Modern denizaltıların çoğu dizel-elektrik santralleri ile donatılmıştır. Bu tür cihazların karakteristik dezavantajları vardır, bu nedenle uygun ve karlı alternatifler aranır. Uygulamanın gösterdiği gibi, modern teknoloji seviyesi, nükleer olmayan denizaltılar için verimli enerji santralleri oluşturmayı mümkün kılıyor ve farklı mimarilerdeki sistemlerden bahsediyoruz.
Sorunlar ve çözümler
Dizel-elektrikli denizaltıların ana dezavantajı, akülerin dizel jeneratör aracılığıyla düzenli olarak şarj edilmesi ihtiyacıdır. Bunu yapmak için denizaltı yüzeye çıkmalı veya periskop derinliğinde hareket etmelidir - bu da düşman tarafından tespit edilme olasılığını artırır. Aynı zamanda, pillerle dalış süresi genellikle birkaç günü geçmez.
Dizel için bariz bir alternatif bir nükleer santraldir, ancak karmaşıklığı ve yüksek maliyeti nedeniyle kullanımı her zaman mümkün ve haklı değildir. Bu bağlamda, birkaç on yıl boyunca, dizel-elektrik sistemlerinin dezavantajları olmadan, istenen özelliklere sahip havadan bağımsız enerji santralleri (VNEU) oluşturma konusu incelenmiştir. Bu türden bir dizi yeni teknoloji başarıyla devreye alındı ve yakın gelecekte diğerlerinin devreye alınması bekleniyor.
Genel olarak, VNEU'nun oluşturulmasına yönelik birkaç yaklaşım vardır. Birincisi, gelen havayı daha az talep eden farklı bir motor kullanarak dizel jeneratörü yeniden inşa etmeyi içerir. İkincisi, sözde kullanarak elektrik üretimini önermektedir. yakıt hücreleri. Üçüncüsü, pilleri iyileştirmektir, dahil. kendi neslinin reddine kadar.
Stirling'in alternatifi
1996 yılında hizmete giren tam teşekküllü bir VNEU'ya sahip nükleer olmayan ilk denizaltı, İsveç gemisi Gotland'dı. Bu denizaltı 60 m uzunluğa ve 1600 ton deplasmana sahipti ve ayrıca iki kalibreli 6 torpido kovanı taşıyordu. Santrali, standart bir dizel elektrik temelinde inşa edildi ve yeni bileşenlerle desteklendi.
Yüzey çalışması ve güç üretimi, iki MTU 16V-396 dizel ve bir çift Hedemora V12A / 15-Ub jeneratör tarafından sağlanmaktadır. Pervane tüm modlarda bir elektrik motoru tarafından tahrik edilir. Batık bir konumda, denizaltı dizel yerine, sıvı yakıt ve sıvılaştırılmış oksijen kullanarak Kockums v4-275R tipi bir Stirling motorunu çalıştırır. İkincisinin rezervi, yükselmeye gerek kalmadan 30 güne kadar su altında kalmanıza izin verir. Ek olarak, Stirling motoru daha az gürültülüdür ve denizaltının maskesini de düşürmez.
Gotland projesine göre üç yeni denizaltı inşa edildi; ikinci ve üçüncü binalar 1997 yılında hizmete açıldı. 2000'li yılların başında Södermanland kodlu bir proje hayata geçirildi. Gotland projesinden VNEU'nun kurulumuyla Västergötland tipi iki dizel elektrikli denizaltının modernizasyonunu sağladı. Japonya İsveç'teki gelişmelerle ilgilenmeye başladı. Lisans altında, "Soryu" tipi denizaltılar için VNEU'yu kurdu. Büyük boyutları ve yer değiştirmeleri nedeniyle Japon denizaltıları aynı anda dört v4-275R motor taşır.
Denizaltı türbinleri
Scorpène projesinin geliştirilmesi sırasında, Fransız gemi yapımcıları alternatif bir motora dayalı kendi VNEU versiyonunu önerdiler. Module d'Energie Sous-Marine Autonome (MESMA) adı verilen böyle bir kurulum, yeni inşa edilen denizaltılarda kullanılmak üzere potansiyel müşterilere sunuldu.
MESMA projesi, etanol ve basınçlı hava ile çalışan özel bir buhar türbini motoru önerdi. Alkol-hava karışımının yakılmasının, jeneratörü çalıştıran türbin için buhar üretmesi gerekiyordu. Yüksek basınç altında karbondioksit ve su buharı şeklindeki yanma ürünlerinin, tüm çalışma derinlikleri aralığında denize boşaltılması önerildi. Hesaplamalara göre VNEU MESMA'lı Scorpène denizaltısı 21 güne kadar su altında kalabiliyor.
MESMA tesisi çeşitli müşterilere sunuldu. Örneğin Hindistan için Scorpène-Kalvari projesinde kullanılması planlandı. Ancak, pilot tesis yetersiz performans gösterdi ve projeye olan ilgi keskin bir şekilde azaldı. Sonuç olarak, yeni Fransız dizel-elektrik denizaltıları hala dizel motorlarla donatıldı - geliştiriciler, gelecek vaat eden diğer çözümlerin tanıtımıyla yeni bir modernizasyon duyurdular.
2019'da Rus gemi yapımcıları, kapalı çevrim gaz türbini motoruna dayalı temelde yeni bir VNEU'nun geliştirildiğini duyurdu. Sıvılaştırılmış oksijen tankları içerir: buharlaşır ve motora verilir. Egzoz gazlarının yalnızca güvenli bir alanda yüzeye çıkıldığında dondurulması ve dışarı atılması önerilmektedir. Benzer bir VNEU, P-750B projesi çerçevesinde geliştirilmektedir.
Yakıt hücresi
Doksanların sonunda, Almanya kendi VNEU versiyonunu yaratmıştı. 1998 yılında, benzer bir sistemle donatılmış yeni Type 212 projesinin baş denizaltısının inşaatına başlandı. Alman projesi, bir elektrik motorunu ve hidrojen yakıt hücrelerini birleştiren Siemens SINAVY sisteminin kullanımını içeriyordu. Yüzeyde hareket için bir dizel jeneratör tutuldu.
SINAVY kompleksi, sıvılaştırılmış bir oksijen deposundan elde edilen metal hidrit bazlı Siemens PEM proton değişim yakıt hücrelerini içerir. Daha fazla güvenlik için, sağlam ve hafif muhafazalar arasındaki boşluğa metal hidrit ve oksijen kapları yerleştirilmiştir. VNEU'nun çalışması sırasında, metal hidritten elde edilen hidrojen, oksijenle birlikte, akımın üretildiği özel membranlara ve elektrotlara beslenir.
Denizaltı "212" nin özerkliği 30 güne ulaşıyor. VNEU SINAVY'nin önemli bir avantajı, yeterince yüksek performansta çalışma sırasında neredeyse tamamen gürültü olmamasıdır. Aynı zamanda üretimi ve işletilmesi zordur ve başka dezavantajları da vardır.
Alman Donanması için altı adet 212 denizaltı inşa edildi. 2006-2017'de. bu gemilerden dördü İspanyol filosunda hizmete girdi. "212" temelinde, mevcut VNEU'nun korunmasını sağlayan "214" projesi oluşturuldu. Bu tür denizaltılar uluslararası pazarda çok popülerdir. 20'den fazla tekne için dört ülkeden sipariş alındı. 15 gemi inşa edilmiş ve müşterilere teslim edilmiştir.
Yakıt hücrelerine dayalı VNEU'nun sadece Almanya'da geliştirilmediği belirtilmelidir. Fransa'daki MESMA projesine paralel olarak, Scorpène denizaltısının yakıt hücrelerinin kullanıldığı bir varyantı geliştirildi. Hindistan'a satılan bu denizaltılardı. Şimdi yeni neslin unsurları yaratılıyor. Daha önce yakıt hücrelerinin Rusya'da geliştirildiği bildirilmişti. Bu tip VNEU, tezgah testlerini çoktan geçmiştir ve gelecekte bir deney gemisinde test edilecektir.
Pille çalışan denizaltı
Temelde yeni motorların ve üretim araçlarının ortaya çıkması, mevcut teknolojilerin ve birimlerin daha da geliştirilmesi ihtiyacını ortadan kaldırmaz. Bu nedenle, zaten bilinen ve hakim tipteki akümülatörler yüksek bir değere sahiptir. Hatta gelecek vaat eden projelerde tüm sistemler için tek enerji kaynağı olarak kabul ediliyorlar.
Japon gemi yapımında merak uyandıran süreçler gözlemleniyor. Japonya, bir Stirling motoruyla VNEU'da ustalaşan ilk ülkelerden biriydi, ancak 2015 ve 2017'de. değiştirilmiş Soryu projesinin iki denizaltısı bu tür sistemler olmadan atıldı. Modern lityum iyon piller için standart piller ve VNEU birimleri için yer verildi. Bu nedenle dalış süresi, önceki neslin pillerine kıyasla iki katına çıktı.
2018'den beriOrijinal olarak dizel-elektrik tesisatı ve lityum iyon piller kullanılarak geliştirilen yeni Taigei projesinin denizaltılarının yapımı devam ediyor. Yeni projenin öncü gemisi suya indirildi ve geçen yıldan bu yana iki tekne daha yapım aşamasında. Toplamda, 2022'den itibaren hizmete kabul edilen yedi denizaltı inşa edilmesi planlanıyor.
Sadece pillerle donatılmış birçok ultra küçük denizaltı projesi var. Gelecekte, bu mimari "büyük" projelerde uygulama bulabilir. Son zamanlarda, Fransız gemi yapımcıları, en cesur kararları bir araya getiren SMX31E konsept projesini sundu. Özellikle, denizaltı, yalnızca piller dahil olmak üzere mevcut tüm hacimlere yerleştirilmiş pilleri aldı. dayanıklı ve hafif gövdeler arasında. Aküler denize açılmadan önce tabanda şarj edilmelidir.
Tam olarak şarj edildiğinde, SMX31E'nin sürüş hızına ve toplam enerji tüketimine bağlı olarak 30-60 gün su altında kalabileceği tahmin edilmektedir. Aynı zamanda, tüm standart ve ek cihazların, komplekslerin vb. tam işlerliğinin sağlanması planlanmaktadır.
Evrim sürecinde
Bu nedenle, son yıllarda nükleer olmayan denizaltılar için VNEU alanında önemli ilerleme kaydedilmiştir. Bu tür sistemlerin belirli özellik ve avantajlara sahip çeşitli varyantları geliştirilmiş, test edilmiş, projelendirilmiş ve hizmete sunulmuştur. Ancak, en son havadan bağımsız kurulumların bile bazı dezavantajları vardır. Hem üretim hem de işletme açısından karmaşık ve pahalı kalırlar.
Taktik ve teknik özelliklerdeki avantajlara rağmen, VNEU'lu denizaltı olmayanlar henüz "geleneksel" mimarinin dizel-elektrikli denizaltılarının yerini alamaz. Dahası, ikincisi gelişiyor ve en modern teknolojileri ve bileşenleri de kullanıyor. Farklı sınıflar arasındaki bu tür rekabetin çarpıcı bir örneği, dizel-elektrik şemasına yeni bir teknik düzeyde geri dönen Japon denizaltı filosunun geliştirilmesidir.
Görünüşe göre, havadan bağımsız ve dizel-elektrik tesisatları arasındaki rekabet öngörülebilir gelecekte devam edecek - ve henüz net bir favori yok. Aynı zamanda kazananların dünya donanmaları olduğu da aşikar. Tüm gereksinimleri en iyi karşılayan santral için en iyi seçeneği seçme fırsatı buluyorlar.
