Как на подводной лодке добывают кислород

Почему на подводных лодках морякам запрещают заниматься спортом

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

Каждый человек знает, что спорт – это важная составляющая крепкого здоровья и долгой жизни. А регулярные занятия и тренировки улучшают не только здоровье, но и внешний вид. Особенно важна отличная физическая подготовка для людей, которые защищают страну – военных, моряков, силовиков.

Конечно, не менее важны и эмоциональное, духовное состояние, но спорт позволяет повысить, улучшить и эти показатели, сделать мужчину более сильным во всех смыслах этого слова. В связи с этим военные, в частности на флоте, должны на постоянной основе тренироваться, совершенствовать свои навыки не только в военном деле, но и в спорте.

Однако к морякам, служащим на подводных лодках, это утверждение не относится. В данном случае правило не работает. Если на суше подводники проходят соответствующую подготовку, в том числе и спортивную, то на большинстве атомных современных субмарин силовые спортивные занятия запрещены. Это связано с негативным влиянием тренировок на здоровье человека.

Подлодки, оснащенные атомными реакторами (АПЛ), стали намного автономнее своих предшественниц. В связи с этим, они могут оставаться на глубине намного дольше.

Естественно, экипаж должен дышать, и для этого ему необходим воздух. Но здесь он искусственный, произведенный спецустановками жизнеобеспечения. Для того, чтобы люди могли дышать, им необходим кислород, получаемый в данном случае при помощи электролиза – вода из-за борта расщепляется на кислород и водород. На борту есть и специальные очистительные системы, удаляющие из воздуха, образующегося в результате жизнедеятельности моряков-подводников, углекислого газа.

Какая связь между воздухом внутри подлодки и спортивными занятиями

При интенсивных физических нагрузках выделяется больше углекислого газа, соответственно химическая формула воздуха нарушается, и это может отрицательно сказаться на здоровье членов экипажа. К тому же, под водой они находятся максимально допустимое количество времени (три месяца), а это само по себе является огромнейшей нагрузкой на все внутренние органы, в частности на сердце, почки и другие системы.

Но есть АПЛ, такие как подлодки проекта 941 «Акула», на которых изначально оборудованы спортзалы с тренажерами. Скорее всего на этих субмаринах установлена усовершенствованная система воздушной фильтрации и насыщения кислородом воздуха.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Регенерация кислорода

В XXI веке, в веке прогресса, нужны технологии для улучшения экосистемы. В данное время нас окружает такая приоритетная проблема как загрязнение воздуха. На её решение требуется знание естественных наук. Уже несколько лет решение найдено, но не распространено. Ведь распространив данный проект, можно облегчить задачу растительного мира.

Регенерация кислорода в космических кораблях и подводных лодках.

1. Чтобы его воспроизводить были придуманы установки регенерации воздуха. Принцип их работы прост и позволяет получать кислород из забортной воды. Как эти установки работают? Во всех морях и океанах вода солёная. Солёная вода проводит электрический ток. Если взять стакан с морской водой и опустить туда два стальных стержня. Подать на них постоянный ток – на один стержень «плюс», на другой стержень – «минус». Вода начнёт кипеть с обильным газовыделением. На одном стержне активно выделяется кислород, на другом – водород. В реальных установках сделаны специальные заборники, которые собирают кислород и водород. Кислород поступает в специальные резервуары, а из них в строго определённых дозах распределяются по всем отсекам лодки. Водород удаляют в струю винта.

2. Вы когда­-нибудь задумывались, откуда берется воздух для дыхания в условиях изолированного помещения, особенно, если вы глубоко под водой или же в космосе? Один из возможных источников кислорода – электролиз воды. Это весьма энергозатратный процесс, тем не менее осуществляемый, например, на ядерных подводных лодках, где энергии ядерного реактора для этого достаточно. На дизельных же подводных лодках кислород получают химической регенерацией. Для получения кислорода в автономных условиях можно использовать пероксидные соединения щелочных металлов (NaO2 , KO2 , LiO). При пропускании через них обогащённого углекислым газом воздуха, происходит поглощение углекислого газа и выделение кислорода.

1. оснастить систему регенерации воздуха пероксидом, позволяющим получить наибольший объем кислорода на 1 кг

2. учитывая объем кислорода, рассчитать: а) массу используемого пероксида б) объем кислорода, получаемого из 1кг пероксида в) объем углекислого газа, поглощаемого 1кг пероксида.

СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА НА ПОДВОДНЫХ ЛОДКАХ ВЕЛИКОБРИТАНИИ

Стремление увеличить продолжительность нахождения подводных лодок в море ведет к активизации исследований, направленных на создание новых, более совершенных систем очистки воздуха. Наибольшее внимание уделяется проблемам нейтрализации углекислого и угарного газа, фреона водорода, водяных паров, углеводородов и т. п.

До настоящего времени на подводных лодках Великобритании углекислый газ удалялся с помощью установок трех различных типов. В первой его поглощение осуществляется натровой известью (смесь гидроокиси натрия и гидроокиси кальция) без последующей регенерации. Во второй для этих целей используется моноэтаноламин, который после завершения процесса поглощения подвергался регенерации при повышенной температуре. Принцип действия установок третьего типа основан на применении молекулярных фильтров, причем регенерация может происходить и при повышенной температуре (в перспективе при пониженном давлении).

Система поглощения углекислого газа при помощи натровой извести устанавливается на ПЛ всех классов: на дизельных подводных лодках она используется в качестве основной системы очистки воздуха, а на атомных – аварийной. В ней загрязненный воздух прокачивается последовательно через несколько резервуаров (обычно четыре), наполненных гранулами натровой извести. При контакте воздуха с раствором гидроокиси натрия на поверхности гранул гидроокиси кальция происходят следующие химические реакции:

Существенным недостатком системы является то, что скорость реакции поглощения обратно пропорцианальна времени работы установки и через 4 ч после начала работы она значительно уменьшается. Это происходит вследствие образования на поверхности гидроокиси кальция нерастворимого слоя, который замедляет реакцию. Кроме того, процесс проходит с выделением тепла, что приводит к нагреванию (до 60 °С) и обезвоживанию натровой извести, а это, в свою очередь, вызывает замедление химических реакций.

На некоторых ПЛ устанавливается система поглощения углекислого газа при помощи моноэтаноламина, в который для предотвращения выделения аммиака и других вредных веществ добавляется хилатное железо – моно-натриевая соль дигидрооксиэтилглицина. Процесс поглощения углекислого газа в этой системе осуществляется следующим образом. Предварительно отфильтрованный воздух прокачивается через пористую керамическую пластину, в верхнюю часть которой подается 30-процентный раствор моноэтаноламина. В результате образуется слой пены, обеспечивающий поглощение углекислого газа. Раствор моноэтаноламина, обогащенный углекислым газом, насосом прокачивается через секцию нагревателя (его температура повышается до 100 °С) и далее поступает в регенератор, где при температуре 135 dC и давлении около 2,1 кг/см2 закипает. В процессе кипения вода испаряется, и ее пары вместе с молекулами углекислого газа поступают в конденсатор, там они конденсируются, после чего вода возвращается в регенератора, а охлажденный углекислый газ выводится за борт. Очищенный от углекислого газа моноэтанол амин возвращается в поглотительную секцию, попутно проходя два теплообменника. В первом он нагревает моноэтанол амин, обогащенный углекислым газом, а во втором охлаждается до рабочей температуры в поглотительной секции. Воздух, прошедший слой пены? поступает в сетчатый фильтр для удаления капель моноэтанол амина и опрыскивается слабым раствором бисульфата натрия для удаления остатков моноэтанол амина и аммиака. После этого очищенный воздух подается в общекорабельную систему вентиляции,

К преимуществам этой системы следует отнести компактность, к недостаткам – сложность эксплуатации и обслуживания, обусловленную тем, что продукты распада моноэтанола ми на являются токсичными веществами.

На современных атомных подводных лодках ВМС Великобритании устанавливается универсальная система очистки воздуха типа TSMA (Temperature Swing Molecular Adsorber). В этой системе (рис. 1) загрязненный воздух, сжатый компрессором, поступает в молекулярный фильтр, принцип действия которого основан на разделении газовой смеси путем выборочного поглощения веществ в зависимости от размеров их молекул. Фильтр состоит из кристаллов цеолита, соединенных друг с другом связующим веществом. Его внутренняя структура напоминает соты, размеры отверстий которых соответствуют размерам поглощаемых молекул. Таким образом для адсорбции молекул углекислого газа используется молекулярный фильтр с эффективным диаметром отверстий около 5 х 1010 м. Однако такой фильтр адсорбирует также молекулы воды, поэтому для обеспечения эффективной очистки воздуха от углекислого газа необходимо предварительно удалить водяные пары.

С этой целью загрязненный воздух первоначально прокачивается через блок осушки, в состав которого входят три молекулярных фильтра с эффективным диаметром отверстий около 3 х 10 10 м. Два фильтра при этом работают в режиме поглощения, а третий – в режиме регенерации, которая обеспечивается нагнетанием горячего воздуха. Обезвоженный воздух поступает в блок поглощения углекислого газа, состоящий из четырех фильтров с эффективным диаметром большинства отверстий около 5 х 10 10 м, и последовательно проходит первый и второй фильтры. Третий фильтр в это время охлаждается чистым холодным воздухом после завершения в предыдущем цикле процесса регенерации, а четвертый очистки воэдхом подвергается регенерации в результате подвода к нему теплоты и создания частичного вакуума. Вакуумным насосом углекислый газ нагнетается в компрессор и далее удаляется за борт. Фреон в этой системе удаляется так же, как и углекислый газ, благодаря наличию в молекулярных фильтрах блока поглощения углекислого газа небольшого количества отверстий с эффективным диаметром 1 х 10 * м в дополнение к отверстиям с диаметром 5 х 10″10 м.

Процесс очистки воздуха от угарного газа и водорода, также осуществляемый в этой системе, основан на реакции окисления. Очищенный от углекислого газа воздух проходит в блоке дожигания водорода сквозь слой платинированной окиси алюминия, которая является катализатором, способствующим окислению водорода. Далее очищенный от водорода воздух охлаждается и поступает в атмосферу ПЛ. Угарный газ удаляется аналогичным образом в блоке дожигания, только вместо платинированной окиси алюминия применяется гопкалитовый катализатор. После удаления угарного газа часть воздуха используется для регенерации фильтров осушки, в то время как оставшаяся часть охлаждает фильтр, подвергавшийся регенерации в предыдущем цикле. Незначительное количество углекислого газа, образовавшееся при окислении угарного газа, вместе с воздухом поступает в атмосферу ПЛ+

На ПЛА типа “Трафальгар” устанавливаются три системы типа TSMA, каждая из которых полностью автоматизирована и функционирует независимо от двух других. Цикличность работы любой установки (рис, 2) определяется в зависимости от степени загрязненности воздуха на ПЛ. Однако такая система очистки воздуха имеет ряд недостатков. При постоянной скорости удаления углекислого газа объем воздуха, очищаемого в единицу времени, обратно пропорционален качеству очистки, что снижает эффективность системы при работе в условиях сильного загрязнения атмосферы подводной лодки. Кроме того, для увеличения объема очищаемого воздуха необходимо пропорциональное увеличение потребления энергии и размеров молекулярных фильтров.

В результате детального изучения этих проблем и проведения соответствующих экспериментов было установлено, что наиболее перспективной является установка, принцип действия которой основан на изменении давления. Впоследствии был изготовлен полномасштабный опытный образец, получивший наименование PSMA (Pressure Swing Molecular Adsorber). В нем процесс регенерации молекулярных фильтров осуществляется при пониженном (по сравнению с процессом поглощения) давлении. Испытания показали, что в системе ускоряется переход от режима адсорбции к регенерации, так как отпадает необходимость охлаждения молекулярных фильтров после завершения процесса регенерации, и более эффективно происходит очистка воздуха с невысоким содержанием углекислого газа. Кроме того, система работала при давлении, близком к окружающему, что позволяло сократить энергозатраты на сжатие воздуха. Однако возникла проблема обеспечения эффективной очистки воздуха с повышенной концентрацией углекислого газа в присутствии водяных паров, но она была решена в результате использования многоступенчатого процесса (рис. 3).

На первой ступени загрязненный воздух сжимается до 2 кг/см3 и прокачивается через одну из двух селикагельных пластин, где водяные пары удаляются. На второй ступени сухой воздух проходит молекулярный фильтр с эффективным диаметром отверстий 5 х 10 10 м, адсорбирующий часть молекул углекислого газа, и направляется в молекулярный фильтр третьей ступени, в котором процесс очистки воздуха завершается. В это время второй фильтр второй ступени подвергается регенерации путем его продувки воздухом при пониженном давлении, обеспечиваемом вакуумным насосом.

Выхлоп этого насоса, содержащий 10 – 25 проц. углекислого газа, направляется в третью ступень для регенерации одного из двух находящихся там молекулярных фильтров. Концентрация углекислого газа в выхлопе вакуумного насоса третьей ступени уже достаточна для отвода его за борт.

Большое внимание уделяется проблеме очистки воздуха от угарного газа и водорода, В этих целях на дизельных подводных лодках используются в основном специальные высокотемпературные установки, а на атомных – система типа TSMA. Процесс очистки воздуха в установке осуществляется следующим образом. Загрязненный воздух поступает в нее и нагревается до 245 °С При этой температуре происходит окисление угарного газа и водорода.

На современных ПЛА и ПЛАРБ повышенное внимание уделяется проблеме очистки воздуха от фреонов. Сами по себе они не токсичны, но при нагревании разлагаются на компоненты HF и НС1, которые являются высокотоксичными веществами и активно способствуют коррозии. На атомных подводных лодках, как отмечалось выше, удаление фреона осуществляется в системе типа TSMA, а на ПЛАРБ – в установке специальной конструкции.

На ПЛАРБ загрязненный фреоном воздух крыльчатым вентилятором прогоняется через механические фильтры и поступает в предварительный нагреватель, где его температура повышается за счет тепловой энергии выхлопа, а затем в электронагревателе она доходит до 400 °С После этого воздух прокачивается сквозь слой катализатора, а далее охлаждается в два этапа: сначала в предварительном охладителе, а затем во вторичном воздушном. Охлажденный воздух поступает в резервуар, наполненный натровой известью, где компоненты фреона (НСl и HF), а также углекислый газ поглощаются, а очищенный воздух подается в атмосферу подводной лодки. Установка может поглощать около 9,1 кг фреона кь1 в неделю при обычной его концентрации и скорости подачи воздуха 20,4 м*/ч. Что касается углеводородов, загрязняющих атмосферу ПЛ, то они удаляются в основном при помощи фильтров с наполнителем в виде активированного древесного угля.

Жизнь под водой

О подводных лодках я узнал будучи в возрасте младшего школьника. Не то в фильме увидел, не то в книжке прочитал. Тогда подводная лодка показалась мне жутко интересной военной машиной, но при этом какой-то нежилой, будто автоматической. Став школьником, я размышлял: а как подводники живут на лодке? Как едят, спят, ходят в туалет?

А совсем недавно меня, уже взрослого, поразил тот факт, что автономка (так на морском сленге называется боевая служба экипажа корабля) может продлиться до шести месяцев без всплытия! Да и, оказывается, всплывать современным подводным лодкам необходимо только для того, чтобы пополнить запасы продовольствия и сменить уставший экипаж. Подумайте, насколько матросам непросто в замкнутом пространстве прожить полгода! Ведь практически все современные лодки снабжены арсеналом, способным легко уничтожить Великобританию, а каюты матросов находятся всего в нескольких десятках метров от ядерного реактора. Курсы следования, естественно, простыми тоже не бывают. Плавают и подо льдами Северного Ледовитого океана, и по мелководью. Есть риск при встречах с боевыми кораблями других государств. Одним словом, опасностей хватает.

Вот так, по нескольку месяцев не всплывая, и бороздит подводная лодка моря и океаны. А как же обустроен быт экипажа из 100 (а иногда и 160-ти) человек этого железного зверя? Нас, конечно же, в первую очередь интересует решение инженерных вопросов, связанных с водоснабжением, канализацией и вентиляцией. Как устроен туалет или по-морскому — гальюн? Как восполняются немалые резервы воды и воздуха в замкнутом пространстве подводной лодки? Вообще, какими санитарно-техническими приборами оборудованы современные подводные лодки?

Гальюн

Поразмышляв над тем, куда деваются отходы жизнедеятельности от ста человек экипажа, накопленные не за один месяц, быстро приходишь к выводу, что возить их с собой трудно (это какие ж должны быть ёмкости!). Так что конечный пункт их прибытия или, точнее сказать — выбытия, понятен — синее море. Вопрос: каким способом?

Гальюнов на подводных лодках два: надводный и подводный. Надводным пользуются, когда лодка идет в надводном положении или стоит на якоре. Потребность в подводном гальюне возникает, как правило, в подводном положении.

Выглядит гальюн подводной лодки как туалет вагона поезда. Его стенки обшиты стальными листами, имеется унитаз и педаль смыва. Но за борт содержимое унитаза выбросить не так просто, как, например, в поезде, где нажал на педаль — и содержимое на шпалах или же в баках, как в биотуалетах. Сперва нужно создать внутри лодки давление большее, чем за бортом. Ведь в море на глубине нескольких сотен метров давление за бортом такое, что при использовании системы, применяемой в поезде, лодка немедленно пойдет ко дну. Соль же в том, что отходы жизнедеятельности собираются в специальный баллон, который периодически продувается воздухом под давлением прямо в море. И если по недосмотру нажать на смыв в тот момент, когда давление в системе будет выше, чем в помещении, то содержимое унитаза с большим ускорением полетит совсем в неожиданную сторону.

Поэтому отличие подводного туалета от туалета поезда в том, что в гальюне много различных вентилей, захлопок и манометров. Поэтому же поход туда напоминает подготовку пилота самолёта к полёту. Не выполнишь ряд необходимых технических действий — и простой поход в туалет может привести, как это ни абсурдно звучит, к локальной санитарной катастрофе! К тому же, лодка ведь не просто чудо военной техники, а чудо, призванное действовать скрытно, и, конечно, гальюн работает абсолютно бесшумно на любой глубине погружения, вплоть до предельной.

А как же мыться?

На современных подводных лодках для экипажа созданы поистине комфортные условия. Возьмём, к примеру, тяжёлые ракетные подводные крейсеры стратегического назначения проекта 941 «Акула». Здесь есть и душевые кабины, и спортзал с сауной, обшитой дубовыми досками, и солярий, и даже маленький бассейн для плавания размером 2х4 метра, который наполняется солёной или пресной водой. В каютах для командного состава установлены системы кондиционирования и телевизоры. Плавучий «Хилтон» — так шутливо-горделиво моряки прозвали этот тип лодок.

Стирка на подводной лодке, как правило, не предусмотрена. После душа морякам выдают комплекты чистой одежды.

Чем дышать?

Теперь о воздухе. Человек за час в среднем потребляет 25-28 литров кислорода, а выдыхает 20-25 литров углекислого газа. Естественно, что на подводной лодке никак не обойтись без специальных систем регенерации воздуха. На подлодках запасы кислорода пополняют, производя реакцию электролиза морской воды. Образующийся при этом водород безопасно удаляют. С углекислым газом справляются специальными газоочистителями СО₂. Существуют еще несколько фильтров, которые служат препятствием для прочих ядовитых газов, летающих в воздухе частиц, масляного тумана, запахов и пр.

Прочие системы

На подводных лодках имеются системы пресной воды, мытьевой воды и мусоровыброс.

Пресная вода на субмаринах используется и для питья, и для умывания, и для приготовления пищи. Хранится пресная вода в специальных ёмкостях, а пополняется опреснительной установкой. Как правило, умывальники подлодок имеют два вентиля: один открывает холодную пресную воду, другой — горячую солёную (мытьевую). На камбуз (кухню) вода подаётся через фильтры, очищающие её от случайных примесей и придающие ей хорошие вкусовые качества. Если подаётся дистиллированная вода с опреснительных установок, то в фильтре она обогащается необходимыми солями.

Система мытьевой воды подаёт нагретую морскую воду из систем водяного охлаждения к умывальникам, душу и на камбуз для первичной мойки посуды. Забортная вода подогревается до 30-40°С. Трубопровод для мытьевой воды обычно выполняется из медных цельнотянутых труб.

Среда жизнедеятельности экипажа подлодок максимально приближена к условиям на суше. Соответственно, копится различный мусор. Подводная же лодка не может позволить себе роскошь таскать кучи отбросов до окончания плавания. Да и санитарно-гигиенические нормы нельзя нарушать. Как вы уже догадались, мусор выбросить на подводной лодке тоже не так-то просто. Поэтому мусоровыбрасывающее устройство для избавления от камбузных отходов и прочих остатков тоже должно надёжно срабатывать на глубине. Устройство представляет собой прочный бункер, работающий как шлюзовая камера на космическом корабле. Сначала в него закладывается измельченный мусор, затем он закрывается, заполняется забортной водой и продувается сильной струёй воздуха. Естественно, моряки не сбрасывают в море консервные банки и бутылки.

Смотря на великолепные технические решения в подводных лодках, восхищаясь инженерной мыслью, понимаешь, что для человека ничего невозможного на свете нет. Какую только среду обитания человек не покорил: и подводный мир, и поверхность океана, и воздушное и орбитальное пространства! Что на очереди? Открытый космос? Другие планеты? Поживем — увидим!

Газовые циклы у подводных лодок

Одну из самых интересных технических проблем, связанных с оборотом технических газов, пришлось решать на подводном флоте. Обеспечение работы двигателей внутреннего сгорания (об атомных и иных энергоустановках речь здесь не идет) в замкнутом пространстве стало серьезным вызовом для конструкторов и инженеров. На его преодоление ушли целые десятилетия. При этом говорить об окончательной решенности проблем в данной сфере еще очень далеко.

«Нормальная» схема работы дизель-электрических лодок, как известно, устроена следующим образом. В надводном положении боевой корабль движется благодаря работе дизельного двигателя. Он одновременно и обеспечивает вращение винта, и снабжает энергией все системы судна, и заряжает аккумуляторы. В подводном положении такая схема неприменима, так как для работы подобного двигателя необходим воздух. Поэтому, опустившись на глубину, подводная лодка использует энергию, запасенную в аккумуляторах за время надводного хода.

Описанная выше схема использовалась на протяжении нескольких десятилетий и с технической точки зрения показала довольно высокую надежность. Увы, в определенный момент она перестала удовлетворять требованиям военных по тактическим соображениям.

Главный недостаток дизель-электрического принципа состоит в том, что боевой корабль вынужден значительную часть времени проводить в надводном положении. А это разрушает главное преимущество подводных лодок – высокую скрытность операций и возможность нанесения внезапного удара по гораздо более вооруженному противнику.

До поры до времени с этим мирились. Однако ко времени Второй Мировой войны, когда применение подводных лодок, особенно в Атлантическом океане, приобрело невиданный размах, проблема встала «в полный рост». Не помогало даже то, что немецкие подводники всплывали для зарядки батарей преимущественно ночью. Широкое использование патрульной авиации, а также развитие методов радиолокации делало шедшие на дизельном ходу лодки довольно легкой мишенью. Да и простое обнаружение «волчьих стай» позволяло конвоям союзников планировать свои действия таким образом, чтобы минимизировать потери караванов.

Отчасти данная проблема решалась созданием так называемого шноркеля (в русском языке РДП, что означает «работа двигателя под водой»). Речь шла о выдвижном устройстве-трубе, которое позволяло лодке, движущейся на перископной глубине, использовать для работы дизельного двигателя атмосферный воздух. И заодно отводить выхлопные газы.
Однако всех проблем подводников это устройство не решало. Во-первых, выдвижная труба, хоть и в меньшей степени, но все же оставалась серьезным демаскирующим признаком. А во-вторых, шноркель должен был гарантировать, что через открывающиеся отверстия в лодку не будет поступать забортная вода.

Увы, несмотря на установку соответствующих клапанов, гарантировать их стопроцентную надежность инженерам не удалось. Еще во время войны из-за несовершенства конструкции было потеряно несколько лодок. Да и в последующие годы такие инциденты также случались. Так, одной из основных версий гибели советской дизель-электрической лодки К-129 в 1968 году до сих пор считается «затопление лодки через шахту РДП при зарядке батарей по причине технической неисправности клапана и провал на запредельную глубину».

Да и сама концепция использования на лодке двух различных двигателей – для надводного и подводного хода – представляется не вполне удачной. В надводном положении кораблю приходится «таскать на себе» тяжелые и дорогие аккумуляторные батареи. А под водой – дизель. Это и удорожает, и утяжеляет конструкцию.

Все это предопределило необходимость перехода на новый тип энергоустановки – так называемый единый двигатель. Это агрегат, способный длительное время работать как в нормальной атмосфере, так и без доступа воздуха.

Справедливости ради следует сказать, что мысль о необходимости решения данной проблемы возникла в российском флоте еще в самом начале XX века. Однако в силу невозможности преодоления на том уровне развития науки некоторых технических проблем и в силу недостаточного внимания к ним эти работы не нашли широкого применения.

Замысел российских инженеров был довольно прост и интуитивно понятен. Наш соотечественник Степан Джевецкий в качестве основных энергоустановок использовал бензиновые двигатели, по тем временам довольно мощные – по 130 лошадиных сил. А для обеспечения их работы в подводном положении использовался подававшийся в машинное отделение сжатый воздух, хранившийся на лодке под давлением в 200 атмосфер. Выхлопные газы при этом выводились через специальную трубу, протянувшуюся внизу корпуса и оснащенную множеством отверстий, чтобы рассеять демаскирующие корабль пузыри.
Решить всех проблем, однако, таким образом не удалось. Пузырьки газа были довольно заметны. А сама конструкция оказалась исключительно сложной, а потому малонадежной. Но все же лодка Джевецкого решила главную задачу: она доказала принципиальную возможность использования двигателей внутреннего сгорания для обеспечения подводного хода лодок. И впоследствии такая идея была воплощена в жизнь.

Более широко работы по совершенствованию концепции «единого двигателя» развернулись после Первой Мировой войны, в 20-е годы прошлого столетия. Их вели как в Советском Союзе, так и в Германии. Первое, к чему пришли изобретатели – это отказ от сжатого воздуха. Совершенно очевидно: гораздо выгоднее хранить на лодке лишь реально необходимый для горения кислород.

Однако попытки хранения жидкого кислорода также сталкивались с многочисленными сложностями, так как уровень технологического развития той поры был еще недостаточен. Сложности вызывало даже изготовление емкостей для хранений окислителя. Так, использовавшиеся первоначально сплавы были признаны негодными. Кроме того, при заполнении цистерн (их разместили на экспериментальной лодке вместо аккумуляторных батарей) произошел ряд инцидентов, связанных с прорывом жидкого кислорода. Это неоднократно приводило к появлению трещин в корпусе лодки, что, очевидно, является для подводного корабля исключительно опасным.

Еще одним источником трудностей стала система подачи окислителя в двигатель. Пока из цистерн поступал скапливавшийся вверху газообразный кислород, система работала вполне исправно. Однако при попадании жидкого кислорода в трубах быстро появлялись ледяные углекислотные пробки. В итоге длительной надежной работы двигателя добиться не удавалось.

Именно поэтому в 30-е годы в СССР развернулась работа над «установкой РЕДО» (регенеративный единый двигатель особого назначения). В ее работе использовались собственные выхлопные газы. По похожей системе был устроен и появившийся чуть позже двигатель «ЕД-ХПИ» (единый двигатель с химическим поглотителем).

В надводном положении двигатель РЕДО работал как любой другой мотор. В подводном же положении выхлопные газы, прошедшие очистку, направлялись обратно к дизелю. При этом к ним добавлялся газообразный кислород, что несколько сближало состав смеси с воздухом. А избыток выхлопных газов, в первую очередь углекислота, сжимался, после чего удалялся с лодки в жидком виде. Это позволяло решить проблему демаскировки.

В Германии к решению той же проблемы подошли с принципиально иной стороны. Инженер Гельмут Вальтер предложил использовать в качестве двигателя турбинную установку, а в качестве окислителя – перекись водорода вместо кислорода.

Первоначально предложенный им агрегат работал по самой простой схеме. Продукты реакции разложения высококонцентрированного раствора перекиси водорода просто подавались в турбину, а газы отводились за борт.

Это, однако, никак не решало вопрос демаскировки. Пузырьки газа, содержащего много кислорода, а потому не очень хорошо растворявшегося в воде, были весьма заметны. Поэтому у изобретателей появилась новая идея: использовать «лишний» кислород для дальнейшей реакции. В продукты разложения перекиси водорода попросту подавалось обычное органическое топливо, которое потом сжигалось.

Предварительные расчеты, проведенные немецкими конструкторами, позволили им сделать вывод, что лодка с подобной двигательной установкой сможет развивать невиданную по тем временам подводную скорость. Когда же опытный экземпляр был создан, действительность превзошла самые смелые ожидания. Скорость была столь высокой (она превысила 28 узлов), что для корабля пришлось создавать принципиально новую геометрию корпуса.

Однако к этому моменту началась Вторая Мировая война. Вследствие многочисленных трудностей работы несколько застопорились. Лишь к самому концу войны немцы сумели спустить на воду несколько подводных лодок с такими установками. Проявить себя в боях им не довелось.

Скрыть свои достижения от американцев и англичан немцам не удалось. После войны лодки были доставлены в страны, где идею также попытались воплотить в жизнь. Однако и здесь, пока решались многочисленные технические трудности и строились опытные подлодки, история сделала крутой поворот. На флоте появилась принципиально новая энергетическая установка – ядерный реактор. В итоге США и Великобритания при развитии своих военно-морских сил отдали предпочтение им.

Тем не менее сама идея единого двигателя не умерла. В частности, была осуществлена попытка приспособить для целей подводного флота классическую водородную установку. В результате реакции водорода и кислорода, в ней образуется электрический ток, а в качестве «выбросов» – вода. При этом энергия вырабатывается без механического движения, что принципиально важно с точки зрения снижения другого ключевого демаскирующего фактора подлодок – шумности.

Стоимость водородного топлива военных, конечно, не смутила. Однако достичь необходимых тактико-технических характеристик, особенно в части скорости, таким боевым кораблям так и не удалось. Поэтому, хотя такие установки и используются (например, на современных немецких лодках), на практике их все равно приходится дополнять традиционным дизелем и аккумуляторными батареями.
Есть и другие концепции, призванные решить задачу создания подводной энергетической установки. Например, в Швеции применяется так называемый двигатель Стирлинга. Но это, как говорится, уже совсем другая история, ибо речь идет про двигатель не внутреннего, а внешнего сгорания.