Войти
Воздушно-независимая двигательная установка (AIP ), или не зависящая от воздуха мощность , - это любая технология морской силовой установки, которая позволяет неядерной подводной лодке работать без доступа к атмосферный кислород (путем всплытия или использования трубки ). AIP может дополнять или заменять дизель-электрическую двигательную установку неатомных судов.
Современные неатомные подводные лодки потенциально более малозаметны, чем атомные подводные лодки ; реактор атомного корабля должен постоянно перекачивать теплоноситель, создавая некоторое количество обнаруживаемого шума. С другой стороны, неатомные подводные лодки, работающие от батарей или AIP, могут быть практически бесшумными. В то время как конструкции с ядерными двигателями по-прежнему преобладают во время погружения и в глубоководных условиях, небольшие высокотехнологичные неядерные подводные лодки очень эффективны в прибрежных операциях и представляют значительную угрозу для менее незаметных и менее маневренных атомных подводных лодок.
AIP обычно реализуется как вспомогательный источник с традиционным дизельным двигателем , управляющим надводным движением. Большинство таких систем вырабатывают электричество, которое, в свою очередь, приводит в движение электродвигатель для движения или подзаряжает батареи лодки. Электрическая система подводной лодки также используется для обеспечения «гостиничных услуг» - вентиляции, освещения, обогрева и т. Д. - хотя это потребляет небольшое количество энергии по сравнению с той, которая требуется для движения.
AIP может быть дооснащен существующими корпусами подводных лодок путем установки дополнительной секции корпуса. AIP обычно не обеспечивает выносливость или мощность для замены двигателя, зависящего от атмосферного давления, но допускает более длительное погружение, чем подводная лодка с традиционным двигателем. Типичная обычная электростанция обеспечивает максимум 3 мегаватт, а источник AIP составляет около 10% от этого. Мощность силовой установки атомной подводной лодки обычно намного превышает 20 мегаватт.
В ВМС США используется классификационный символ корпуса «SSP» для обозначения лодок, оснащенных AIP, при сохранении «SSK» для классических дизель-электрических атакующие подводные лодки.
Копия Ictineo II, первая подводная лодка Монтуриоля, в Барселоне. При разработке подводной лодки постоянно стояла проблема поиска удовлетворительных форм движения под водой. Самые ранние подводные лодки приводились в движение людьми с винтами с ручным приводом, которые быстро израсходовали воздух внутри; этим судам приходилось большую часть времени перемещаться по поверхности с открытыми люками или использовать какой-либо вид дыхательной трубки, что было опасно по своей природе и приводило к ряду ранних аварий. Позднее суда с механическим приводом использовали сжатый воздух, пар или электричество, которые нужно было заряжать с берега или от бортового аэробного двигателя.
Самая ранняя попытка создать топливо, которое могло бы гореть анаэробно, была предпринята в 1867 году, когда Нарцисо Монтуриоль успешно разработал анаэробный или воздушно-независимый паровой двигатель с химическим приводом.
В 1908 году Императорский флот России спустил на воду подводную лодку Почтовый с бензиновым двигателем, питаемым сжатым воздухом и истощенным под водой.
Эти два подхода - использование топлива, обеспечивающего энергию для системы с открытым циклом, и обеспечение кислородом аэробного двигателя в замкнутом цикле - характеризуют сегодня AIP.
сверхмалые подводные лодки X-1 на выставке в Библиотеке и музее подводных сил в США В течение Вторая мировая война немецкая фирма Walter экспериментировала с подводными лодками, которые использовали высокопрочный (концентрированный) перекись водорода в качестве источника кислорода под водой. В них использовались паровые турбины, использующие пар, нагретый путем сжигания дизельного топлива в атмосфере пара / кислорода, созданной разложением пероксида водорода с помощью катализатора перманганата калия .
Несколько экспериментальных лодки были произведены, хотя работа не превратилась в какие-либо жизнеспособные боевые суда. Одним из недостатков была нестабильность и дефицит топлива. Другой заключался в том, что хотя система обеспечивала высокие подводные скорости, она была расточительна с топливом; первой лодке, V-80, требовалось 28 тонн топлива, чтобы пройти 50 морских миль (93 километра), и окончательный дизайн был немного лучше.
После войны одна лодка типа XVII, U-1407, затопленная в конце Второй мировой войны, была спасена. и повторно принят в Королевский флот как HMS Meteorite. В конце 1950-х годов британцы построили две улучшенные модели: HMS Explorer и HMS Excalibur. Метеорит не пользовался популярностью у экипажей, которые считали его опасным и нестабильным; официально она была описана как безопасная на 75%. Репутация Экскалибура и Эксплорера была немного лучше; лодки получили прозвища Excruciater и Exploder.
Советский Союз также экспериментировал с этой технологией, и была построена одна экспериментальная лодка, в которой использовалась перекись водорода в Walter двигатель.
Соединенные Штаты также получили лодку типа XVII, U-1406, и продолжили использование перекиси водорода в экспериментальной сверхмалой подводной лодке, X-1. Первоначально он питался от перекиси водорода / дизельного двигателя и аккумуляторной системы до взрыва перекиси водорода 20 мая 1957 года. Позже X-1 был преобразован в дизель-электрический.
СССР, Великобритания, и США, единственные страны, которые, как известно, экспериментировали с этой технологией в то время, отказались от нее, когда последние разработали ядерный реактор, достаточно малый для движения подводной лодки. Другие страны, включая Германию и Швецию, позже возобновят разработку AIP.
Он был оставлен для запуска торпед Британией и Советским Союзом, но был поспешно брошен первыми после трагедии HMS Sidon. И это, и гибель российской подводной лодки "Курск" произошли в результате аварий с торпедами с перекисью водорода.
В этой технологии используется подводный дизельный двигатель, который может эксплуатироваться обычным образом на поверхности, но который также может быть снабжен окислителем , обычно хранится как жидкий кислород при погружении. Поскольку металл двигателя будет гореть в чистом кислороде, кислород обычно разбавляют рециркулирующим выхлопным газом. Аргон заменяет выхлопные газы при запуске двигателя.
В конце 1930-х годов Советский Союз экспериментировал с двигателями замкнутого цикла, и несколько небольших судов M-класса были построены с использованием этой системы, но ни одно из них не было завершено до вторжения Германии в 1941.
Во время Второй мировой войны немецкая Kriegsmarine экспериментировала с такой системой в качестве альтернативы пероксидной системе Вальтера, создав варианты своей подводной лодки типа XVII и их сверхмалые подводные лодки Type XXVIIB Seehund, Type XVIIK и Type XXVIIK соответственно, хотя ни одна из них не была построена до конца войны.
После войны в СССР была разработана небольшая 650-тонная подводная лодка класса типа «Квебек», тридцать из которых были построены в период с 1953 по 1956 год. Они имели три дизельных двигателя - два обычных и один - замкнутый цикл с использованием жидкого кислорода.
В советской системе, называемой «одинарной двигательной установкой», кислород добавлялся после того, как выхлопные газы были отфильтрованы через химический абсорбент на основе извести. Подводная лодка также могла управлять своим дизелем с помощью шноркеля. У Квебека было три приводных вала : дизель 32D мощностью 900 л.с. (670 кВт) на центральном валу и два дизеля M-50P мощностью 700 л.с. (520 кВт) на внешних валах. Кроме того, к центральному валу был подсоединен «ползущий» двигатель мощностью 100 л.с. (75 кВт). Лодка могла двигаться на малой скорости, используя только центральный дизель.
Поскольку жидкий кислород не может храниться бесконечно, эти лодки не могли работать далеко от базы. Это было опасно; По меньшей мере семь подводных лодок пострадали от взрыва, и одна из них, М-256, затонула в результате взрыва и пожара. Иногда их называли зажигалками. Последняя подводная лодка, использовавшая эту технологию, была списана в начале 1970-х годов.
ВМС Германии бывшая подводная лодка Тип 205 U-1 (спущена на воду в 1967 г.) была оснащена экспериментальной мощностью 3000 л.с. (2200 кВт).) Ед. изм.
Французская система MESMA (Module d'Energie Sous-Marin Autonome) предлагается французской верфью DCNS. MESMA доступна для подводных лодок типа Agosta 90B и Scorpène. По сути, это модифицированная версия их ядерной двигательной установки с теплом, выделяемым этанолом и кислородом. В частности, обычная паротурбинная электростанция приводится в действие паром, образующимся при сгорании этанола и хранящемся кислороде под давлением 60 атмосфер. Это зажигание под давлением позволяет выбросить выхлопной углекислый газ за борт на любой глубине без выхлопного компрессора.
Каждая система MESMA стоит около 50–60 миллионов долларов. Установленный на Scorpènes, он требует добавления к подводной лодке секции корпуса длиной 8,3 метра (27 футов) и массой 305 тонн, в результате чего подводная лодка может работать под водой более 21 дня в зависимости от таких переменных, как скорость. 120>
В статье в журнале Undersea Warfare Magazine отмечается, что: «Хотя MESMA может обеспечивать более высокую выходную мощность, чем другие альтернативы, его собственная эффективность является самой низкой из четырех кандидатов AIP, и уровень потребления кислорода, соответственно, выше».
HSwMS Gotland в Сан-Диего Шведский судостроитель Kockums построил три подводные лодки класса Gotland для ВМС Швеции, оснащенные вспомогательным двигателем Стирлинга, который сжигает жидкий кислород и дизельное топливо и приводит в действие электрические генераторы мощностью 75 кВт для силовой установки или зарядки аккумуляторных батарей. Автономность 1500-тонных лодок составляет около 14 дней на скорости 5 kn (5,8 миль / ч; 9,3 км / ч).
Компания Kockums также отремонтировала / модернизировала шведские подводные лодки класса Västergötland с секцией плагинов Stirling AIP. Два (Södermanland и Östergötland) находятся на вооружении в Швеции как класс Södermanland, а два других находятся на вооружении в Сингапуре как класс Archer (Archer and Swordsman).
Kockums также поставляла двигатели Стирлинга в Японию. Все новые японские подводные лодки будут оснащены двигателями Стирлинга. Первая подводная лодка этого класса, Sōryū, была спущена на воду 5 декабря 2007 года и передана флоту в марте 2009 года.
Новая шведская подводная лодка класса Blekinge имеет система Stirling AIP в качестве основного источника энергии. Продолжительность подводного плавания составит более 18 суток на скорости 5 узлов с использованием AIP.
Подводная лодка типа 212 с двигателем на топливных элементах ВМС Германии в доке Siemens разработала 30–50 киловаттную блок топливного элемента, устройство, которое преобразует химическую энергию из топлива и окислителя в электричество. Топливные элементы отличаются от батарей тем, что для поддержания химической реакции они требуют постоянного источника топлива (такого как водород) и кислорода, которые переносятся на судне в резервуарах под давлением. Девять из этих единиц входят в состав подводной лодки Howaldtswerke Deutsche Werft AG 1830 t U-31, головного корабля Type 212A ВМС Германии. Другие лодки этого класса и экспортные подводные лодки HDW, оснащенные AIP (Dolphin class, Type 209 mod и Type 214 ), используют два модуля мощностью 120 кВт (160 л.с.), также от Siemens.
После успеха Howaldtswerke Deutsche Werft AG в ее экспортной деятельности несколько строителей разработали вспомогательные блоки на топливных элементах для подводных лодок, но по состоянию на 2008 год ни одна другая верфь не имеет контракта на поставку подводной лодки с таким оборудованием.
AIP, реализованный на S-80 класса в ВМС Испании, основан на переработке биоэтанола (предоставлен Hynergreen из Abengoa, SA), состоящий из реакционной камеры и нескольких промежуточных реакторов Coprox, которые преобразуют BioEtOH в водород высокой чистоты. Выходной сигнал питает серию топливных элементов от Collins Aerospace (которая также поставляла топливные элементы для Space Shuttle ).
В установку риформинга подается биоэтанол в качестве топлива и кислород (хранящийся в виде жидкости в криогенном резервуаре высокого давления), в результате чего образуется водород в качестве побочного продукта. Произведенный водород и кислород поступают в топливные элементы.
Военно-морская лаборатория исследования материалов Индийской организации оборонных исследований и разработок разработала систему AIP на основе Топливный элемент на основе фосфорной кислоты (PAFC) для питания двух последних подводных лодок типа Kalvari, которые основаны на конструкции Scorpène.
ВМС Португалии Подводные лодки типа Tridente также оснащены топливными элементами.
Воздушно-независимая силовая установка - это термин, обычно используемый в контексте улучшения характеристик подводных лодок с традиционным двигателем. Однако в качестве вспомогательного источника энергии ядерная энергия подпадает под техническое определение AIP. Например, предложение использовать небольшой 200-киловаттный реактор для вспомогательной энергии, обозначенный AECL как «ядерная батарея », могло бы улучшить возможности канадских подводных лодок подо льдом. 120>
Ядерные реакторы используются с 1950-х годов для питания подводных лодок. Первой такой подводной лодкой была USS Nautilus, введенная в строй в 1954 году. Сегодня Китай, Франция, Индия, Россия, Соединенное Королевство и США - единственные страны, которые успешно построили и эксплуатировали атомные подводные лодки.
По состоянию на 2017 год около 10 стран строят подводные лодки AIP, и почти 20 стран используют подводные лодки на базе AIP:
| Страна | Тип AIP | Строители | Подводные лодки с AIP | Операторы | Номера с AIP и примечания |
|---|---|---|---|---|---|
 Германия | Топливный элемент | Siemens - ThyssenKrupp | класс Dolphin |  Израиль | 5 активно / 1 в стадии строительства |
| Тип 209-1400mod |  Южная Корея. | 1 подтвержденная модернизация с AIP, до 9 дополнительных класса Chang Bogo возможно дооснащение. | |||
| Тип 212 | Германия.  Италия.  Норвегия (планируется) | 10 активно / Запланировано еще 8. Норвегия планирует закупить четыре подводные лодки на базе Типа 212 к 2025 году. | |||
| Тип 214 | Южная Корея.  Греция.  Португалия.  Турция | 13 активно / 2 в стадии строительства / еще 8 запланированных. 3 турецких заказа строятся на военно-морской верфи Gölcük. Планируется еще 3. | |||
| Тип 218 |  Сингапур | 2 в стадии строительства / еще 2 запланированы, первая поставка ожидается в 2020 году. | |||
 Швеция | Stirling AIP | Kockums | Gotland class | Швеция | 3 активны |
| класс Archer | Сингапур | 2 активны (модернизация класса Västergötland ) | |||
| Södermanland класса | Швеция | 2 активна (модернизация класса Västergötland ) | |||
| Подводная лодка типа Blekinge | Швеция | Планируется 2 | |||
 Япония | Stirling AIP | Kawasaki - Kockums | класс Harushio | Япония | 1 модернизация: Asashio. |
| класс Sōryū | Япония | 10 действующих (из 11 завершенных) / 3 в стадии строительства / еще 3 запланированных | |||
 Франция. | MESMA | Военно-морская группа | Agosta 90B |  Пакистан | 3 в эксплуатации |
| Scorpène |  Чили.  Бразилия (запланировано) | 6 действующих (из 7 завершенных) / 4 в стадии строительства / еще 3 запланированных | |||
 Испания | Топливный элемент | Navantia | Класс S-80 | Испания | 4 в стадии строительства / 4 запланированных |
 Индия | Топливный элемент | Организация оборонных исследований и разработок анизация | Класс Kalvari | Индия | Все шесть Kalvari класса будут дооснащены AIP во время их первой модернизации |
 Россия | Топливный элемент | Конструкторское бюро Рубина. НИИСЭТ Крылов | Проект 677 Лада (Lada) | Россия | Статус по слухам: нет подтверждения, что системы работают на каких-либо российских подводных лодках |
| Проект 1650 Амур (Амур) | Нет | ||||
 Китайская Народная Республика | Stirling AIP | 711 Исследовательский институт-CSHGC | Тип 041 (класс Юань) | Китайская Народная Республика | 15 завершенных и 5 строящихся |
| Тип 032 (класс Цин)) | Китайская Народная Республика | Экспериментальная подводная лодка |
