Двигатель для безвоздушного океана

30 мая 2016

Пять главных вопросов о воздухонезависимом двигателе для подводных лодок

Уже более 100 лет Россия наряду с Германией, Англией, Францией и США остается одним из лидеров в области создания подводных лодок. В период после Второй мировой войны каждая вторая субмарина в мире изготовлялась в СССР. Благодаря строительству новейших атомных подводных лодок (АПЛ) Россия сохранила позиции великой морской державы. Но в области неатомных подлодок (НАПЛ) впервые за столетие наша страна не смогла создать проект нового поколения, утратив позицию лидера в этой отрасли судостроения. В нулевые годы речь зашла даже о закупке НАПЛ в Германии. В чем же дело? Подводная лодка, как и космический корабль, двигается в безвоздушном пространстве. Между тем до недавнего времени неатомным субмаринам необходим был атмосферный воздух для работы силовой установки. И лишь НАПЛ 4-го поколения удалось избавиться от этой зависимости. Однако в России развитие этих технологий было приостановлено, тем не менее в последнее время появились сообщения о том, что процесс создания отечественного воздухонезависимого двигателя близится к завершению. Вскоре российское судостроение, с предприятиями которого ВТБ сотрудничает, начнет выпуск подлодок нового поколения.

Что это такое?

Анаэробный, или воздухонезависимый двигатель, — это двигатель, которому не нужен для работы атмосферный воздух. Анаэробным является, к примеру, жидкостный реактивный двигатель, применяемый в ракетно-космической технике. А вот авиационный турбореактивный двигатель или дизель, используемый в качестве главной энергетической установки на НАПЛ, таковым не является.

Зачем это нужно?

Неатомные подводные лодки приводятся в движение электромоторами с помощью запасенной в аккумуляторных батареях электроэнергии. Однако заряда батарей хватает ненадолго. Передвижение в зоне боевого патрулирования со скоростью 2–4 узла без всплытия может длиться максимум 4 дня, но при этом батареи разряжаются на 80%, и для их подзарядки требуется до 2 суток. При движении с максимальной скоростью аккумуляторы вообще разряжаются за считанные часы. После этого их приходится подзаряжать с помощью дизельного двигателя, а ему для работы нужен воздух. Еще в годы Второй мировой войны немецкие подводники стали применять устройство, которое называется шноркель. Он представляет собой трубу, верхний конец которой поднимается над поверхностью воды, позволяя засасывать воздух без всплытия.

 

Первый в мире шноркель придумал и применил командир русской подводной лодки «Скат» Николай Гудимов еще в 1910 году, но широкое применение это устройство нашло именно в немецком флоте.

 

Подводная лодка при использовании шноркеля должна находиться на глубине всего 10–12 метров, а шум работающего дизеля становится столь сильным демаскирующим фактором, что при современном развитии средств противолодочной борьбы ее в таком положении очень быстро обнаружат и уничтожат.

Воздухонезависимый двигатель позволяет подзаряжать батареи на любой глубине и практически бесшумно. Его использование дает возможность подводной лодке находиться в погруженном состоянии до 20 дней. Таким образом, НАПЛ приближаются по своим возможностям к атомным субмаринам, но при этом оказываются гораздо дешевле, компактнее и безопаснее с точки зрения экологии и военно-политических рисков.

Кто это придумал?

Еще в 1939 году в СССР была построена экспериментальная подводная лодка с дизелем, работавшим на запасах жидкого кислорода, а в период с 1955 по 1958 год было создано 29 лодок этого типа. Однако подобная технология оказалось настолько пожароопасной, что советские подводники называли свои субмарины «зажигалками». Немцы в годы Второй мировой войны разработали проект подлодки серии XXVII с турбиной, которую приводило в движение разложение перекиси водорода. Эти субмарины так и не успели повоевать, а после войны попали в руки советских специалистов. В оккупированной Германии было создано специальное конструкторское бюро из немецких инженеров. Больше 10 лет проводились эксперименты и испытания, однако использование атомных реакторов, казалось, решило все проблемы подводников, и о разработке воздухонезависимых двигателей забыли на долгие годы.

Подводная лодка 4-го поколения «Санкт-Петербург». Лодки этого типа в скором времени будут оснащаться отечественными воздухонезависимыми двигателями © РИА Новости, Алексей Даничев

Новая глава в этой истории открылась в 1988 году, когда на шведской подлодке «Наккен» заработал экспериментальный анаэробный агрегат на основе двигателя Стирлинга. В том же году анаэробный двигатель опробовали и в СССР на опытной подводной лодке «Катран». В Советском Союзе разработка воздухонезависимой энергетической установки на базе так называемых топливных элементов началась еще 1978 году по той же технологии, что использовалась в электрохимическом генераторе многоразового космического корабля «Буран». В 1992 году шведы спустили на воду НАПЛ «Готланд» — первую серийную подводную лодку с воздухонезависимой силовой установкой. Всего в составе шведских ВМС числится пять подводных лодок типа «Готланд». Правда, воздухонезависимыми двигателями оснащены всего три из них. Акустические характеристики этих подводных «тихоходов» таковы, что ВМС США использует их на учениях в качестве подводного противника. В одном из учебных боев подводная лодка типа «Готланд» смогла переиграть американский подводный атомоход «Хьюстон», который стоит в 4,5 раза дороже и создан специально для подводной охоты.

Однако самую совершенную на сегодняшний момент воздухонезависимую субмарину создали немцы — это проект U212. Первая лодка была спущена на воду в 2002 году. Именно ей в настоящее время принадлежит рекорд непрерывного движения в подводном положении без использования шноркеля для НАПЛ — две недели. В настоящий момент под флагами Германии и Италии плавают 8 подлодок этого типа. Лицензию на ее производство закупила Южная Корея.

Как это работает?

При разработке топливных элементов для подводных лодок использовался задел, созданный еще для многоразового космического корабля «Буран» © РИА Новости, Вячеслав Бобков

Воздухонезависимые двигатели для подводных лодок могут быть разных типов. К примеру, шведские подлодки типа «Готланд» оснащены двигателем Стирлинга. Это двигатель, который в целом работает по тому же принципу, что и обычный двигатель внутреннего сгорания, с той лишь разницей, что рабочее вещество в его цилиндрах нагревается не сжиганием внутри самого цилиндра, а подводом тепла извне. Отсутствие микровзрывов в цилиндре позволяет двигателю работать практически бесшумно, что очень важно именно для подводных лодок. Французы в своем проекте пошли по пути, который когда-то выбрала Германия, они используют турбину замкнутого цикла. А вот инженеры немецкой компании Siemens в проекте U212 применили топливные элементы, в которых электричество вырабатывается при химической реакции соединения водорода с кислородом. Этот способ получения совершенно бесшумен (так как нет никакого движения), и в результате реакции получается лишь электричество и дистиллированная вода.

А что у нас?

На протяжении нескольких последних десятилетий основными соперниками в разработке и производстве дизель-электрических подводных лодок были Германия и СССР, а затем Россия. Десятки неатомных подводных лодок российского и немецкого производства поставлены на экспорт в различные страны мира. Главным отечественным международным брендом в этой области является знаменитая «Варшавянка» проекта 636 — едва ли не самая бесшумная подводная лодка в мире. Свое название этот проект получил в наследство от Варшавского договора: эти эффективные, дешевые в производстве и простые в эксплуатации субмарины предназначались для массового производства и поставок как в ВМФ СССР, так и для флотов-союзников из социалистического лагеря. «Варшавянки» крадутся под водой настолько тихо, что их прозвали «черными дырами». Но надо помнить, что это 3-е поколение неатомных подводных лодок, и их век подходит к концу. А одним из основных требований к субмаринам 4-го поколения как раз и является наличие воздухонезависимого двигателя на борту. Мировой рынок НАПЛ — это около 300 единиц по цене до 400 млн долларов. Без технологий создания воздухонезависимого двигателя для России он будет закрыт.

Поделитесь с друзьями:
Facebook Вконтакте Твиттер Одноклассники LiveJournal МойМир Google Plus Эл. почта
Подписаться на новости раздела «Высокие технологии»
Материалы по теме

14 октября 2015

Семь историй о боевых лазерах, которые помогут понять, почему их до сих пор нет на вооружении Лазерное оружие: мифы и реальность (часть 1)
Семь историй о боевых лазерах, которые помогут понять, почему их до сих пор нет на вооружении

26 августа 2015

25 самых выдающихся самолетов в истории отечественной авиации Шедевры авиации (часть 1)
25 самых выдающихся самолетов в истории отечественной авиации

4 июня 2015

Ледокол «Балтика» претендует на место в пятерке самых знаменитых ледоколов мира Лед тронулся!
Ледокол «Балтика» претендует на место в пятерке самых знаменитых ледоколов мира
Новости раздела Высокие технологии