Что даст флоту ВНЭУ второго этапа

На страницах «Военного обозрения» в последнее время развернулась полемика о преимуществах новых источников питания для электродвижения японской ДПЛ «Орю» («Дракон-феникс»), предпоследней единички в серии ПЛ типа «Сорю». Поводом к дискуссии послужил прием в состав флота сил самообороны одиннадцатой по счету (в серии из двенадцати заказанных подводных лодок) НАПЛ, вооруженной литийионной аккумуляторной батареей (ЛИАБ).

На фоне этого совершенно незамеченным остался факт создания и опытной эксплуатации воздухонезависимой энергетической установки (ВНЭУ) так называемого второго этапа. Установка FC2G AIP была разработана инженерами и конструкторами французской военно-морской промышленной группы Naval Group (NG), бывшей DCN. Ранее этим же концерном была создана для ДПЛ «Агоста-90B» ВНЭУ типа МЕSМА, работающая на основе паровой турбины замкнутого цикла.



Логично задать вопрос: разве раньше не предпринимались попытки получения водорода прямо на борту ПЛ? Ответ: предпринимались. Риформингом дизельного топлива для получения водорода, а также проблемой прямого получения электрической энергии из химических связей реагентов занимались американцы и наши ученые. Но успех пришел к ученым и инженерам NG. Французским инженерам удалось-таки создать установку, которая путем риформинга стандартного дизельного топлива ОТТО-2 получает на боту ПЛ водород высокой степени очистки, тогда как немецкие подводники вынуждены возить запасы Н2 на борту своих лодок тип 212А.



Значимость создания концерном NG установки для получения водорода сверхвысокой степени очистки (чистота 99,999%) прямо на борту ПЛ еще до конца не оценена военно-морскими специалистами. Появление такой установки таит в себе колоссальные возможности по модернизации имеющихся ПЛ и созданию проектов новых НАПЛ, по увеличению длительности их непрерывного пребывания под водой без всплытия на поверхность. Относительная дешевизна и доступность топлива ОТТО-2 при получении свободного водорода для использования его в топливных элементах ВНЭУ на ЭХГ позволит странам, обладающим этой технологией, существенно продвинуться в повышении ТТХ подводных лодок. Освоение данного вида анаэробных двигательных установок намного выгоднее, чем предлагаемые ранее.

И вот почему.

1. ВНЭУ на ЭХГ работают в два раза тише двигателя Стирлинга, т. к. в них просто нет вращающихся частей машины.

2. При использовании дизельного топлива не нужно возить на борту дополнительные емкости для хранения гидридсодержащих растворов.

3. Анаэробная двигательная установка ПЛ становится компактнее и имеет меньшую тепловую следность. Все компоненты и системы собраны в отдельный восьмиметровый отсек, а не разбросаны по отсекам ПЛ.

4. Менее критично влияние ударно-вибрационных нагрузок на установку, что снижает возможность её самопроизвольного воспламенения, чего нельзя сказать о литийионных АБ.

5. Такая установка дешевле, чем ЛИАБ.

Некоторые читатели могут резонно возразить: испанцы тоже создали анаэробную установку с риформингом биоэтанола (BioEtOH) для получения на борту ПЛ водорода высокой степени очистки. Такие агрегаты они планируют устанавливать на своих ПЛ типа «S-80». Первая АИП планируется к установке на ПЛ «Косме Гарсия» в марте 2021 г.

На мой взгляд, недостатком испанской установки является то, что, помимо криогенного кислорода, нужно еще разместить на борту и емкости для биоэтанола, который имеет ряд недостатков в сравнении с единым топливом ОТТО-2.

1. Биоэтанол (технический спирт) на 34% менее энергоемок, чем дизельное топливо. А от этого зависит мощность ДУ, дальность плавания ПЛ, объемы хранения.

2. Этанол гигроскопичен, обладает повышенной коррозийной агрессивностью. А кругом — «вода и железо».

3. При сжигании 1 литра биоэтанола выделяется такое же количество СО₂, что и объем сжигаемого топлива. Поэтому «пузырить» такая установка будет знатно.

4. Биоэтанол имеет октановое число, равное 105. По этой причине его нельзя залить в бак дизель-генератора, т. к. детонация разнесет двигатель на болты и гайки.

Поэтому все же предпочтительней ВНЭУ на основе риформинга дизельного топлива. Топливные цистерны ДПЛ весьма объемны и никоим образом не зависят от наличия дополнительных емкостей под технический спирт для работы «биоэтанольной» установки. К тому же единое топливо ОТТО-2 всегда будет в избытке в любой ВМБ или пункте базирования. Его даже можно будет получить в море от любого корабля, чего нельзя сказать про спирт, пусть и технический. А освободившиеся объемы (как вариант) можно отдать под размещение кислорода. И тем самым увеличить время и дальность подводного плавания ПЛ.

Еще один вопрос: а нужны ли тогда ЛИАБ вообще? Ответ: непременно нужны! Хотя они дороги и весьма высокотехнологичны, боятся механических повреждений, при которых бывают пожароопасны, тем не менее, они легче, могут принимать любую форму (конформны), минимум в 2-4 раза (по сравнению со свинцово-цинковыми кислотными АБ) имеют бơльшую емкость запасенной электроэнергии. И в этом их основное преимущество.

Но тогда зачем такой лодке, несущей ЛИАБ, какая-то там ВНЭУ?

Анаэробная энергоустановка нужна для того, чтобы «не высовывать» на поверхность моря устройство работы дизеля под водой (РДП), чтобы дать ход или запустить дизель-генератор на подбивку заряда АБ. Как только это произойдет, так сразу же появятся два-три демаскирующих лодку признака: бурун на поверхности воды от шахты РДП и РЛС/ТЛВ/ИК-заметность этого выдвижного устройства. Да и визуальная (оптическая) заметность самой ПЛ, «висящей» под РДП, даже из космоса будет значительной. А если выхлоп газов работающего дизеля будет (хоть и через воду) в атмосферу, то и газоанализатор самолета БПА (ПЛО) сможет зафиксировать факт нахождения в районе подводной лодки. Такое не раз бывало.

И еще. Как бы тихо ни работал в отсеке подводной лодки дизель или дизель-генератор, его всегда могут услышать чуткие уши сил и средств ПЛО противника.

Всех этих недостатков лодки смогут избежать при совместном использовании АБ и ВНЭУ. Поэтому совместное использование ВНЭУ и сверхъемких накопителей электрической энергии, таких, как магниевые, кремний-металлические или серные АБ, у которых емкость ожидается в 5-10 раз (!) больше, чем у ЛИАБ, будет весьма перспективным. И мне кажется, что ученые и конструкторы уже учли это обстоятельство при разработке проектов новых подводных лодок.

Так, например, стало известно, что по окончании строительства серии ПЛ типа «Сорю» японцы приступят к проектированию и НИОКР по ПЛ следующего поколения. Недавно в СМИ прошла информация, что это будет ПЛ типа 29SS. Её оснастят единым (всережимным) двигателем Стирлинга улучшенной конструкции и наверняка емкой ЛИАБ. И такие работы совместно с американскими учеными ведутся с 2012 года. У нового двигателя рабочим телом будет азот, тогда как на шведских машинах им был гелий.



Военные аналитики полагают, что новый корабль в общих чертах сохранит весьма удачную форму, отработанную на ПЛ типа «Сорю». Вместе с тем предполагается значительно уменьшить в размерах и придать более обтекаемую форму «парусу» (ограждению выдвижных устройств). Горизонтальные носовые рули будут перенесены в носовую часть на корпус лодки. Это позволит уменьшить гидродинамическое сопротивление и уровень собственных шумов при обтекании водой корпуса ПЛ на повышенных скоростях подводного хода. Претерпит изменения и движитель ПЛ. Гребной винт фиксированного шага будет заменен на водометный движитель. Как считают специалисты, вооружение ПЛ не претерпит существенных изменений. По-прежнему на лодке останутся шесть носовых 533-мм торпедных аппаратов для стрельбы тяжелыми торпедами («тип 89»), противолодочными торпедами и крылатыми ракетами класса «Саб Гарпун», а также для постановки минных заграждений. Общий боезапас на борту ПЛ составит 30-32 единицы. При этом его типовая загрузка (6 новых ПКР, 8 торпед ПЛО «тип 80», 8 тяжелых торпед «тип 89», самоходные средства ГПД И РЭБ) видимо будет сохранена. Кроме этого предполагается, что новые лодки будут иметь средства активной противолодочной защиты (ПТЗ), возможно и средства ПВО, запускаемые из торпедного аппарата.

Работы по созданию новой ПЛ планируется провести в следующие сроки: НИОКР в период с 2025 по 2028 г., строительство и ввод в строй первого корпуса ПЛ проекта 29SS ожидается в 2031 году.

По оценкам зарубежных специалистов, у государств бассейнов Индийского и Тихого океанов в ближайшее время возникнет необходимость в модернизации и обновлении своих флотов. В том числе и подводных сил. На период до 2050 года потребность в ПЛ составит около 300 единиц. Приобретать лодки, не оснащенные ВНЭУ, никто из потенциальных покупателей больше не будет. Об этом убедительно свидетельствуют тендеры на приобретение ПЛ, проведенные Индией и Австралией. Индия купила французские НАПЛ типа «Скорпена», а Канбера выбрала для своего флота японские НАПЛ типа «Сорю». И это не случайно. Оба этих типа лодок имеют ВНЭУ, обеспечивающими им нахождение без всплытия под водой до 2-3 недель (15-18 суток). Япония на сегодняшний день располагает одиннадцатью НАПЛ. Южная Корея строит свою НАПЛ типа К-III с литийионными аккумуляторными батареями.

К сожалению, успехами в создании ПЛ, вооруженных неядерными воздухонезависимыми двигательными установками мы пока похвастаться не можем. Хотя работы в этом направлении велись, и, казалось, успех не за горами. Остается надеяться, что специалисты ЦКБ МТ «Малахит», ЦКБ МТ «Рубин», ФГУП «Крыловский ГНЦ», ЦНИИ «СЭТ» в ближайшее время все-таки сумеют создать аналогичный или лучше зарубежных аналогов российский воздухонезависимый двигатель для неатомных подводных лодок. Это существенно повысит боеготовность сил флота, укрепит наши позиции в экспорте подводных лодок традиционным покупателям, поможет завоевать новые рынки поставок нашей военно-морской продукции.