Onlangs, op de pagina's van de Military Review, is er controverse ontstaan over de voordelen van nieuwe krachtbronnen voor de elektrische voortstuwing van de Japanse onderzeeër "Oryu" ("Dragon-Phoenix"), de voorlaatste eenheid in de reeks onderzeeërs van de " Soryu"-type. Aanleiding voor de discussie was de toelating tot de vloot van de zelfverdedigingstroepen van de elfde (in een reeks van twaalf bestelde onderzeeërs) onderzeeër, bewapend met een lithium-ion accumulatorbatterij (LIAB).
Tegen deze achtergrond bleef het feit van de oprichting en proefoperatie van een luchtonafhankelijke energiecentrale (VNEU) van de zogenaamde tweede fase volledig onopgemerkt. De FC2G AIP is ontwikkeld door ingenieurs en ontwerpers van de Franse Naval Industrial Group (NG), voorheen DCN. Eerder creëerde hetzelfde concern een VNEU-type MESMA voor de onderzeeër Agosta-90B, die werkt op basis van een stoomturbine met gesloten cyclus.
Het is logisch om de vraag te stellen: zijn er niet eerder pogingen gedaan om waterstof direct aan boord van een onderzeeër te produceren? Antwoord: zijn uitgevoerd. De Amerikanen en onze wetenschappers waren bezig met het hervormen van dieselbrandstof om waterstof te verkrijgen, evenals het probleem van directe opwekking van elektrische energie uit chemische bindingen van reagentia. Maar het succes kwam naar de wetenschappers en ingenieurs van NG. Franse ingenieurs slaagden erin een eenheid te creëren die, door de standaard OTTO-2-dieselbrandstof te hervormen, zeer zuivere waterstof ontvangt op een onderzeeër, terwijl Duitse onderzeeërs gedwongen worden H2-voorraden aan boord van hun type 212A-boten te dragen.
Het belang van de oprichting door NG Concern van een waterstofproductie-eenheid met ultrahoge zuiverheid (99, 999% zuiverheid) direct aan boord van de onderzeeër is nog niet volledig ingezien door marinespecialisten. De opkomst van een dergelijke installatie biedt enorme kansen voor de modernisering van bestaande onderzeeërs en het opzetten van projecten voor nieuwe onderzeeërs, om de duur van hun ononderbroken verblijf onder water te verlengen zonder naar de oppervlakte te komen. De relatieve goedkoopheid en beschikbaarheid van OTTO-2-brandstof bij het verkrijgen van gratis waterstof voor gebruik in de VNEU-brandstofcellen bij het ECH zal de landen met deze technologie in staat stellen aanzienlijke vooruitgang te boeken bij het verbeteren van de prestatiekenmerken van onderzeeërs. Het beheersen van dit type anaërobe voortstuwingssystemen is veel winstgevender dan eerder werd voorgesteld.
En dat is waarom.
1. VNEU op EHG werkt twee keer stiller dan een Stirlingmotor, omdat ze simpelweg geen draaiende delen van de machine hebben.
2. Bij gebruik van dieselbrandstof is het niet nodig om extra tanks aan boord te hebben voor de opslag van hydridehoudende oplossingen.
3. Het anaërobe voortstuwingssysteem van de onderzeeër wordt compacter en heeft een lager thermisch effect. Alle componenten en systemen worden verzameld in een apart compartiment van acht meter lang en niet verspreid over de onderzeese compartimenten.
4. De invloed van schok- en trillingsbelastingen op de installatie is minder kritisch, wat de kans op spontane ontbranding vermindert, wat niet gezegd kan worden van lithium-ionbatterijen.
5. Deze opzet is goedkoper dan LIAB.
Sommige lezers zullen redelijkerwijs beweren: de Spanjaarden hebben ook een anaërobe bio-ethanolreformer (BioEtOH) gemaakt om aan boord van de onderzeeër sterk gezuiverde waterstof te produceren. Ze zijn van plan dergelijke eenheden op hun onderzeeërs van het type "S-80" te installeren. Het is de bedoeling dat de eerste AIP in maart 2021 op de onderzeeër "Cosme Garcia" wordt geïnstalleerd.
Het nadeel van de Spaanse installatie is mijns inziens dat er naast cryogene zuurstof ook containers voor bio-ethanol aan boord moeten worden geplaatst, wat een aantal nadelen heeft ten opzichte van de gangbare OTTO-2 brandstof.
1. Bio-ethanol (technische alcohol) is 34% minder energie-intensief dan dieselbrandstof. En dit bepaalt het vermogen van de afstandsbediening, het vaarbereik van de onderzeeër en de opslagvolumes.
2. Ethanol is hygroscopisch en zeer corrosief. En rondom - "water en ijzer."
3. Bij verbranding van 1 liter bio-ethanol komt dezelfde hoeveelheid CO vrij2als de hoeveelheid verbrande brandstof. Daarom zal het opmerkelijk zijn om zo'n houding te 'opborrelen'.
4. Bio-ethanol heeft een octaangetal van 105. Om deze reden kan het niet in de dieselgeneratortank worden gegoten, omdat door de ontploffing de motor in bouten en moeren zal blazen.
Daarom verdient het nog steeds de voorkeur boven VNEU op basis van dieselbrandstofreforming. DPL-brandstoftanks zijn zeer volumineus en zijn op geen enkele manier afhankelijk van de beschikbaarheid van extra tanks voor industriële alcohol voor de werking van de "bio-ethanol" -fabriek. Bovendien zal op elke marinebasis of basis altijd een enkele OTTO-2-brandstof in overvloed aanwezig zijn. Het kan zelfs op zee worden verkregen vanaf elk schip, wat niet kan worden gezegd over alcohol, zij het technisch. En de vrijgekomen volumes (als optie) kunnen worden gegeven voor de plaatsing van zuurstof. En daarmee de tijd en het bereik van onderzeeduiken vergroten.
Nog een vraag: is LIAB dan wel nodig? Antwoord: zeker nodig! Hoewel ze duur en zeer hightech zijn, zijn ze bang voor mechanische schade, waarbij ze brandgevaarlijk zijn, maar toch zijn ze lichter, kunnen ze elke vorm aannemen (conform), minstens 2-4 keer (vergeleken met lood-zink zure batterijen) hebben een hogere capaciteit opgeslagen elektriciteit. En dit is hun belangrijkste voordeel.
Maar waarom dan zo'n boot met LIAB, een soort VNEU?
Er is een anaërobe energiecentrale nodig om de onderwaterdieselmotor (RDP) op het zeeoppervlak niet "uit te steken", om een dieselgenerator te lanceren of te starten om de batterijlading aan te tasten. Zodra dit gebeurt, verschijnen er meteen twee of drie tekens die de boot ontmaskeren: een breker op het wateroppervlak vanaf de RDP-schacht en radar / TLV / IR-zichtbaarheid van dit intrekbare apparaat. En de visuele (optische) zichtbaarheid van de onderzeeër zelf, "hangend" onder de RDP, zelfs vanuit de ruimte, zal aanzienlijk zijn. En als de uitlaatgassen van een werkende dieselmotor (weliswaar via water) in de atmosfeer terechtkomen, dan zal de gasanalysator van het BPA (PLO) vliegtuig kunnen vastleggen dat er een onderzeeër in de buurt is. Dit is meer dan eens gebeurd.
En verder. Hoe stil een diesel- of dieselgenerator ook werkt in een onderzeeërcompartiment, het is altijd hoorbaar door de gevoelige oren van de PLO-troepen en -middelen van de vijand.
Al deze nadelen kunnen worden vermeden door het gezamenlijk gebruik van AB en VNEU. Daarom zal het gezamenlijke gebruik van VNEU en supercapaciteit-opslagapparaten voor elektrische energie, zoals magnesium-, silicium-metaal- of zwavelbatterijen, waarbij de capaciteit naar verwachting 5-10 keer (!) groter is dan die van LIAB, zeer veelbelovend. En het lijkt mij dat wetenschappers en ontwerpers al rekening hebben gehouden met deze omstandigheid bij het ontwikkelen van projecten voor nieuwe onderzeeërs.
Zo werd bijvoorbeeld bekend dat de Japanners na de voltooiing van de bouw van een reeks onderzeeërs van het type "Soryu" zullen beginnen met het ontwerp en de R&D van de volgende generatie onderzeeër. Onlangs berichtten de media dat het om een onderzeeër van het type 29SS zou gaan. Het zal worden uitgerust met een enkele (alle modi) Stirling-motor met een verbeterd ontwerp en waarschijnlijk een ruime LIAB. En dergelijk werk, samen met Amerikaanse wetenschappers, wordt sinds 2012 uitgevoerd. De nieuwe motor zal stikstof als werkvloeistof hebben, terwijl helium op de Zweedse auto's zit.
Militaire analisten zijn van mening dat het nieuwe schip in het algemeen de zeer succesvolle vorm zal behouden die is uitgewerkt op de onderzeeër van de Soryu-klasse. Tegelijkertijd is het de bedoeling om de grootte aanzienlijk te verkleinen en een meer gestroomlijnde vorm te geven aan het "zeil" (het hek van intrekbare apparaten). De horizontale boegroeren worden naar de boeg van de bootromp verplaatst. Dit vermindert de hydrodynamische weerstand en het niveau van intrinsiek geluid wanneer water met hoge onderwatersnelheden rond de onderzeeërromp stroomt. Ook de voortstuwingseenheid van de onderzeeër zal veranderingen ondergaan. De vaste schroef wordt vervangen door een waterjet. Volgens deskundigen zal de bewapening van de onderzeeër geen significante veranderingen ondergaan. Net als voorheen zal de boot zes boeg 533 mm torpedobuizen bevatten voor het afvuren van zware torpedo's ("Type 89"), anti-onderzeeër torpedo's en sub Harpoon-klasse kruisraketten, evenals voor het leggen van mijnenvelden. De totale munitie aan boord van de onderzeeër zal 30-32 eenheden zijn. Tegelijkertijd zal zijn typische lading (6 nieuwe anti-scheepsraketten, 8 type 80 PLO torpedo's, 8 type 89 zware torpedo's, zelfrijdende GPA en elektronische oorlogsvoertuigen) blijkbaar behouden blijven. Bovendien wordt aangenomen dat de nieuwe boten een actieve anti-onderzeeërbescherming (PTZ) zullen hebben, mogelijk luchtverdediging, gelanceerd vanaf een torpedobuis.
Het werk aan de creatie van een nieuwe onderzeeër is gepland om in de volgende termen te worden uitgevoerd: R&D in de periode van 2025 tot 2028, bouw en inbedrijfstelling van het eerste onderzeeërgebouw van project 29SS wordt verwacht in 2031.
Volgens buitenlandse experts zullen de staten van de Indische en de Stille Oceaan binnenkort hun vloot moeten moderniseren en vernieuwen. Inclusief de onderzeeërs. Voor de periode tot 2050 zal de behoefte aan onderzeeërs ongeveer 300 eenheden bedragen. Geen van de potentiële kopers zal boten kopen die niet zijn uitgerust met VNEU. Dit wordt overtuigend bewezen door de aanbestedingen voor de aankoop van onderzeeërs in handen van India en Australië. India kocht Franse kernonderzeeërs van de Scorpen-klasse en Kanbera koos Japanse kernonderzeeërs van de Soryu-klasse voor haar vloot. En dit is geen toeval. Beide typen boten hebben VNEU, die ervoor zorgen dat ze 2-3 weken (15-18 dagen) onder water blijven zonder aan de oppervlakte te komen. Japan heeft momenteel elf kernonderzeeërs. Zuid-Korea bouwt zijn onderzeeër van het type K-III met lithium-ionbatterijen.
Helaas kunnen we nog steeds niet opscheppen over het succes bij het creëren van onderzeeërs die zijn bewapend met niet-nucleaire luchtonafhankelijke voortstuwingssystemen. Hoewel er in deze richting werd gewerkt, leek het erop dat het succes niet ver weg was. Het valt nog te hopen dat specialisten van CDB MT "Malakhit", CDB MT "Rubin", FSUE "Krylovsky State Scientific Center", Central Scientific Research Institute "SET" in de nabije toekomst nog steeds in staat zullen zijn om een Russische luchtonafhankelijke motor voor niet-nucleaire onderzeeërs, vergelijkbaar of beter dan buitenlandse analogen. Dit zal de gevechtsgereedheid van de zeestrijdkrachten aanzienlijk vergroten, onze posities in de export van onderzeeërs naar traditionele kopers versterken en nieuwe markten helpen veroveren voor de levering van onze marineproducten.
