بخش عمده ای از زیردریایی های مدرن مجهز به نیروگاه های دیزلی الکتریکی هستند. چنین دستگاه هایی دارای معایب مشخصی هستند ، به همین دلیل است که جستجوی جایگزین های مناسب و سودآور انجام می شود. همانطور که تمرین نشان می دهد ، سطح مدرن فناوری ایجاد نیروگاه های کارآمد برای زیردریایی های غیر هسته ای را ممکن می سازد و ما در مورد سیستم های معماری مختلف صحبت می کنیم.
مشکلات و راه حل ها
ضرر اصلی زیردریایی های دیزلی الکتریکی نیاز به شارژ منظم باتری ها با استفاده از دیزل ژنراتور است. برای انجام این کار ، زیردریایی باید به سطح شناور شود یا در عمق پریسکوپ حرکت کند - که این امر احتمال شناسایی توسط دشمن را افزایش می دهد. در عین حال ، مدت زمان غواصی با باتری معمولاً از چند روز تجاوز نمی کند.
یک جایگزین واضح برای گازوئیل یک نیروگاه هسته ای است ، اما استفاده از آن به دلیل پیچیدگی و هزینه بالا همیشه ممکن و موجه نیست. در این راستا ، برای چندین دهه ، موضوع ایجاد نیروگاه های مستقل از هوا (VNEU) با ویژگی های مورد نظر و بدون معایب سیستم های دیزل الکتریکی مورد مطالعه قرار گرفته است. تعدادی از فناوری های جدید از این دست با موفقیت به بهره برداری رسیده اند و انتظار می رود در آینده نزدیک راه اندازی سایر فناوری ها نیز آغاز شود.
به طور کلی ، روشهای مختلفی برای ایجاد VNEU وجود دارد. اولین مورد شامل بازسازی دیزل ژنراتور با استفاده از موتور متفاوتی است که در هوای ورودی تقاضای کمتری دارد. دوم تولید برق با استفاده از اصطلاحات پیشنهادی را پیشنهاد می کند. سلول های سوختی. سوم بهبود باتری ها ، از جمله. تا طرد نسل خود.
جایگزین استرلینگ
اولین زیردریایی غیر هسته ای با VNEU کامل ، که در خدمت قرار گرفت ، در 1996 کشتی سوئدی Gotland بود. این زیردریایی دارای طول 60 متر و جابجایی 1600 تن بود و همچنین 6 لوله اژدر دو کالیبر را حمل می کرد. نیروگاه آن بر اساس یک دیزل الکتریکی استاندارد ساخته شده و با اجزای جدید تکمیل شده است.
عملکرد سطحی و تولید برق توسط دو دیزل MTU 16V-396 و یک جفت ژنراتور Hedemora V12A / 15-Ub تأمین می شود. ملخ در تمام حالتها توسط یک موتور الکتریکی هدایت می شود. در موقعیت غوطه ور ، زیر دریایی ، به جای دیزل ، موتور استرلینگ را از نوع Kockums v4-275R با استفاده از سوخت مایع و اکسیژن مایع راه اندازی می کند. ذخیره دومی به شما امکان می دهد تا 30 روز بدون نیاز به صعود در زیر آب بمانید. علاوه بر این ، موتور استرلینگ سر و صدای کمتری دارد و از زیردریایی نیز نقاب نمی زند.
بر اساس پروژه Gotland ، سه زیردریایی جدید ساخته شد. ساختمانهای دوم و سوم در سال 1997 به بهره برداری رسید. در آغاز 2000s ، پروژه ای با کد Södermanland اجرا شد. با نصب VNEU از پروژه Gotland ، مدرن سازی دو زیردریایی دیزلی الکتریکی از نوع Västergötland ارائه شد. ژاپن به تحولات سوئد علاقه مند شد. تحت مجوز ، وی VNEU را برای زیردریایی های نوع "سوریو" مونتاژ کرد. زیردریایی های ژاپنی به دلیل ابعاد و جابجایی زیاد ، چهار موتور v4-275R را همزمان حمل می کنند.
توربین های زیردریایی
در طول توسعه پروژه اسکورپن ، کشتی سازان فرانسوی نسخه اختصاصی VNEU خود را بر اساس موتور جایگزین پیشنهاد کردند. چنین نصب ، موسوم به Module d'Energie Sous-Marine Autonome (MESMA) ، برای استفاده در زیردریایی های تازه ساخته به مشتریان بالقوه پیشنهاد شد.
پروژه MESMA یک موتور توربین بخار ویژه با اتانول و هوای فشرده را پیشنهاد کرد.قرار بود که احتراق مخلوط الکل و هوا بخار بخار توربین تولید کننده را تولید کند. محصولات احتراق به شکل دی اکسید کربن و بخار آب تحت فشار بالا پیشنهاد شد که در سراسر محدوده عمق عملیاتی از سطح دریا تخلیه شود. طبق محاسبات ، زیردریایی اسکورپن با VNEU MESMA می تواند تا 21 روز زیر آب بماند.
کارخانه MESMA به مشتریان مختلف ارائه شد. به عنوان مثال ، برنامه ریزی شده بود که در پروژه Scorpène-Kalvari برای هند استفاده شود. با این حال ، کارخانه آزمایشی عملکرد کافی را نشان نداد و علاقه به پروژه به شدت کاهش یافت. در نتیجه ، زیردریایی های جدید دیزلی -برقی فرانسوی هنوز مجهز به موتورهای دیزلی هستند - اگرچه توسعه دهندگان در حال حاضر با معرفی راه حل های امیدوار کننده دیگر ، مدرن سازی جدیدی را اعلام کرده اند.
در سال 2019 ، کشتی سازان روسی از توسعه یک VNEU اساساً جدید بر اساس موتور توربین گازی سیکل بسته خبر دادند. این شامل مخازن اکسیژن مایع است: بخار می شود و به موتور عرضه می شود. پیشنهاد می شود که گازهای خروجی منجمد شده و تنها زمانی که در یک منطقه امن ظاهر می شوند ، به بیرون پرتاب شوند. VNEU مشابهی در چارچوب پروژه P-750B در حال توسعه است.
سلول سوختی
در پایان دهه نود ، آلمان نسخه اختصاصی VNEU را ایجاد کرد. در سال 1998 ، ساخت زیردریایی سر پروژه جدید نوع 212 ، مجهز به سیستم مشابه آغاز شد. پروژه آلمان شامل استفاده از سیستم زیمنس SINAVY بود که ترکیبی از موتور الکتریکی و پیل های سوختی هیدروژنی است. برای حرکت روی سطح ، یک ژنراتور دیزلی حفظ شد.
مجموعه SINAVY شامل سلول های سوختی تبادل پروتون PEM زیمنس بر اساس هیدرید فلز از یک مخزن اکسیژن مایع است. برای ایمنی بیشتر ، ظروف فلزی هیدرید و اکسیژن در فضای بین بدنه های مقاوم و سبک قرار گرفته اند. در حین کار VNEU ، هیدروژن به دست آمده از هیدرید فلز ، همراه با اکسیژن ، به غشاها و الکترودهای مخصوص تغذیه می شود ، جایی که جریان ایجاد می شود.
استقلال زیردریایی "212" به 30 روز می رسد. یک مزیت مهم VNEU SINAVY عدم وجود تقریباً کامل نویز در حین کار با عملکرد کافی است. در عین حال ، تولید و راه اندازی آن دشوار است و معایب دیگری نیز دارد.
شش 212 زیردریایی برای نیروی دریایی آلمان ساخته شد. در سالهای 2006-2017. چهار فروند از این کشتی ها در ناوگان اسپانیایی وارد خدمت شدند. بر اساس "212" ، پروژه "214" ایجاد شد که حفاظت از VNEU موجود را فراهم می کند. چنین زیردریایی هایی در بازار بین المللی بسیار محبوب هستند. سفارشات دریافت شده از چهار کشور برای بیش از 20 قایق. 15 کشتی در حال حاضر ساخته و تحویل مشتریان شده است.
لازم به ذکر است که VNEU بر اساس پیل های سوختی نه تنها در آلمان در حال توسعه است. به موازات پروژه MESMA در فرانسه ، نوع زیردریایی Scorpène با استفاده از سلول های سوختی توسعه داده شد. این زیردریایی ها بود که به هند فروخته شد. در حال حاضر عناصری از نسل جدید ایجاد می شوند. پیشتر گزارش شده بود که پیل های سوختی آن در روسیه در حال توسعه است. VNEU از این نوع قبلاً آزمایشات نیمکت را گذرانده است و در آینده در یک کشتی آزمایشی آزمایش می شود.
زیردریایی مجهز به باتری
ظاهر موتورها و وسایل تولید اساساً نیاز به توسعه بیشتر فناوری ها و واحدهای موجود را منتفی نمی کند. بنابراین ، باتری های ذخیره سازی انواع شناخته شده و مسلط ارزش بالایی را حفظ می کنند. در پروژه های امیدوار کننده ، آنها حتی به عنوان تنها منبع انرژی برای همه سیستم ها در نظر گرفته می شوند.
در کشتی سازی ژاپنی فرایندهای جالبی مشاهده می شود. ژاپن یکی از اولین کشورهایی بود که با موتور استرلینگ بر VNEU مسلط شد ، اما در سال 2015 و 2017. دو زیردریایی پروژه اصلاح شده Soryu بدون چنین سیستم هایی گذاشته شد. فضایی برای باتری های استاندارد و واحدهای VNEU برای باتری های لیتیوم یونی مدرن در نظر گرفته شده است. به همین دلیل ، مدت زمان غواصی در مقایسه با باتری های نسل قبلی دو برابر شده است.
از سال 2018ساخت زیردریایی های پروژه جدید Taigei ، که در ابتدا با استفاده از نصب برق دیزلی و باتری های لیتیوم یون توسعه یافته بود ، در حال انجام است. کشتی اصلی پروژه جدید قبلاً راه اندازی شده است و از سال گذشته دو بدنه دیگر در دست ساخت است. در مجموع ، برنامه ریزی شده است که 7 زیردریایی با پذیرش در سرویس از سال 2022 ساخته شود.
پروژه های زیادی از زیردریایی های بسیار کوچک وجود دارد که فقط به باتری مجهز شده اند. در آینده ، این معماری ممکن است در پروژه های "بزرگ" کاربرد پیدا کند. اخیراً ، کشتی سازان فرانسوی پروژه مفهومی SMX31E را ارائه کرده اند که ترکیبی از بسیاری از تصمیمات شجاعانه است. به طور خاص ، زیردریایی فقط باتری هایی را با قرار دادن آنها در تمام حجم های موجود ، از جمله دریافت کرد. بین بدنه های مقاوم و سبک قبل از رفتن به دریا ، باتری ها باید در پایه شارژ شوند.
تخمین زده می شود که SMX31E با شارژ کامل ، بسته به سرعت رانندگی و کل انرژی مصرفی ، می تواند 30 تا 60 روز در زیر آب بماند. در عین حال ، برنامه ریزی شده است تا از عملکرد کامل همه دستگاههای استاندارد و اضافی ، مجتمع ها و غیره اطمینان حاصل شود.
در روند تکامل
بنابراین ، در دهه های اخیر ، پیشرفت قابل توجهی در زمینه VNEU برای زیردریایی های غیر هسته ای صورت گرفته است. انواع مختلفی از چنین سیستم هایی با ویژگی ها و مزایای خاصی توسعه داده شده ، آزمایش شده ، وارد پروژه ها شده و به کار گرفته می شود. با این حال ، حتی آخرین تاسیسات مستقل از هوا دارای معایب خاصی هستند. آنها پیچیده و گران هستند ، هم برای تولید و هم برای کار.
علیرغم مزایای ویژگی های تاکتیکی و فنی ، زیر دریایی های دارای VNEU هنوز نمی توانند زیردریایی های دیزلی الکتریکی معماری "سنتی" را جایگزین کنند. علاوه بر این ، دومی در حال توسعه هستند و از مدرن ترین فناوری ها و اجزای سازنده نیز استفاده می کنند. یک نمونه بارز از چنین رقابتی بین کلاس های مختلف ، توسعه ناوگان زیردریایی ژاپنی است که در سطح فنی جدیدی به طرح دیزل و برق بازگشت.
ظاهراً رقابت بین تاسیسات مستقل از هوا و برق دیزلی در آینده قابل پیش بینی ادامه خواهد داشت-و هنوز هیچ مورد دلخواهی مشخص نیست. در عین حال ، بدیهی است که نیروی دریایی جهان برنده هستند. آنها این فرصت را پیدا می کنند که بهترین گزینه را برای نیروگاهی انتخاب کنند که بهترین شرایط را داشته باشد.
