обогрева и т. Д. — хотя это потребляет небольшое количество энергии по сравнению с потребляемой для движения.

Преимущество этого подхода заключается в том, что его можно модернизировать в существующие корпуса подводных лодок, вставив дополнительную секцию корпуса.AIP обычно не обеспечивает выносливость или мощность для замены зависимой от атмосферного давления силовой установки, но позволяет ей оставаться под водой дольше, чем подводная лодка с более традиционным двигателем. Типичная обычная электростанция будет обеспечивать максимум 3 мегаватта, а источник AIP — около 10% от этого. Мощность силовой установки атомной подводной лодки обычно намного превышает 20 мегаватт.

История [править | править источник]

В 1867 году Narcís Monturiol i Estarriol успешно разработал анаэробный или воздушно-независимый паровой двигатель, работающий на перекиси водорода. ^{[3] [4]} В 1908 году Императорский флот России спустил на воду подводную лодку Почтовый с бензиновым двигателем, питаемым сжатым воздухом и истощенным под водой.

Во время Второй мировой войны немецкая фирма Walter экспериментировала с подводными лодками, которые использовали концентрированную перекись водорода в качестве источника кислорода под водой. В них использовались паровые турбины, использующие пар, нагретый за счет сжигания дизельного топлива в атмосфере пара / кислорода, создаваемой разложением пероксида водорода катализатором на основе перманганата калия.

Было произведено несколько экспериментальных лодок, и одна, U-1407, затопленная в конце войны, была спасена и повторно введена в состав Королевского флота как HMS Meteorite . В конце 1950-х годов британцы построили две улучшенные модели: HMS Explorer и HMS Excalibur . Метеорит не пользовался популярностью у экипажей, которые считали его опасным и нестабильным механизмом; официально она была описана как «безопасная на 75%». Репутация Excalibur и Explorer была немного лучше, лодки получили прозвища Exploder и Excruciator .

Советский Союз также экспериментировал с этой технологией, и была построена одна экспериментальная лодка. В конечном итоге от пероксида водорода отказались, поскольку он летуч, обладает высокой реакционной способностью по отношению к различным металлам и быстро потребляется подводными лодками. Единственные известные страны, которые экспериментировали с ним, Советский Союз и Британия, отказались от него, когда Соединенные Штаты разработали ядерный реактор, достаточно малый для движения подводной лодки.

Он был оставлен для запуска торпед в Британии и Советском Союзе, но был поспешно брошен первыми после трагедии с HMS Sidon .И это, и потеря российской подводной лодки «Курск » произошли в результате аварий с участием торпед с перекисью водорода.

Дизельные двигатели замкнутого цикла [править | править источник]

В этой технологии используется подводный дизельный двигатель, который обычно может работать на поверхности, но который также может быть снабжен окислителем, обычно хранящимся в виде жидкого кислорода, когда он погружен в воду. Поскольку металл двигателя будет гореть в чистом кислороде, кислород обычно разбавляют рециркулирующим выхлопным газом.Поскольку при запуске нет выхлопных газов, используется аргон.

Во время Второй мировой войны «Кригсмарине» экспериментировали с такой системой в качестве альтернативы пероксидной системе Вальтера, включая вариант сверхмалой подводной лодки типа XXVIIB Seehund , «U-boot Klein». Он был оснащен дизельным двигателем мощностью 95 л.с., который обычно использовался на Кригсмарине и имелся в большом количестве, и снабжался кислородом из бака в киле лодки объемом 1250 литров при давлении 4 атм (410 кПа).Считалось вероятным, что лодка будет иметь максимальную скорость под водой 12 узлов (22 км / ч; 14 миль / ч) и дальность полета 70 миль (110 км) или 150 миль (240 км) при скорости 7 узлов (13 км / ч). ч; 8,1 миль / ч).

Немецкие разработки были впоследствии расширены Советским Союзом, который вложил значительные средства в эту технологию, разработав небольшую 650-тонную подводную лодку класса Quebec, тридцать из которых были построены в период с 1953 по 1956 год. Они имели три дизельных двигателя — два обычных и один был замкнутый цикл с использованием жидкого кислорода.

В советской системе, называемой «одинарной силовой установкой», кислород добавляли после того, как выхлопные газы были отфильтрованы через химический абсорбент на основе извести. Подводная лодка также могла управлять своим дизелем с помощью шноркеля. Квебек имел три двигателя: дизель 32D мощностью 900 л.с. на центральном валу и два дизеля M-50P мощностью 700 л.с. на внешних валах. Вдобавок к центральному валу был подсоединен «ползущий» мотор мощностью 100 л.с. Лодка могла двигаться на малой скорости, используя только центральный дизель. ^[5]

Поскольку жидкий кислород нельзя хранить в течение длительного времени, эти лодки не могли работать далеко от базы.К тому же это была опасная система; По меньшей мере семь подводных лодок пострадали от взрыва, и одна из них, M-256 , затонула в результате взрыва и пожара. Их иногда называли зажигалками . Последний был списан в начале 1970-х годов.

Бывшая подводная лодка U1 Тип 205 ВМФ Германии была оснащена экспериментальной установкой мощностью 3000 лошадиных сил (2,2 МВт).

Паровые турбины замкнутого цикла [править | править источник]

Французская система MESMA (Module d’Energie Sous-Marine Autonome) предлагается французской верфью DCNS.MESMA доступна для подводных лодок класса Agosta 90B и Scorpène . По сути, это модифицированная версия их ядерной двигательной установки, в которой тепло вырабатывается этанолом и кислородом. В частности, обычная паротурбинная электростанция приводится в действие паром, вырабатываемым при сгорании этанола (зернового спирта) и накопленного кислорода под давлением 60 атмосфер. Это сжигание под давлением позволяет выбрасывать углекислый газ за борт на любую глубину без вытяжного компрессора.

Каждая система MESMA стоит около 50–60 миллионов долларов. Установленный на Scorpène , он требует добавления новой 8,3-метровой (27 футов) 305-тонной секции корпуса к подводной лодке, что позволяет подводной лодке работать под водой более 21 дня, в зависимости от таких переменных, как скорость. ^{[6] [7]}

В статье в журнале Undersea Warfare Magazine отмечается, что: «хотя MESMA может обеспечивать более высокую выходную мощность, чем другие альтернативы, его собственная эффективность является самой низкой из четырех кандидатов AIP, а ее скорость потребления кислорода соответственно выше.» ^[7]

Двигатели цикла Стирлинга [править | править источник]

HMS Gotland в Сан-Диего

Шведский судостроитель Kockums построил три подводные лодки класса Gotland для ВМС Швеции, которые оснащены вспомогательным двигателем Стирлинга, который использует жидкий кислород и дизельное топливо для привода 75-киловаттных генераторов для движения или зарядки. батареи. Автономность 1500-тонных лодок составляет около 14 дней на скорости 5 узлов (5.8 миль / ч; 9,3 км / ч).

Компания Kockums также отремонтировала / модернизировала шведские подводные лодки класса Västergötland с секцией расширения Stirling AIP. Две из этих подводных лодок ( Södermanland и Östergötland ) находятся на вооружении в Швеции как Södermanland класса , а две из них находятся на вооружении в Сингапуре как класс Archer ( Archer и Swordsman ).

Kockums также поставила двигатели Стирлинга в Японию.Все новые японские подводные лодки будут оснащены двигателями Стирлинга. Первая подводная лодка этого класса, Sōryū , была спущена на воду 5 декабря 2007 года и была передана флоту в марте 2009 года.

Новая шведская подводная лодка A26 будет оснащена системой Stirling AIP в качестве основного источника энергии. Продолжительность подводного плавания составит более 18 суток на скорости 5 узлов с использованием AIP.

Подводная лодка типа 212 с двигателем на топливных элементах ВМС Германии в доке

Компания Siemens разработала блок топливных элементов мощностью 30-50 киловатт.Девять из этих единиц входят в состав 1830-тонной подводной лодки U31 компании Howaldtswerke Deutsche Werft AG, головного корабля типа 212A ВМС Германии. Другие лодки этого класса и экспортные подводные лодки HDW, оборудованные AIP (подводные лодки класса Dolphin, модель 209 и тип 214), используют два модуля мощностью 120 кВт, также от Siemens. ^[8]

После успеха Howaldtswerke Deutsche Werft AG в своей экспортной деятельности, несколько строителей разработали собственные вспомогательные блоки на топливных элементах для подводных лодок, но по состоянию на 2008 год ни одна другая верфь не имеет контракта на подводную лодку с таким оборудованием.

AIP, реализованный на кораблях класса S-80 ВМС Испании, основан на процессоре биоэтанола (предоставленном Hynergreen из Абенгоа, штат Южная Каролина), состоящем из реакционной камеры и нескольких промежуточных реакторов Coprox, которые преобразуют BioEtOH в высокую чистоту. водород. Выход питает серию топливных элементов от компании UTC Power (которая также поставляла топливные элементы для Space Shuttle).

В реформатор подают биоэтанол в качестве топлива и кислород (хранящийся в виде жидкости в криогенном резервуаре высокого давления), в результате чего в качестве побочного продукта выделяется водород.Произведенный водород и кислород поступают в топливные элементы. ^[9]

Ядерные реакторы использовались в течение 50 лет для питания подводных лодок, первым из которых был USS ​​ Nautilus . США, Франция, Великобритания, Россия, Индия и Китайская Народная Республика — единственные страны, в которых в настоящее время эксплуатируются атомные подводные лодки. Индия, успешно разработав миниатюрный реактор для подводных лодок, разрабатывает атомных подводных лодок класса Arihant , первая из которых проходит ходовые испытания и ввод в эксплуатацию ожидается в середине 2012 года. ^{[10] [11]} В прошлом Индия арендовала у России атомную подводную лодку класса «Чарли» и планирует приобрести две бывшие в употреблении подводные лодки класса «Акула», которые будут использоваться в учебных целях. Многие другие развивающиеся страны также пытались исследовать ядерные двигательные установки для подводных лодок в прошлом, но с неутешительными результатами. Однако термин «воздушно-независимая силовая установка» обычно используется в контексте улучшения характеристик подводных лодок с традиционным двигателем.

Тем не менее, были предложения о реакторе в качестве вспомогательного источника питания, который действительно подпадает под обычное определение AIP. Например, было предложение использовать небольшой 200-киловаттный реактор в качестве вспомогательной энергии (названный ^{[ кем? ]} «ядерной батареей») для улучшения подледных возможностей канадских подводных лодок.

Серийные неатомные подводные лодки AIP [править | править источник]

По состоянию на 2013 год около 10 стран имеют неатомные подводные лодки AIP:

• Израиль-Германия Подводная лодка класса «Дельфин» (2300 тонн) (топливный элемент) 1 действующий, 2 корпуса ВМС Израиля
• Франция-Испания Подводная лодка класса Scorpène (1700 тонн) (MESMA)
• Испания Класс S-80 (2400 тонн) ВМС Испании.По состоянию на 2012 год не построено.
• Германия Тип 209-1400mod (1810 тонн) (топливный элемент)
• Германия Тип 212 подводная лодка (1830 т) (топливный элемент) ВМС Германии и ВМС Италии
• Германия Тип 214 (1980 тонн) (топливный элемент)
• Россия пр.677 Лада (Lada)
• Россия пр.1650 Амур (Амур)
• Япония Asashio (2750 тонн) (Stirling AIP) Морских сил самообороны Японии
• Япония Подводная лодка класса Sōryū (4200 тонн) (Stirling AIP) Морских сил самообороны Японии
• Швеция Подводная лодка класса Gotland (1450 тонн) (Stirling AIP) ВМС Швеции
• Швеция Södermanland класса подводная лодка (1500 тонн) (Stirling AIP) ВМС Швеции
Подводная лодка класса
• Singapore Archer .Две его подводные лодки изначально являются шведскими подводными лодками класса Västergötland . Они модернизированы до стандартов подводных лодок класса Södermanland .
• КНР Подводная лодка типа 041 (класса Yuan) (Stirling AIP) ПЛАНа
• КНР Подводная лодка типа 032 (класса Qing) (Stirling AIP) ПЛАНа
• Южнокорейская подводная лодка класса Chang Bogo, которая была модифицирована из немецкой подводной лодки Type 209, является подводной лодкой AIP ВМС Республики Корея.

Также несколько судостроителей предлагают обновления AIP для существующих подводных лодок:

НЕЗАВИСИМАЯ ОТ ВОЗДУХА СИСТЕМА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ПОДВОДНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ

Подводные операции, как в море, так и в военных целях, зависят от подачи большого количества энергии. Способность двигателя Стирлинга использовать любой источник тепла с достаточно высокой температурой позволяет сочетать его с накопителем высокой плотности, что приводит к значительному увеличению срока службы под водой по сравнению с обычными системами.Бесшумная работа без вибрации — еще одна привлекательная особенность, не в последнюю очередь в военных приложениях. Тепло вырабатывается в воздушно-независимой системе сгорания с использованием углеводородного топлива и чистого кислорода. В рамках программы развития Королевского военно-морского флота Швеции, где Kockums является основным подрядчиком, ответственным за системную интеграцию, производится производство и испытания ряда автономных силовых модулей Stirling для установки на действующую шведскую подводную лодку. Опытный образец системы уже успешно прошел испытания на участке испытаний подводной лодки в Кокумсе.United Stirling AB в настоящее время сотрудничает с Comex of Marseilles в поставке двух подводных двигателей Stirling для установки в Saga I, 500-тонной пилотируемой подводной лодке с блокировкой для дайверов. Другая программа с Королевским военно-морским флотом Швеции направлена ​​на разработку воздушно-независимой двигательной установки для автономного автономного транспортного средства с дистанционным управлением. Энергетическая система будет основана на хорошо зарекомендовавшей себя концепции двигателя Стирлинга, адаптированной для работы под водой.

• Наличие:
• Дополнительные примечания:
• Авторов:
• Дата публикации: 1988

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для заполнения

• Регистрационный номер: 00657788
• Тип записи: Публикация
• Агентство-источник: Служба морской технической информации
• Файлы: TRIS
• Дата создания: 21 июля 1994 г., 00:00

Глобальные воздушно-независимые двигательные установки (AIP) для рынка подводных лодок

ЛОНДОН, октябрь.26, 2017 / PRNewswire / —

Глобальные воздушно-независимые двигательные установки (AIP) для рынка подводных лодок будут стремительно расти

Загрузите полный отчет: https://www.reportbuyer.com/product/5063468

Описание
Подводные лодки — самое мощное судно для выполнения подводных скрытных операций, таких как противолодочная война. Во время такой секретной деятельности подводные лодки должны молчать, чтобы оставаться незамеченными для сил противника.Двигательная установка играет чрезвычайно важную роль в функционировании подводной лодки для выполнения желаемых операций.

В основном используются атомные подводные лодки из-за их способности выполнять расширенные операции. Эти подводные лодки с двигательной установкой дороги и создают высокий уровень шума, который становится серьезной угрозой.

Таким образом, дизель-электрические подводные лодки используются в нескольких странах, поскольку они бесшумны и подходят для работы на прибрежных поверхностях.Дизель-электрические подводные лодки должны вернуться на поверхность, чтобы получить свежий кислород, чтобы подзарядить свои батареи с помощью дизельных двигателей. Это делает такие обычные подводные лодки доступными для радаров противника и увеличивает шансы быть атакованными.

Воздушно-независимые попульсионные системы были разработаны для решения проблемы получения свежего кислорода из атмосферы. Системы AIP, установленные на обычных подводных лодках, увеличивают их подводную выносливость и помогают им избежать частой смены поверхности.

Системы AIP позволяют дизель-электрическим подводным лодкам заряжать свои батареи независимо от их двигателей. Кроме того, это помогает снизить уровень шума без ущерба для характеристик подводной лодки. Системы AIP пользуются большим спросом из-за их растущих преимуществ при выполнении скрытых подводных операций.

Столь высокие масштабы роста индустрии систем AIP впоследствии влияют на рынок, где осуществляется новый ряд программ для разработки новейших технологий AIP.

В глобальном масштабе технологии являются одним из ключевых факторов их более широкого принятия правительством и военно-морскими силами. В основном были разработаны четыре системы AIP, включая двигатель с замкнутым циклом, паровые турбины с замкнутым циклом (MESMA), двигатели Стирлинга и топливные элементы. Ожидается, что из всех разработанных систем AIP, двигатели Стирлинга и системы AIP топливных элементов будут расти в течение прогнозируемого периода. Согласно анализу, глобальный рынок систем AIP принес в 2016 году доход в размере 174,1 миллиона долларов.

Следующие пункты предоставляют конкретное описание содержания отчета и тем, затронутых в отчете:

В этом отчете определяется глобальный рынок воздушно-независимых силовых установок в различных сегментах, таких как типы, соответствие и география. побочные факторы, влияющие на рост рынка, наряду с текущими и будущими тенденциями, движущими силами рынка, ограничениями и проблемами, преобладающими на глобальном рынке систем AIP
В отчете также освещается цепочка создания стоимости в отрасли с уделением особого внимания дорожной карте технологий
A Подробный конкурентный анализ был включен в этот отчет, в котором основное внимание уделяется ключевым рыночным событиям и стратегиям, а также ключевым игрокам на рынке.Кроме того, в существующее исследование была включена модель сравнительного анализа конкурентов, которая анализирует участников рынка на основе их конкурентоспособности и географического присутствия.
Различные типы глобального рынка систем AIP, такие как двигатели Стирлинга и топливные элементы, были спрогнозированы и проанализированы в отчете
Глобальный рынок систем AIP был проанализирован для регионов, включая Европу, Азиатско-Тихоокеанский регион и Ближний Восток
Несколько текущих программ по развитию глобальных систем AIP включены в этот отчет.Кроме того, отчет также фокусируется на предоставлении информации об основных участниках и будущих возможностях в области передовых технологий AIP

Ключевые игроки рынка анализируются и подробно описываются в отчете. В этом разделе рассматриваются финансовые показатели бизнеса, снимки компаний, ключевые продукты и услуги, основные разработки, будущие программы (если таковые имеются) и, наконец, индивидуальный SWOT-анализ. чувствительные подводные операции.

Были предприняты многочисленные усилия по созданию более мощных и тихих подводных лодок, которые могли бы помочь в устранении риска быть отслеживаемыми вражескими радарами. Обычные дизель-электрические подводные лодки производят меньше шума по сравнению с атомными подводными лодками, поскольку они работают от аккумуляторной батареи с помощью электродвигателей.

Однако эти подводные лодки сталкиваются с некоторыми проблемами, связанными с хранением батарей. Для подзарядки батарей подводным лодкам необходимо вернуться на поверхность воды, чтобы получить свежий кислород и запустить двигатели.Как только батареи перезаряжаются, подводные лодки ныряют в океан и бесшумно работают от батарей независимо от дизель-генераторов.

Весь процесс перезарядки батарей подводных лодок подвергает их воздействию вражеских сил и увеличивает шансы быть обнаруженными. Таким образом, продолжалось развитие в направлении увеличения подводной выносливости дизель-электрических подводных лодок. В результате были разработаны воздушно-независимые двигательные установки.

Эти двигательные установки помогают подводным лодкам оставаться под водой без потребности в свежем кислороде, тем самым увеличивая их выносливость. С помощью различных форм инноваций в области технологии AIP разрабатываются передовые системы, которые чрезвычайно эффективны и экономичны.

Основываясь на текущих разработках в области различных технологий AIP, общий объем рынка систем AIP для подводных лодок был оценен в 174,1 млн долларов в 2016 году. Ожидается, что рынок систем AIP будет демонстрировать устойчивый рост из-за увеличения потребности безопасные и надежные подводные военные операции и потребность военно-морских сил в планах модернизации подводных лодок.Saab, DCNS, ThyssenKrupp Marine Systems, Howaldtswerke-Deutsche Werft (HDW), Siemens и United Technologies Corporation, среди прочих, являются одними из основных игроков на рынке систем AIP.

В основном были разработаны четыре системы AIP, а именно: дизельный двигатель с замкнутым циклом (CCD), автономный подводный энергетический модуль (MESMA), двигатель Стирлинга и топливные элементы. Из всех систем AIP, модули AIP двигателя Стирлинга и топливных элементов являются наиболее известными системами, которые использовались в 2016 году и, по оценкам, будут свидетелями более высокого спроса в течение прогнозируемого периода 2017-2026 годов.Согласно оценкам, рынок модулей топливных элементов для систем AIP принесет наибольший доход в течение прогнозируемого периода.

Системы AIP могут быть установлены на подводных лодках двумя способами, а именно: подгонка по стропам и модернизация. Установка системы AIP на старую обычную подводную лодку — сложная задача по сравнению с оснащением подводной лодки системами AIP во время ее постройки. Таким образом, ожидается, что линейная установка систем AIP на подводных лодках будет иметь самый высокий спрос по сравнению с модернизацией в прогнозный период 2017-2026 годов.

Ожидается, что в прогнозируемом периоде (2017-2026 гг.) Самый высокий рынок будет в Азиатско-Тихоокеанском регионе, за ним последуют Европа и Ближний Восток. Увеличение спроса на системы AIP в Азиатско-Тихоокеанском регионе связано с принятием военной модернизации различными военно-морскими силами и необходимостью обеспечения подводной безопасности. Япония, Китай, Индия, Австралия, Таиланд, Сингапур и Южная Корея являются одними из выдающихся стран в разработке систем AIP. Кроме того, Китай имеет самый большой в мире флот подводных лодок, оборудованных системой AIP.

Европа — еще один ведущий регион по внедрению технологии AIP на обычных подводных лодках. Европейский регион в основном состоит из Германии, Швеции, Греции, Италии, России, Испании и Португалии на рынке систем AIP.

Более того, в этом регионе есть широкие возможности для новичков, так как потребность в технологии AIP для обычных подводных лодок растет, чтобы повысить их выносливость. Более того, Ближний Восток недавно проявил интерес к закупке систем AIP для подводных лодок.Турция — самая известная страна на Ближнем Востоке, которая стремится внедрить эту технологию на подводных лодках в течение прогнозируемого периода.

Загрузите полный отчет: https://www.reportbuyer.com/product/5063468

О Reportbuyer
Reportbuyer — это ведущее отраслевое аналитическое решение, которое предоставляет все отчеты об исследованиях рынка от ведущих издателей.
https: //www.reportbuyer. com

Для получения дополнительной информации:
Сара Смит
Научный консультант Reportbuyer.com
Электронная почта: [электронная почта защищена]
Телефон: +44 208 816 85 48
Веб-сайт: www.reportbuyer.com

ИСТОЧНИК Отчет Покупатель

Ссылки по теме

http://www.reportbuyer.com

Air Independent Propulsion: Может ли эта технология изменить военно-морскую войну?

Вот что вам нужно знать : Двигатели подводной лодки AIP практически бесшумны.

Атомные подводные лодки традиционно имели решающее преимущество в выносливости, малозаметности и скорости по сравнению с более дешевыми дизельными подводными лодками. Однако новая технология воздушно-независимой силовой установки (AIP) значительно сократила разрыв в характеристиках подводных лодок нового поколения, которые стоят в несколько раз дешевле лодки с ядерным двигателем.

Дизельный двигатель обычной подводной лодки вырабатывает электричество, которое можно использовать для привода гребного винта и питания его систем. Проблема в том, что такой двигатель внутреннего сгорания по своей природе довольно шумный и работает на воздухе — товар в ограниченном количестве на подводном аппарате. Таким образом, подводные лодки с дизельными двигателями должны часто всплывать на поверхность для подзарядки своих батарей.

Первые атомные подводные лодки были приняты на вооружение в 1950-х годах. Ядерные реакторы тише, не потребляют воздух и производят большую мощность, что позволяет атомным подводным лодкам оставаться под водой в течение месяцев, а не дней, путешествуя под водой на более высоких скоростях.

Эти преимущества побудили ВМС США отказаться от своих дизельных лодок в пользу подводного флота с полностью атомными двигателями. Однако большинство других военно-морских сил сохранили по крайней мере несколько дизельных подводных лодок из-за их гораздо более низкой стоимости и сложности.

В 90-х годах прошлого века подводные лодки, оснащенные технологией Air Independent Propulsion (AIP), были введены в эксплуатацию. Хотя концепция датируется 19 веком и была опробована на нескольких прототипах судов, Швеции пришлось развернуть первую действующую подводную лодку с двигателем AIP, класса Gotland , которая оказалась малозаметной и относительно долговечной. .Готландс длиной 60 метров приводится в движение двигателем цикла Стирлинга, тепловым двигателем, потребляющим комбинацию жидкого кислорода и дизельного топлива.

С тех пор подводные лодки с двигателями AIP распространились по всему миру, использующие три различных типа двигателей, и сегодня их около 60 работают в пятнадцати странах. Еще около пятидесяти уже заказаны или строятся.

Китай имеет 15 подводных лодок типа «Юань» типа 039А с двигателями Стирлинга и еще 20 запланированных, а также одну большую ракетную подводную лодку типа 032 , которая может стрелять баллистическими ракетами .Япония, со своей стороны, имеет восемь подводных лодок среднего размера класса Soryu, которые также используют двигатели Стирлинга, еще 15 запланированы или находятся в стадии строительства. Шведы, со своей стороны, разработали четыре разных класса подводных лодок с двигателями Стирлинга.

Германия также построила десятки подводных лодок с двигателями AIP, в первую очередь небольшие Тип 212 и 214, и экспортировала их по всему миру. Все немецкие лодки используют электрокаталитические топливные элементы, в целом более эффективную и бесшумную технологию, чем Stirling, хотя также более сложную и дорогую.К другим странам, намеревающимся построить подводные лодки на топливных элементах, относятся Испания (S-80), Индия (класс Kalvari) и Россия (класс Lada).

Наконец, Франция спроектировала несколько подводных лодок с паровой турбиной замкнутого цикла под названием MESMA. Три модернизированных подводных лодки класса Agosta-90b с двигателями MESMA служат в ВМС Пакистана.

Атомная промышленность против AIP: кто победит ?:

В общих чертах, как корабли AIP по характеристикам сравниваются с атомными подводными лодками? Давайте рассмотрим затраты и преимущества с точки зрения скрытности, выносливости, скорости и стоимости.

Незаметность:

Атомные подводные лодки стали очень тихими — по крайней мере, на порядок тише дизельных подводных лодок с работающим двигателем. Фактически, атомные подводные лодки могут быть неспособны обнаруживать друг друга с помощью пассивного гидролокатора, о чем свидетельствует столкновение в 2009 году британской и французской подводных лодок с ядерными баллистическими ракетами , которые не заметили друг друга.

Однако есть основания полагать, что подводные лодки AIP, если они правильно спроектированы, могут плавать под водой еще более тихо.Гидравлика в ядерном реакторе издает шум, перекачивая охлаждающую жидкость, в то время как двигатели подводной лодки AIP практически бесшумны. Подводные лодки с дизельным двигателем также могут достигать этого уровня бесшумности при работе от аккумулятора, но могут делать это только в течение нескольких часов, тогда как подводные лодки AIP могут поддерживать его в течение нескольких дней.

Подводным лодкам с дизельным двигателем и AIP не раз удавалось проскользнуть через противолодочную оборону и потопить американские авианосцы в военных играх. Конечно, такие подвиги совершали и атомные подводные лодки.

Выносливость:

Атомные подводные лодки могут работать под водой в течение трех или четырех месяцев подряд и с легкостью пересекать океаны. Хотя некоторые обычные подводные лодки могут выдержать такое расстояние, ни одна из них не имеет сопоставимой подводной выносливости.

Однако

подводных лодок AIP сократили разрыв. В то время как старым дизельным подводным лодкам требовалось всплыть в течение нескольких часов или в лучшем случае нескольких дней для подзарядки батарей, новые суда с двигателем AIP должны всплывать только каждые две-четыре недели в зависимости от типа.(Некоторые источники делают неподтвержденное заявление о том, что немецкий Тип 214 может прослужить даже более 2 месяцев.) Конечно, надводные подводные лодки или даже те, у которых есть трубка, сравнительно легко обнаружить и атаковать.

Атомные подводные лодки по-прежнему имеют явное преимущество в выносливости над лодками AIP, особенно при дальнем патрулировании. Однако для таких стран, как Япония, Германия и Китай, которые в основном работают недалеко от дружественных берегов, экстремальная выносливость может быть менее приоритетной.

Скорость :

Скорость остается неоспоримой силой атомных подводных лодок.Подводная лодка США может поддерживать скорость более 35 миль в час, находясь под водой. Для сравнения: максимальная подводная скорость немецкого Type 214 — 23 мили в час — типична для подводных лодок AIP.

Очевидно, что высокая максимальная скорость дает преимущества как в стратегической мобильности, так и в тактической маневренности. Однако следует иметь в виду, что даже атомные подводные лодки редко работают на максимальной скорости из-за создаваемого дополнительного шума.

С другой стороны, подводная лодка AIP, вероятно, будет двигаться с особенно низкой скоростью при устойчивом крейсерском движении с использованием AIP по сравнению с дизельными или атомными подводными лодками.Например, подводная лодка класса «Готланд» сокращается до 6 миль в час, если она хочет оставаться под водой с максимальной выносливостью, что просто слишком медленно для дальних переходов или путешествий с надводными кораблями. Текущая технология AIP не обеспечивает достаточной мощности для более высоких скоростей, и поэтому большинство подводных лодок AIP также оснащены шумными дизельными двигателями в качестве резервных.

Стоимость:

Кто бы мог подумать, что ядерные реакторы невероятно дороги? Современник У.Ударная подводная лодка класса в Южной Вирджинии стоит 2,6 миллиарда долларов, а более ранняя модель из Лос-Анджелеса — около 2 миллиардов долларов с поправкой на инфляцию. Затраты на перезарядку ядерного топлива среднего возраста добавляют еще миллионы.

Для сравнения, подводные лодки с AIP обычно стоят от 200 до 600 миллионов долларов, что означает, что страна может легко купить три или четыре субмарины AIP среднего размера вместо одной атомной подводной лодки. Однако имейте в виду, что подводные лодки AIP — это в основном суда малого или среднего размера с экипажами около 30 и 60 человек соответственно, в то время как атомные подводные лодки часто бывают крупнее с экипажами 100 и более.У них также может быть более тяжелое вооружение, такое как системы вертикального пуска, по сравнению с большинством судов с двигателем AIP.

Тем не менее, торпеда или ракета с маленькой подводной лодки может поразить так же сильно, как и одна, выпущенная с большой, и наличие в три раза большего количества подводных лодок, работающих на данном участке океана, может увеличить вероятность попадания в важную цель, и облегчить преодоление противолодочной обороны.

В то время как суда AIP могут быть не в состоянии делать все, что может атомная подводная лодка, наличие большего флота подводных лодок было бы очень полезно для охоты на противостоящие корабли и подводные лодки для контроля над морем.Также было бы невозможно развернуть более крупные подводные лодки с двигателем AIP; Китай уже разместил такую ​​лодку, а Франция продает более дешевую версию атомной подводной лодки класса Barracuda с двигателем AIP.

Неудивительно, что военно-морские силы, которые действуют в основном в прибрежных водах, обращаются к дешевым подводным лодкам AIP, поскольку их недостаток не так важен, когда дружественные порты находятся поблизости. Компромисс между дальностью полета и выносливостью более проблематичен для ВМС США, которые действуют на всей территории Атлантического, Тихого и Индийского океанов.Это может объяснить, почему ВМС США не проявляют особой склонности возвращаться к неатомным подводным лодкам. Тем не менее, подводные лодки AIP, действующие с передовых баз , будут представлять собой очень экономичное и скрытное средство для расширения задачи ВМФ по контролю на море.

Себастьян Роблин имеет степень магистра в области разрешения конфликтов Джорджтаунского университета и работал преподавателем Корпуса мира в Китае. Он также работал в сфере образования, редактирования и расселения беженцев во Франции и США.В настоящее время он пишет о безопасности и военной истории для журнала «Война скучна».

Эта статья впервые появилась в декабре 2018 года.

Изображение: Wikimedia Commons

Мотор Стирлинга как привод для подводных лодок

С момента своего изобретения шотландским священником Робертом Стирлингом в 1815 году двигатель Стирлинга постоянно совершенствовался и теперь используется во многих различных областях.Например, двигатели Стирлинга используются в области солнечной энергетики, космических путешествий или в качестве охлаждающих устройств в тепловизионных камерах. Кроме того, есть планы использовать двигатели Стирлинга в качестве водяных насосов в странах третьего мира. Они также используются как привод для подводных лодок.

С самого начала инженеры искали подходящие способы продлить время погружения подводных лодок. Раньше на этом поприще лидировали только атомные подводные лодки. Однако с использованием двигателя Стирлинга в качестве неядерного обычного привода ситуация изменилась.Двигатель Стирлинга, воздушно-независимая силовая установка, значительно увеличивает подводную дальность действия неатомной подводной лодки. Таким образом, можно было увеличить продолжительность подводного путешествия с нескольких дней до нескольких недель. До этого это было возможно только для атомных подводных лодок. Наряду со значительным увеличением времени погружения снижается риск обнаружения. В дополнение к этой увеличенной подводной дальности использование двигателя Стирлинга для управления подводной лодкой дает и другие преимущества. Этот тип двигателя работает без вибрации и очень тихий.Это еще больше затрудняет поиск лодки. Кроме того, подводные лодки с двигателем Стирлинга обладают значительно большей маневренностью, чем их атомные аналоги. Эти характеристики окупаются, особенно при работе в прибрежных водах. Однако даже в открытом море подводные лодки, оснащенные независимыми от внешнего воздуха двигателями Стирлинга, давно зарекомендовали себя.

Принимая во внимание полезные свойства двигателей Стирлинга для движения подводных лодок, министерство обороны предоставило компании MAN Technologie AG заказ на разработку 12-цилиндрового подводного двигателя с гелием в качестве рабочего газа.Однако отчасти из-за того, что мировая политическая ситуация становилась менее напряженной, работа над этим проектом была прекращена в конце 1980-х годов.

Уже в 1998 году ВМС Швеции начали использовать двигатели Стирлинга для управления своими неатомными подводными лодками класса Gotland, пришедшими на смену более старому классу Västergötland. Эти подводные лодки были первыми в мире, оснащенными двигателем Стирлинга в качестве привода. Воздушно-независимая силовая установка была разработана и внедрена шведской компанией Kockums из Мальмё, а затем подготовлена ​​к серийному производству компанией ThyssenKrupp Marine Systems.Сегодня все подводные лодки ВМС Швеции оснащены приводной системой Стирлинга этого типа мощностью около 75 кВт. Также существует возможность модернизации старых подводных лодок с этим типом источника питания.

Швеция Возможности подводных лодок | НТИ

Базирующийся в Карлскруне Королевский флот Швеции управляет подводной флотилией из пяти дизель-электрических подводных лодок: трех судов класса Gotland и двух судов класса Södermanland (ранее класса Västergötland).Шведский флот был первым, кто начал эксплуатировать суда с воздушно-независимой силовой установкой (AIP) на базе двигателя Стирлинга. [1]

Краткий обзор возможностей

Общее количество подводных лодок в флоте: 5

• Подводные лодки с баллистическими ракетами (): 0
• Атомные подводные лодки (АПЛ): 0
• Дизель-электрические ударные подводные лодки (): 5
• Воздушно-независимая силовая установка () включена: 5/5

Подводные лодки

История

Швеция считает свои подводные лодки неотъемлемой частью своей национальной обороны.Первоначально предназначенные для противодействия угрозе советского вторжения в регион Балтийского моря, шведские подводные лодки недавно расширили зону своего действия. Эти суда начали участвовать в многонациональных учениях быстрого реагирования, действующих в таких водах, как Северное море, Атлантический океан, Тихий океан, Бискайский залив и Средиземное море. Их новые задачи сосредоточены на разведке, сборе разведданных и наблюдении. [2]

Швеция планировала разработать подводную лодку нового типа «Викинг», но была вынуждена отказаться от своих планов после того, как Норвегия и Дания вышли из программы разработки в 2003 и 2004 годах соответственно.[3] Впоследствии шведскому Управлению материально-технического снабжения (FMV) было поручено инициировать предварительное планирование еще более современной подводной лодки класса A26 для замены ее судов класса Gotland. [4]

Модернизация и текущие возможности

В 2014 году, после приобретения Kockums у TKMS (ThyssenKrupp Marine Systems), Saab и Шведское управление оборонных материалов (FMV) пришли к соглашению относительно модернизации судов класса Gotland и производства двух подводных лодок типа A26.В рамках сделки на 248 миллионов долларов Kockums завершила модернизацию HSwMS Gotland и перезапустила судно в июне 2018 года. [5] В июне 2019 года Kockums завершила модернизацию HSwMS Uppland и перезапустила судно. [6]

В январе 2019 года Швеция объявила названия двух своих новых подводных лодок класса A26: HSwMS Blekinge и HSwMS Skåne. Первая лодка должна быть поставлена ​​в 2024 году, а вторая — в 2025 году. [7] Как и нынешний флот Швеции, новые подводные лодки A26 будут оснащены Stirling AIP.Stirling AIP был разработан специально для разведывательных и скрытных операций на мелководье в дополнение к его возможностям в открытом море. [8] Суда A26 также будут иметь большую носовую часть, из которой могут запускаться беспилотные подводные аппараты (БПА) и перевозиться спецназ. Кроме того, этот раздел можно использовать для разведки, обнаружения мин, постановки мин, подводного картографирования и ведения боевых действий. [9] В настоящее время Kockums изучает несколько способов улучшить связь с береговым командованием без отказа от позиции подводной лодки, включая возможное использование БПА для целей связи или новых антенн на подводной лодке.[10]

Биографии кораблей

Готланд-Класс

Швеция располагает тремя дизель-электрическими ударными подводными лодками типа «Готланд». Длина этих подводных лодок составляет 60,4 метра, ширина — 6,2 метра, и они могут развивать скорость до 20 узлов в подводном положении. Эти суда были первыми в мире, на которых была установлена ​​воздушно-независимая силовая установка (AIP) с двигателем Стирлинга. Их системы вооружения способны стрелять торпедами из четырех 533-мм и двух 400-мм торпедных аппаратов. [11]

Södermanland-Класс

Швеция владеет двумя дизель-электрическими ударными подводными лодками типа Södermanland (ранее — класса Västergötland).Эти подводные лодки имеют длину 60,5 метра с шириной 6,1 метра и могут развивать скорость до 20 узлов в подводном положении. Их системы вооружения способны стрелять торпедами из шести 533-мм и трех 400-мм торпедных аппаратов.

Поведение при импорте и экспорте

Импорт

Швеция не импортирует подводные лодки.

Экспорт

Шведская верфь Kockums начала производство подводных лодок для шведского флота в 1914 году, но не экспортировала суда до 1980-х годов.Во многом это было связано с политикой нейтралитета Швеции в международных конфликтах. [12] Изменение Швеции в экспортном поведении объясняется попыткой сохранить способность разрабатывать новые лодки, не сталкиваясь со все более непомерно высокими затратами. [13] В 1999 году Kockums была включена в состав немецкой компании Howaldtswerke-Deutsche Werft (HDW), а затем стала частью ThyssenKrupp Marine Systems (TKMS) в январе 2005 года. В июне 2014 года компания Saab приобрела Kockums. [14]

Шведская верфь Kockums экспортирует подводные лодки трех классов в Сингапур, Австралию и Данию.[15] Kockums также модернизирует развернутые японские подводные лодки своей системой Stirling AIP. [16] Kockums предлагает на экспорт три класса подводных лодок:

.

• Класс Gotland: гибридные дизель-электрические / патрульные подводные лодки AIP, с системой AIP на базе двигателя Стирлинга
• Collins-class: дизель-электрические, океанские, дальние патрульные подводные лодки, разработанные для ВМС Австралии
.
• A26: дизель-электрические / AIP подводные лодки с передовыми технологиями для улучшения прибрежных возможностей.

Источники:
[1] Бо Раск, «Шведские подводные силы будущего», Naval Forces, Vol. 24, № 3 (2003), стр. 85; в Информационно-обучающей компании ProQuest, http://proquest.umi.com.
[2] Бо Раск, «Шведские подводные силы будущего», Naval Forces, Vol. 24, No. 3 (2003), pp. 85, в ProQuest Information and Learning Company, http://proquest.umi.com .; «Шведская подводная лодка продолжает играть важную роль в совместных тренировках», ВМС США, 20 декабря 2005 г., www.navy.mil.
[3] Ричард Скотт, «Подводная лодка викингов для направления курса двух наций», Jane’s Defense Weekly, , 4 июня 2003 г., www.lexisnexis.com; Ричард Скотт, «Решение о лодке ставит проект викингов на мелководье», Jane’s Defense Weekly, , 23 июня 2004 г., www.lexisnexis.com.
[4] «Kockums получает общий заказ на проектирование подводной лодки следующего поколения», Kockums, 25 февраля 2010 г., www.kockums.se; «Швеция планирует новый подкласс», Defense Technology International, , 1 апреля 2010 г., www.lexisnexis.com.
[5] «Saab подписывает контракт на подводные лодки A26 и модернизацию среднего уровня для подводных лодок класса Gotland», SAAB, 30 июня 2015 г., www.saab.com; «Шведская подводная лодка AIP HSwMS Gotland завершает модернизацию среднего возраста», Navaltoday.com, 18 июня 2018 г.
[6] «История Saab: новые подводные лодки A26 в Швеции», Defense Industry Daily, , 20 июня 2019 г., www.defenseindustrydaily.com.
[7] «Швеция объявляет названия новых подводных лодок A26 AIP», Naval Today, 17 января 2019 г., https: // navaltoday.com.
[8] «Путь вперед — для Kockums A26», Kockums, , 26 августа 2011 г., www.kockums.se.
[9] Магнус Форсберг, «Ledningsplattform med tentakler», Protec, № 1, 2006 г., Шведское управление материально-технического снабжения, www.fmv.se.
[10] Магнус Форсберг, «Ledningsplattform med tentakler», Protec, № 1, 2006 г., Управление материально-технического обеспечения Швеции, www.fmv.se.
[11] «SSK Gotland Class (Type A19)», Naval Technology, , по состоянию на 8 августа 2019 г., www.naval-technology.com.
[12] Энтони Уоттс, Jane’s Underwater Warfare Systems: 2003-2004 (Coulsdon: Jane’s Information group, 2002), стр. 31-47.
[13] Ричард Скотт, «Подводная лодка« Викинг »для двух стран», Jane’s Defense Weekly, , 4 июня 2003 г., www.janes.com.
[14] Роберт Уолл, «Saab покупает компанию по производству подводных лодок ThyssenKrupp Marine Systems AB», Wall Street Journal, , 29 июня 2014 г., wwww.wsj.com.
[15] П. Льюис Янг, «Новая подборка подводных лодок ВМС Австралии», Asian Defense Journal, августа 1984 г., стр.52; в Дерек Воллнер; «Kockums получает от Сингапура заказ на две подводные лодки», Kockums, 4 ноября 2005 г., http://kockums.se.
[16] «Прорыв в Японии для Stirling AIP», Kockums, , 11 июля 2005 г.