Дизельные подводные лодки: развитие, принцип работы, достоинства, недостатки

Дизель-электрическая подводная лодка (ДПЛ, ДЭПЛ) — подводная лодка, оснащённая дизельными двигателями для надводного хода и электромоторами для передвижения под водой. Первые дизель-электрические подводные лодки были созданы в начале XX века, когда были созданы сравнительно совершенные дизельные двигатели, довольно быстро вытеснившие из подводного кораблестроения бензиновые и керосиновые моторы, а также паровые установки, применявшиеся ранее.

Общая информация

Двойная схема двигателей — дизельный ход на поверхности и электромоторы под водой — позволила достичь одновременно высокой автономности плавания (в годы Первой мировой войны автономность уже измерялась тысячами миль), и значительного времени хода в подводном положении (не менее 10 часов экономическим ходом).

В сочетании с отсутствием опасности взрыва бензиновых паров или паровых котлов эти достоинства сделали подводные лодки реальной боевой силой и обусловили их популярность и широкое применение. В период с 1910 по 1955 годы по дизель-электрической схеме за некоторыми исключениями строились все существовавшие подводные лодки.

Историческая сводка

До появления ДЭПЛ существовали подводные лодки на мускульной тяге (H. L. Hunley, лодка Шильдера и многие аналогичные подводные лодки раннего периода)

чисто-электрические аккумуляторные («Жимнот», современные мини-подлодки)

с единым неатомным двигателем, в том числе — чисто-дизельные, бензиновые («Почтовый» Джевецкого)

с пневматическим двигателем (лодка Александровского), паро-электрические («Нарвал» М. Лобефа).

 

Идея установки на подводные лодки дизельного двигателя предлагалась различными конструкторами уже вскоре после его появления, но первые дизели не могли быть установлены на подлодках из-за своей ненадёжности и громоздкости. Непосредственными предшественниками дизелей на лодках были бензиновые и керосиновые двигатели, однако их применение несло с собой опасность возгорания паров токсичного и летучего топлива.

Развитие дизелей позволило массово использовать их на подлодках лишь за несколько лет до Первой мировой войны.

 

Дальнейшее развитие

U-995 типа VIIC/41, представитель классических дизель-электрических подводных лодок Один из двух дизельных двигателей советской подводной лодки времён ВОВ После появления в 1950-е годы атомных подводных лодок, стало принято подразделять по типу энергетической установки на две основные категории: атомные и неатомные.

В настоящее время США, Великобритания и Франция полностью прекратили строительство неатомных подводных лодок; Соединенные Штаты в последний раз приняли на вооружение неатомную подводную лодку в 1950-х годах. Ещё три страны, Россия, Франция и Китай, имеют комбинированный атомно-неатомный подводный флот, в клуб вошла и Индия, арендовав в 2012 году АПЛ у России.

Подводный флот остальных стран полностью состоит из дизель-электрических подлодок разной степени совершенства. Основными проектантами современных неатомных подводных лодок являются Германия, Швеция, Россия, Франция. Разработанные ими проекты идут на экспорт в остальные страны либо в виде полностью готовых кораблей, либо в виде проектной и технологической помощи в строительстве.

Современные неатомные подлодки отличаются малошумностью (при движении от АБ или топливных элементов), относительной простотой обслуживания, маневренностью, и ввиду этих качеств могут приближаться по боевой эффективности к небольшим атомным подводным лодкам. Помимо обычного торпедного вооружения, на них нередко применяется крылатые или даже иногда баллистические ракеты.

Возможности подводных лодок с анаэробными двигателями Стирлинга были продемонстрированы в ходе двух учений в Атлантике, прошедших в 2003 году, когда шведская лодка Halland (тип «Готланд») «победила» в дуэльной ситуации испанскую подлодку с обычной дизель-электрической установкой, а затем и французскую атомную ПЛ. В Средиземном море Halland одержала верх в «дуэли» с американской атомной подлодкой USS Houston (тип «Лос-Анджелес»); при этом стоимость Halland была в 4,5 раза ниже своих атомных соперников.

Задачи для подлодки

Одной из задач ДЭПЛ является защита атомных подводных крейсеров стратегического назначения (АПКСН) на этапах выхода из портов на простор Мирового океана и возвращения к месту постоянной дислокации. АПКСН нуждается в защите от многоцелевых субмарин (на Западе их называют hunter-killer — охотники-убийцы) на подступах к базе, где шансы его обнаружения средствами гидроакустики высоки (в случае удачи охотника, он постарается маневром сесть на хвост, записать гидроакустический портрет своей добычи и в случае получения соответствующего приказа атаковать атомоход), задача сил ближней морской зоны — предотвратить подобный сценарий.

Разновидности СЭУ (судовых энергетических установок)

Обычно, к группе неатомных лодок относят дизель-электрические и дизель-стирлинг-электрические (ДСЭПЛ) подводные лодки. Иранская подлодка советского проекта 877ЭКМ, полное электродвижение. В чистом виде дизель-электрическая схема движения в проектах подводных лодок XXI века не применяется. Её развитием стали: Подводные лодки с полным электродвижением: основным двигателем является электромотор, питаемый от развитых аккумуляторных батарей.

Перезарядка батарей осуществляется в надводном положении или на перископной глубине (при поступлении воздуха через шахту РДП) при помощи дизель-генератора, который выгодно отличается от дизельных двигателей значительно меньшими габаритами, что достигается за счёт повышения номинальных оборотов вращения вала и отказа от реверсивности.

В других странах также берутся на вооружение подобные типы подлодок.

Модификации с топливными элементами

Если рассматривать модификации с топливными элементами, они считаются усовершенствованными. Глядят на схему, можно сказать, что у них применяется электродвигатель нового поколения. По ходу подлодки отличаются. Также по параметрам учитывается шумность, которая находится на низком уровне. Подлодкам данного класса присваивается маркировка ПЛ.

Разработка долгое время велась в Германии. Именно там разработан двигатель и основной привод. Заказы на модели поступали с Италии и Южной Кореи. Оружие заходило в страны под проектами 212 и 214.

Дизельные модификации

Дизельные модификации считаются распространенными. Иначе они могут назваться Стерлингом. Подобные подлодки принято считать экономичными. Система двигателя работает с естественным охлаждением. Аккумуляторы батареи применяется разных классов. Они способны устанавливаться в хвостовом и носовом отсеке.

Модели получили широкое распространение в Швеции. Компания Готланд выпустила несколько модификаций. На борту у них можно заметить свинцово-кислотные батареи.

Если смотреть внутреннее устройство, есть сложности с зарядкой. Двигатели единого хода в современных установках не рассматриваются. Некоторые проекты предполагают земельные парогазотурбинных нагнетателей. На практике повышается риск пожароопасности. Силовые установки в экстренных ситуациях не могут не справиться с нагрузками.

Подводные лодки тип 212

Немецкий прототип под название 212 был на вооружении и в Германии. Постройка длилась с 1999 года и продолжается по настоящее время. Самое интересное, что наработки замечены еще в 1987 году. Тогда были ограничения по транспортировке, однако ученые предложили облегченное тактическое оружие.

Концерн КН взял на себя обязательства сроком в четыре года разработать рабочий концепт, и им это удалось. Заказ используется с независимой энергетической установкой.

Особенности:

• два корпуса;
• большой диаметр;
• использование насосной станции.

Если смотреть конструкцию у модели 209, применяется секционный корпус. Он является облегченным, применяется армированный стеклопластик. К числу прочих особенностей приписываются емкостные аккумуляторные батареи. Они устанавливаются лишь в кормовой части, имеют защиту.

Еще отмечается качество соединений, экипаж имеет возможность беспрепятственно перемещаться между секциями. Цистерны главного балласта располагаются в боковых частях. Также важно упомянуть о заграждении рубки. Для повышения безопасности применяется горизонтальный руль. Кормовая часть сделана Х-образной формы.

Про энергетическую установку на подводной лодке

Для работы в автономном режиме важно иметь энергетическую установку. На подлодках они применяются разных классов. Самым распространенным считается тип СУ.

Подвиды:

• дизельный;
• электрический.

Первый вариант является более экономичным. Запуск оборудования происходит плавно. Отмечается параллельное подключение всех аккумуляторных батарей на борту.

Второй вариант носит название электрические установки. Применяются блоки постоянно тока. Для стабильной работы в элементах устанавливаются встроенные регуляторы частоты. Мощность стартует от 1500 кВт.

Особенности электрических энергетических установок:

• применение гидрид металла;
• высокая емкость;
• отсутствие побочных эффектов.

Для установок годятся аккумуляторные батареи разных типов. На первых прототипах используются лишь свинцовые элементы. Далее конструкторами рассматриваются кислотные батареи повышенной емкости. При движении подлодки со скоростью в 3 узла потери ресурса оставляли не более 0,15%.

Подлодки с маркировкой 214

Модели 214 применялись в Германии и прошли все тесты. Надводная скорость передвижения составляет максимум 12 узлов. Если оценивать тип корабля, он классифицируется как многоцелевой.

Прочие параметры:

• предельная глубина 400 метров;
• рабочая глубина 250 метров;
• подводная скорость до 20 узлов.

Если рассматривать топливную систему, в основании применяется полимерная мембрана. Также можно заметить водородные элементы, которые снабжают установку.

Корпус является секционным, имеет вытянутую форму. Субмарина активно предлагалась на экспорт и так попала в Грецию. За счет использования детектора, модель отличалась широким диапазоном выполняемых задач.

Вариант подлодки с пометкой ТН имел несколько отличий. Речь идет о серверной технологии прокачки двигателя. В Турции использовалась подобная модель, однако все технологии не раскрываются и по сей день.

Информация о двигателе Стирлинга

На подлодках применяется двигатель Стирлинга, поэтому с ним важно познакомиться поближе. В основе используется колба, которая проталкивает охлажденный газ. Все это происходит под большим давлением.

Важные преимущества:

• защищенность;
• простота конструкции;
• увеличенный ресурс.

Можно с уверенностью сказать, что двигатель Стирлинга является экологически чистым. В качестве источника питания можно применять все что угодно.

Говоря о простой конструкции, учитывается отсутствие сложных элементов корпуса. Плюс нет мелких деталей с коротким периодом износа. Однако без недостатков также не обошлось. На первом месте стоит громоздкость.

К сожалению, общие характеристики по выносливости и давлению оставляют желать лучшего. Радиаторы на установках также стоит назвать громоздкими. Производительность находится на среднем уровне по сравнению с аналогами.

Второй момент – это тепловая проводимость. При запуске подобной конструкции стоит быть готовым, что температура возрастает довольно быстро. Для охлаждения сейчас используются специальные материалы, однако они считаются дорогостоящими.

Вывод

Выше рассмотрены дизельные подводные лодки. По этот день они выпускаются и имеют неоспоримые преимущества. Многие страны применяют специальные модификации, плюс используются секретные технологии.