Анаэробная энергетическая установка

Успешные результаты, полученные в ходе работ по данной тематике, сделали возможным оборудование вспомогательными ВНЭУ вновь строящихся и дооборудование находящихся в эксплуатации дизель-электрических ПЛ. У последних в прочный корпус врезается дополнительный отсек, содержащий саму энергоустановку, емкости для хранения топлива и окислителя, цистерны замещения массы расходуемых реагентов, вспомогательные механизмы и оборудование, а также приборы контроля и управления. В дальнейшем ВНЭУ планируется использовать на ПЛ в качестве основной.

«Зарубежное военное обозрение» № 6. 2004г. (стр.59-63)

ВОЗДУХОНЕЗАВИСИМЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ СОВРЕМЕННЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК

Капитан 1 ранга Н. СЕРГЕЕВ,

капитан 1 ранга И. ЯКОВЛЕВ,

капитан 3 ранга С. ИВАНОВ

Подводные лодки с традиционной дизель-электрической энергетической установкой (ЭУ) являются достаточно эффективным средством для решения определенных им задач и имеют ряд преимуществ перед ПЛА, особенно при действиях в прибрежных и мелководных районах моря. К числу таких преимуществ относятся низкий уровень шумности, высокая маневренность на малых скоростях хода и соизмеримая с ПЛА ударная мощь. Кроме того, включение в состав ВМС неатомных ПЛ во многом обусловлено невысокой стоимостью их создания и эксплуатации. В то же время они имеют ряд недостатков, в частности ограниченное время пребывания в подводном положении в связи с небольшим запасом энергии в аккумуляторной батарее (АБ). Для зарядки АБ ПЛ вынуждена всплывать в надводное положение или использовать режим работы дизеля под водой (РДП), в результате чего повышается вероятность ее обнаружения радиолокационными, инфракрасными, оптико-электронными и акустическими средствами. Отношение времени плавания под РДП, необходимого для зарядки аккумуляторов, к периоду разряжания АБ называется «степенью неосторожности».

Существует несколько направлений увеличения дальности плавания под водой, основным из которых являются научно-технические и технологические разработки с целью совершенствования традиционной ЭУ неатомных ПЛ и ее составных элементов. Однако в современных условиях реализация этого направления не может в полной мере обеспечить решение главной задачи. Выход из сложившейся ситуации, по мнению зарубежных специалистов, заключается в использовании на ПЛ воздухонезависимой энергетической установки (ВНЭУ), которая может служить в качестве вспомогательной.

Успешные результаты, полученные в ходе работ по данной тематике, сделали возможным оборудование вспомогательными ВНЭУ вновь строящихся и дооборудование находящихся в эксплуатации дизель-электрических ПЛ. У последних в прочный корпус врезается дополнительный отсек, содержащий саму энергоустановку, емкости для хранения топлива и окислителя, цистерны замещения массы расходуемых реагентов, вспомогательные механизмы и оборудование, а также приборы контроля и управления. В дальнейшем ВНЭУ планируется использовать на ПЛ в качестве основной.

В настоящее время существуют четыре основных типа воздухонезависимых энергетических установок: дизельный двигатель замкнутого цикла (ДЗЦ), двигатель Стирлинга (ДС), топливные элементы или электрохимический генератор (ЭХГ) и паротурбинная установка замкнутого цикла.

К числу основных требований, предъявляемыми к ВНЭУ, относятся следующие: низкий уровень шумности, малое тепловыделение, приемлемые массогабаритные характеристики, простота и безопасность эксплуатации, большой ресурс и невысокая стоимость, возможность использовать существующую береговую инфраструктуру. В наибольшей мере данным требованиям удовлетворяют вспомогательные ЭУ с двигателем Стирлинга, ЭХГ и паротурбинной установкой замкнутого цикла. Поэтому в ВМС ряда стран ведутся активные работы по их практическому применению на неатомных ПЛ.

Энергетическая установка с двигателем Стирлинга. К ее разработке в 1982 году приступила шведская фирма «Кокумс марин АВ» по заказу правительства. Специалисты изначально рассматривали ВНЭУ с двигателем Стирлинга как вспомогательную, работающую совместно с традиционной дизель-электрической ЭУ (ДЭЭУ). Проведенные ими исследования показали, что новая установка, создаваемая как главная (без использования традиционной ДЭЭУ), будет слишком дорогой в производстве и технические требования, предъявляемые к энергоустановке подводной лодки, будет трудно удовлетворить.

Королевские ВМС Швеции выбрали ВНЭУ с двигателем Стирлинга по нескольким причинам: высокая удельная мощность, низкий уровень шумности, отработанность технологий производства ДС, надежность и простота эксплуатации.

Высокая удельная мощность ДС достигается за счет сжигания в камере сгорания дизельного топлива в сочетании с кислородом. На ПЛ необходимый запас кислорода хранится в жидком состоянии, что обеспечивается современными криогенными технологиями.

Двигатель Стирлинга является двигателем внешнего сгорания. Принцип его работы предусматривает использование тепла, вырабатываемого внешним источником, и его подвод к рабочему телу, находящемуся в замкнутом контуре. ДС превращает тепло, производимое внешним источником, в механическую энергию, которая затем преобразуется генератором в постоянный ток. Регенератор, входящий в состав замкнутого рабочего контура двигателя, забирает от рабочего тела тепловую энергию, образующуюся после его расширения, и возвращает ее назад в цикл, когда газ меняет направление.

В ДС применяются поршни двойного действия. Пространство над поршнем является полостью расширения, а пространство под поршнем — полостью сжатия. Полость сжатия каждого цилиндра внешним каналом через холодильник, регенератор и нагреватель связана с полостью расширения соседнего цилиндра. Необходимое сочетание фаз расширения и сжатия достигается с помощью распределительного механизма на основе кривошипов. Принципиальная схема двигателя Стирлинга приведена на рисунке.

Тепловая энергия, которая требуется для работы ДС, вырабатывается в камере сгорания высокого давления путем сжигания дизельного топлива и жидкого кислорода. Кислород и дизельное топливо в пропорции 4:1 поступают в камеру сгорания, где и происходит их сжигание.

Для того чтобы поддерживать необходимую температуру рабочего процесса и обеспечить достаточную термостойкость материалов, в конструкции ДС применяется специальная система рециркуляции газов (GRC). Эта система предназначена

для разбавления чистого кислорода, поступающего в камеру сгорания, газами, образующимися в процессе горения топливной смеси.

При работе двигателя Стирлинга часть выхлопных газов удаляется за борт, что может привести к образованию следа из пузырей. Это связано с тем, что процесс сгорания в ДС идет с большим избытком неиспользованного кислорода, который не может быть выделен из выхлопных газов. Для уменьшения количества пузырей, образующихся при растворении отработавших газов в забортной воде, применяется абсорбер, в котором происходит смешивание газов и воды. При этом выхлопные газы предварительно охлаждаются в специальном теплообменнике с 800 до 25 °С. Рабочее давление в камере сгорания позволяет удалять выхлопные газы на разных глубинах погружения ПЛ, вплоть до рабочей, что не требует использования для этих целей специального компрессора, обладающего повышенной шумностью.

Так как процесс внешнего подвода тепла неизбежно сопровождается дополнительными тепловыми потерями, КПД ДС меньше, чем у дизельного двигателя. Повышенная коррозия не позволяет использовать в ДС обычное дизельное топливо. Необходимо топливо с низким содержанием серы.

Для шведской программы был принят ДС типа V4-275 фирмы «Юнайтед Стерлинг». Он представляет собой четырехцилиндровый двигатель (рабочий объем каждого цилиндра 275 см3). Цилиндры расположены V-образно с целью снижения шума и вибрации. Рабочее давление в камере сгорания двигателя 2 МПа, благодаря чему обеспечивается его использование на глубинах погружения ПЛ до 200 м. Для работы двигателя на больших глубинах необходима компрессия выхлопных газов, что потребует дополнительного расхода мощности на удаление выхлопных газов и приведет к повышению уровня шумности.

Первой энергоустановкой на базе ДС была оборудована подводная лодка типа «Нэккен», спущенная на воду после модернизации в 1988 году. Двигатель Стирлинга, цистерны для хранения дизельного топлива, жидкого кислорода и вспомогательное оборудование были размещены в дополнительной секции с нулевой плавучестью, врезанной в прочный корпус ПЛ. За счет этого длина лодки увеличилась на 10 проц., что незначительно повлияло на изменение ее маневренных качеств.

Два ДС типа V4-275R работают на генераторы постоянного тока мощностью по 75 кВт. Двигатели размещены в шумоизоляционных модулях на виброизолирующих конструкциях с двухкаскадной амортизацией. Как показали испытания, ДС способен вырабатывать достаточное количество электроэнергии, необходимое для питания бортовых систем ПЛ, обеспечения подзарядки АБ и движения лодки со скоростью до 4 уз. Для достижения более высоких скоростей хода и питания главного гребного электродвигателя предусматривается использование двигателя совместно с АБ.

Благодаря применению комбинированной энергоустановки время плавания в подводном положении увеличилось с 3-5 до 14 сут, а скорость патрулирования — с 3 до 6 уз. В результате этого повысилась скрытность ПЛ.

Как утверждают шведские специалисты, двигатель Стирлинга в корабельных условиях продемонстрировал высокие надежность и ремонтопригодность. Его шумоизлучение не превосходит шума гребного электродвигателя и на 20-25 дБ ниже, чем у эквивалентного по мощности дизельного двигателя.

ВМС Швеции оснащают данной вспомогательной ВНЭУ ПЛ типа «Готланд». Контракт на строительство трех ПЛ этого типа был подписан правительством страны с фирмой «Кокумс» в марте 1990 года. Первая подводная лодка данной серии — «Готланд» — была принята на вооружение в 1996 году, две последующие: «Апланд» и «Халланд» — в 1997-м. В ходе модернизации планируется оборудовать вспомогательными ЭУ данного типа также ПЛ типа «Вэстерготланд».

Как сообщают иностранные источники, шведские подводные лодки, оснащенные ЭУ с ДС, уже на практике показали хорошие результаты. В частности, во время учений было доказано превосходство ПЛ «Халланд» над ПЛ ВМС Испании с традиционной дизель-электрической энергоустановкой, а также продемонстрированы ее улучшенные ТТХ в ходе совместного плавания с атомными подводными лодками ВМС США и Франции.

Энергетическая установка с ЭХГ. Электрохимический генератор — это установка, в которой химическая энергия топлива непосредственно превращается в электрическую. Основой ЭХГ являются топливные элементы (ТЭ), в которых и происходит процесс генерирования электроэнергии, возникающей при взаимодействии топлива и окислителя, непрерывно и раздельно подводимых к ТЭ. В принципе топливный элемент — разновидность гальванического. В отличие от последнего ТЭ не расходуется, так как активные компоненты подводятся непрерывно (топливо и окислитель).

В ходе исследований проводились испытания различных типов топлива и окислителей. Наилучших результатов удалось добиться при использовании реакции между кислородом и водородом, в результате взаимодействия которых вырабатываются электрическая энергия и вода.

Генерирование постоянного тока посредством холодного сгорания водорода и кислорода было известно давно и успешно использовалось для получения электроэнергии на подводных аппаратах. Этот принцип получения электроэнергии был использован на ПЛ только в 1980-е годы. В ПА кислород и водород хранились раздельно в прочных резервуарах под высоким давлением. Хотя электрохимические генераторы более эффективны, чем аккумуляторные батареи, их применение на ПЛ было затруднено тем, что запас топливных реагентов, хранящихся в газообразном состоянии, не позволял обеспечивать требуемую продолжительность подводного плавания.

Наиболее оптимальный способ хранения кислорода — в жидком состоянии (в криогенной форме — при температуре 180 °С), водорода — в форме металлгидрида.

К середине 1980-х годов немецкий консорциум GSC (German Submarine Consortium), включающий фирмы IKL (Ingenieurkontor Lubeck), HDW (Howaldtswerke Deutsche Werft AG) и FS (Ferrostaal), разработал и создал опытную береговую установку ЭХГ с топливными элементами фирмы «Сименс» для проверки совместной работы ее компонентов — топливных элементов, систем хранения водорода и кислорода, трубопроводов, системы управления, а также взаимодействия работы с традиционной ЭУ

ПЛ. Опытный образец ЭХГ был конструктивно выполнен с таким расчетом, чтобы по завершении испытаний он мог быть установлен на действующей ПЛ без доработок. Результаты береговых испытаний показали, что ЭУ с ЭХГ может быть эффективно использована на ПЛ.

В 1989 году в интересах ВМС ФРГ успешно закончилась девятимесячная серия морских испытаний ПЛ U-1 проекта 205, оборудованной вспомогательной ВНЭУ с ЭХГ на верфи HDW. В результате руководство этого вида ВС отказалось от дальнейшего строительства ПЛ только с дизель-электрической ЭУ и приняло решение использовать «гибридные» (ДЭЭУ как основная и вспомогательная ЭУ с ЭХГ). Дальнейшие исследования направлены на разработку таких установок с ЭХГ в качестве главной.

Конструктивно ЭХГ представляет собой электрохимические модули с полимерными мембранами (РЕМ). Все модули устанавливаются на единой раме и могут быть соединены как последовательно, так и параллельно.

Вспомогательными в ЭУ с ЭХГ являются система охлаждения с использованием забортной воды и система остаточных газов. Последняя обеспечивает дожигание остаточного водорода в системе вентиляции АБ и использование остаточного кислорода для бортовых нужд. Система управления ЭУ интегрирована с системой контроля безопасности, мониторы которой находятся в центральном посту.

Преобразование энергии в топливных элементах происходит бесшумно. В составе ЭУ отсутствуют узлы, совершающие вращательные или колебательные движения. Она имеет малое тепловыделение, вследствие чего не оказывает значительного влияния на формирование физических полей. Единственная вспомогательная система с вращающимися частями — система охлаждения, но она не настолько шумная, чтобы сильно повлиять на уровень акустического поля ПЛ.

Первоначальная активизация реакций в топливных элементах не требует много электроэнергии, для того чтобы металл-гидрид, хранящийся в баллонах, расположенных в междубортном пространстве, стал выделять водород и начал испаряться кислород, хранящийся в жидком состоянии в ударозащищенных криогенных цистернах, выполненных из маломагнитной стали.

Этот тип ЭУ достаточно эффективен, он имеет высокий КПД — до 70 проц., и по этому показателю значительно превосходит другие воздухонезависимые энергоустановки. Сравнительные данные зависимости КПД разных типов ВНЭУ от относительного уровня выходной мощности показаны на графике. Процесс преобразования энергии происходит при низкой рабочей температуре (60-90 °С). Для поддержания первоначально инициированного электрохимического процесса требуется небольшое количество тепла, выделяемого системой в процессе работы. Часть тепла, вырабатываемого ЭУ, может использоваться для бытовых нужд, таких как обогрев. Количество тепла, которое необходимо отводить от установки, невелико, поэтому принудительное охлаждение ЭУ забортной водой не требует длительного времени (до суток ее работы). Воду, производимую в ходе реакции, после соответствующей обработки можно использовать для питья.

Комбинация компактных топливных, последовательно соединенных элементов позволяет получить любое требуемое напряжение. Регулировка напряжения достигается изменением числа пластин в агрегатах с топливными элементами. Наибольшая мощность может быть достигнута посредством последовательного соединения этих элементов.

Работа ЭУ с ЭХГ не зависит от глубины погружения ПЛ. Электроэнергия, генерируемая такой энергоустановкой, поступает прямо на главный распределительный щит лодки. 65 проц. ее расходуется на движение и корабельные нужды, 30 проц. — на систему охлаждения и систему остаточных газов ЭУ, 5 проц. — на дополнительное оборудование ЭУ. Вспомогательная ЭУ может работать как параллельно с АБ, обеспечивая электродвижение ПЛ и питание других потребителей, так и для подзарядки АБ.

Планируется оснастить вспомогательной ЭУ с ЭХГ четыре и две ПЛ типа 212А, строящихся для ВМС ФРГ и Италии соответственно, а также экспортный вариант лодки типа 214 для ВМС Греции и Республики Корея.

Две ПЛ из первой подсерии лодок типа 212А для ВМС ФРГ оборудованы вспомогательной ЭУ с ЭХГ номинальной мощностью около 300 кВт с девятью топливными элементами по 34 кВт. Лодки второй подсерии планируется оснастить двумя топливными элементами по 120 кВт. Они будут иметь практически те же массогабаритные характеристики, что и топливные элементы мощностью 34 кВт, но при этом их эффективность увеличится в 4 раза. ПЛ типа 212А будет способна находиться в подводном положении в течение примерно двух недель. Номинальная мощность данной установки позволит развивать скорость хода до 8 уз без использования АБ.

Модульная конструкция ЭУ на основе топливных элементов не только облегчает их установку на строящихся ПЛ, но и позволяет оборудовать ими ранее построенные, даже те, которые были построены по лицензиям на верфях стран — импортеров немецких ПЛ.

Кроме того, такая ЭУ, как утверждают немецкие специалисты, отличается высокой ремонтопригодностью и более продолжительным сроком службы.

Паротурбинная установка (ПТУ) замкнутого цикла. ПТУ MESMA (Module d’Energie Sous-Marin Autonome), работающая по замкнутому циклу Ренкина, была разработана управлением кораблестроения ВМС Франции DCN для продажи на экспорт. В ее производстве участвуют французские фирмы «Текникатом», «Термодайн», «Эр ликвид», «Бертин», а также судоверфь «Эмпреса насьональ Базан» (Испания).

MESMA является двухконтурной установкой. В первом контуре в результате сгорания этанола в кислороде образуется теплоноситель (парогаз), который проходит через тракт парогенератора и отдает тепло воде, циркулирующей во втором контуре. Вода превращается в пар высокого давления, вращающий паровую турбину, соединенную с генератором. Кислород хранится на борту ПЛ в специальных емкостях в жидком состоянии. Продуктами реакции горения являются вода и отработанные газы, отводимые за борт. Это может привести к увеличению заметности ПЛ.

Горение в камере сгорания происходит под давлением 6 МПа, вследствие чего установка может работать на глубинах до 600 м, поэтому для удаления за борт продуктов горения не надо задействовать компрессор.

КПД энергоустановки с ПТУ MESMA составляет 20 проц., что обусловлено большими потерями при многократном преобразовании энергии — сжигание топлива, получение перегретого пара, генерация трехфазного тока и последующее его преобразование в постоянный.

Вся установка в целом отличается достаточной компактностью и монтируется в секции прочного корпуса длиной 10 м и шириной 7,8 м. Кислород хранится в сжиженном состоянии в баллонах, смонтированных на специальных амортизационных креплениях внутри прочного корпуса ПЛ в вертикальном положении.

В сентябре 1998 года завершились стендовые испытания опытного образца ЭУ MESMA. В апреле 2000 года на судоверфи в г. Шербур была изготовлена первая корабельная энергоустановка, размещенная в секции прочного корпуса. После завершения сдаточных испытаний модуль с ЭУ должен был быть отправлен в Пакистан для оснащения строящейся там по французской лицензии ПЛ «Гази» типа «Агоста 90В». Это первая ПЛ данного типа, на которой вспомогательная воздухонезависимая ЭУ будет установлена в процессе строительства. Две другие ПЛ, построенные ранее, намечается дооборудовать ими позже — в процессе модернизации и ремонта.

Применение вспомогательных воздухонезависимых энергетических установок на неатомных ПЛ позволило улучшить их ТТХ по продолжительности подводного плавания, что повысило скрытность лодок и расширило их боевые возможности. Помимо строящихся ПЛ вспомогательными ВНЭУ можно оборудовать имеющиеся дизельные подводные лодки в процессе их модернизации. Дальнейшее развитие технологий и получение на этой основе качественно новых характеристик ВНЭУ, вероятнее всего, позволит неатомным ПЛ решать задачи, свойственные атомным.

Современная подводная лодка с анаэробным двигателем. Мощная и воздухонезависимая

По своим параметрам новинка российского «Малахита» напоминает французские подлодки класса «Скорпен»: субмарина водоизмещением 1450 тонн предназначена для действий в прибрежной зоне.

Воздухонезависимая энергетическая установка (ВНЭУ) избавляет подлодку от необходимости постоянно всплывать на поверхность для подзарядки аккумуляторов и пополнения запаса воздуха, необходимого для работы дизель-генераторов в подводном положении.

Подводная лодка П-750Б водоизмещением около 1450 тонн относится к классу малых ПЛ прибрежного действия. Ее длина – около 66 метров, ширина – порядка 7 метров, осадка – около 5,2 метра. Предельная глубина погружения – 300 метров. Полная скорость подводного хода – 18 узлов, экономическая – 4 узла. Автономность – до 30 суток, общая дальность плавания – до 4300 миль. Непрерывная подводная дальность с учетом ВНЭУ составляет до 1200 миль. Вооружение – 533-мм торпеды, ракеты и мины.
.

Создание энергетических установок играет одну из приоритетных ролей в данном виде военной техники. Ведь именно за счет двигателя можно достигать необходимых боевых характеристик. В частности, речь идет о скорости подводного движения и скрытности, достигаемой благодаря малошумности. Неатомные подлодки с анаэробными силовыми установками будут крайне малозаметны, что позволит решать широкий спектр боевых задач, находясь фактически под боком у потенциальных врагов.

К ключевым достоинствам анаэробной (воздухонезависимой) энергетической установке (ВНЭУ) относится улучшение скрытности субмарины, которая сможет находиться более долгое время под водой без всплытия для зарядки аккумуляторов.

Наличие воздухонезависимой газотурбинной ЭУ замкнутого цикла позволит подводной лодке значительно увеличить дальность своего непрерывного похода. Проект подразумевает создание подлодки П-750Б.

Предназначение этой субмарины заключается в обезвреживании надводных и подводных кораблей противника, а также в нанесении ударов по расположенным в прибрежной линии объектам. Кроме того, П-750Б способна осуществлять скрытую доставку, высаживание и прием на борт разведывательно-диверсионной группы численностью до 16 человек, а также вести разведку и выставлять минные заграждения.

Что касается анаэробной энергоустановки, то она включает в себя гребной электродвигатель мощностью 2500 кВт и газотурбинный двигатель замкнутого цикла. Благодаря такому решению, субмарина сможет находиться в автономном подводном плавании до 30 суток и преодолевать 4300 миль.

Разработчики называют преимуществами П-750Б современное вооружение, радиоэлектронные средства, высокую степень автоматизации и небольшой экипаж (18–20 человек), маневренность, скрытность и способность вести боевые действия в узкостях и на мелководье. Кроме того, П-750Б может базироваться в существующих базах и портах.

Примечательно, что разработанная в России воздухонезависимая энергетическая установка имеет от иностранных аналогов принципиальные отличия, заключающиеся в методе получения водорода. Для того, чтобы не перевозить на борту субмарины водород высокой очистки, конструкторы предусмотрели возможность получения его в необходимых объемах в самой установке благодаря реформингу дизельного топлива.

Электрохимический генератор, извлекает из водорода электрический ток и удаляет отходы жизнедеятельности первого цикла. То есть, то, что получается в ходе реакции СО2.

Схема сосуда Дьюара.
1 — подставка; 2 — вакуумированая полость; 3 — теплоизоляция;
4 — адсорбент; 5 — наружный сосуд; 6 — внутренний сосуд;
7 — горловина; 8 — крышка; 9 — трубка для вакуумирования.

Новый двигатель имеет два режима работы — надводный и подводный. В надводном режиме для работы газотурбинной установки используется атмосферный воздух. В подводном — из сосудов Дьюара подаётся жидкий окислитель, а выделяемая турбиной двигателя газовая смесь снова замораживается, таким образом двигатель не потребляет из окружающей среды и не выделяет в окружающую среду ничего. Только с помощью этой установки подводная лодка развивает скорость подводного хода в 10 узлов и более.

По словам гендиректора «Малахита» Владимира Дорофеева, предприятию потребуется пять-шесть лет для того, чтобы создать такую подлодку. Он отметил, что без аккумуляторов такая субмарина сможет развивать скорость подводного хода в 10-12 узлов.

Модель малой подводной лодки прибрежного действия П-750Б, оснащенной ВНЭУ на основе газотурбинного двигателя замкнутого цикла. Морское бюро машиностроения «Малахит».

Из истории воздухонезависимых двигателей

Лодка, всплывая на поверхность на подзарядку аккумуляторов, полностью демаскирует себя.
Именно по этой причине во Время второй мировой войны погибло больше экипажей лодок, чем их было уничтожено глубинными бомбами или минами в подводном положении. Всплывавшие на поверхность лодки становились легкой мишенью для барражирующей над морем авиации противника. И зачастую, спасаясь от авиаудара, экипаж совершал экстренное погружение, даже не успев закрыть люк рубочной шахты.

Пионерами в мировой разработке ВНЭУ считаются немцы с субмариной проекта U-212/214.

В 2014 году об успехах в создании аналогичных систем сообщила французская оборонная компания DCNS. Созданная ей установка предназначена для подлодок типа «Scorpene».

Подводная лодка класса Scorpene.

Другой проект DCNS – более крупная субмарина, известная под именами «SMX Ocean» и «Shortfin Barracuda», был выбран ВМС Австралии для своей программы. Однако самой успешной и опасной считается шведская лодка HSwMS Gotland. Этот корабль стал настоящей легендой. Причем не шведского, а американского флота.

Корабль построен из маломагнитной стали. На его борту стоят 27 компенсирующих электромагнитов, которые полностью исключают обнаружение корабля детекторами магнитных аномалий. Благодаря всережимному электродвигателю и виброзащите механизмов, Gotland практически не различается локаторами даже в непосредственной близости от американских кораблей. Лодка сливается с естественным тепловым и шумовым фоном океана. Но самое главное, что она, вооруженная 18 торпедами, может не всплывать на поверхность до 20 суток.

«Боевой потенциал неатомного флота»: как новые энергетические установки усилят мощь подводных лодок России

Президент «Объединённой судостроительной корпорации» (ОСК) Алексей Рахманов заявил, что в ближайшее время российские специалисты создадут морской прототип воздухонезависимой (анаэробной) энергетической установки (ВНЭУ) для подводной лодки пятого поколения «Калина». Также этим силовым агрегатом будет оснащена часть субмарин четвёртого поколения проекта 667 «Лада».

Также по темеБез лишнего шума: какими будут российские подводные лодки пятого поколения До конца осени в распоряжение Черноморского флота поступят шесть дизель-электрических подлодок проекта «Варшавянка», ещё шесть через…

Научно-исследовательские работы по ВНЭУ были завершены в 2014 году. В 2016 году конструкторы провели цикл её наземных испытаний, а в начале этого года протестировали макет установки с газотурбинным двигателем. Разработкой силового агрегата занимаются три санкт-петербургских предприятия: ЦКБ «Рубин», МКБ «Малахит» и Крыловский государственный научный центр (КГНЦ).

ВНЭУ позволяет устранить существенный недостаток современных неатомных подлодок. Он заключается в том, что дизель-электрическим субмаринам приходится достаточно часто всплывать для восполнения заряда батарей. Таким образом, лодку может легко обнаружить авиация противника. Анаэробная же установка позволяет лодке находиться под водой от 20 до 45 дней.

«В неатомных подлодках дизель выступает в роли генератора энергии для электромоторов. Однако дизельный двигатель не может работать без забортового воздуха, а точнее — кислорода. Поэтому дизель-электрические субмарины вынуждены всплывать ежесуточно или через несколько дней», — пояснил в беседе с RT основатель портала Military Russia Дмитрий Корнев.

По словам эксперта, классическая дизель-электрическая подлодка неспособна продолжительное время двигаться на высоких скоростях и скрыться от современных средств наблюдения. Поднимаясь на поверхность, субмарина практически всегда даёт противнику возможность обнаружить её.

Водород из дизеля

Разработка ВНЭУ стартовала в 1950-х годах в странах Запада и несколько позже — в СССР. Научно-технические изыскания сосредоточились вокруг изучения возможностей воздухонезависимых «двигателей Стирлинга» (разновидность двигателя внешнего сгорания. — RT).

Однако в течение нескольких десятилетий учёные не могли достичь практического результата из-за сложности и дороговизны эксплуатации подобных агрегатов. В конце 1980-х годов успеха добились шведские специалисты, создавшие первую субмарину с эффективно работающей ВНЭУ.

В 1990-х годах концерн Kockums Submarine System построил три малых подлодки типа Gotland, оснащённых анаэробными установками. Однако их серийное производство не получило развития. В 2000 годы воздухонезависимым двигателем обзавелись ВМС Германии и Силы самообороны Японии.

  • Всплытие российской подлодки
  • © function.mil.ru

Корнев предполагает, что российская ВНЭУ может превзойти зарубежные аналоги. В частности, для генерации электричества отечественная анаэробная установка использует водород высокой степени очистки, который вырабатывается из дизельного топлива. При этом за рубежом запасы водорода загружают на борт субмарин перед выходом в море.

На форуме «Армия-2017» Центральный НИИ судовой электротехники и технологии (входит в КГНЦ) представил образец батареи на основе твердотопливных элементов БТЭ-50К-Э. Этот аккумулятор является одним из важнейших элементов ВНЭУ. Батарея входит в состав энергетических модулей мощностью 250—450 кВт.

«В последние годы активно совершенствуются аккумуляторы, они становятся более ёмкими и компактными. Например, в первой половине октября в Японии была спущена на воду лодка с литиево-ионными батареями. Японцы рассчитывают, что продолжительность пребывания под водой будет сопоставима с тем, на что способна ВНЭУ», — сообщил Корнев.

В то же время, как отметил собеседник RT, сейчас сложно давать прогнозы, насколько успешным будет эксперимент японских ВМС. По мнению Корнева, с большой вероятностью новейшие образцы аккумуляторов ещё долго будут использоваться для увеличения возможностей ВНЭУ.

«Стратегическая и многоцелевая»

Российская анаэробная установка разрабатывается в рамках реализации проекта неатомной подлодки «Калина». 16 октября Алексей Рахманов заявил, что ОСК готова заложить субмарину пятого поколения, как только получит соответствующий заказ от Минобороны.

Ранее топ-менеджер подчёркивал, что «Калина» «будет совершенно другой лодкой с точки зрения физических полей». По его словам, она будет «стратегической и многоцелевой по ряду своих ключевых элементов». Предполагается, что основу ударного вооружения подлодки пятого поколения составит гиперзвуковой ракетный комплекс «Циркон».

Также по темеОдним залпом: какие задачи отрабатывались при запуске четырёх ракет «Булава» с крейсера «Юрий Долгорукий» Атомный подводный крейсер стратегического назначения «Юрий Долгорукий» произвёл одновременный пуск четырёх межконтинентальных…

В настоящее время самой современной неатомной подлодкой ВМФ является проект 677 «Лада» разработки ЦКБ «Рубин». На сегодняшний день в опытной эксплуатации находится субмарина «Санкт-Петербург», в то время как «Кронштадт» и «Великие Луки» планируется передать флоту в 2019 и в 2021 годах соответственно. Строительство ещё двух подлодок заложено в госпрограмме вооружения (ГПВ) до 2027 года. Шестая по счёту «Лада» должна получить ВНЭУ.

В беседе с RT доктор военных наук капитан запаса 1-го ранга Константин Сивков предположил, что «Калина» разрабатывается на базе «Лады», которая относится к четвёртому поколению неатомных подлодок. По его словам, на сегодняшний день ВНЭУ «фактически создана» и потому промышленность готова к производству новейших субмарин.

«Информация об этом проекте засекречена. Но наверняка наши конструкторы возьмут лучшее из подлодок предыдущих поколений, прежде всего от «Лады». Это будет малошумная и почти незаметная для противника лодка. Появление в составе ВМФ «Калины» позволит полноценно реализовать боевой потенциал неатомного компонента подводного флота»,— уверен Сивков.

  • Подлодка проекта 677
  • © function.mil.ru

Дмитрий Корнев заявил, что, скорее всего, «Калина» будет достаточно сильно отличаться от предшественниц. Помимо анаэробного агрегата, на субмарине будут установлены более совершенные батареи и электронное оборудование. По габаритам и ряду других характеристик субмарина заметно превзойдёт «Ладу».

«В нашей стране традиционно строились двухкорпусные подлодки: помимо прочного внутреннего корпуса, у них есть лёгкий водопроницаемый. Подобная конструкция повышает живучесть в случае повреждения, но уменьшает плавучесть и малошумность. С большой вероятностью «Лада» будет однокорпусной, и это несомненный шаг вперёд», — сказал Корнев.

Эксперт считает, что анаэробная установка позволит новейшим российским подлодкам более эффективно выполнять задачи как на малых глубинах (в Чёрном, Балтийском, Средиземном морях), так и в Мировом океане. По мнению Корнева, подлодки пятого поколения по своим боевым возможностям приблизятся к более дорогим и мощным атомным образцам.

«Конечно, вряд ли «Калина» будет патрулировать побережье США. Но лодки с ВНЭУ вполне могут отслеживать передвижение атомного подводного флота противника, обеспечивать выход в океан наших крейсеров стратегического назначения и выполнять широкий спектр других боевых задач, включая поражение крупных надводных сил и наземных целей», — подытожил Корнев.

Особенности российской анаэробной установки

Согласно информации интернет-газеты «Известия», Федеральное государственное унитарное предприятие (ФГУП) «Крыловский научный центр» сообщило о том, что создание первой субмарины с анаэробной, то есть воздухонезависимой, энергетической установкой (ВНЭУ) приведет к значительному технологическому прорыву в кораблестроении.

Научно-технический задел по воздухонезависимым установкам создан. Проработана установка с паровым реформингом с электрохимическим генератором на твердотелых элементах. Создан ее промышленный образец. Из принципиальных технологий в ней реализовано получение из дизельного топлива водорода, создание электрохимического генератора, извлекающего из водорода электрический ток и удаление отходов жизнедеятельности первого цикла. То есть получающегося в ходе реакции СО2. Эта проблема еще дорабатывается, но при должном финансировании будет решена.
— заявил исполнительный директор указанного предприятия Михаил Загородников.
В первую очередь, ВНЭУ избавляет корабль от необходимости всплывать на поверхность для подзарядки аккумуляторов и пополнения запаса воздуха, необходимого для работы дизель-генераторов в подводном положении.
Как указывается, в настоящее время в наибольшей мере в деле разработки ВНЭУ продвинулись немцы, создавшие подлодку проекта U-212/214. В 2014 году о своих успехах в этом направлении сообщила французская DCNS, оснастившая рассматриваемой установкой субмарину типа «Scorpene». Проектом более крупной субмарины компании, востребованным ВМС Австралии, является «SMX Ocean» (он же «Shortfin Barracuda»). В Индии ВНЭУ разрабатывается применительно к лодкам типа Kalvari (на базе Scorpene).
В отличие от указанного зарубежного опыта российская ВНЭУ подразумевает совершенно иной метод функционирования: водород не перевозится на борту, а получается непосредственно в установке с помощью реформинга дизельного топлива.
Эксперт в области военно-морских вооружений Владимир Щербаков полагает, что субмарины с ВНЭУ позволяют успешно действовать в акваториях, плотно контролируемых неприятелем.
Возможность не подвсплывать важна там, где активно действуют противолодочные силы противника. Достаточно вспомнить, какой легкой добычей для немцев были наши лодки на Балтике во время Великой Отечественной. Аналогичная ситуация сложилась и для немецких подводников в Северной Атлантике к концу войны.
По его мнению, лодки данного типа имеют высокий экспортный потенциал, в особенности в странах, не обладающих атомным подводным флотом. Для России, как он считает, на данном этапе достаточно ограничиться парой лодок проекта «Лада» для отработки технологий и подготовки специалистов.
С защитой баз и побережья от вражеских атомных лодок сейчас вполне справляются и хорошо освоенные серийные «Варшавянки».
На текущий момент «Адмиралтейские верфи» в Санкт-Петербурге строят две «Лады»: «Кронштадт» и «Великие Луки». Головная субмарина этого проекта — «Санкт-Петербург» — проходит опытную эксплуатацию на Северном флоте. Анаэробной энергетической установки на ней пока нет.

Дизельная энергетическая установка замкнутого цикла с удалением продуктов сгорания в твердом виде

Использование: в судовых дизельных энергетических установках /ДЭУ/ подводных аппаратов. Сущность изобретения: в известную ДЭУ, содержащую системы топливопитания, газовыхлопа, хранения окислителя и удаления продуктов сгорания, дополнительно введены криогенный насос, конденсатор, морозильник, устройство понижения давления, льдогенератор, шлюзовая камера, откачивающий насос и емкость хранения низкомолекулярного газа. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, более конкретно к судовым дизельным энергетическим установкам (СДЭУ) подводных аппаратов (ПА), работающих по замкнутому циклу (ЗЦ), т.е. без доступа атмосферного воздуха.

Известна дизельная энергетическая установка (ДЭУ), работающая по ЗЦ с удалением продуктов сгорания за борт эвакокомпрессором (Дизельные установки подводных аппаратов. Судостроение, 1982, N 7, рис. 1, с.20). Недостатками такой установки являются значительные потери мощности на привод эвакокомпрессора, что ограничивает возможность ее использования в ПА с глубиной погружения более 300 м. Известна также ДЭУ, работающая по ЗЦ, в которой удаление продуктов сгорания осуществляется путем их растворения в забортной воде. Такая энергетическая установка является более экономичной, однако имеет значительные массогабаритные характеристики и также характеризуется высокими энергозатратами на привод насосов, обслуживающих данную ДЭУ (Энергетические установки подводных лодок с дизелем замкнутого цикла. Судостроение за рубежом, 1991, N 12, рис. на с.62). Известна также ДЭУ ПА, работающая по ЗЦ, содержащая двигатель внутреннего сгорания, систему автоматического управления, впускную систему со смесительной камерой и подогревателем с полостями впускных и выхлопных газов, систему газовыхлопа с охладителем, имеющим устройство сепарации масла, топлива и воды, и клапаном регулирования рециркуляции, систему хранения и подачи окислителя с криогенной емкостью хранения окислителя, систему удаления продуктов сгорания, включающую компрессор с входом и выходом, охладитель газов за компрессором, конденсатор первой ступени с полостями продуктов сгорания и охлаждающей, сепаратор с полостями газовой и продуктов сгорания, абсорбционную холодильную машину, емкость для хранения жидкой двуокиси углерода и теплоизолированные трубопроводы с арматурой включающей автоматические клапаны (Дизельные установки подводных аппаратов. Судостроение, 1982, N 7, рис. 4, с. 21). Эта установка принята за прототип. Задачей изобретения является получение технического результата, заключающегося в повышении КПД и уменьшении массогабаритных характеристик ДЭУ. Для этого в известной ДЭУ ПА, работающей по замкнутому циклу, с рециркуляцией продуктов сгорания и удалением CO2 с помощью эвакокомпрессора и последующего ожижения углекислого газа, в систему хранения и подачи окислителя дополнительно введены криогенный насос, конденсатор второй ступени с полостями кислородной и продуктов сгорания, морозильник с полостями охлаждающей и продуктов сгорания и устройство понижения давления, в систему удаления продуктов сгорания дополнительно введены льдогенератор, имеющий внутреннюю полость и газовую рубашку, шлюзовая камера с перекрывающимися входными и выходными каналами для твердых продуктов сгорания и забортной воды и откачивающий насос, во впускную систему дополнительно введена емкость хранения низкомолекулярного газа, например, аргона, причем, емкость хранения жидкого окислителя через последовательно соединенные между собой трубопроводом криогенный насос, кислородную полость конденсатора второй ступени, устройство понижения давления, охлаждающие полости конденсатор первой ступени и морозильника подключена к смесительной камере, емкость хранения низкомолекулярного газа подключена к смесительной камере трубопроводом с автоматическим клапаном, вход компрессора через газовую полость морозильника подключен к клапану регулирования рециркуляции, входной канал для продуктов сгорания шлюзовой камеры через последовательно соединенные трубопроводом внутреннюю полость льдогенератора, полость продуктов сгорания сепаратора, полости продуктов сгорания конденсаторов первой и второй ступеней, охладитель газов за компрессором подключен к выходу компрессора, газовая рубашка льдогенератора подключена трубопроводом с автоматическим клапаном к входу компрессора, газовая полость сепаратора подключена к трубопроводу системы хранения и подачи окислителя на участке между конденсатором первой ступени и морозильником, устройство сепарации масла, топлива и воды охладителя системы газовыхлопа, газовая полость морозильника и выходной канал шлюзовой камеры для забортной воды трубопроводами с невозвратными клапанами параллельно подключены к откачивающему насосу, автоматические клапаны управляющими связями подключены к системе автоматического управления, а шлюзовая камера через выходной канал для продуктов сгорания и входной канал для забортной воды соединена с забортным пространством. Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема ДЭУ ЗЦ с удалением продуктов сгорания за борт в твердом виде. ДЭУ ЗЦ включает в себя следующее основное оборудование: двигатель 1 внутреннего сгорания; системы: топливную с расходной цистерной 2 и трубопроводом 3; впускную, содержащую подогреватель 4 с полостями впускных 5 и выхлопных 6 газов, смесительную камеру 7, емкость 8 хранения низкомолекулярного газа, трубопровод 9 с автоматическим клапаном; газовыхлопа с охладителем 10 снабженным устройством сепарации масла, топлива и воды, клапаном 11 регулирования рециркуляции; хранения и подачи окислителя, содержащую криогенную емкость 12 хранения окислителя, криогенный насос 13, конденсатор 14 второй ступени с полостями кислородной 15 и продуктов сгорания 16, морозильник 17 с полостями охлаждающей 18 и продуктов сгорания 19, устройство 20 понижения давления и трубопроводы 21 и 22; удаления продуктов сгорания, включающую компрессор 23 с входом 24 и выходом 25, охладитель 26 газов за компрессором, конденсатор 27 первой ступени с полостями охлаждающей 28 и продуктов сгорания 29, сепаратор 30 с полостями газовой 31 и продуктов сгорания 32, льдогенератор 33 имеющий, внутреннюю полость 34 и газовую рубашку 35, шлюзовую камеру 36 с перекрывающимися входными каналами для твердых продуктов сгорания 37 и забортной воды 38 и выходными каналами для твердых продуктов сгорания 39 и забортной воды 40, откачивающий насос 41, трубопровод 42. Емкость 12 хранения окислителя через последовательно соединенные между собой трубопроводом криогенный насос 13, кислородную полость 15 конденсатора 14 второй ступени, устройство 20 понижения давления, охлаждающую полость 28 конденсатора 27 первой ступени и охлаждающую полость 18 морозильника 17 подключена к смесительной камере 7, емкость 8 хранения низкомолекулярного газа подключена к смесительной камере 7 трубопроводом 9 с автоматическим клапаном, вход 24 компрессора 23 через газовую полость 19 морозильника 17 подключен к клапану 11 регулирования рециркуляции, входной канал 37 для продуктов сгорания шлюзовой камеры через последовательно соединенные трубопроводом внутреннюю полость 34 льдогенератора 33, полость 32 продуктов сгорания сепаратора 30, полости 16 и 29 продуктов сгорания конденсаторов 14 и 27 второй и первой ступеней, охладитель 26 газов за компрессором подключена к выходу 25 компрессора 23, газовая рубашка 35 льдогенератора 33 подключена трубопроводом с автоматическим клапаном к трубопроводу 42, газовая полость 31 сепаратора 30 параллельно подключена к трубопроводам 21 и 22, устройство сепарации масла, топлива и воды охладителя 10, газовая полость 19 морозильника 17 и выходной канал 40 шлюзовой камеры 36 трубопроводами с невозвратными клапанами параллельно подключены к откачивающему насосу 41, автоматические клапаны управляющими связями подключены к системе автоматического управления, а шлюзовая камера через выходной канал для продуктов сгорания и входной канал для забортной воды соединена с забортным пространством. Включение в энергетическую установку предлагаемого криогенного оборудования (криогенного насоса, конденсатора второй ступени, устройства понижения давления, морозильника и т.д.), а также подсоединение полости продуктов сгорания конденсатора второй ступени с системой удаления продуктов сгорания, позволяют, по сравнению с прототипом, более рационально использовать низкотемпературную энергию окисления, что дает возможность исключить из состава ЭУ холодильную установку, уменьшить затраты мощности на привод компрессора системы удаления продуктов сгорания. Введение в ЭУ шлюзовой камеры и льдогенератора и их подключение к системе удаления продуктов сгорания, позволяет удалить продукты сгорания ДВС за борт, и, соответственно, исключить из состава ЭУ прочные емкости для хранения жидкого CO2. Использование в ЭУ ЗЦ низкомолекулярного газа позволяет улучшить термодинамические свойства рабочего тела в дизеле (уменьшить теплоемкость), тем самым повысить топливную экономичность. ЭУ работает следующим образом. Рабочая смесь, поступающая на всасывание в дизель 1, образуется в смесительной камере 7 и состоит из окислителя (кислорода), низкомолекулярного газа и продуктов сгорания. Окислитель поступает в смесительную камеру (СК) 7 из емкости 12 хранения окислителя, предварительно пройдя конденсаторы 14 и 27, устройство понижения давления 20 и морозильник 17. Низкомолекулярный газ в СК 7 подается из емкости 8 по трубопроводу 9, а выхлопные газы (ВГ) поступают в СК 7 из системы газовыхлопа. Топливо подается в дизель 1 из цистерны 2 по трубопроводу 3. Выхлопные газы, образующиеся в процессе сгорания топлива в цилиндрах дизеля 1, поступают в полость 6 подогревателя 4, где они охлаждаются в процессе теплообмена с рабочей смесью, поступающей на всасывание в двигатель 1 через полость 5 данного подогревателя. В результате температура смеси повышается до температуры наддува. Затем ВГ направляются в конвективный охладитель 10, содержащиеся в них водяные пары конденсируются и удаляются насосом 41 за борт, отсепарированные масло и топливо поступают в отстойную цистерну. В качестве охлаждающей среды в охладителе 10 используются забортная вода из системы охлаждения двигателя. Затем в клапане регулирования рециркуляции 11 осуществляется разделение ВГ таким образом, что образующаяся в процессе сгорания топлива часть газов, поступает в полость 19 морозильника 17, а оставшаяся в СК 7. В морозильнике 17 происходит дальнейшее охлаждение ВГ и замораживание остатков конденсата. Хладагент, охлаждающий газы, подается в полость 18 морозильника из цистерны 12, предварительно пройдя конденсаторы 14 и 27. В процессе работы установки происходит забивание полости 19 морозильника 17 льдом, образованного из конденсата, поэтому для нормального функционирования установки, морозильник 17 выполняется двухсекционным. В процессе образования льда в первой секции во второй происходит его оттайка, а образовавшаяся вода удаляется насосом 41 за борт. Из морозильника 17 газы поступают в трубопровод 42, где происходит из смешение с CO2, образующимся в газовой рубашке 35 льдогенератора 33, и дополнительное охлаждение. Для получения твердых продуктов сгорания максимальной плотности необходимо наличие жидкой фазы СO2. Существование жидкой фазы возможно только при давлении выше критического 5,3 ата, поэтому в компрессоре 23 давление газов увеличивается до 6 ата. Затем газы поступают в охладитель 26, в котором в качестве охлаждающей среды используется забортная вода из системы охлаждения дизеля. Из охладителя 26 смесь газов направляется в конденсаторы 27 и 14, в которых за счет теплообмена с кислородом она сначала охлаждается до температуры конденсации CO2 минус 50oC, cоответствующей давлению 6 ата, а затем происходит конденсация двуокиси углерода. Образовавшаяся двухфазная среда направляется в сепаратор 30, где осуществляется разделение фаз, затем жидкая углекислота переливается во внутреннюю полость 34 льдогенератора 33, а газовая фаза, состоящая из кислорода и низкомолекулярного газа, поступает в смесительную камеру 7 по трубопроводу 21 и далее в составе рабочего тела на всасывание в дизель 1 или в качестве хладагента по трубопроводу 22 направляется в охлаждающую полость 18 морозильника 17. Кислород хранится в цистерне 12 в жидком состоянии под давлением 1 5 ата и с температурой 50 100 К. Криогенным насосом 13 он подается под давлением 30 40 ата в кислородную полость 15 конденсатора второй ступени 14. В конденсаторе 14 в процессе теплообмена с конденсирующимся CO2 жидкий кислород испаряется и нагревается до температуры конденсации двуокиси углерода минус 50oС. Затем в устройстве понижения давления 20 хладагент расширяется, при этом его давление уменьшается до давления наддува, а температура снижается на 115oС. Из устройства 20 понижения давления кислород поступает в полость 28 конденсатора 27, в котором происходит охлаждение ВГ и начало конденсации CO2. Затем хладагент направляется в полость 18 морозильника 17, из которой поступает в СК 7 и в составе рабочего тела подается на всасывание в дизель 1. Во внутренней полости 34 льдогенератора 33 в процессе понижения давления жидкости ниже критического значения жидкая фаза CO2 разделяется на твердую (сухой лед) и газообразную. Газообразная двуокись углерода через газовую рубашку 35 поступает в трубопровод 42. После окончания процесса кристаллизации СO2 брикет сухого льда поступает в шлюзовую камеру 36 через входной канал 37, затем канал 37 перекрывается и камера 36 герметизируется, после этого по каналу 38 в шлюзовую камеру 36 подается забортная вода. После выравнивания давлений в камере с забортным открывается выходной канал 39 и брикет сухого льда под действием силы тяжести удаляется за борт. Затем каналы 38 и 39 закрываются, и шлюзовая камера 36 через канал 40 осушается насосом 41. Расчеты для ПА с подводной автономностью 72 часа и ЭУ содержащей ДГ мощностью 50 кВт показывают, что за счет исключения из состава ЭУ холодильной установки, прочных емкостей для хранения жидкого СO2, а также удаление образующихся продуктов сгорания за борт возможно улучшение массогабаритных характеристик энергетической установки приблизительно на 40 при этом КПД установки возрастает с 22 до 37 вследствие улучшения рабочего процесса в двс работающего на смеси содержащей низкомолекулярный газ, уменьшения требуемой мощности на привод компрессора системы удаления продуктов сгорания, а также исключения потерь мощности на привод холодильной установки.

Формула изобретения

Дизельная энергетическая установка подводного аппарата, содержащая двигатель внутреннего сгорания, систему автоматического управления, впускную систему с подогревателем, с полостями впускных и выхлопных газов и смесительной камерой, систему газовыхлопа с клапаном регулирования рециркуляции и охладителем, снабженным устройством сепарации масла, топлива и воды, систему хранения и подачи окислителя с криогенной емкостью хранения окислителя, систему удаления продуктов сгорания, включающую компрессор с входом и выходом, охладитель газов за компрессором, конденсатор первой ступени с полостями продуктов сгорания и охлаждающей, сепаратор с полостями газовой и продуктов сгорания и теплоизолированные трубопроводы с арматурой, включающей автоматические клапаны, отличающаяся тем, что в систему хранения и подачи окислителя дополнительно введены криогенный насос, конденсатор второй ступени с полостями кислородной и продуктов сгорания, морозильник с полостями охлаждающей и продуктов сгорания и устройство понижения давления, в систему удаления продуктов сгорания дополнительно введены льдогенератор, имеющий внутреннюю полость и газовую рубашку, шлюзовая камера с перекрывающимися входными и выходными каналами для твердых продуктов сгорания и забортной воды и откачивающий насос, во впускную систему дополнительно введена емкость хранения низкомолекулярного газа, например аргона, причем емкость хранения жидкого окислителя через последовательно соединенные между собой трубопроводом криогенный насос, кислородную полость конденсатора второй ступени, устройство понижения давления, охлаждающие полости конденсатора первой ступени и морозильника подключен к смесительной камере, емкость хранения низкомолекулярного газа подключена к смесительной камере трубопроводом с автоматическим клапаном, вход компрессора через газовую полость морозильника подключен к клапану регулирования рециркуляции, входной канал для продуктов сгорания шлюзовой камеры через последовательно соединенные трубопроводом внутреннюю полость льдогенератора, полость продуктов сгорания сепаратора, полости продуктов сгорания конденсатора второй и первой ступеней, охладитель газов за компрессором подключен к выходу компрессора, газовая рубашка льдогенератора подключена трубопроводом с автоматическим клапаном к входу компрессора, газовая полость сепаратора подключена к трубопроводу системы хранения и подачи окислителя на участке между конденсатором первой ступени и морозильником, устройство сепарации масла, топлива и воды охладителя системы газовыхлопа, газовая полость морозильника и выходной канал шлюзовой камеры для забортной воды трубопроводами с невозвратными клапанами параллельно подключены к откачивающему насосу, автоматические клапаны управляющими связями подключены к системе автоматического управления, а шлюзовая камера через выходной канал для продуктов сгорания и входной канал для забортной воды соединена с забортным пространством.

РИСУНКИ

Рисунок 1