Почему двигатель внутреннего сгорания не используют в подводных лодках

43. Тепловые двигатели – В.И. Лукашик, Сборник задач по физике

1126. Объясните причину вращения колеса (рис. 277). Какие преобразования энергии происходят при этом?
Колесо вращается за счет давления истекающего из трубки пара на его лопасти. Внутренняя энергия пара идет на работу по его расширению, которая, в свою очередь, идет на совершение работы по вращению колеса.

1127. Относится ли огнестрельное оружие к тепловым двигателям?
Да, поскольку при выстреле часть внутренней энергии топлива превращается в тепловую энергию снаряда.

1128. Какой вид энергии используется в установке, изображенной на рисунке 277; при выстреле из пушки?
В установке на рис. 277 используется энергия пара. При выстреле из пушки используется тепловая (внутренняя) энергия сгорающего взрывчатого вещества.

1129. Почему доливать воду в радиатор перегревшегося двигателя трактора следует очень медленно и только при работающем двигателе?
При быстром доливании воды в радиатор происходит процесс интенсивного парообразования, выделяется большое количество энергии. Двигатель выходит из строя.

130. Выполняя домашнее задание, ученик записал: «К машинам с тепловыми двигателями относятся: реактивный самолет, паровая турбина, мопед». Дополните эту запись другими примерами.
К машинам с тепловым двигателем относятся: автомобиль, тепловоз.

1131. Выполняя задание, ученик записал: «Двигатель внутреннего сгорания применяется в мотосанях, бензопилах». Дополните эту запись другими примерами.
Двигатель внутреннего сгорания применяют в автомобилях, дизельных тепловозах.

1132. Почему двигатели внутреннего сгорания не используются в подводной лодке при подводном плавании?
В подводных лодках не используют двигатели внутреннего сгорания из-за недостатка воздуха для создания рабочей смеси двигателя.

1133. В каком случае газообразная горючая смесь в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большей внутренней энергией: в начале такта «рабочий ход» или в конце его?
Горючая смесь обладает большей внутренней энергией в начале такта «рабочий ход».

1134. В каком случае жидкое распыленное топливо в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большей внутренней энергией: к концу такта всасывания или к концу такта сжатия?
Горючая смесь обладает большей внутренней энергией в конце такта сжатия.

1135. Почему температура газа в двигателе внутреннего сгорания в конце такта «рабочий ход» ниже, чем в начале этого такта?
Во время такта «рабочий ход» расширяющийся газ совершает работу за счет внутренней энергии смеси. Ее температура понижается.

1136. Почему в паровой турбине температура отработанного пара ниже, чем температура пара, поступающего к лопаткам турбины?
Часть внутренней энергии поступающего в турбину пара идет на совершение механической работы по ее вращению.

1137. Зачем в цилиндры дизельного двигателя (двигателя с воспламенением топлива от сжатия) жидкое топливо подается в распыленном состоянии?
Распыленное топливо обладает большей поверхностью. Это способствует более полному сгоранию топлива.

1138. Во время каких тактов закрыты оба клапана в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания?
Во втором и третьем такте.

1139. Отражается ли неполное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания на его КПД; на окружающей среде?
КПД уменьшается; окружающая среда сильнее загрязняется.

1140. Первый гусеничный трактор конструкции А. Ф. Блинова, 1888 г., имел два паровых двигателя. За 1 ч он расходовал 5 кг топлива, у которого удельная теплота сгорания равна 30 • 10 6 Дж/кг. Вычислите КПД трактора, если мощность двигателя его была равна около 1,5 кВт.

1141. В одной из паровых турбин для совершения полезной работы используется 1/5 часть энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в другой — 1/4 часть. КПД какой турбины больше? Ответ обоснуйте.
КПД тем больше, чем больше часть полезной работы по отношению к затраченной. Поэтому КПД второй турбины больше.

1142. Вычислите КПД турбин, описанных в предыдущей задаче.

1143. Определите КПД двигателя трактора, которому для выполнения работы 1,89 • 107 Дж потребовалось 1,5 кг топлива с удельной теплотой сгорания 4,2 • 10 6 Дж/кг.

1144. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 2,3 • 10 4 кДж, и при этом израсходовал бензин массой 2 кг. Вычислите КПД этого двигателя.

1145. За 3 ч пробега автомобиль, КПД которого равен 25%, израсходовал 24 кг бензина. Какую среднюю мощность развивал двигатель автомобиля при этом пробеге?

1146. Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя.

Двигатели Стирлинга на подводных лодках

Если немецкие специалисты развивают воздухонезависимые силовые установки на основе топливных элементов, то их шведские коллеги еще с 1960-х годов прорабатывают возможность применения на субмаринах двигателя Стирлинга.

Этот тип двигателя был запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом еще в 1816 году. Основной принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянно чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела в закрытом цилиндре. Обычно в роли рабочего тела выступает воздух, но также используются водород и гелий. Двигатель Стирлинга может преобразовывать в работу любую разницу температур.

ПРЕИМУЩЕСТВА ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА

От всех известных преобразователей энергии прямого цикла (дизелей, паровых и газовых турбин, карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, электрохимических генераторов и др.), которые могут использоваться в составе воздухонезависимых установок, двигатели Стирлинга выгодно отличаются целым рядом качеств, которые обуславливают перспективу их применения на подлодках. Это практическая бесшумность в работе из-за отсутствия взрывных процессов в цилиндрах двигателя и клапанного механизма газораспределения и достаточно плавного протекания рабочего цикла при относительно равномерном крутящем моменте, что напрямую влияет на акустическую скрытность подлодки. Высокий к, п. д. (до 40 %), что значительно выше соответствующего показателя лучших образцов дизелей и карбюраторных двигателей. Кроме того, возможность использования в качестве горючего нескольких типов углеводородного топлива (соляровое топливо, сжиженный природный газ, керосин и др.). Эксплуатация двигателей Стирлинга, работающих на традиционном топливе, не требует создания сложной береговой инфраструктуры (в отличие от электрохимических генераторов). Моторесурс современных двигателей Стирлинга составляет 20-50 тыс. часов, что в три – восемь раз превышает срок жизни топливных элементов (около 6 тыс. часов). При сроке эксплуатации ПЛ порядка 25-30 лет п рименение двигателей Стирлинга позволит сократить необходимое количество подводных лодок на 35-40 % по сравнению с потребным числом лодок с электрохимическими генераторами (из-за более высокой надежности).

ПРИМЕНЕНИЕ НА СУБМАРИНАХ

Характеристики двигателя Стирлинга делают его весьма перспективным для применения на подводном флоте. Шведская фирма «Кокумс» уже несколько десятилетий работает в этой области.

Еще в 1960-е годы высказывались предложения об установке двигателей Стирлинга на строившихся в то время субмаринах типа «Шеормен», но до этого не дошло – силовая установка потребовала гораздо больше времени на доводку.

Предложенная инженерами «Кокумс» схема реализации цикла Стирлинга предусматривает сжигание дизельного топлива в камере высокого давления. Окислителем служит кислород, хранящийся на подлодке в жидком виде. Давление в камере сгорания выше, чем давление воды снаружи субмарины, что позволяет удалять продукты сгорания в воду. В качестве рабочего тела выбрали гелий.

Результатом работы шведских специалистов стал двигатель, известный под обозначением 4V-275R. Впервые он был опробован на экспериментальной коммерческой субмарине «Сага», построенной во Франции в 1987 году по проекту фирмы «Комекс». Лодка подводным водоизмещением 545 т получила силовую установку, состоявшую из дизеля надводного хода мощностью 175 кВт и двух двигателей 4V-275R мощностью по 75 кВт. Привычный для дизель-электрических ПЛ электродвигатель подводного хода на «Саге» отсутствовал. Запас жидкого кислорода в криогенных емкостях составлял 6500 кг. Решение, примененное на «Саге», не годилось для боевых подлодок, поскольку маломощные двигатели Стирлинга не могли обеспечивать достаточно высокую скорость подводного хода. Однако такие двигатели могут устанавливаться в качестве вспомогательной силовой установки на дизель-электрических ПЛ, обеспечивая подзарядку аккумуляторов в подводном положении. Благодаря этому продолжительность пребывания субмарины под водой увеличивается до двух и более недель – в зависимости от запаса жидкого кислорода.

В 1988 году после переоборудования вернулась в строй ВМС Швеции ПЛ «Нэккен», получившая дополнительную секцию корпуса длиной 8 м, в которой установили два двигателя 4V-275R и емкости для жидкого кислорода. В 2001-2004 годах она находилась в аренде в ВМС Дании, после чего была выведена из боевого состава. В 2003-2004 годах аналогичной переделке (с установкой секции длиной 12 м) подверглись две ПЛ типа «Вестергетланд», а в 2009-2010 годах – еще две однотипные лодки, проданные Сингапуру. Ранее, в 1996 году, в состав ВМС Швеции вошли три ПЛ типа «Готланд» – первые, на которых двигатели Стирлинга были изначально предусмотрены проектом. Будут применены такие двигатели и на перспективных шведских ПЛ проекта А26, Помимо Швеции
ПЛ с двигателями Стирлинга строятся в Японии. В 2002 году их установили на подлодке «Асасио» (типа «Харусио»), а с 2009 года вступают в строй серийные ПЛ нового типа «Сорю» (семь в строю, две строятся и две заказаны), на которых устанавливается по четыре двигателя 4V-275R.

Почему двигатель внутреннего сгорания не используют в подводных лодках

Двигатель внутреннего сгорания отличается от паровых машин тем, что у него топливо сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра, поршень которого через специальную передачу приводит в движение какое-либо механическое устройство (насос, колеса, гребной вал и т. д.). Топливом является газ, либо горючая жидкость (спирт, бензин, керосин, соляровое масло и т. д.).

Поначалу изобретатели создавали в основном газовые двигатели внутреннего сгорания. Еще в 1801 г. француз Лебон (Lebon) предложил сжимать светильный газ и воздух отдельными насосами, а затем смешивать их в особой камере.

Газовый мотор Ленуара (вид сверху). А — рабочий цилиндр; S, SI — золотники, G, Н — эксцентрики, К — рабочий вал, М — спираль Румкорфа

Эту смесь следовало подавать в рабочий цилиндр и там воспламенять. Под действием высокой температуры давление газа сильно повышается, оно заставляет двигаться поршень, соединенный рычажной передачей с насосом[81].

В 1820 г. англичанин Сесил (Cecil) реально создал первый в мире газовый мотор. Он воспламенял в рабочем цилиндре смесь водорода с воздухом, вследствие чего поршень поднимался. При охлаждении под поршнем получалось разрежение и тогда давление атмосферного воздуха опускало поршень вниз (машины, у которых поршень опускался в результате давления внешнего воздуха, получили название «атмосферных»). Однако практического применения его двигатель не получил ввиду крайне низкого коэффициента полезного действия (КПД).

В 1823-26 гг. англичанин Браун (S. Brown) получил два патента на двигатель, в рабочем цилиндре которого воздух разрежался посредством взрывов небольших зарядов пороха. По предложенному им принципу другие изобретатели создали несколько вариантов двигателей «взрывного действия», приводивших в движение суда небольшого водоизмещения.

В 1830-50-е годы были запатентованы или построены более двадцати различных образцов двигателей внутреннего сгорания, работавших на газе. Это моторы Райта, Барнета, Барзанти, Маттеучи, Рейтмана и других.

В 1859-60 гг. французский изобретатель Этьен Ленуар (Etienne Lenoir; 1822–1900) создал двигатель внутреннего сгорания двойного действия, с водяным охлаждением рабочего цилиндра, работавший на светильном газе.[82] Газ воспламенялся электрической искрой от спирали Румкорфа. Мощность двигателя составила 12 лошадиных сил.

Хотя КПД газового мотора Ленуара не превышал 5 % (т. е. был аналогичен КПД паровых машин), он получил широкое распространение в 60-80-е годы XIX века. Выгодными его сторонами являлись малогабаритность, отсутствие парового котла и топки, быстрота и легкость приведения в действие, удобство хранения легкого топлива в резервуарах под давлением. Кроме того, хотя мотор Ленуара сильно шумел, работал он плавно и довольно надежно.

Четырехтактный газовый мотор Отто-Лангена (1866 г.)

В 1864-66 гг. немецкие изобретатели Николай-Август Отто (Nikolaus-August Otto; 1832–1891) и Евгений Ланген (Eugene Langen) сконструировали газовую «атмосферную машину» с КПД 15 %. Она стала первым по-настоящему работоспособным двигателем внутреннего сгорания. Троекратное превосходство над мотором Ленуара способствовало тому, что мотор Отто-Лангена очень быстро завоевал всеобщее признание. За десять лет Отто построил на своем заводе в Дейтце (недалеко от Кёльна) более 5000 таких двигателей.

Наконец, в 1876 г. Отто создал четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания. В нем были реализованы следующие принципы:

1) всасывание смеси газа и воздуха в течение первого хода поршня;

2) сжатие смеси во время второго хода;

3) воспламенение ее при «мертвом» положении поршня и расширение смеси во время третьего хода;

4) выталкивание смеси в течение четвертого хода. При этом цилиндр попеременно действовал то как насос, то как рабочий цилиндр.

Двигатель внутреннего сгорания такого типа оказался очень удобным в эксплуатации и получил широчайшее распространение во всем мире. Ряд заводов в Германии, Франции, Великобритании, США и других странах наладил выпуск четырехтактных газовых моторов типа Отто, с внесением различных изменений в их конструкцию.

Примерно в это же время (в 1872-76 гг.) американец Джордж Брайтон (George Brayton; 1830–1892) из Филадельфии создал первый в мире двигатель внутреннего сгорания с карбюратором. Этот прибор готовил смесь воздуха с керосином (или бензином) вне рабочего цилиндра, а затем впрыскивал ее в цилиндр, где происходило воспламенение. Тем самым был открыт путь для перехода на жидкое топливо.

В течение 80-90-х гг. XIX века все фирмы Европы и Америки, выпускавшие газовые моторы типа Отто, наладили производство карбюраторных керосиновых (либо бензиновых) двигателей, тоже работавших по циклу Отто. Главные различия между многочисленными образцами моторов заключались в устройстве карбюраторов.

Вполне закономерно, что были предприняты попытки применения моторов внутреннего сгорания на подводных лодках в качестве двигателей единого хода. Так, несколько конструкторов планировали использовать двигатель взрывного действия (мотор Брауна). Первым это хотел сделать Бауэр в 1854 г. на субмарине «Нуропеоп», которую он проектировал для англичан.

В последующие годы XIX века некоторые изобретатели в США, России, Франции и других странах пытались использовать на проектируемых ими подводных лодках газовые двигатели Ленуара (получившие известность под названием «качающихся газовых машин» и работавшие на светильном газе либо на аммиаке), четырехтактные газовые моторы Отто, керосиновые моторы Брайтона и другие двигатели внутреннего сгорания. Однако была реализована лишь небольшая часть этих проектов.

Неатомные подводные лодки с анаэробными энергетическими установками

В этой статье речь пойдет о субмаринах с анаэробными или воздухонезависимыми энергетическими установками (ВНЭУ). ВНЭУ – это весьма широкий класс различных двигателей, конструкторских решений, видов топлива. Отличает его от двигательных установок ПЛ 3-го поколения возможность гораздо дольше находиться в подводном положении, что значительно увеличивает скрытность такой подлодки и затрудняет ее обнаружение противолодочной авиацией. Подлодки предыдущего поколения, например, ДЭПЛ проекта 636 «Варшавянка» должны раз в 3-4 дня подниматься к поверхности, включать дизельные двигатели и подзаряжать аккумуляторные батареи. Современные подлодки с ВНЭУ могут находиться под водой неделями.

Рассмотрим основные конструкторские решения, которые применяются при строительстве таких субмарин

Двигатель Стирлинга

Двигатель Стирлинга – тепловая машина, в которой рабочее тело в виде газа или жидкости движется в замкнутом объеме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела, с извлечением энергии из возникающего при этом изменения давления. Обычно в роли рабочего тела выступает воздух, но также используются водород и гелий.

1. Громоздкость и материалоемкость: у двигателя Стирлинга рабочее тело требуется охлаждать, и это приводит к существенному увеличению массогабаритных показателей силовой установки за счёт увеличенных радиаторов.

2. Для получения характеристик, сравнимых с характеристиками ДВС, приходится применять высокие давления (свыше 100 атм) и особые виды рабочего тела – водород, гелий.

3. Тепло подводится не к рабочему телу непосредственно, а только через стенки теплообменников. Стенки имеют ограниченную теплопроводность, из-за чего КПД оказывается ниже, чем можно было ожидать. Горячий теплообменник работает в очень напряжённых условиях теплопередачи и при очень высоких давлениях, что требует применения высококачественных и дорогостоящих материалов. Создание теплообменника, который удовлетворял бы противоречивым требованиям, — весьма нетривиальная задача. Чем больше площадь теплообмена, тем больше потери тепла. При этом растёт размер теплообменника и объём рабочего тела, не участвующий в работе. Поскольку источник тепла расположен снаружи, двигатель медленно откликается на изменение теплового потока, подводимого к цилиндру, и не сразу может выдать нужную мощность при запуске.

4. Для быстрого изменения мощности двигателя используются способы, отличные от применяемых в ДВС: буферная ёмкость изменяемого объёма, изменение среднего давления рабочего тела в камерах, изменение фазного угла между рабочим поршнем и вытеснителем. В последнем случае отклик двигателя на управляющее действие водителя является почти мгновенным.

1. Простота конструкции — конструкция двигателя очень проста, он не требует дополнительных систем, таких как газораспределительный механизм. Он запускается самостоятельно и не нуждается в стартере. Его характеристики позволяют избавиться от коробки передач.

2. Увеличенный ресурс — простота конструкции, отсутствие многих «нежных» узлов позволяет «стирлингу» обеспечить небывалый для других двигателей запас работоспособности в десятки и сотни тысяч часов непрерывной работы.

3. Экономичность — для утилизации некоторых видов тепловой энергии, особенно при небольшой разнице температур, «стирлинги» часто оказываются самыми эффективными видами двигателей.

4. Низкий уровень шума – «стирлинг» не имеет выхлопа из цилиндров, а это значит, что уровень его шума гораздо меньше, чем у поршневых двигателей внутреннего сгорания.

В подлодках с двигателями Стирлинга используется стандартное дизельное топливо и жидкий кислород в качестве окислителя. Пионерами в создании ВНЭУ со «стирлингами» стали шведы. Их подводные лодки типа «Готланд» стали первыми серийными субмаринами с подобными двигателями. Надо сказать, что «стирлинги» уступают современным дизелям по мощности, поэтому их используют как дополнение к классической дизель-электрической силовой установке. Тем не менее, это «дополнение» позволяет ПЛ типа «Готланд» находиться под водой до 20 суток. Скорость на «стирлинге» – 5 узлов. Кроме шведских субмарин двигатели Стирлинга применяются на японских ПЛ типа «Сорю».

Электрохимические генераторы

Еще один тип ВНЭУ – это ЭХГ. Электрохимический генератор создан на базе топливных элементов. По сути, это аккумуляторная батарея с постоянной подзарядкой. Принцип работы энергетической установки с электрохимическим генератором тот же, что и 150 лет назад, когда англичанин Уильям Роберт Гров случайно обнаружил при электролизе, что две платиновые полоски, обдуваемые – одна кислородом, а другая – водородом, помещенные в водный раствор серной кислоты, дают ток. В результате реакции, кроме электрического тока, образовывались тепло и вода. При этом энергетическое превращение происходит бесшумно, а единственным побочным продуктом реакции является дистиллированная вода, которой достаточно легко найти применение на подводной лодке.

По критериям эффективности и безопасности водород решили держать в связанном состоянии в форме металлогидрида (специальный сплав металла в соединении с водородом), а кислород – в сжиженном виде в специальных емкостях между легким и прочным корпусами подлодки. Между водородным и кислородным катодами находятся полимерные электролитные мембраны протонного обмена, выполняющие функцию электролита.

ВНЭУ с ЭХГ нашли применение на немецких субмаринах типа 212. Несмотря на очевидные преимущества разработанной установки на топливных элементах, она не обеспечивает требуемые оперативно-тактические характеристики подводной лодки океанского класса, прежде всего в части, касающейся выполнения скоростных маневров при преследовании цели или уклонении от атаки противника. Поэтому подводные лодки оснащаются комбинированной двигательной установкой, в которой для движения на высоких скоростях под водой используются аккумуляторные батареи или топливные элементы, а для плавания в надводном положении – традиционный дизель-генератор, применяемый также для подзарядки аккумуляторных батарей. Электрохимический генератор, состоящий из девяти модулей топливных элементов, имеет суммарную мощность 400 л. с. и обеспечивает движение лодки в подводном положении со скоростью 3 узла в течение 20 суток с показателями шумности ниже уровня естественных шумов моря.

Совсем недавно успехов в создании ВНЭУ достигли испанцы на ПЛ типа S-80. Они также использовали ЭХГ в качестве анаэробной вспомогательной установки, однако пошли по пути получения водорода из этанола в результате его разложения. Кислород хранится в жидком виде в специальном резервуаре. Длительность пребывания субмарины под водой достигает 15 суток.

Парогенераторная анаэробная энергетическая установка

Французские инженеры создали парогенераторную анаэробную установку MESMA (Module d’Energie Sous-Marine Autonome) — автономный энергетический модуль для субмарин. В работе MESMA используется принцип цикла Ранкина, который состоит из процессов нагревания жидкости, ее испарения и перегрева пара, адиабатного расширения пара и его конденсации. Установка создана на основе паровой турбины, работающей по замкнутому циклу. В качестве горючего используется этанол, окислитель — жидкий кислород. Этанол поступает в камеру сгорания, в которую также поступает кислород уже в газообразном состоянии. Температура горения смеси спирта и кислорода может достигать более 700° С. Продукты сгорания этанола — вода и углекислый газ, высокое давление выделяемого углекислого газа (до 60 атмосфер) позволяет легко его удалять за борт без применения компрессора на глубинах до 600 м.

Срок службы камеры сгорания определен в 30 лет. Таким образом, она используется в течение всего срока эксплуатации подводной лодки.

Теплообменник камеры сгорания разогревает парогенератор, изготовленный из никелевых сплавов. Разогретый пар приводит в действие малошумный высокооборотный турбогенератор переменного тока.

Отработанный пар поступает в никель-алюминий-бронзовый конденсатор, который также является охладителем второго контура. Конденсатор охлаждается проточной забортной водой. Полученный конденсат возвращается в парогенератор. Общее количество воды в системе «парогенератор-конденсатор» — около 500 л. Скорость вращения паровой турбины до 10 тыс. об/мин. Номинальная выходная мощность генератора не менее 200 кВт.

Мощность установки MESMA позволяет развивать субмаринам проекта «Скорпена» подводный ход в 4 узла, при длительности плавания около 250 часов. Для достижения более высоких скоростей используются традиционные аккумуляторные батареи.

Литийионные аккумуляторы

Пятого марта 2020 года японцы спустили на воду 11-ю подлодку проекта «Сорю», однако эта субмарина имеет существенное отличие от других ПЛ этого типа – на ней установлены литийионные аккумуляторные батареи.

За счет использования литийионных аккумуляторов японцы смогли отказаться от использования на новой субмарине как двигателей Стирлинга, так и традиционных свинцово-кислотных батарей.

Литийионные батареи обеспечивают такой ПЛ длительность подводного хода сопоставимую с другими ВНЭУ, а большая емкость новых батарей позволяет субмарине достигать подводной скорости в 20 узлов.

ВНЭУ в российском ВМФ

Конечно же, главный для нас вопрос – это положение с анаэробными двигателями для ПЛ в России. Как обстоят наши дела? К сожалению, наши разработчики пока не достигли успеха в создании ВНЭУ. Первой отечественной ДЭПЛ с ВНЭУ должна была стать субмарина проекта 677 «Лада», но дело не заладилось. Тем не менее, работы по созданию ВНЭУ продолжаются и в 2019 году открыта новая ОКР по данной теме.

В создании ВНЭУ принимают участие ЦКБ «Рубин» – разрабатывающее анаэробную установку на основе ЭХГ и КБ «Малахит», работающее над созданием анаэробного газотурбинного двигателя замкнутого цикла.

Разработка «Малахита» – это единый газотурбинный двигатель, который можно использовать как в надводном, так и в подводном положении. В надводном положении для движения используется атмосферный воздух. Под водой происходит подача окислителя из сосуда Дьюара, где содержится жидкий кислород. Выделяемая турбиной газовая смесь очищается и замораживается, ничего не выделяя наружу. Таким образом, скорость подводного хода без использования аккумулятора (только от ВНЭУ) превышает 10 узлов. «Малахит» разрабатывает не только двигатель, но и ПЛ. Проект имеет шифр П-750Б. Проектируемая подлодка имеет 1450 тонн надводного водоизмещения, экипаж в 18-20 человек, глубину погружения до 300 м, максимальную скорость хода в 18 узлов. Подлодка может иметь на вооружении торпеды, мины и даже крылатые ракеты «Калибр».

Заключение

Осталось ответить на вопрос: почему российский ВМФ нуждается в подлодках с ВНЭУ? По существу, современные ВНЭУ имеют ряд недостатков: малая мощность, что заставляет использовать их вместе с традиционной дизель-электрической энергетической установкой, как следствие – малая скорость подводного хода на ВНЭУ (не относится к ДЭПЛ с литий – ионными аккумуляторами), высокая стоимость, необходимость сооружения на ВМБ специальной инфраструктуры.

И всё же достоинства превосходят недостатки. Главное из них – высокая скрытность и затруднение обнаружения такой ПЛ противолодочной авиацией. Для нас это очень актуально, ведь, например, Япония имеет около сотни современных противолодочных самолетов. Другое достоинство – очень малый уровень шума, зачастую меньший, чем фоновый шум моря. И наконец, как бы дорога ни была субмарина с ВНЭУ, она всё равно дешевле атомной. Кроме того, подлодки с ВНЭУ активно применяются во флотах наших потенциальных противников: Германии, Турции, Японии. В случае конфликта нашим подводникам придётся противостоять более совершенным ПЛ. И если не разрабатывать современных двигателей с ВНЭУ, то технологический разрыв, имеющий место сейчас, со временем станет непреодолимой пропастью.