רוב הצוללות המודרניות מצוידות בתחנות כוח דיזל-חשמליות. למכשירים כאלה יש חסרונות אופייניים, ולכן מתבצע חיפוש אחר חלופות נוחות ורווחיות. כפי שמראה הפרקטיקה, הרמה הטכנולוגית המודרנית מאפשרת ליצור תחנות כוח יעילות לצוללות שאינן גרעיניות, ואנו מדברים על מערכות של ארכיטקטורות שונות.
בעיות ופתרונות
החיסרון העיקרי של צוללות דיזל-חשמלי הוא הצורך להטעין את הסוללות באופן קבוע באמצעות גנרטור דיזל. לשם כך על הצוללת לצוף אל פני השטח או לנוע בעומק פריסקופ - מה שמגדיל את הסבירות לאיתור האויב. יחד עם זאת, משך הצלילה על סוללות בדרך כלל אינו עולה על מספר ימים.
חלופה ברורה לסולר היא תחנת כוח גרעינית, אך לא תמיד השימוש בה אפשרי ומוצדק בשל המורכבות והעלות הגבוהה. בהקשר זה, במשך כמה עשורים, נחקרה סוגיית יצירת תחנות כוח עצמאיות לאוויר (VNEU) בעלות המאפיינים הרצויים וללא החסרונות של מערכות דיזל-חשמליות. מספר טכנולוגיות חדשות מסוג זה הוכנסו להפעלה בהצלחה, והזמנתן של אחרים צפויה בעתיד הקרוב.
באופן כללי, ישנן מספר גישות ליצירת VNEU. הראשון כולל בנייה מחדש של גנרטור הדיזל באמצעות מנוע אחר שפחות תובעני לאוויר הנכנס. השני מציע ייצור חשמל באמצעות מה שנקרא. תאי דלק. השלישי הוא שיפור הסוללות, כולל עד לדחיית הדור שלו.
האלטרנטיבה של סטירלינג
הצוללת הראשונה שאינה גרעינית עם VNEU מן המניין, שהופעלה לשירות, בשנת 1996 הייתה הספינה השוודית גוטלנד. צוללת זו הייתה באורך של 60 מ 'ותזוזה של 1600 טון, וגם נשאה 6 צינורות טורפדו של שני קליברים. תחנת הכוח שלה נבנתה על בסיס דיזל-חשמלי רגיל והושלמה עם רכיבים חדשים.
הפעלת משטח וייצור חשמל מסופקים על ידי שני דיזלס MTU 16V-396 וזוג מחוללי Hedemora V12A / 15-Ub. המדחף בכל המצבים מונע על ידי מנוע חשמלי. במצב שקוע, הצוללת, במקום דיזל, מפעילה מנוע סטירלינג מסוג Kockums v4-275R, תוך שימוש בדלק נוזלי וחמצן נוזלי. השמורה של האחרונה מאפשרת לך להישאר מתחת למים עד 30 יום ללא צורך לעלות. בנוסף, מנוע הסטירלינג פחות רועש ואינו מסיר את הצוללת גם כן.
שלוש צוללות חדשות נבנו על פי פרויקט גוטלנד; הבניינים השני והשלישי הוזמנו בשנת 1997. בתחילת שנות האלפיים יושם פרויקט עם קוד סודרמנלנד. היא סיפקה את המודרניזציה של שתי צוללות דיזל-חשמליות מסוג ווסטרגוטלנד עם התקנת VNEU מפרויקט גוטלנד. יפן התעניינה בהתפתחויות שוודיות. ברישיון, היא הרכיבה VNEU לצוללות מסוג "Soryu". בשל מידותיהם הגדולות והתזוזה, הצוללות היפניות נושאות ארבעה מנועי v4-275R בבת אחת.
טורבינות צוללות
במהלך פיתוח פרויקט Scorpène הציעו בוני ספינות צרפתים גרסה משלהם ל- VNEU המבוססת על מנוע חלופי. התקנה כזו, הנקראת Module d'Energie Sous-Marine Autonome (MESMA), הוצעה ללקוחות פוטנציאליים לשימוש על צוללות שנבנו לאחרונה.
פרויקט MESMA הציע מנוע טורבינת קיטור מיוחד המופעל על ידי אתנול ואוויר דחוס.הבעירה של תערובת האלכוהול-אוויר הייתה אמורה לייצר קיטור לטורבינה המניעה את הגנרטור. מוצעים כי מוצרי בעירה בצורת פחמן דו חמצני ואדי מים בלחץ גבוה יופלטו על פני כל טווח עומקי הפעולה. על פי חישובים, הצוללת Scorpène עם VNEU MESMA יכולה להישאר מתחת למים עד 21 ימים.
מפעל MESMA הוצע ללקוחות שונים. לדוגמה, הוא תוכנן לשמש בפרויקט Scorpène-Kalvari עבור הודו. עם זאת, מפעל הפיילוט הראה ביצועים לא מספיקים, והעניין בפרויקט צומצם בחדות. כתוצאה מכך, הצוללות הצרפתיות הדיזל -חשמליות החדשות עדיין מצוידות במנועי דיזל - אם כי המפתחים כבר הכריזו על מודרניזציה חדשה עם הכנסת פתרונות מבטיחים אחרים.
בשנת 2019 הודיעו בוני הספינות הרוסים על פיתוח VNEU חדש ביסודו המבוסס על מנוע טורבינת גז במחזור סגור. הוא כולל מיכלים לחמצן נוזלי: הוא מתאדה ומסופק למנוע. מוצעים להקפיא את גזי הפליטה ולזרוק אותם רק כאשר הם מצפים באזור בטוח. VNEU דומה מתפתח במסגרת פרויקט P-750B.
תא דלק
בסוף שנות התשעים יצרה גרמניה גרסה משלה ל- VNEU. בשנת 1998 החלה בניית הצוללת הראשית של הפרויקט החדש מסוג 212, מצוידת במערכת דומה. הפרויקט הגרמני כלל שימוש במערכת SINAVY של סימנס, המשלבת מנוע חשמלי ותאי דלק מימן. לתנועה על פני השטח, נשמר גנרטור דיזל.
מתחם SINAVY כולל תאי דלק מחליפי פרוטונים של סימנס PEM המבוססים על מתכת הידרדית ממכל חמצן נוזלי. ליתר ביטחון, מיכלי מתכת הידרדים וחמצן ממוקמים במרווח שבין הבתים המחוספסים והקלים. במהלך הפעולה של ה- VNEU, המימן המתקבל מהמתכת הידרדית, יחד עם חמצן, מוזרם לממברנות ואלקטרודות מיוחדות, שם נוצר זרם.
האוטונומיה של הצוללת "212" מגיעה ל -30 יום. יתרון חשוב של VNEU SINAVY הוא היעדר כמעט מוחלט של רעש במהלך הפעולה בביצועים גבוהים מספיק. יחד עם זאת, קשה לייצר ולתפעל, ויש לו גם חסרונות אחרים.
נבנו שש 212 צוללות עבור הצי הגרמני. בשנים 2006-2017. ארבע מהספינות הללו נכנסו לשירות בצי הספרדי. על בסיס "212", נוצר פרויקט "214", המספק את שימור ה- VNEU הקיים. צוללות כאלה פופולריות מאוד בשוק הבינלאומי. התקבלו הזמנות מארבע מדינות ליותר מ -20 סירות. 15 ספינות כבר נבנו ונמסרו ללקוחות.
יש לציין כי VNEU המבוססת על תאי דלק מפותחת לא רק בגרמניה. במקביל לפרויקט MESMA בצרפת, פותחה גרסה של הצוללת סקורפן עם שימוש בתאי דלק. הצוללות האלה נמכרו להודו. כעת נוצרים אלמנטים של דור חדש. מוקדם יותר דווח כי תאי הדלק שלה מפותחים ברוסיה. VNEU מסוג זה כבר עבר מבחני ספסל, ובעתיד הוא ייבדק על ספינת ניסוי.
צוללת המונעת על ידי סוללות
הופעתם של מנועים חדשים ואמצעי ייצור חדשים אינם שוללים את הצורך בפיתוח נוסף של טכנולוגיות ויחידות קיימות. לפיכך, סוללות אחסון מסוגים ידועים ושליטים כבר שומרים על ערך גבוה. בפרויקטים מבטיחים, הם אף נחשבים כמקור האנרגיה היחיד לכל המערכות.
תהליכים סקרניים נצפים בבניית ספינות יפנית. יפן הייתה אחת המדינות הראשונות ששלטו ב- VNEU עם מנוע סטירלינג, אך בשנים 2015 ו -2017. שתי צוללות של פרויקט Soryu ששונה הונחו ללא מערכות כאלה. ניתן מקום לסוללות סטנדרטיות ויחידות VNEU לסוללות ליתיום-יון מודרניות. בשל כך, משך הצלילה הוכפל בהשוואה לסוללות הדור הקודם.
מאז 2018בניית צוללות של פרויקט Taigei החדש, שפותחה במקור באמצעות מתקן דיזל-חשמלי וסוללות ליתיום-יון, בעיצומה. הספינה המובילה של הפרויקט החדש כבר הושקה, ושני גוף נוספים נמצאים בבנייה מאז השנה שעברה. בסך הכל מתוכנן לבנות שבע צוללות עם קבלה לשירות משנת 2022.
ישנם פרויקטים רבים של צוללות קטנות במיוחד, המצוידות בסוללות בלבד. בעתיד, ארכיטקטורה זו עשויה למצוא יישום בפרויקטים "גדולים". לאחרונה הציגו בוני הספינות הצרפתיים את פרויקט הקונספט SMX31E, המשלב הרבה החלטות נועזות ביותר. בפרט קיבלה הצוללת רק סוללות עם מיקומן בכל הכרכים הזמינים, כולל. בין גופים עמידים וקלים. יש לטעון את הסוללות בבסיס לפני היציאה לים.
ההערכה היא כי כאשר הטעינה במלואה, ה- SMX31E תוכל להישאר טבולה למשך 30-60 יום, בהתאם למהירות הנהיגה ולצריכת האנרגיה הכוללת. יחד עם זאת, הוא מתוכנן להבטיח את יכולת התפעול המלאה של כל המכשירים הסטנדרטיים והתוספים, המתחמים וכו '.
בתהליך האבולוציה
כך, בעשורים האחרונים חלה התקדמות משמעותית בתחום ה- VNEU לצוללות שאינן גרעיניות. גרסאות שונות של מערכות כאלה עם תכונות ויתרונות מסוימים פותחו, נבדקו, הוכנסו לפרויקטים והוכנסו לשירות. עם זאת, אפילו למתקנים העדכניים ביותר ללא תלות אוויר יש חסרונות מסוימים. הם נשארים מורכבים ויקרים, הן לייצור והן לתפעול.
למרות היתרונות במאפיינים טקטיים וטכניים, לא-צוללות עם VNEU עדיין אינן יכולות להחליף צוללות דיזל-חשמליות של ארכיטקטורה "מסורתית". יתר על כן, האחרונים מפתחים וגם משתמשים בטכנולוגיות והרכיבים המודרניים ביותר. דוגמה בולטת לתחרות כזו בין מעמדות שונים היא פיתוח צי הצוללות היפני, שחזר לתוכנית הדיזל-חשמלית ברמה טכנית חדשה.
ככל הנראה, התחרות בין מתקנים עצמאיים לאוויר ודיזל-חשמל תימשך בעתיד הנראה לעין-ואין עדיין מועדף ברור. יחד עם זאת, ניכר כי חיל הים בעולם הוא המנצח. הם מקבלים את ההזדמנות לבחור את האפשרות הטובה ביותר עבור תחנת הכוח העונה בצורה הטובה ביותר על כל הדרישות.
