Napędowa rewolucja dla okrętów podwodnych

10 marca 2017, 10:40
Japonia okręt
Fot. Cmdr. Christy Hagen/US Navy.

Najnowsze japońskie okręty podwodne typu Sōryū będą pierwszymi na świecie jednostkami z napędem konwencjonalnym, diesel-elektrycznym SSK (Ship Submersible Konventional) wyposażonymi w baterie akumulatorów litowo-jonowych. 

Obecnie Japońskie Morskie Siły Samoobrony eksploatują osiem takich okrętów, a cztery kolejne są w różnym stadium budowy. Nowy system napędowy otrzymają dwa z nich. Jego producentem i zarazem twórcą jest firma GS Yuasa z siedzibą w mieście Kioto. Obecnie na okrętach, dysponujących też napędem niezależnym od powietrza AIP bazującym na silniku Stirlinga, używane są akumulatory kwasowo-ołowiowe.

Nowe baterie akumulatorów pozwolą jednak zastąpić na zmodyfikowanych Sōryū obydwa systemy napędowe. Same okręty są budowane przez stocznie Mistubishi Heavy Industries oraz Kawasaki Heavy Industries. Ta sama technologia ma też trafić na okręty następnej generacji.

Nowe akumulatory będą produkowane w specjalnym zakładzie w prefekturze Shiga od marca 2017 roku i zgodnie z planami ich dostawy maja być realizowane od sierpnia 2018 roku. Same prace badawcze nad nimi rozpoczęły się już w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku, aczkolwiek przyśpieszenie nastąpiło po 2000 roku gdy pracami i ich dofinansowaniem zainteresowało się ministerstwo obrony.

Okręty typu Sōryū mają wyporność 4100 t (w zanurzeniu), długość 84 m, średnicę kadłuba 9,1 m, prędkość 20 w (w zanurzeniu) i są uzbrojone w sześć wyrzutni torpedowych kalibru 533 mm dla torped oraz odpalanych spod wody rakiet przeciwokrętowych Harpoon.

Konwencjonalne okręty podwodne od czasów ich powstania opierały swój napęd podwodny na wykorzystaniu  akumulatorów kwasowo-ołowiowych, uruchamiając swoje silniki Diesla albo na powierzchni lub w płytkim zanurzeniu z wykorzystaniem chrap. Stosunkowo niedawno opracowano różne konfiguracje napędu niezależnego od powietrza (AIP) co praktycznie zrewolucjonizowało możliwości i taktykę stosowania  tych jednostek. Zastosowano układy z silnikiem Stirlinga, mesma (autonomiczny moduł energetyczny w zastosowaniu podwodnym) czyli zamknięty cykl z systemem turbiny parowej oraz ogniwa paliwowe.

Każde z tych rozwiązań ma swoje wady i zalety, a koszty, złożoność i ryzyko technologiczne są głównymi czynnikami wpływającymi na końcowy efekt i wydajności systemów. Oprócz czysto technologicznych uwarunkowań mają one również pewne niedogodności związane z samym użyciem okrętów podwodnych w walce jak np. manewry podwodne, szybkości przejścia w określone reżimy pracy, wpływ zmian temperatury czy wilgotności itp.

Teraz może nastąpić kolejna rewolucja, ale niejako z wykonaniem kroku wstecz i powrotem do tradycyjnego dla takich okrętów nich układu napędowego złożonego z  silników wysokoprężnych i samych baterii akumulatorów. Nowy system zapewnia uzyskanie odpowiedniej mocy, która poradzi sobie z dużymi obciążeniami energetycznymi i zoptymalizuje wydajność.

Akumulatory litowo-jonowe w stosunku do kwasowo-ołowiowych utrzymują parametry wejściowe, nawet gdy ich ładunek jest na wyczerpaniu, są lżejsze, mogą być ładowane dużo szybciej (stąd zastosowaniem mocniejszych silników wysokoprężny i generatorów) oraz można za ich pomocą przechowywać znacznie więcej energii.

Natomiast w  porównaniu do systemu AIP, maja podobną wytrzymałość, dużo mniej skomplikowaną konstrukcję (a więc i konstrukcję samego okrętu) oraz są bardzie podatne eksploatacyjnie. Ale też baterie takie znacznie szybciej i sprawniej reagują na gwałtowne zmiany wymaganej prędkości czy manewrowanie okrętem.

Do wad nowego rozwiązania zaliczamy wytwarzanie wysokiej temperatury, oraz wydzielanie toksycznych oparów i pyłów. Ale uboczne produkty są wydzielane w nieznaczących dla długotrwałego działania okrętu ilościach i można je za pomocą dzisiejszej technologii skutecznie izolować.

Z drugiej strony można by połączyć akumulatory litowo-jonowe z wybranym systemem AIP.

Opanowując technologię Japonia może w niedługim czasie stać się bardzo silnym konkurentem dla światowych liderów w budowie nowoczesnych konwencjonalnych okrętów podwodnych. Według nieoficjalnych informacji zaawansowane prace nad jej wykorzystaniem prowadzą także Chiny.

Reklama
KomentarzeLiczba komentarzy: 19
Reklama
Kiks
piątek, 10 marca 2017, 16:06

Co w przypadku perforacji?

Bec
piątek, 10 marca 2017, 14:41

Ciekawe, kiedy nastąpi pierwszy pożar, jak w przypadku akumulatorów litowo-jonowych najnowszego smartfona Samsung?

GEN
piątek, 10 marca 2017, 20:50

Chyba pomyliły się Koledze fora. Nie te urządzenia i nie te technologie, procedury eksploatacyjne itd. Akumulatory litowo-jonowe otaczają Cie w różnych urządzeniach, nawet o tym nie wiesz i jeszcze Cię nie spaliły.... Porównujesz coś "zabawkowego" o realnym terminem trwałości do 2 lat z akumulatorami na okręcie podwodny.

mux
piątek, 10 marca 2017, 20:31

Nie zapominajmy też, że np. niemiecki typ 212a, czyli jeden z konkurentów do Orki do zasilania ogniw paliwowych stosuje tlen i wodór. Chyba każdy wie, jaką mieszankę tworzą te gazy. Ich uzupełnienie jest możliwe tylko w odpowiednio przystosowanych portach. Z punktu widzenia polskiego przetargu to chyba realniejszy problem.

obserwator
czwartek, 16 marca 2017, 22:22

to ma byc system napedowy ,moiemu nie dorasta do piet

Otek
piątek, 10 marca 2017, 12:50

Czemu nie bierzemy pod uwagę zakupu japońskich jednostek Sōryū ?

ito
piątek, 10 marca 2017, 23:15

9 m średnicy kadłuba plus kiosk i peryskopy/maszty- przy przeciętnej głębokości Bałtyku ok 50 m powodowałyby trudność pozostania przez nie okrętami PODWODNYMI.

gość
piątek, 10 marca 2017, 16:39

Ponieważ to stosunkowo duże jednostki bardziej do operowania w płytszych regionach Atlantyku niż na szelfowym Bałtyku. Nasza marynarka potrzebuje małych, zwrotnych i niewidocznych jednostek. Idealnie sprawdziłyby się w tej roli szwedzkie okręty typu A26.

=t=
piątek, 10 marca 2017, 15:34

Bo są ponaddwukrotnie większe, niż klasa której poszukujemy do operacji na płytkim i zamkniętym akwenie jakim jest Bałtyk. I w związku z tym także kilkukrotnie droższe.

Marek1
piątek, 10 marca 2017, 12:32

Takie baterie akumulatorów litowo-jonowych zawojują juz niedługo rynek. Ktoś w Polsce prowadzi w tym kierunku jakieś prace/badania prowadzące do samodzielnej produkcji ? Szczerze wątpię, bo BRAK innowacyjności jest permanentną cecha polskiej nauki i przemysłu niestety.

Robert 2
sobota, 11 marca 2017, 11:07

Jest jedna firma produkuujaca baterie do samochodow elektrycznych na calym swiecie , z tym ze nie produkuja oni samych ogniw , tylko sprowadzaja ow ogniwa i lacza je w baterie , tylko ze wyprodukowac same baterie to jest pikus , ale wyprodukowac oprogramowanie do tych bateri to jest wyzsza szkola jazdy , dlatego dostaja zamowienia z calego swiata , bo dysponuja fantaastycznym oprogramowaniem , kupuuja od nich najlepssze marki samochodowe te ogniwa , wiec cos tam , cos tam potrafimy , pozdrawiam

bażant
niedziela, 12 marca 2017, 15:55

Drogie ale robi wrażenie , nawet w tak małej skali. New Torqeedo Cruise.

Gall Anonim
piątek, 10 marca 2017, 12:03

Ciekaw jestem czy coraz lepsze parametry akumulatorów spowodują w końcu, że ktoś zbuduje okręt podwodny wyposażony wyłącznie w akumulatory bez tego całego "dieslowskiego balastu"? We współczesnych okrętach o napędzie konwencjonalnym maszynownia zajmuje jakieś 1/5 do 1/4 długości kadłuba. Do tego dochodzi jeszcze miejsce zajmowane przez układy wydechowe i chrap. No i jeszcze zbiorniki na olej napędowy. A gdyby "wywalić" cały ten "majdan" i zamiast niego wstawić po prostu więcej baterii akumulatorowych litowo-jonowych? Mielibyśmy wreszcie prawdziwy konwencjonalny okręt podwodny o napędzie niezależnym od powietrza, a nie jakąś hybrydę jak teraz. Wiem, że zaraz zlecą się tu malkontenci twierdzący, że to niemożliwe, ale przecież już staruszek projektu 641 ze staromodnym kształtem kadłuba i akumulatorami kwasowo-ołowiowymi wykonanymi w technologii z końca lat 50-tych XX wieku mógł pod wodą na samych akumulatorach pływać 3-5 dni (niektóre źródła podają nawet 10). To ile można by osiągnąć obecnie stosując nowoczesny kroplowy kształt kadłuba i najnowsze akumulatory litowo-jonowe?

Siwy
sobota, 11 marca 2017, 12:27

Jeszcze dlugo nie. Przy predkosci ekonomicznej 3-5 w. faktycznie op moga pozostawac pod woda kilka dni. Juz amerykanskie op z II w.s. mialy zapas energii elektrycznej na 48h przy 2 w. pod woda. Problem to uzyskanie predkosci maksymalnej. Te same Okrety z tej samej baterii predkosc max. 8 w. mialy byc zdolne utrzymac przez 1h. Technika poszla do przodu, obecnie konwencjonalne op moga siedziec pod woda dluzej, kilka dni bez ladowania baterii. Jednak rozwiniecie predkosci max. I tak wysuszy baterie w max. 1.5h. Jak np. W typie Upholder/Victoria. Pozniej I tak trzeba naladowac ogniwa. Z li-jon problem bedzie podobny.

Ernest Treywasz
piątek, 10 marca 2017, 18:06

Gęstość energii dla paliw węglowodorowych zbliżona jest do 200g/kWh. Gęstość energii dla litowo-jonowej baterii domowej Tesli oscyluje wokół 12 kg/kWh.

Boczek
piątek, 10 marca 2017, 16:18

Termin - gęstość energii odpowiada na pytanie. - kwasowo ołowiowy ca. 0,10 MJ/kg - Li-Ion ca. 0,55 MJ/kg - Ogniwo paliwowe ca. 1,62 MJ/kg - Olej napędowy max 46 MJ/kg (bez masy utleniacza, bo dostępny z powietrza w czasie pracy.=

Extern
piątek, 10 marca 2017, 15:01

Można by takim okrętom instalować podwodne "stacje ładowania" do których bez wynurzania się okręty te mogły by podpływać w celu naładowania baterii. Ale ciągle chyba jeszcze nic tak dobrze nie magazynuje energii jak paliwa ropopochodne.

efe
piątek, 10 marca 2017, 14:23

Czy to jest jakaś wyszukana ironia? Bo ciężko mi to inaczej ocenić.

DrTux
piątek, 10 marca 2017, 13:46

Opisałeś właśnie koncepcję samochodu elektrycznego Tesla i jego przewagę nad Hybrydami - dokładnie te same argumenty, sprawdza się w samochodzie , tym bardziej sprawdzi się w jednostce pływającej.

Reklama
Tweets Defence24
 
Reklama