Химические ДУ замкнутого цикла для ПЛ


33 сообщения в этой теме

Опубликовано: (изменено)

Предлагаю обсудить применение двигательных установок замкнутого цикла на ПЛ, или, как их ещё называют, единых двигателей для надводного и подводного хода.

Такой ДУ можно назвать и атомную ЭУ, но в данном топике я хочу рассматривать только те двигатели которые используют в том или ином виде химическую энергию топлива - т.е., дизели закрытого цикла, стирлинги и им подобную экзотику.

Насколько мне известно, этим баловаться начали ещё в начале XX века, когда стало понятно что на аккумуляторах долго и далеко не поплывёшь, однако, после первых образцов (Джевецкий) дело заглохло - не получалось содержать на борту достаточное количество окислителя чтобы питать прожорливые и низкоэффективные моторы. К идее вернулись перед и в процессе Второй Мировой. Немцы, вынужденные делать всё более и более продвинутые U-boat, осилили двигатель Вальтера, работавший без кислорода на T-stoff - концентрированной перекиси водорода с присадками, той же дряни на которой летали Me-163. Правда, насколько мне известно, ПЛ с двигателями Вальтера себя хорошо не проявили - они были сложными в эксплуатации, появились поздно, и в результате их делали уже не столько немцы сколько англичане и наши (и то, у нас получилась только одна ПЛ проекта 617). Наши с 1939 упорно мучали схему с питанием дизельного двигателя сжатым или жидким кислородом, но в итоге, уже после Второй Мировой, получилась только очень сырая серия мелких ПЛ "проект 615", прозванных на флоте "зажигалками" - за то что очень задорно горели при любой ошибке экипажа в работе с ДУ, а иногда и просто так.

С появлением атомных ЭУ у больших стран идея как-то потихоньку заглохла. Однако в 2000-е годы европейцы (немцы в первую очередь) осилили ЭУ на основе топливных элементов (вроде как водородных), шведы сделали давно обещаемую ПЛ с двигателями Стирлинга, а с начала 2010-х ходят упорные слухи что и у нас непонятно зачем зОпилили одну лодку с какой-то неатомной ЭУ закрытого цикла, правда в серию они не пошла и в итоге после продолжительных экспериментов была списана.

Что касается схемы с ЭУ на основе топливных элементов то тут понятно - это сравнительно перспективный путь для тех стран которые не имеют своей технологии создания атомных ЭУ, но имеют много денег и хотят поднять автономность ПЛ. А вот все остальные схемы? Возможно ли допилить двигатель Вальтера или отечественную идею с питанием дизеля окислителем из кислородных баллонов? Возможно ли было это сделать на технологическом уровне 50-х годов? Есть ли смысл допиливать? Насколько масштабируемой получается установка? Можно ли такие установки использовать ещё где-то (например, в космосе, чтобы вращать мощный генератор)?

Изменено пользователем Daniil

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

 Не взлетит. Ни Вальтер, ни поглотитель. Пробовали и во время и ещё лет десять-пятнадцать после войны. Выбросили.

 Новейшее поколение на топливных элементах и стирлингах - это совсем другой уровень. И технологий и технологичности.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Новейшее поколение на топливных элементах и стирлингах - это совсем другой уровень.

Ну, допустим, про топливные элементы это действительно другой уровень - и материалы очень другие, и технологии изготовления, и системы управления и контроля нужны соответствующие, что при изготовлении что непосредственно на ПЛ. А стирлинги-то почему, что там такого необыкновенного?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

А стирлинги-то почему, что там такого необыкновенного?

Вот это самое как раз:

это совсем другой уровень. И технологий и технологичности.

В XIX веке зазор между поршнем и цилиндром паровой машины считался хорошим, если в него можно было палец сунуть.

 В XXI веке зазор может измеряться считанными микронами. И это имеет огромное значение для некоторых вещей. Порой, даже решающее. Например, пистолет-пулемёт Хайда М2 в 1942 не пошёл в серию потому, что ствол предполагалось делать методом порошковой металлургии, а с ней всё было не слава Богу. Сейчас таким образом краны копеечные для кухонь делают миллионами. Технологии шагнули очень далеко и много из того, что раньше было нерентабельным - стало дёшево и просто.

 А кое-что - просто изжило само себя.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Вот, чего не совсем понимаю, так почему системы с использованием жидкого кислорода называют "замкнутыми".

При сгорании топлива в ДВС из-за неравномерности процесса сгорания, плюс из-за необходимости использовать бОльшее количество рабочего тела, чем необходимо для полного сгорания топлива, в выхлопе остается значительное количество кислорода, который можно выделить тем или иным способом и использовать повторно.

При нагреве Стирлинга или же использовании топливных элементов наиболее эффективный режим - обеспечение максимальной реакции между восстановителем и окислителем. И оба процесса, при правильной настройке оборудования, должны это обеспечивать. То есть, никакой "замкнутости" нет.

Кстати, вот такой момент. ПЛ с турбоэлектрической ЯЭУ характеризуются бОльшими размерами, чем ДПЛ, из-за размера реактора и обеспечивающих механизмов, соответственно, меньшей возможностью проходить на мелководье. А также бОльшей шумностью подводного хода.

Двигатель внешнего нагрева, одним из вариантов которого является двигатель Стирлинга, может нагреваться чем угодно. Хоть огнем, хоть солнцем, хоть реактором.

Интересно, пробовали ли сделать ПЛ с ЯЭУ Стирлингом. В отличие от турбовальной группы, работающей на очень больших оборотах, тем самым и создающих большой шум, Стирлинг может быть намного тише. Да и габариты там могут получиться меньше.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Интересно, пробовали ли сделать ПЛ с ЯЭУ Стирлингом.

 На низкообогащённом уране, чтобы только необходимый нагрев был и ничего более.

 А любая схема с тасканием в замкнутом пространстве под водой огромного количества кислорода/перекиси водорода - это самотоп. Проверено не раз.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

На низкообогащённом уране, чтобы только необходимый нагрев был и ничего более.

Именно. Угольную топку заменяем на ядерную таблетку.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Именно. Угольную топку заменяем на ядерную таблетку.

Звучит красиво. Минимум потребной биозащиты, минимум места занимаемого силовой установкой. По сути, там можно и РИТЭГ использовать, которые чуть ли не из отходов делают. Но это в теории.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

 У Стирлинга намного меньше удельная мощность, потому будет маленькая скорость подводного хода или огромный Стирлинг.В неатомных ПЛ его или топливные элементы используют из-за высокого КПД и малой шумности, там все равно АФАИК высокой скорости не добиться, а плотность энергии вместе с окислителем не очень, потому экономят любым способом.Это вообще извращение для богатых, но неядерных стран вроде Германии и Швеции.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Там разные мотивы в разные годы. Вначале просто сложности с электроприводом и его высокая стоимость. Кстати, Джевецкий не один такой, даже не первый ("Омега" Бертэна, 1905, в 1911 поставили паровую машину и электродвигатель). Потом попытки сделать ПЛ с очень мощным двигателем, прекратившиеся после появления АПЛ. И, наконец, современное применение - малозаметные дизельные ПЛ. Стирлинг там потому, что он самый тихий. Но маломощный. Как и топливные элементы. Скажем, на "Готландах" дизели 2980 л.с. или 3600 л.с., а Стирлинги 2 по 101 л.с. Их задача - работа на малой мощности длительное время, выгребая против течения, бесшумно подкрадываясь и обеспечивая энергией аппаратуру. На аккумуляторах подводный ход 20 узлов, на Стирлингах 5 узлов. Аналогично топливные элементы - на испанской S-80 двигатели 3х1200 кВт, а топливные элементы 300 кВт, на немецкой 214 дизели 3.96 МВт, ТЭ 2х120 кВт. То есть боевые задачи выполняются на дизелях и аккумуляторах, а "воздухонезависимый" чтобы доооолго сидеть в засаде. Иначе говоря, они сделаны под сильно иную, чем прежде, тактику.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

получилась только очень сырая серия мелких ПЛ "проект 615"

Были ещё С-92, она же-Р-1 и М-92 XII серии и М-401 95 проекта, с установками РЕДО.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

По сути, там можно и РИТЭГ использовать, которые чуть ли не из отходов делают. Но это в теории.

Именно что в теории. Выходная мощность РИТЭГов дай бог первые киловатты, сделать больше можно, но он быстро начинает весить и стоить неадекватно. Конечно, если сильно надо, сделают. Но навряд ли.

Были ещё С-92, она же-Р-1 и М-92 XII серии и М-401 95 проекта, с установками РЕДО.

Ну, подлодки с РЕДО были опытовые, насколько я понял, и опыт был неудачным - постоянно что-то то взрывалось, то горело. Поэтому я их "чохом" упомянул вместе с проектом 615 - он ведь, фактически, их продолжение.

То есть боевые задачи выполняются на дизелях и аккумуляторах, а "воздухонезависимый" чтобы доооолго сидеть в засаде. Иначе говоря, они сделаны под сильно иную, чем прежде, тактику.

А какая у них теперь тактика? Ну, тактика торпедной подлодки, сколько я понимаю, за век не изменилась - подойти по возможности бесшумно к конвою/АУГ, залечь, стрельнуть торпедами и БЫСТРО!!! валить пока эсминцы не нашли. Соответственно, сколько-нибудь долго сидеть в засаде не получится - ну, охранение найдёт, не гидроакустикой так с воздуха, да и противник не по прямой наверняка идёт.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано: (изменено)

какая у них теперь тактика? Ну, тактика торпедной подлодки, сколько я понимаю, за век не изменилась

ПКРами на ДПЛ (и подводным их запуском) уже ни кого не удивить. Так что тактика применения ДПЛ действительно  может быть совсем другой:  и как самостоятельный  развед.источник, и как     потребитель внешнего ЦУ - потаённая стартовая площадка.

Изменено пользователем Кот

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Ну, тактика торпедной подлодки, сколько я понимаю, за век не изменилась

Информация к размышлению - торпеды с дальностью хода в 50+ километров уже не один десяток лет унылая реальность. Как и соответствующие дальности обнаружения надводных кораблей лодочными ГАС. Как и то, что торпеды могут прийти совершенно не со стороны лодки, их выпустившей, а оттуда, откуда извращенный мозг командира ПЛ пожелает.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

А вот все остальные схемы? Возможно ли допилить двигатель Вальтера или отечественную идею с питанием дизеля окислителем из кислородных баллонов? Возможно ли было это сделать на технологическом уровне 50-х годов? Есть ли смысл допиливать? Насколько масштабируемой получается установка? Можно ли такие установки использовать ещё где-то (например, в космосе, чтобы вращать мощный генератор)?

Есть одно решение. Надпероксид натрия, Na2O. Оранжево-желтые кристаллы, которые при нагреве до 100 Цельсия начинают выделять кислород. Получение надпероксида не слишком сложно (сжигание натрия в чистом кислороде под давлением), в хранении он куда безопаснее и проще чистого кислорода.

Вполне можно рассмотреть идею субмарины с "воздуходышащим" двигателем, получающим кислород за счет разложения запаса надпероксида натрия.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Вполне можно рассмотреть идею субмарины с "воздуходышащим" двигателем, получающим кислород за счет разложения запаса надпероксида натрия.

Только:

1. Нужен пускатель-инициатор для  первоначального разложения.

2. Что делать с такой неприятной вещью, как NaO? Для очистки дыхательного воздуха его столько не нужно.

При пропускании выхлопа он не будет давать кислород, а только связывать CO2/SO2/NO/NO2/H2O. Остатком будет кислород, но в убывающих количествах.

И, я так понимаю, пероксиды и использовали для очистки выхлопа на замкнутых ДПЛ. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

2. Что делать с такой неприятной вещью, как NaO? Для очистки дыхательного воздуха его столько не нужно

Ну, я все же не думаю, что он будет настолько неприятным, как компоненты того же цикла Вальтера...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

ПКРами на ДПЛ (и подводным их запуском) уже ни кого не удивить.

Информация к размышлению

Спасибо, коллеги, не знал - привык что у отечественных АПЛ основное оружие это МБР, а прочее это самовзрывающиеся торпеды на перекиси.

 

Есть одно решение. Надпероксид натрия, Na2O.

Спасибо, Граф! Богатая идея!

 

Нужен пускатель-инициатор для первоначального разложения.

Ну, википедия пишет что надпероксид подогреть надо, причём не очень сильно. Да не так страшен оксид натрия. Это, в конце концов, не T-stoff.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

википедия пишет что надпероксид подогреть надо, причём не очень сильно.

Вот именно, нужно подогреть. Не сильно, но в большом количестве.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Спасибо, Граф! Богатая идея!

Пожалуйста)

Вот именно, нужно подогреть. Не сильно, но в большом количестве.

Ну, это да, но уж вариантов нагрева можно придумать много...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

1. Дизельпанковая лодка с кислородным заводом на борту.
2. Нитрометан, на нем ездят машины дрэгрейсинга.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Возможно ли допилить двигатель Вальтера или отечественную идею с питанием дизеля окислителем из кислородных баллонов? Возможно ли было это сделать на технологическом уровне 50-х годов? Есть ли смысл допиливать? 

 Дизель под водой слышно будет на пол океан. Двигатель на перекеси более интересен, но держать на борту столько весьма опасного вещества ну уж нет. 

ПКРами на ДПЛ (и подводным их запуском) уже ни кого не удивить. Так что тактика применения ДПЛ действительно  может быть совсем другой:  и как самостоятельный  развед.источник, и как     потребитель внешнего ЦУ - потаённая стартовая площадка.

Дпл применяется для обороны  побережья плюс для действия на мелководье Черное море и Балтика там атомным особо не разгуляться.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

А если гребной ход? Для небольшой пл в качестве боевого хода вариант. Шведы вон целый броненосец на гребной ход поставили.

Ещё вариант - ферма океанской электростанции. Которая от течений работает. Заякорился, раскинул ферму, стоишь тузом, ждёшь, втянул все в себя, зарядился и поплыл дальше.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Ещё вариант - ферма океанской электростанции. Которая от течений работает. Заякорился, раскинул ферму, стоишь тузом, ждёшь, втянул все в себя, зарядился и поплыл дальше.

Габариты и плотность энергии, отсюда время зарядки.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

А если гребной ход?

И в УК заодно вернуть подзабытое  наказание  гребцом "на галлеры")))

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте учётную запись или войдите для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учётную запись

Зарегистрируйтесь для создания учётной записи. Это просто!


Зарегистрировать учётную запись

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.


Войти сейчас