Hovedparten af moderne ubåde er udstyret med dieselelektriske kraftværker. Sådanne enheder har karakteristiske ulemper, hvorfor der søges efter bekvemme og rentable alternativer. Som praksis viser, gør det moderne teknologiniveau det muligt at oprette effektive kraftværker til ikke-nukleare ubåde, og vi taler om systemer med forskellige arkitekturer.
Problemer og løsninger
Den største ulempe ved dieselelektriske ubåde er behovet for regelmæssig genopladning af batterierne ved hjælp af en dieselgenerator. For at gøre dette skal ubåden flyde til overfladen eller bevæge sig i periskopdybde - hvilket øger sandsynligheden for fjendens opdagelse. På samme tid overstiger varigheden af dykning på batterier normalt ikke flere dage.
Et oplagt alternativ til diesel er et atomkraftværk, men dets anvendelse er ikke altid mulig og begrundet på grund af kompleksiteten og de høje omkostninger. I denne henseende har man i flere årtier undersøgt spørgsmålet om oprettelse af luftuafhængige kraftværker (VNEU) med de ønskede egenskaber og uden ulemper ved dieselelektriske systemer. En række nye teknologier af denne art er blevet taget i drift med succes, og andres idriftsættelse forventes i den nærmeste fremtid.
Generelt er der flere tilgange til oprettelsen af VNEU. Den første involverer genopbygning af dieselgeneratoren ved hjælp af en anden motor, der er mindre krævende for den indgående luft. Den anden foreslår produktion af elektricitet ved hjælp af den såkaldte. brændstofceller. Den tredje er at forbedre batterier, inkl. op til afvisningen af sin egen generation.
Stirlings alternativ
Den første ikke-nukleare ubåd med en fuldgyldig VNEU, der blev taget i brug i 1996, var det svenske skib Gotland. Denne ubåd havde en længde på 60 m og en forskydning på 1600 tons og bar også 6 torpedorør med to kalibre. Dens kraftværk blev bygget på basis af en standard dieselelektrisk og suppleret med nye komponenter.
Overfladekørsel og elproduktion leveres af to MTU 16V-396 diesels og et par Hedemora V12A / 15-Ub generatorer. Propellen drives i alle tilstande af en elektrisk motor. I en nedsænket position starter ubåden i stedet for diesler en Stirling-motor af typen Kockums v4-275R, der bruger flydende brændstof og flydende ilt. Reservatet for sidstnævnte giver dig mulighed for at blive under vand i op til 30 dage uden at skulle stige. Derudover er Stirling -motoren mindre støjende og afmasker heller ikke ubåden.
Tre nye ubåde blev bygget i henhold til Gotland -projektet; den anden og tredje bygning blev taget i brug i 1997. I begyndelsen af 2000'erne blev et projekt med Södermanland -koden implementeret. Det gav mulighed for modernisering af to dieselelektriske ubåde af typen Västergötland med installationen af VNEU fra Gotland-projektet. Japan blev interesseret i den svenske udvikling. Under licens samlede hun VNEU til ubåde af typen "Soryu". På grund af deres store dimensioner og forskydning har japanske ubåde fire v4-275R-motorer på én gang.
Ubådsmøller
Under udviklingen af Scorpène -projektet foreslog franske skibsbyggere deres egen version af VNEU baseret på en alternativ motor. En sådan installation, kaldet Module d'Energie Sous-Marine Autonome (MESMA), blev tilbudt potentielle kunder til brug på nybyggede ubåde.
MESMA -projektet foreslog en særlig dampturbinemotor drevet af ethanol og trykluft. Forbrændingen af alkohol-luftblandingen skulle producere damp til turbinen, der driver generatoren. Forbrændingsprodukter i form af kuldioxid og vanddamp under højt tryk blev foreslået at blive udledt over bord over hele driftsdybden. Ifølge beregninger kunne Scorpène -ubåden med VNEU MESMA forblive under vand i op til 21 dage.
MESMA -fabrikken blev tilbudt forskellige kunder. For eksempel var det planlagt at blive brugt i Scorpène-Kalvari-projektet for Indien. Pilotfabrikken viste imidlertid utilstrækkelig ydelse, og interessen for projektet blev reduceret kraftigt. Som følge heraf er de nye franske dieselelektriske ubåde stadig udstyret med dieselmotorer - selvom udviklerne allerede har annonceret en ny modernisering med introduktionen af andre lovende løsninger.
I 2019 annoncerede russiske skibsbyggere udviklingen af en grundlæggende ny VNEU baseret på en lukket cyklus gasturbinemotor. Den indeholder tanke til flydende ilt: den fordamper og forsynes med motoren. Udstødningsgasser foreslås kun at blive frosset og smidt ud, når de overflader i et sikkert område. En lignende VNEU udvikles inden for rammerne af P-750B-projektet.
Brændselscelle
I slutningen af halvfemserne havde Tyskland skabt sin egen version af VNEU. I 1998 begyndte byggeriet på hovedubåden til det nye Type 212 -projekt, udstyret med et lignende system. Det tyske projekt involverede brugen af Siemens SINAVY -system, der kombinerer en elektrisk motor og brintceller. Til bevægelse på overfladen blev en dieselgenerator tilbageholdt.
SINAVY-komplekset omfatter Siemens PEM-protonudvekslingsbrændselsceller baseret på metalhydrid fra en flydende oxygenbeholder. For ekstra sikkerhed er metalhydrid- og iltbeholdere placeret i rummet mellem de robuste og lette kabinetter. Under driften af VNEU tilføres hydrogen, der opnås fra metalhydridet, sammen med ilt, til særlige membraner og elektroder, hvor der genereres strøm.
Ubåden "212" autonomi når 30 dage. En vigtig fordel ved VNEU SINAVY er det næsten fuldstændige fravær af støj under drift ved tilstrækkelig høj ydelse. Samtidig er det svært at fremstille og betjene og har også andre ulemper.
Seks 212 ubåde blev bygget til den tyske flåde. I 2006-2017. fire af disse skibe kom i tjeneste i den spanske flåde. På grundlag af "212" blev "214" -projektet oprettet, som sørger for bevarelse af det eksisterende VNEU. Sådanne ubåde er meget populære på det internationale marked. Ordrer modtaget fra fire lande til mere end 20 både. 15 skibe er allerede bygget og leveret til kunderne.
Det skal bemærkes, at VNEU baseret på brændselsceller udvikles ikke kun i Tyskland. Parallelt med MESMA -projektet i Frankrig blev der udviklet en variant af Scorpène -ubåden med brug af brændselsceller. Det var disse ubåde, der blev solgt til Indien. Nu bliver elementer af en ny generation skabt. Tidligere blev det rapporteret, at dets brændselsceller udvikles i Rusland. VNEU af denne type har allerede bestået bænketest, og i fremtiden vil det blive testet på et forsøgsskib.
Batteridrevet ubåd
Udseendet af grundlæggende nye motorer og generationsmidler udelukker ikke behovet for yderligere udvikling af eksisterende teknologier og enheder. Således bevarer opbevaringsbatterier af allerede kendte og mestrede typer en høj værdi. I lovende projekter betragtes de endda som den eneste energikilde for alle systemer.
Nysgerrige processer observeres i japansk skibsbygning. Japan var et af de første lande, der mestrede VNEU med en Stirling -motor, men i 2015 og 2017. to ubåde af det modificerede Soryu -projekt blev lagt uden sådanne systemer. Der blev givet plads til standardbatterier og VNEU-enheder til moderne lithium-ion-batterier. På grund af dette er dykningens varighed blevet fordoblet i sammenligning med batterierne fra den foregående generation.
Siden 2018byggeriet af ubåde i det nye Taigei-projekt, der oprindeligt blev udviklet ved hjælp af en dieselelektrisk installation og lithium-ion-batterier, er i gang. Hovedskibet for det nye projekt er allerede lanceret, og yderligere to skrog er under opførelse siden sidste år. I alt er det planlagt at bygge syv ubåde med accept i drift fra 2022.
Der er mange projekter med ultra-små ubåde, der kun er udstyret med batterier. I fremtiden kan denne arkitektur finde anvendelse i "store" projekter. For nylig præsenterede franske skibsbyggere konceptprojektet SMX31E, der kombinerer mange af de mest vovede beslutninger. Navnlig modtog ubåden kun batterier med deres placering i alle tilgængelige mængder, inkl. mellem holdbare og lette kroppe. Batterierne skal oplades i basen, inden de går til søs.
Det anslås, at når den er fuldt opladet, vil SMX31E kunne forblive nedsænket i 30-60 dage afhængigt af kørehastighed og totalt energiforbrug. Samtidig er det planlagt at sikre fuld funktionsdygtighed for alle standard- og ekstraudstyr, komplekser osv.
I udviklingsprocessen
I de seneste årtier har der således været betydelige fremskridt inden for VNEU for ikke-nukleare ubåde. Forskellige varianter af sådanne systemer med visse funktioner og fordele er blevet udviklet, testet, introduceret i projekter og taget i brug. Selv de nyeste luftuafhængige installationer har dog visse ulemper. De forbliver komplekse og dyre, både til fremstilling og drift.
På trods af fordelene ved taktiske og tekniske egenskaber kan ikke-ubåde med VNEU endnu ikke erstatte dieselelektriske ubåde af "traditionel" arkitektur. Desuden udvikler sidstnævnte og bruger også de mest moderne teknologier og komponenter. Et slående eksempel på en sådan konkurrence mellem forskellige klasser er udviklingen af den japanske ubådsflåde, der vendte tilbage til dieselelektrisk plan på et nyt teknisk niveau.
Tilsyneladende vil konkurrencen mellem luftuafhængige og dieselelektriske installationer fortsætte i en overskuelig fremtid-og der er endnu ingen klar favorit. Samtidig er det indlysende, at verdens flåder er vinderne. De får mulighed for at vælge den bedste løsning til det kraftværk, der bedst opfylder alle kravene.
