Воздухонезависимый двигатель

Воздухонезависимый двигатель — понятие, включающее в себя технологии, которые позволяют подводной лодке плавать без необходимости подниматься на поверхность. Понятие обычно исключает использование ядерной энергии (НАПЛ).

Распространение получили четыре вида:

двигатели с внешним подводом тепла (Стирлинга),
дизели замкнутого цикла,
паротурбинные установки замкнутого цикла
энергетические установки с электрохимическими генераторами.

Разработки

К созданию воздухонезависимой энергетической установки разные страны подошли по-своему:

Швеция пошла по пути создания установки на базе двигателя Стирлинга;
основой немецкой установки стали электрохимический генератор и интерметаллидное хранение водорода
французы создали установку МЕSМА (Module d'Energie Sous-Marine Autonome) на основе работы турбины по замкнутому циклу, использующей этанол и жидкий кислород
Россия: КБ «Рубин» своим направлением по созданию ВНЭУ избрало электрохимический генератор (топливный элемент)^[1]^[2]. За прошлое десятилетие специалисты «Рубина» серьезно продвинулись по программе создания перспективной анаэробной энергетической установки, построив и протестировав демонстратор технологий и береговой стенд; следующим этапом должна стать установка опытного образца ВНЭУ на корабль-носитель (которым может стать ПЛ «Санкт-Петербург»).

Применение

Неатомные подводные лодки с воздухонезависимой энергетической установкой (ВНЭУ) имеются у Франции (группа компаний Naval), Швеции (Saab), Германии (Siemens и ThyssenKrupp Marine Systems), Японии (Kawasaki при поддержке Saab), Испании (Técnicas Reunidas) и Китая.^[3]

Двигатель Стирлинга

В первой половине 1960-х годов военно-морские справочники указывали на возможность установки на подводных лодках типа «Шёурмен» производства Швеции воздухонезависимых двигателей Стирлинга. Однако ни «Шёурмены», ни последовавшие за ними «Наккены» и «Вестеръётланды» указанные силовые установки так и не получили. И только в 1988 году головная субмарина типа «Наккен» была переоборудована под двигатели Стирлинга. С ними она прошла под водой более 10 тыс. часов. Другими словами, именно шведы открыли в подводном кораблестроении эру вспомогательных анаэробных двигательных установок. И если «Наккен» — первый опытный корабль этого подкласса, то субмарины типа «Готланд» стали первыми серийными лодками с двигателями Стирлинга, которые позволяют им находиться под водой непрерывно до 20 суток. В настоящее время по большей части подводные лодки ВМС Швеции оснащены двигателями Стирлинга, а шведские кораблестроители уже хорошо отработали технологию оснащения этими двигателями подводных лодок, путём врезания дополнительного отсека, в котором и размещается новая двигательная установка.

В 2005–2007 гг. подводная лодка «Готланд» была сдана в лизинг США для использования на учениях в качестве подводного противника. Шведские моряки наглядно показали своим американским коллегам насколько сложна оборона от современных неатомных субмарин.

Подобные двигатели установлены также в новейших японских подводных лодках типа «Сорю».

Газотурбинный двигатель

На форуме «Армия-2019» в июне 2019 года генеральный директор санкт-петербургского КБ «Малахит», входящего в состав ОСК, Владимир Дорофеев сообщил^[4], что его КБ ведёт активную разработку принципиально нового воздухонезависимого (анаэробного) двигателя замкнутого цикла газотурбинного типа. Предприятие раскрыло на форуме некоторые подробности разработки и презентовало проект новейшей подводной лодки под условным наименованием «Проект П-750Б», на которой будет установлен такой двигатель^[5].

По словам ведущего конструктора КБ «Малахит» Игоря Караваева, 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 подлодка П-750Б развивает скорость подводного хода в 10 узлов и более^[6].

Литиевые батареи

Поскольку воздухонезависимая энергетическая установка требует для своей работы запаса на борту подводной лодки жидкого кислорода или водорода, а также из-за невысокой дальности подводного хода, обеспечиваемой ВНЭУ, существует тенденция к возвращению в современных проектах неатомных подводных лодок к традиционной дизель-электрической схеме с использованием более ёмких современных типов аккумуляторов (например, литий-полимерных или литий-ионных).

Примерами подводных лодок, использующих подобный подход, являются французские Shortfin Barracuda, которые должны были быть поставлены Австралии^[7]^[8]^[9], южнокорейские подлодки KSS-III Batch II^[en], японские подлодки класса Тайгэй^[en] (наследницы класса Сорю, использующего двигатель Стирлинга).

Основным недостатком такой энергетической установки является её высокая стоимость, особенно в условиях России, где всего один производитель аккумуляторов подобного типа^{[источник не указан 906 дней]}.