"Калина" - российская подводная лодка пятого поколения с воздухонезависимой энергетической (анаэробной) установкой (ВНЭУ)

19 марта главком ВМФ России адмирал Виктор Чирков сообщил, что проект по разработке неатомной подводной лодки пятого поколения получил название «Калина» , и напомнил, что новая субмарина получит воздухонезависимую энергетическую (анаэробную) установку. Повышение боевых возможностей неатомных субмарин, а также многоцелевых, как отметил Чирков, планируется обеспечивать за счет интеграции в состав их вооружения перспективных роботизированных комплексов. Кроме того, «в дальнесрочной перспективе предусматривается создание подводных кораблей нового поколения на базе унифицированных подводных платформ», добавил адмирал.

Основу подводного флота ВМФ сейчас составляют подлодки третьего поколения. Субмарины четвертого поколения типа «Юрий Долгорукий» (проект 955, «Борей» ) и «Санкт-Петербург» (проект 677, «Лада» ) только начали поступать на вооружение флота. С мая 2010 года «Санкт-Петербург» находится на опытной эксплуатации ВМФ. К четвертому поколению АПЛ также относятся корабли проекта 885 «Ясень» . К 2021 году ВМФ планирует получить семь АПЛ «Ясень» .

Пионерами в мировой разработке ВНЭУ стали немцы, имеющие огромные традиции подплава и создавшие проект U-212/214 с анаэробной установкой. Разработку проекта «Калина» ведет Центральное конструкторское бюро морской техники (ЦКБ МТ) «Рубин» . О разработке предприятием подлодок пятого поколения гендиректор бюро Игорь Вильнит сообщал в прошлом году. «Формирование облика корабля следующего поколения началось и идет с учетом замечаний и предложений, которые поступают в ходе эксплуатации кораблей предыдущего поколения и головных кораблей новых проектов», - говорил он.

Он рассказывал о проведении научно-исследовательских работ с целью определения облика будущего корабля. Наряду с головным конструкторским бюро в этом участвуют профильные институты Минобороны и Военно-морского флота, а также контрагенты «Рубина» - основные разработчики гидроакустических комплексов, радиоэлектронного оборудования, ракетно-торпедного оружия.

Результатами такой работы стали создание проекта атомной подводной лодки «Борей-А» и модернизация проекта 636 для ВМФ РФ, улучшенный проект подлодки «Лада» .

Высокопоставленный представитель Главного штаба ВМФ заявлял ранее, что подводная лодка пятого поколения, разработка которой заявлена в госпрограмме вооружений (ГПВ) РФ до 2020 года, будет унифицированной как для баллистических ракет, так и для крылатых. Еще эти подлодки будут отличаться пониженной шумностью, автоматизацией систем управления, безопасным реактором и дальнобойным оружием.

Подводная лодка «Санкт-Петербург» (проект 677, «Лада» )

Разработку ВНЭУ планируется завершить в 2015-2016 гг. А в 2016-2017 гг., по словам Чиркова , первая новая подлодка будет построена для ВМФ. Экспериментальную установку установят на второй подводной лодке проекта 677 «Лада» . Первая лодка этого проекта «Санкт-Петербург» сейчас находится в опытной эксплуатации и использует обычную дизельную энергетическую установку.

ВНЭУ российской разработки принципиально отличается от зарубежных аналогов методом получения водорода. Чтобы не возить водород высокой чистоты на борту подлодки, в установке предусмотрено получение водорода в объеме потребления с помощью реформинга дизельного топлива.

Испытания воздухонезависимой энергетической установки должны были пройти в июне 2013 года на специальном стенде «Рубина» в Санкт-Петербурге. Как говорил источник в главкомате, осенью 2012 года установка была опробована на опытной подлодке «Саров» в акватории Белого моря, и «были выявлены определенные проблемы в работе ВНЭУ, ненадежность некоторых узлов и агрегатов».

Кроме действующего «Санкт-Петербурга» заложены «Кронштадт» и «Севастополь» . ВНЭУ должен получить «Севастополь» и «Санкт-Петербург» (при условии его удачных ходовых испытаний), а «Кронштадт» останется со старыми аккумуляторами, так как он в высокой степени готовности, и переоборудовать его еще не принятой на вооружение ВНЭУ не имеет смысла.

По словам председателя Санкт-Петербургского клуба моряков-подводников Игоря Курдина , в ряде стран, прежде всего в Германии и Швеции, проекты подобных лодок с ВНЭУ «реализованы в металле». «Во всем мире воздухонезависимые установки более известны как двигатель Стирлинга. Этот двигатель был запатентован более ста лет назад. Первая российская неатомная подводная лодка, на которой планировалось установить воздухонезависимую установку, была «Санкт-Петербург» . Но, к сожалению, этот проект не пошел. Поэтому были вынуждены сделать обычную дизель-электрическую подводную лодку. Сейчас она остается экспериментальной и должна пройти глубоководные испытания на Северном флоте», - рассказал Курдин .

По словам Курдина , подлодки пятого поколения будут делаться на базе «Санкт-Петербурга» , но главным будет создание воздухонезависимой установки, и «здесь есть большие трудности». «Создание воздухонезависимых установок - это единственный путь развития неатомных подводных лодок. Дизель-электрическим сто лет уже! Это «ныряющие» подводные лодки, потому что они вынуждены часто всплывать, чтобы производить зарядку аккумуляторных батарей. А воздухонезависимая установка позволит им оставаться под водой столько же, сколько могут атомные подлодки», - отметил эксперт.

В сравнении с АПЛ главным преимуществом подлодок с подобными установками Курдин считает их малошумность и более низкую цену.

«Атомные лодки - это турбины, а такую систему бесшумной никак не сделать. Даже такие технически развитые страны, как Япония, не имеют атомных подводных лодок, потому что считают, что это очень дорогое удовольствие. Поэтому дизель-электрические лодки должны быть заменены на подлодки с воздухонезависимыми энергоустановками», - уверен он.

Кроме этого Курдин напомнил про существующие ограничения. В Балтийском и Черном морях, согласно международным договорам, нахождение атомных подводных лодок запрещено (поэтому все атомные подлодки базируются на Северном и Тихоокеанском флотах), и «единственный выход - это создание лодок с воздухонезависимой энергоустановкой». Сейчас на Черном море у России осталась одна дизель-электрическая подлодка «Алроса» . «При том что Турция, член НАТО, имеет 14 подлодок. Соотношение далеко не в пользу России», - подчеркнул эксперт, предположив, что именно на Черном море будут прежде всего востребованы подлодки следующего поколения.

Он напомнил, что на прошлогоднем Международном военно-морском салоне была выставлена голландская дизель-электрическая подводная лодка «Долфин» . «Меня туда пригласили. Мне показали все, кроме кормового машинного отделения. По некоторым данным, у них там как раз установлена воздухонезависимая энергетическая установка, что является большим секретом, поэтому они нам ее и не показали», - полагает Игорь Курдин .

В свою очередь директор программы ПИР-центра по обычным вооружениям Вадим Козюлин согласен, что для России эта технология «исключительно необходимая». «К сожалению, для России она пока недоступна. Первые здесь немцы. Такая же технология есть у французов. Но, естественно, делиться ей с нами они не будут, поэтому нужно доходить своим умом. Это по силам сделать, так что названное Чирковым время и будет потрачено на то, чтобы приобрести эту технологию. Научный потенциал у России серьезный. За последние 20 лет военные технологии ушли вперед, а все это время флот был в роли падчерицы», - сказал Козюлин .

По его словам, технология создания подобных силовых установок для России считается приоритетной, а для «данного проекта - ключевой». «Эта технология позволяет подводной лодке находиться под водой до двадцати, а то и более суток», - отметил он, предположив, что подлодки будут востребованы на всех российских флотах.

Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab® по материалам сайта Новости ВПК .

Другие новости по этой теме на сайте :

23.02.2014
16.03.2013
27.09.2012
18.09.2012.
10.09.2012.
18.08.2012
26.05.2012
26.04.2012

то есть, в отличие от ДВС, двигателя внутреннего сгорания, где рабочее тело это одновременно сгораемое топливо внутри цилиндра, в стирлинге топливо горит снаружи, греет рабочее тело (воздух) внутри цилиндра, а далее как обычно - кривошип, итд

в данной статье я не увидел собственно главной позиционируемой фишки, анаэробности, то есть, как в ДВС нужен кислород для горения, так и в стирлинге используется тот же процесс горения, то есть, кислород все равно нужен
просто горение перенесено снутри наружу и все. Ну, и еще у стирлинга горение идет постоянно, а не импульсно взрывообразно, как в ДВС, отсюда его бесшумность, полезная для подлодки. Но на этом и все плюсы

я то думал, вместо горения будут использованы какие либо другие экзотермические хим реакции, например с участием воды вместо кислорода, что логично, на суше вокруг полно кислорода, под водой - собсна воды.
я не знаю, сыпьте в цилиндр или снаружи его, ну хоть негашеную известь, да поливайте водой, выделяемое тепло преобразуйте во вращение
зачем заявлять анаэробный двигатель и все равно использовать кислород

далее, если развивать мысль - в проекте используется электродвигатель как основной маршевый, и стирлинг будет нужен только для подзарядки батарей, так не проще ли тогда сосредоточиться на средствах непосредственного получения ЭДС посредством хим реакций без механики?
Это мне напомнило, как я летом на даче без света к автомобильному аккуму подключал инвертор на 220, к которому подключал энергосберегающие лампочки, на светодиодах, в которых низковольтное напряжение. Потом до меня дошло, что тупо сначала повышать напряжение с 12 до 220, а потом в лампочке оно снова понижается, сделал самодельный светодиод на 12в и аккума стало хватать раза в три надольше..

В советское время в подольске делали сухозаряженые аккумуляторы, на пластины которых прессовали состав, соответствующий заряженному состоянию свинцового аккумулятора. Такой аккум может храниться на складе очень долго и быть заряженным, потом покупатель наливает туда электролит, и сразу ставит на автомобиль. Грузите к примеру на подлодку сухие пластины с электролитом, которые в процессе движения расходуются, и меняются свежими, а далее в доке грузится новый материал, как топливо, а отработанный выгружается и в заводских условиях регенерируется в новый сухозаряженный. Все. Никакого двойного преобразования с КПД паровоза, никакого кислорода, действительно анаэробная схема.

Ну со свинцовокислотным аккумом это просто мысль навскидку, можно гораздо совершеннее придумать процесс например на литии, это еще минус вес и минус опасная кислота

Современные неатомные подводные лодки (ПЛ) являются высокоэффективным средством вооруженной борьбы на море и представляют собой подвижные платформы, способные нести разнообразное оружие, а также совершать длительное плавание в отрыве от мест базирования. В настоящее время ПЛ российских и иностранных фирм в принципе мало отличаются друг от друга или, во всяком случае, сопоставимы между собой по архитектуре, водоизмещению, оснащению высокоточным оружием, включая ракеты различного класса, способные поражать любые морские и наземные цели. Эти ПЛ близки по живучести, надежности, возможностям радиоэлектронного вооружения и т.д.

Однако опыт показывает, что боевая эффективность дизельных подводных лодок в известной степени обесценивается из-за необходимости периодической подзарядки аккумуляторных батарей, что снижает скрытность их действий и повышает вероятность обнаружения. Так, дизельные подводные лодки ежесуточно затрачивают 2…5 ч на подзарядку батарей. Кроме того, ограниченность энергетических запасов дизельных ПЛ не позволяет использовать их в арктических районах, покрытых льдами.
Проблема увеличения продолжительности подводного плавания, исключающего необходимость частого подвсплытия для зарядки аккумуляторных батарей, может быть решена благодаря применению анаэробных энергетических установок мощностью 100…300 кВт, что повышает срок автономности неатомных ПЛ до 480…720 ч.

В соответствии с классификацией, принятой в ВМС западных стран, неатомные подводные лодки принято делить на три подкласса:

- класс «А» – классические ПЛ с дизель-электрической главной энерго установкой (ГЭУ);

- класс «В» – подлодки с гибридной ГЭУ, включающей наряду с дизель-электрической установкой еще и дополнительную анаэробную (воздухонезависимую) подсистему;

- класс «С» – подлодки, оснащенные только специальной анаэробной ГЭУ.

Одними из первых боеспособных образцов ПЛ с гибридными ГЭУ являлись немецкие подлодки с так называемыми «парогазовыми турбинами Вальтера», работавшими на перекиси водорода. Германские подлодки XXVI серии с турбинами Вальтера были способны развивать подводную скорость до 24…25 узлов. Корабельного запаса перекиси хватало на шесть часов полного хода, а в остальное время использовалась обычная дизель-электрическая установка и устройство для обеспечения работы дизеля на перископной глубине (шнорхель). Лодки XXVI серии имели архитектурный облик, существенно отличавшийся от традиционных, ориентированный на уменьшение сопротивления в подводном положении. Они стали своего рода шедеврами военно-морской техники, хотя вступить в строй и участвовать в боевых действиях не успели, зато послужили ценным материалом для стран-победительниц в послевоенной модернизации подводных флотов.

В Советском Союзе накануне Великой Отечественной войны также экспериментировали с подлодками, оснащенными анаэробными энергетическими установками. Так, четырнадцатая подводная лодка типа «М» XII серии (до 1940 г. называлась С-92, а затем Р-1) вошла в историю как первая советская лодка с единым двигателем – дизелем, для функционирования которого в качестве окислителя использовался жидкий кислород, хранившийся при особо низкой температуре (-180°С). Разработка РЕДО (регенеративный единый двигатель особый) велась в 1935-1936 гг. по инициативе и под руководством С.А. Базилевского.

Подлодка С-92 на испытаниях в 1939 г. доказала возможность работы дизеля под водой по замкнутому циклу на протяжении 5,5 ч при мощности 185 л. с.

В июле 1946 г. вышло постановление Совета Министров С.С.С.Р о развитии работ по созданию подводных лодок с «едиными» двигателями. В соответствии с постановлением началось проектирование опытной малой подводной лодки проекта 615 водоизмещением около 390 т, оснащенной «единым» двигателем, который был аналогичен по схеме двигателю лодки проекта 95. В 1955-1958 гг. на заводах № 196 и № 194 было построено 29 лодок этого типа. В процессе эксплуатации на лодках проекта А615 случилось несколько серьезных аварий. Как выяснилось, аварии возникали вследствие неучтенных особенностей энерго установки и недостаточной подготовки личного состава, который нелестно отзывался о своих ПЛ, называя их «зажигалками».

Вторым из отобранных для реализации типов «единого» двигателя стала уже упомянутая парогазовая турбинная установка (ПГТУ) немецкого конструктора Вальтера. Ленинградское ЦКБ-18 в предэскизном проекте 616 воспроизвело германскую лодку XXVI серии. В 1947 г. на территории советской оккупационной зоны в Германии создали специальное конструкторское бюро под руководством А.А. Антипина, которое занималось восстановлением технической документации парогазовой турбинной установки. Параллельно в ЦКБ-18 началось проектирование подлодки проекта 617 с ПГТУ. При этом все оборудование, кроме ПГТУ, планировалось изготовить на отечественных заводах.

По проекту лодка водоизмещением около 950 т обладала способностью развивать скорость подводного хода до 20 узлов на протяжении 6 ч. Опытную лодку заложили 5 февраля 1951 г. на заводе № 196, а ее испытания завершились лишь 20 марта 1956 г. В 1956-1959 гг. подлодка C-99 совершила 98 выходов в море и прошла более 6800 миль, из них 315 – с ПГТУ. 17 мая 1959 г. на корабле произошла серьезная авария: при запуске ПГТУ на глубине 80 м в турбинном отсеке прогремел взрыв. Лодка всплыла на поверхность и своим ходом пришла на базу. После откачки воды из отсека было установлено, что несчастье произошло вследствие разложения перекиси при контакте с попавшей в клапан грязью.

Впоследствии в связи с успехами в создании атомных подводных лодок руководство советского ВМФ и отечественной судостроительной отрасли практически утратило интерес к неядерным «единым» двигателям для ПЛ. Лишь в первой половине семидесятых годов минувшего столетия работы в указанном направлении возобновились. На этот раз была предпринята попытка оснащения подлодки проекта 613 энерго установкой с электрохимическим генератором мощностью 280 кВт. В 1988 г. подлодка «Катран» проекта 613Э успешно прошла расширенные государственные испытания и подтвердила принципиальную возможность создания и эффективного использования новой энергетики. Однако развал Советского Союза и последовавшие после этого события на несколько десятилетий отбросили создание отечественной ПЛ с электрохимическим генератором.

А конкуренты не дремали

В последнее десятилетие XX века в Германии, Швеции и Франции были созданы, прошли испытания и начали серийно выпускаться анаэробные энергоустановки на основе двигателей Стирлинга, парогазовых турбин и электрохимических генераторов. Так, германские компании Howaldtswerke-Deutsche Werft GmbH (HDW) и Thyssen Nordseewerke GmbH (TNSW) спроектировали и построили четыре подлодки типа 212 (U 31 – U 34, переданные флоту в 2005-07 гг.). В сентябре 2006 г. бундесмарине заказали еще две подлодки типа 212 со сроком их сдачи флоту в 2012-2013 гг.

Лодка типа 212 имеет подводное водоизмещение 1360 т, длину 53,5 м, ширину 6,8 м и высоту от киля до вершины ограждения выдвижных устройств 11,5 м. В одном из походов U 32 установила мировой рекорд длительности движения в подводном положении (без использования шнорхеля), оставаясь погруженной на протяжении двух недель.

Помимо ВМС Германии, аналогичными подлодками решили обзавестись и итальянские моряки. Фирма Fincantieri по германской лицензии построила в 2005-2007 гг. две лодки (S526 Salvatore Todaro и S527 Scire). В марте 2008 г. итальянское правительство приняло решение заказать еще две подлодки типа 212.

Несколько измененным и усовершенствованным типом германской подлодки с электрохимическими генераторами является проект 214, предложенный немецкими фирмами ВМС Греции. При стандартном водоизмещении 1700 т и длине 65 м лодка способна погружаться на глубину 400 м и несет вооружение из восьми 533-мм торпедных аппаратов. Греческое правительство заказало в Германии три лодки указанного типа. Успешно завершились переговоры о постройке четвертой подлодки Katsonis со сроком готовности в 2012 г.

Обладающая мощной судостроительной промышленностью Южная Корея предпочла закупить в Германии лицензию на постройку трех лодок типа 214. Их изготовление ведется фирмой Hyundai Heavy Industries; первая лодка Admiral Sohn Won-il была передана флоту в декабре 2007 г., а две другие – Jung Ji и Ahn Jung-geun планируется закончить постройкой в 2008 и 2009 гг., соответственно. В настоящее время в правительстве Южной Кореи следуют дебаты о целесообразности постройки еще трех ПЛ типа 214. Ценными особенностями лодок этого типа считаются возможность пуска крылатых ракет из торпедных аппаратов из-под воды и наличие двух электрохимических генераторов типа Siemens PEM мощностью по 120 кВт, что позволяет осуществлять движение под водой со скоростью 3…5 узлов на протяжении двух недель.

Свой вклад в создание воздухонезависимых энергетических установок для ПЛ внесли и французы. Так, группой фирм, входящих в кораблестроительный концерн DCN, для французской подводной лодки «Скорпен» (тип Agosta-90B, подводное водоизмещение 1760 т, длина 67 м) была разработана парогенераторная анаэробная ЭУ типа MESMA (Module D’Energie Sous Marine Autonome).

Три подводные лодки типа Agosta-90B были заказаны ВМС Пакистана в 1994 г. Две первые субмарины, Khalid (S137) и Saad (S138) первоначально не были оборудованы анаэробной ЭУ; головной лодкой с такой системой стала третья ПЛ – Hamza (S139).
Существуют проекты оснащения подлодок гибридными энергетическими установками с включением в их состав маломощных атомных реакторов. Подводные лодки, оснащенные малогабаритными ядерными реакторами, по существу, останутся дизельными. Эти установки фирма предполагает поставлять в виде отдельной секции, полностью подготовленной к врезке в корпуса существующих ПЛ или к сборке строящихся. Один из вариантов переоборудования предлагался применительно к подводным лодкам типа «Виктория».

Пожалуй, наиболее впечатляющих результатов в разработке анаэробных установок достиг шведский концерн Kockums Submarin Systems. На французской ПЛ Saga и шведской ПЛ Naecken типа А14 в процессе модернизации были смонтированы двигатели Стирлинга V4-275R, которые использовались в качестве вспомогательных энергетических установок для экономического подводного хода. При переоборудовании в прочный корпус лодки ПЛ Naecken непосредственно за ограждением рубки была сделана вставка длиной около 8 м с двумя двигателями Стирлинга мощностью по 110 кВт, осуществляющими привод генераторов постоянного тока. Запас жидкого кислорода позволял лодке Naecken находиться под водой без всплытия до 14 суток.

Затем концерн Kockums Submarin Systems сделал еще более впечатляющий шаг, построив в 1992-1996 гг. три ПЛ класса Gotland (тип А19). Энергетическая установка подлодок включала обычные дизели и два двигателя Стирлинга V4-275R мощностью по 75 кВт. Длина субмарин – 60,4 м, подводное водоизмещение – 1599 т.

Самый многообещающий проект шведов связан с перспективной подводной лодкой Viking. Это название выбрано не случайно. В реализации проекта должны участвовать еще две скандинавские страны – Норвегия и Дания. Фирма Kokums в содружестве с норвежской и датской судостроительными компаниями образовали консорциум для практической работы над проектом. Всего планировалось построить 12 субмарин нового поколения. По мнению ведущих специалистов, эта была бы лучшая неатомная подводная лодка начала XXI века. На ней планировалось установить единый двигатель Стирлинга большой мощности (ориентировочно 800 кВт). Однако сегодня судьба «Викинга» оказалась в руках Европейской судостроительной компании, контролируемой немецкими концернами. А они, разумеется, не слишком-то заинтересованы в успехе скандинавов, своих прямых конкурентов.

На помощь скандинавам нежданно-негаданно пришли японските ВМС, которые еще в 1997 г. спустили на воду субмарину S 589 Asashio, на которой в порядке эксперимента смонтировали два двигателя Стирлинга. После завершения цикла испытаний японские адмиралы приняли решение о постройке уже целой серии ПЛ класса Soryu, первая из которых должна вступить в строй в марте 2009 г. Эти лодки значительно крупнее немецких и шведских (подводное водоизмещение 4200 т, длина 84 м, экипаж 65 человек).

И наконец, последними из мировых держав окончательный выбор по типу анаэробной установки сделали американцы. Их решение однозначное – двигатели Стирлинга. Для этого в 2005 г. ВМС США взяли в лизинг шведскую подводную лодку типа Gotland, оснащенную вспомогательной воздухонезависимой установкой Стирлинга. Как сообщает журнал Jane’s Defence Weekly, субмарину предполагали использовать для отработки противолодочных операций кораблями американского флота. Лодка была приписана к военно-морской базе Сан-Диего (штат Калифорния), где находится Командование противолодочной войны. Отметим, что ВМС США в последнее время вновь стали проявлять повышенное внимание противолодочной обороне. Это объясняется стремительным ростом военно-морских сил Народно-освободительной армии Китая и, прежде всего, количественным увеличением и повышением качества подводного флота КНР.

Подводная лодка типа Gotland нужна США и для освоения современных технологий неатомного подводного судостроения, утраченных в Соединенных Штатах. В 2006 г. американская корпорация Northrop Grumman и шведская фирма Kokums, построившая ПЛ типа Gotland, подписали соглашение о сотрудничестве. В рамках этого сотрудничества американские специалисты получат возможность в деталях изучить конструкцию новейшей субмарины шведского флота. А помогут им в этом шведские моряки, которые будут нести службу на лодке вместе с американскими коллегами.

По мнению ведущих специалистов, субмарины с гибридными ЭУ уже в настоящее время по своим характеристикам не только приблизились к атомоходам, но по некоторым показателями даже превосходят их. Так, в ходе двух учений в Атлантике, прошедших в 2003 г., шведская подводная лодка Halland с анаэробными двигателями Стирлинга «победила» в дуэльной ситуации испанскую субмарину с обычной дизель-электрической установкой, а затем и французскую атомную лодку. Она же в Средиземном море одержала верх в «схватке» с американской атомной подводной лодкой Huston. При этом необходимо отметить, что малошумный и высокоэффективный Halland стоит в 4,5 раза дешевле своих атомных соперников.

Достоинства гибридных ЭУ

Учитывая приблизительно одинаковый уровень совершенства оружия и радиоэлектронного вооружения большинства ПЛ западноевропейских стран – основных поставщиков ПЛ на мировом рынке, конкурентоспособность перспективных ПЛ будет во многом определяться типом двигателя, примененного в анаэробной ЭУ.

От всех известных преобразователей энергии прямого цикла (дизелей, паровых и газовых турбин, карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, ЭХГ и др.), которые могут использоваться в составе анаэробных установок, двигатели Стирлинга выгодно отличаются целым рядом качеств, которые обуславливают перспективу их применения на неатомных ПЛ: практическая бесшумность в работе из-за отсутствия взрывных процессов в цилиндрах двигателя и клапанного механизма газораспределения и достаточно плавного протекания рабочего цикла при относительно равномерном крутящем моменте, что напрямую влияет на акустическую скрытность ПЛ – главную составляющую обобщенного показателя – «скрытность ПЛ»; высокий к.п.д. (до 40 %), что значительно выше соответствующего показателя лучших образцов дизелей и карбюраторных ДВС; возможность использования в качестве горючего нескольких типов углеводородного топлива (соляровое топливо, сжиженный природный газ, керосин и др.); эксплуатация двигателей Стирлинга, работающих на традиционном топливе, не требует создания сложной береговой инфраструктуры (в отличие от электрохимических генераторов); моторесурс современных двигателей Стирлинга составляет 20…50 тыс. часов, что в 3…8 раз превышает срок жизни топливных элементов (около 6 тыс. часов); при сроке эксплуатации ПЛ порядка 25…30 лет применение двигателей Стирлинга позволит сократить необходимое количество подводных лодок на 35…40 % по сравнению с потребным числом лодок с электрохимическими генераторами (из-за более высокой надежности).

По мнению ряда иностранных и отечественных специалистов, двигатель Стирлинга является наиболее конкурентоспособным типом двигателя для анаэробных энергетических установок неатомных ПЛ в силу указанных выше преимуществ. Более того, если сегодня разрабатываются установки, увеличивающие подводную автономность до 30…45 суток на режимах экономического хода, то в недалеком будущем двигатель Стирлинга можно рассматривать как единый всережимный источник энергии, обеспечивающий как подводный, так и надводный ход во всем диапазоне нагрузок.

Преимущества двигателей Стирлинга по сравнению с другими преобразователями энергии прямого цикла позволяют рекомендовать его как универсальный двигатель для всех типов неатомных ПЛ малого, среднего и большого водоизмещения.

Отечественный ВМФ заинтересован в создании ПЛ с анаэробными ЭУ для использования их на Балтийском и Черном и морях, где использование атомоходов исключено по политическим мотивам. Общая потребность ВМФ в таких подлодках ориентировочно составляет 10-20 единиц. Весьма крупным рынком сбыта неатомных ПЛ с двигателями Стирлинга в недалеком будущем станет международный рынок вооружений, где начиная с 2005 гг. наблюдается устойчивое повышение спроса на подобные ПЛ со стороны стран Латинской Америки, Юго-Восточной Азии, Ближнего и Среднего Востока. В целом, ориентировочная рыночная ниша составляет от 300 до 400 ПЛ при средней стоимости ПЛ около $300…400 млн.

В настоящее время неатомные ПЛ входят в состав 30 флотов зарубежных стран. Учитывая, что срок службы этих лодок оценивается около 30 лет и то, что большинство из них было построено не позднее конца восьмидесятых годов минувшего века, можно ожидать, что с 2010 г. многие перечисленные страны задумаются о приобретении новых неатомных ПЛ вместо устаревших кораблей, исчерпавших свой ресурс.

Российские разработчики приступили к испытаниям анаэробной энергетической установки для перспективных дизель-электрических подводных лодок; испытания проходят наземные прототипы. Об этом, как сообщает РИА Новости, заявил президент Объединенной судостроительной корпорации Алексей Рахманов. По его словам, в ближайшее время разработчики — центральное конструкторское бюро морской техники «Рубин», морское бюро машиностроения «Малахит» и Крыловский государственный научный центр — также планируют создать морской прототип анаэробной установки.

Современные дизель-электрические подводные лодки имеют несколько преимуществ перед более крупными атомными подводными кораблями. Одним из главных таких преимуществ является практически полная бесшумность хода в подводном положении, поскольку в этом случае за движение корабля отвечают лишь тихие электромоторы, питающиеся от аккумуляторных батарей. Перезарядка этих батарей производится от дизельных генераторов в надводном положении или на глубине, с которой возможно выставить шноркель, специальную трубу, по которой воздух может подаваться к генераторам.

К недостаткам обычных дизель-электрических подводных лодок относится относительно небольшое время, которое корабль может провести под водой. В лучшем случае оно может достигать трех недель, но обычно не превышает 7-10 дней. После этого подлодке необходимо всплыть и запустить дизельные генераторы. Анаэробная энергетическая установка, для работы которой не нужен забортный воздух, позволит неатомной подводной лодке находиться в подводном положении существенно дольше.

Испытания российской анаэробной энергетической установки для подводных лодок планируется завершить до конца 2021 года. Параллельно с ее разработкой и испытаниями специалисты занимаются оценкой экономической составляющей проекта — насколько будет дорогой установка в серийном производстве, в какую сумму будет обходиться ее эксплуатация и обслуживание, а также многие другие аспекты. «У любой работы должен быть экономический смысл. Как только мы его увидим, будем реализовывать», — ответил Рахманов.

Перспективная российская анаэробная энергетическая установка будет использовать для работы водород высокой степени очистки. Этот газ планируется получать на борту корабля из дизельного топлива методом риформинга, то есть преобразования топлива в водородсодержащий газ и ароматические углеводороды, которые затем будут проходить через установку выделения водорода. Затем водород будет подаваться в водородно-кислородные топливные элементы, где и будет вырабатываться электричество для двигателей и бортовых систем.

Топливные элементы разрабатываются Центральным научно-исследовательским институтом судовой электротехники и технологии. Водородные батареи, вырабатывающие электричество за счет реакции водорода и кислорода, получили название БТЭ-50К-Э. Мощность одного такого элемента составляет 50 киловатт. Мощность усовершенствованной батареи составит 100 киловатт. Новая батарея будет входить в состав энергетических модулей перспективных неатомных подлодок мощностью 250-450 киловатт.

Помимо самих электрохимических элементов в состав таких модулей будут входить конверторы углеводородного топлива. Именно в них и будет проходить процесс риформинга дизельного топлива. Конвертор углеводородного топлива пока еще находится на стадии разработки.

В конце сентября судостроительный завод «Адмиралтейские верфи» спустил на воду дизель-электрическую подводную лодку «Кронштадт», первый серийный корабль проекта 677 «Лада». Ожидается, что подводная лодка пройдет полную серию испытаний и будет передана российскому флоту до конца 2019 года. Проект 677 в перспективе предусматривает установку на подлодки анаэробных энергетических установок. Кроме того, такие энергетические установки планируется использовать на перспективных дизель-электрических подводных лодках пятого поколения проекта «Калина».

МОСКВА, 23 авг — РИА Новости, Андрей Коц. Дизель-электрические подводные лодки (ДЭПЛ) незаменимы в прибрежных и мелководных районах, куда далеко не всегда могут пройти их более тяжелые атомные собратья. Современные российские ДЭПЛ — грозное и универсальное оружие, но по сравнению с атомными подводными лодками у них есть один серьезный недостаток. Если атомоход способен находиться под водой сколь угодно долго, пока не закончится продовольствие, то дизельные субмарины вынуждены периодически всплывать для зарядки аккумуляторных батарей генераторами. Впрочем, благодаря воздухонезависимым энергетическим установкам (ВНЭУ) некоторые современные "дизелюхи" обходятся и без этого.

Без всплытия

Любая субмарина, вне зависимости от конструкции, водоизмещения, вооружения и выучки экипажа, в надводном положении беззащитна, как котенок перед стаей собак. Лодка не располагает значимой корабельной артиллерией, способной дать отпор скоростным катерам абордажных команд противника. Не сможет отбиться от налета противолодочной авиации или противокорабельных ракет. И даже если успеет срочно погрузиться, вряд ли уйдет от "загонщиков", уже точно определивших ее координаты. В мирное время это грозит срывом "автономки". В военное — гибелью лодки и ее экипажа.

Моторы неатомной подводной лодки приводятся в движение аккумуляторными батареями, заряда которых хватает максимум на четверо суток, если субмарина идет со скоростью до пяти узлов. Если же дана команда "Полный вперед!", батареи сядут через несколько часов. Их максимальная зарядка бортовыми дизель-генераторами занимает около двух суток, для этого необходим кислород, поэтому лодка вынуждена всплывать. Конечно, можно использовать режим работы двигателя под водой (РДП). В этом случае подлодка поднимает над поверхностью воды трубу-шнорхель, через которую и поступает воздух. Однако способ, активно использовавшийся еще в середине прошлого века, сегодня резко повышает вероятность обнаружения субмарины радиолокационными, инфракрасными, оптико-электронными и акустическими средствами противника.

Воздухонезависимому, или анаэробному, двигателю прямой доступ к атмосфере не требуется. В настоящее время в мире существует четыре основных типа ВНЭУ: дизельный двигатель замкнутого цикла, двигатель Стирлинга, топливные элементы (электрохимический генератор) и паротурбинная установка замкнутого цикла. Они должны соответствовать следующим требованиям: низкий уровень шумности, малое тепловыделение, приемлемые массогабаритные характеристики, простота и безопасность эксплуатации, большой ресурс и невысокая стоимость.

Важно отметить, что технология изготовления ВНЭУ очень сложная и наукоемкая. В мире не так много государств, освоивших ее полностью. ВМС США темой ВНЭУ не интересовались, предпочтя перевести весь подводный флот на атомную энергию. По тому же пути пошли и французы, построившие тем не менее экспортные субмарины типа "Скорпен". Эти небольшие лодки работают от турбин по замкнутому циклу, используя этанол и жидкий кислород. Автономность без всплытия — около трех недель.

Немцы приняли другую стратегию и в начале нулевых представили серию подлодок проекта U-212/214. У этих субмарин "гибридная" энергетическая установка: в режиме РДП или для хода в надводном положении аккумуляторы заряжаются дизельным генератором мощностью 1050 киловатт. А под водой для экономичного хода в дело вступает воздухонезависимый двигатель Siemens SINAVY Permasin. Его приводит в действие энергетическая установка из девяти протон-обменных топливных элементов, включающих цистерны с криогенным кислородом и емкости с гидридом металла. Эти элементы и обеспечивают вращение гребных винтов.

Роль топливных элементов

Сегодня в России нет дизель-электрических подводных лодок с воздухонезависимой энергетической установкой, однако они должны появиться в ближайшие годы. Представители Минобороны неоднократно утверждали, что первые ВНЭУ получат субмарины проекта 677 "Лада". Тем не менее принятый в строй "Санкт-Петербург" и строящиеся "Кронштадт" и "Великие Луки" по-прежнему полностью зависят от дизель-генераторов. А вот следующую лодку проекта, которую спустят на воду до 2025 года, уже оснастят анаэробной энергетической установкой собственного производства. Большинство данных об этой разработке строго засекречены, но известно, что в основу ее конструкции заложен паровой реформинг с электрохимическим генератором на твердотельных элементах.

"Эксперименты с ВНЭУ проводили еще в Советском Союзе, — рассказал РИА Новости главный редактор журнала "Арсенал Отечества" Виктор Мураховский. — Создать новую силовую установку на современной элементной базе и соответствующую требованиям сегодняшнего дня достаточно сложно. Раньше она должна была обеспечивать запас окисляющего компонента для работы двигателя внутреннего сгорания. Сейчас же подход другой — питание силовой установки топливными элементами. Главный мировой тренд — полный переход на электродвижение без использования дизельных генераторов. В этом случае топливные элементы с большой энергетической емкостью будут напрямую питать электродвигатели. Необходимости всплывать просто не возникнет".

Конструкторское бюро "Рубин", к слову, сообщало о готовности представить воздухонезависимую энергетическую установку для неатомных подводных лодок в 2021-2022 годах. А в апреле текущего года макетный образец ВНЭУ с газотурбинным двигателем замкнутого цикла успешно испытало КБ "Малахит". Новинку предполагается использовать в малых подводных лодках, которые пока существуют только в виде макетов.

Импортозамещение

"Мы разработали линейку малых подводных лодок водоизмещением от двухсот до тысячи тонн, — сообщил РИА Новости ведущий конструктор КБ "Малахит" Игорь Караваев. — Одно из главных их достоинств — применение ВНЭУ. Эти лодки смогут комфортно себя чувствовать в проливных зонах, мелководных районах, гаванях и даже будут способны заходить во вражеские порты и на военно-морские базы. Высокая скрытность, небольшие габариты и возможность неделями оставаться под водой без всплытия делает их идеальными разведчиками и позволяет наносить внезапный удар по кораблям и ключевым объектам прибрежной инфраструктуры".

По словам Виктора Мураховского, чтобы выйти на собственное серийное производство воздухонезависимых энергетических установок и массово ставить их на подводные лодки, необходимо формировать гигантский научно-технический задел для создания топливных элементов, которые будут питать электродвигатели подводного флота. В качестве более дешевой и простой альтернативы он рассматривает разработку перспективных литий-полимерных аккумуляторов, работающих на одной "подзарядке" гораздо дольше, чем имеющиеся сегодня в ВМФ аналоги. "Однако их производство, судя по всему, придется начинать с нуля, потому что на Западе нам такие технологии никто не продаст. А если и продаст, то в один прекрасный день может просто перекрыть поставки", — добавил эксперт.