Что даст флоту ВНЭУ второго этапа
Состав установки FC2G AIP и её размещение на ПЛ
На страницах «Военного обозрения» в последнее время развернулась полемика о преимуществах новых источников питания для электродвижения японской ДПЛ «Орю» («Дракон-феникс»), предпоследней единички в серии ПЛ типа «Сорю». Поводом к дискуссии послужил прием в состав флота сил самообороны одиннадцатой по счету (в серии из двенадцати заказанных подводных лодок) НАПЛ, вооруженной литийионной аккумуляторной батареей (ЛИАБ).
На фоне этого совершенно незамеченным остался факт создания и опытной эксплуатации воздухонезависимой энергетической установки (ВНЭУ) так называемого второго этапа. Установка FC2G AIP была разработана инженерами и конструкторами французской военно-морской промышленной группы Naval Group (NG), бывшей DCN. Ранее этим же концерном была создана для ДПЛ «Агоста-90B» ВНЭУ типа МЕSМА, работающая на основе паровой турбины замкнутого цикла.
Вид отсека установки FC2G AIP для врезки в корпус при модернизации ПЛ
Логично задать вопрос: разве раньше не предпринимались попытки получения водорода прямо на борту ПЛ? Ответ: предпринимались. Риформингом дизельного топлива для получения водорода, а также проблемой прямого получения электрической энергии из химических связей реагентов занимались американцы и наши ученые. Но успех пришел к ученым и инженерам NG. Французским инженерам удалось-таки создать установку, которая путем риформинга стандартного дизельного топлива ОТТО-2 получает на боту ПЛ водород высокой степени очистки, тогда как немецкие подводники вынуждены возить запасы Н2 на борту своих лодок тип 212А.
Немецкая ПЛ пр. 212А в разрезе
Значимость создания концерном NG установки для получения водорода сверхвысокой степени очистки (чистота 99,999%) прямо на борту ПЛ еще до конца не оценена военно-морскими специалистами. Появление такой установки таит в себе колоссальные возможности по модернизации имеющихся ПЛ и созданию проектов новых НАПЛ, по увеличению длительности их непрерывного пребывания под водой без всплытия на поверхность. Относительная дешевизна и доступность топлива ОТТО-2 при получении свободного водорода для использования его в топливных элементах ВНЭУ на ЭХГ позволит странам, обладающим этой технологией, существенно продвинуться в повышении ТТХ подводных лодок. Освоение данного вида анаэробных двигательных установок намного выгоднее, чем предлагаемые ранее.
И вот почему.
1. ВНЭУ на ЭХГ работают в два раза тише двигателя Стирлинга, т. к. в них просто нет вращающихся частей машины.
2. При использовании дизельного топлива не нужно возить на борту дополнительные емкости для хранения гидридсодержащих растворов.
3. Анаэробная двигательная установка ПЛ становится компактнее и имеет меньшую тепловую следность. Все компоненты и системы собраны в отдельный восьмиметровый отсек, а не разбросаны по отсекам ПЛ.
4. Менее критично влияние ударно-вибрационных нагрузок на установку, что снижает возможность её самопроизвольного воспламенения, чего нельзя сказать о литийионных АБ.
5. Такая установка дешевле, чем ЛИАБ.
Некоторые читатели могут резонно возразить: испанцы тоже создали анаэробную установку с риформингом биоэтанола (BioEtOH) для получения на борту ПЛ водорода высокой степени очистки. Такие агрегаты они планируют устанавливать на своих ПЛ типа «S-80». Первая АИП планируется к установке на ПЛ «Косме Гарсия» в марте 2021 г.
На мой взгляд, недостатком испанской установки является то, что, помимо криогенного кислорода, нужно еще разместить на борту и емкости для биоэтанола, который имеет ряд недостатков в сравнении с единым топливом ОТТО-2.
1. Биоэтанол (технический спирт) на 34% менее энергоемок, чем дизельное топливо. А от этого зависит мощность ДУ, дальность плавания ПЛ, объемы хранения.
2. Этанол гигроскопичен, обладает повышенной коррозийной агрессивностью. А кругом — «вода и железо».
3. При сжигании 1 литра биоэтанола выделяется такое же количество СО2, что и объем сжигаемого топлива. Поэтому «пузырить» такая установка будет знатно.
4. Биоэтанол имеет октановое число, равное 105. По этой причине его нельзя залить в бак дизель-генератора, т. к. детонация разнесет двигатель на болты и гайки.
Поэтому все же предпочтительней ВНЭУ на основе риформинга дизельного топлива. Топливные цистерны ДПЛ весьма объемны и никоим образом не зависят от наличия дополнительных емкостей под технический спирт для работы «биоэтанольной» установки. К тому же единое топливо ОТТО-2 всегда будет в избытке в любой ВМБ или пункте базирования. Его даже можно будет получить в море от любого корабля, чего нельзя сказать про спирт, пусть и технический. А освободившиеся объемы (как вариант) можно отдать под размещение кислорода. И тем самым увеличить время и дальность подводного плавания ПЛ.
Еще один вопрос: а нужны ли тогда ЛИАБ вообще? Ответ: непременно нужны! Хотя они дороги и весьма высокотехнологичны, боятся механических повреждений, при которых бывают пожароопасны, тем не менее, они легче, могут принимать любую форму (конформны), минимум в 2-4 раза (по сравнению со свинцово-цинковыми кислотными АБ) имеют бơльшую емкость запасенной электроэнергии. И в этом их основное преимущество.
Но тогда зачем такой лодке, несущей ЛИАБ, какая-то там ВНЭУ?
Анаэробная энергоустановка нужна для того, чтобы «не высовывать» на поверхность моря устройство работы дизеля под водой (РДП), чтобы дать ход или запустить дизель-генератор на подбивку заряда АБ. Как только это произойдет, так сразу же появятся два-три демаскирующих лодку признака: бурун на поверхности воды от шахты РДП и РЛС/ТЛВ/ИК-заметность этого выдвижного устройства. Да и визуальная (оптическая) заметность самой ПЛ, «висящей» под РДП, даже из космоса будет значительной. А если выхлоп газов работающего дизеля будет (хоть и через воду) в атмосферу, то и газоанализатор самолета БПА (ПЛО) сможет зафиксировать факт нахождения в районе подводной лодки. Такое не раз бывало.
И еще. Как бы тихо ни работал в отсеке подводной лодки дизель или дизель-генератор, его всегда могут услышать чуткие уши сил и средств ПЛО противника.
Всех этих недостатков лодки смогут избежать при совместном использовании АБ и ВНЭУ. Поэтому совместное использование ВНЭУ и сверхъемких накопителей электрической энергии, таких, как магниевые, кремний-металлические или серные АБ, у которых емкость ожидается в 5-10 раз (!) больше, чем у ЛИАБ, будет весьма перспективным. И мне кажется, что ученые и конструкторы уже учли это обстоятельство при разработке проектов новых подводных лодок.
Так, например, стало известно, что по окончании строительства серии ПЛ типа «Сорю» японцы приступят к проектированию и НИОКР по ПЛ следующего поколения. Недавно в СМИ прошла информация, что это будет ПЛ типа 29SS. Её оснастят единым (всережимным) двигателем Стирлинга улучшенной конструкции и наверняка емкой ЛИАБ. И такие работы совместно с американскими учеными ведутся с 2012 года. У нового двигателя рабочим телом будет азот, тогда как на шведских машинах им был гелий.
Предполагаемый вид ПЛ типа 29SS
Военные аналитики полагают, что новый корабль в общих чертах сохранит весьма удачную форму, отработанную на ПЛ типа «Сорю». Вместе с тем предполагается значительно уменьшить в размерах и придать более обтекаемую форму «парусу» (ограждению выдвижных устройств). Горизонтальные носовые рули будут перенесены в носовую часть на корпус лодки. Это позволит уменьшить гидродинамическое сопротивление и уровень собственных шумов при обтекании водой корпуса ПЛ на повышенных скоростях подводного хода. Претерпит изменения и движитель ПЛ. Гребной винт фиксированного шага будет заменен на водометный движитель. Как считают специалисты, вооружение ПЛ не претерпит существенных изменений. По-прежнему на лодке останутся шесть носовых 533-мм торпедных аппаратов для стрельбы тяжелыми торпедами («тип 89»), противолодочными торпедами и крылатыми ракетами класса «Саб Гарпун», а также для постановки минных заграждений. Общий боезапас на борту ПЛ составит 30-32 единицы. При этом его типовая загрузка (6 новых ПКР, 8 торпед ПЛО «тип 80», 8 тяжелых торпед «тип 89», самоходные средства ГПД И РЭБ) видимо будет сохранена. Кроме этого предполагается, что новые лодки будут иметь средства активной противолодочной защиты (ПТЗ), возможно и средства ПВО, запускаемые из торпедного аппарата.
Работы по созданию новой ПЛ планируется провести в следующие сроки: НИОКР в период с 2025 по 2028 г., строительство и ввод в строй первого корпуса ПЛ проекта 29SS ожидается в 2031 году.
По оценкам зарубежных специалистов, у государств бассейнов Индийского и Тихого океанов в ближайшее время возникнет необходимость в модернизации и обновлении своих флотов. В том числе и подводных сил. На период до 2050 года потребность в ПЛ составит около 300 единиц. Приобретать лодки, не оснащенные ВНЭУ, никто из потенциальных покупателей больше не будет. Об этом убедительно свидетельствуют тендеры на приобретение ПЛ, проведенные Индией и Австралией. Индия купила французские НАПЛ типа «Скорпена», а Канбера выбрала для своего флота японские НАПЛ типа «Сорю». И это не случайно. Оба этих типа лодок имеют ВНЭУ, обеспечивающими им нахождение без всплытия под водой до 2-3 недель (15-18 суток). Япония на сегодняшний день располагает одиннадцатью НАПЛ. Южная Корея строит свою НАПЛ типа К-III с литийионными аккумуляторными батареями.
К сожалению, успехами в создании ПЛ, вооруженных неядерными воздухонезависимыми двигательными установками мы пока похвастаться не можем. Хотя работы в этом направлении велись, и, казалось, успех не за горами. Остается надеяться, что специалисты ЦКБ МТ «Малахит», ЦКБ МТ «Рубин», ФГУП «Крыловский ГНЦ», ЦНИИ «СЭТ» в ближайшее время все-таки сумеют создать аналогичный или лучше зарубежных аналогов российский воздухонезависимый двигатель для неатомных подводных лодок. Это существенно повысит боеготовность сил флота, укрепит наши позиции в экспорте подводных лодок традиционным покупателям, поможет завоевать новые рынки поставок нашей военно-морской продукции.
Информация