Проект японской подлодки с двигателем Стирлинга следующего поколения

Начались исследования, проектирование и разработка преемника японских ударных подводных лодок класса Soryu, которые поступили на вооружение в 2009 году. Этому новому типу было дано обозначение 29SS.

Созданием субмарин нового поколения занимается компания Mitsubishi Heavy Industries (MHI). Soryu получила широкое признание в мире как одна из лучших подлодок и часто рассматривается в качестве наиболее передовой и самой малошумной, об этом пишет указывает издание Navy Recognition.  

Дизель-электрический корабль, использующий двигатели Стирлинга, весит приблизительно 4 000 тонн и является крупнейшей послевоенной субмарины страны, «обеспечивая важное тактическое и стратегическое преимущество перед конкурентами». В настоящее время в составе японского флота находятся 10 субмарин данного типа. Еще три единицы строятся и должны быть введены в строй до 2023 года.

Недавно тип Soryu прошел модернизацию. На новые подлодки будут установлены передовые литиево-ионные батареи в качестве малошумного источника питания, являясь одним из основных технологических прорывов, которые, как ожидается, будут наследованы классом 29SS.

Японский производитель подводных лодок, представил предварительный проект типа 29SS. Как утверждается, первый его представитель должен быть введен в эксплуатацию в конце 2020-х годов. Фаза НИОКР будет проходить в период с 2025 по 2028 год, а первый корабль этого класса, вероятно, будет введен в строй около 2031 года.

Ожидается, что 29SS сохранит общую форму корпуса Soryu, однако новые корабли будут иметь ряд изменений в конструкции, включая существенно уменьшенный парус (ранее так называлась башня управления). Предполагается, что он будет смещен во внутрь субмарины, что позволит уменьшить гидродинамическое сопротивление. Это положительно скажется на шумовой сигнатуре подводных лодок. При этом плавники будут перемещены с паруса на корпус.

Кроме того, планируется, что 29SS будет оснащена эжектором (струйным насосом), который заменит традиционный винт, используемый для движения. Впрочем, данное новшество ожидается уже на будущих австралийских подводных лодках класса Attack.

29SS, вероятно, сохранит то же вооружение, что и лодки Soryu, имеющие шесть носовых 533-мм торпедных аппарата, до 30 торпед типа 89 или заменяющие их противокорабельные ракеты «Саб-Гарпун». Хотя существует общая тенденция к установке вертикальных пусковых шахт за парусом подводной лодки, у Японии нет предназначенных для них ракет.

Двигатель Стирлинга

По мнению многих зарубежных специалистов, перспективным направлением является разработка и широкое внедрение энергетических установок на основе двигателей Стирлинга.

Низкий уровень шума, малая токсичность отработавших газов, работа на различных видах топлива, большой ресурс, соотношение размеров и массы, хорошие характеристики крутящего момента – все эти параметры дают возможность двигателям Стирлинга в ближайшее время значительно «потеснить» двигатели внутреннего сгорания.  

Двигатель Стирлинга, относящийся к классу двигателей с внешним подводом теплоты, является уникальной тепловой машиной. Циклические процессы сжатия и расширения в двигателе происходят при различных значениях температуры, а управление потоком рабочего тела осуществляется путем изменения его объема.

Конструктивно двигатель представляет собой удачное сочетание в одном агрегате компрессора, детандера и теплообменных устройств: нагревателя, регенератора и холодильника, образующих внутренний контур. Он содержит некоторый постоянный объем рабочего газа, перемещающийся между «холодной» частью (находящейся в зоне температуры окружающей среды) и «горячей» частью.

Как у любого двигателя с внешним подводом теплоты, нагревание рабочего тела во внутреннем контуре происходит через теплообменную поверхность за счет сжигания любого вида топлива или других источников теплоты. Это позволяет применять в двигателях Стирлинга как традиционные, так и нетрадиционные виды топлива – биогаз, уголь, отходы лесной промышленности и сельского хозяйства, а также солнечную и другие виды энергии. Многотопливность делает их особенно привлекательными для использования возобновляемых и местных источников энергии.

Уже сегодня наиболее крупные инновационные проекты в области альтернативной энергетики связаны именно с двигателями Стирлинга.

Двигатель Стирлинга и производители подлодок

Нужно отметить, что в тех областях техники, где начинают применять двигатели Стирлинга, происходит технологический рывок. Так, например, применение на шведских неатомных подводных лодках анаэробных энергоустановок с двигателями Стирлинга значительно повысило их «скрытность» и совершило настоящий переворот в области подводного кораблестроения.    

Сейчас по этому пути идут все ведущие фирмы, производители подлодок,  поскольку «на кону» – мировой рынок подводных лодок XXI века, а это примерно 400 единиц до 2030 года. «Козырными картами» в этой борьбе, несомненно, станут субмарины с двигателями Стирлинга. Они уже в настоящее время по «скрытности» и другим характеристикам не только приблизились к атомоходам, но по некоторым показателями даже превосходят их.

Так, в ходе двух учений в Атлантике, прошедших в 2003 г., шведская подводная лодка Halland с анаэробными двигателями Стирлинга опередила испанскую субмарину с обычной дизель-электрической установкой, а затем и французскую атомную подлодку. Она же в Средиземном море лидировала в «схватке» с американской атомной подлодкой «Хьюстон». Нужно отметить, что малошумная и высокоэффективная Halland в 4,5 раза дешевле своих атомных соперников.

/По материалам naukatehnika.com/