Ispitivanja prvih anaerobnih elektrana. "Kalina" je ruska podmornica pete generacije sa zračno neovisnom elektroenergetskom (anaerobnom) instalacijom (VNEU). Princip rada plinskoturbinskih elektrana
Prikaz podmornice projekta Amur-950 s anaerobnom elektranom
Središnji projektantski biro MT "Rubin"
Perspektivna ruska anaerobna elektrana, koja se planira postaviti na eksperimentalnu podmornicu projekta 677 Lada i novu nenuklearnu podmornicu projekta Kalina, dobit će bateriju dvostrukog kapaciteta. Prema Mil.Press FlotProm-u, električna snaga poboljšane baterije bit će sto kilovata umjesto 50 za trenutni uzorak. Planirano je da se razvoj i testiranje nove baterije za anaerobne elektrane podmornica dovrše do 2020. godine.
Moderne dizel-električne podmornice imaju nekoliko prednosti u odnosu na veće nuklearne podmornice. Jedna od glavnih takvih prednosti je gotovo potpuna bešumnost kursa u potopljenom položaju, budući da su u ovom slučaju za kretanje broda odgovorni samo tihi elektromotori na baterije. Ove baterije se pune iz dizel generatora u površinskom položaju ili na dubini s koje je moguće postaviti disalicu, posebnu cijev kroz koju se zrak može dovoditi u generatore.
Nedostaci konvencionalnih dizel-električnih podmornica uključuju relativno kratko vrijeme koje brod može provesti pod vodom. U najboljem slučaju može doseći tri tjedna (za usporedbu, ova brojka za nuklearne podmornice je 60-90 dana), nakon čega će podmornica morati izroniti i pokrenuti dizel generatore. Anaerobna elektrana, kojoj nije potreban vanjski zrak, omogućit će nenuklearnoj podmornici da ostane potopljena mnogo dulje. Na primjer, podmornica projekta Lada s takvom instalacijom može biti pod vodom 45 dana.
Obećavajuća ruska anaerobna elektrana za rad će koristiti visoko pročišćeni vodik. Taj će se plin na brodu dobiti iz dizelskog goriva reformiranjem, odnosno pretvaranjem goriva u plin koji sadrži vodik i aromatične ugljikovodike, koji će zatim proći kroz jedinicu za dobivanje vodika. Vodik će se zatim dovoditi u gorive ćelije vodik-kisik, gdje će se proizvoditi električna energija za motore i sustave na vozilu.
Baterija BTE-50K-E na ispitnom stolu
Državni istraživački centar Krylov
Bateriju, inače poznatu kao elektrokemijski generator, razvija Središnji istraživački institut za pomorsku elektrotehniku i tehnologiju. Ova baterija, koja stvara električnu energiju reakcijom vodika i kisika, nazvana je BTE-50K-E. Snaga mu je 50 kilovata. Snaga poboljšane baterije bit će sto kilovata. Nova baterija bit će dio energetskih modula perspektivnih nenuklearnih podmornica kapaciteta 250-450 kilovata.
Uz same elektrokemijske elemente, inače poznate kao vodikove gorive ćelije, takvi moduli će uključivati pretvarače ugljikovodičnih goriva. U njima će se odvijati proces reformiranja dizelskog goriva. Kako je za Mil.Press FlotProm rekao jedan od programera nove baterije, pretvarač ugljikovodičnih goriva je trenutno u razvoju. Ranije je objavljeno da se razvoj anaerobne elektrane za podmornice planira završiti prije kraja 2018. godine.
U veljači prošle godine, istraživači s Georgia Institute of Technology na razvoju kompaktne četverotaktne klipne jedinice za katalitičku reformu metana i proizvodnju vodika. Nove jedinice mogu se povezati zajedno, čime se povećava prinos vodika. Instalacija je prilično kompaktna i ne zahtijeva jako zagrijavanje. Reaktor radi na četverotaktnom ciklusu. U prvom taktu, metan pomiješan s parom se dovodi u cilindar kroz ventile. U tom se slučaju klip u cilindru glatko spušta. Nakon što klip dosegne donju točku, dovod smjese je blokiran.
U drugom taktu klip se diže, komprimirajući smjesu. Istodobno, cilindar se zagrijava na 400 stupnjeva Celzija. U uvjetima visokog tlaka i zagrijavanja odvija se proces reformiranja. Kako se vodik oslobađa, on prolazi kroz membranu, što zaustavlja ugljični dioksid, također nastao tijekom reformiranja. Ugljični dioksid apsorbira se adsorbirajućim materijalom pomiješanim s katalizatorom.
U trećem taktu, klip se spušta u najniži položaj, naglo smanjujući tlak u cilindru. U tom slučaju ugljični dioksid se oslobađa iz adsorbentskog materijala. Zatim počinje četvrti takt u kojem se ventil otvara u cilindru, a klip se ponovno počinje dizati. Tijekom četvrtog takta ugljični dioksid se istiskuje iz cilindra u atmosferu. Nakon četvrte mjere ciklus počinje ponovno.
Vasilij Sičev
Nerazlučiv u morskim dubinama, gotovo tih i, što je najvažnije, potpuno autonoman. Takva će biti nenuklearna podmornica Lada. Ovu priliku brodu će pružiti najnovija anaerobno - zračno neovisna elektrana (VNEU). To će spasiti brod od potrebe da neprestano pluta na površinu kako bi se napunile baterije i nadopunio dotok zraka neophodan za rad dizel generatora u potopljenom položaju. Zahvaljujući novim jedinicama, "Lada" će moći biti potopljena i do nekoliko tjedana, a da pritom ne odaje svoju prisutnost.
Nenuklearne podmornice pokreću motori koji koriste električnu energiju pohranjenu u baterijama. Međutim, punjenje baterije ne traje dugo. Kretanje u zoni borbene ophodnje brzinom od 2-4 čvora u potopljenom položaju može trajati najviše četiri dana; dok su baterije ispražnjene za 80%. A za njihovo punjenje potrebno je dva dana. Kada vozite maksimalnom brzinom, baterije se uglavnom isprazne za nekoliko sati. Nakon toga se moraju napuniti dizelskim motorom kojem je za rad potreban zrak. Odnosno, čamac mora nužno izroniti kako bi napunio baterije, čime se potpuno demaskira.
Zbog toga je tijekom Drugog svjetskog rata stradalo više brodskih posada nego što ih je uništeno dubinskim bombama ili minama u potopljenom položaju. Čamci koji su isplivali na površinu postali su laka meta neprijateljskih zrakoplova koji su lutali nad morem. I često je, bježeći od zračnog napada, posada hitno zaronila, a da nije imala vremena ni zatvoriti otvor osovine za rezanje.
Anaerobni, ili motor neovisan o zraku, je motor koji za rad ne treba atmosferski zrak. Brod možda neće stalno plutati na površinu radi ponovnog punjenja, što znači da će neprijatelj ostati neprimijećen. 
Pioniri u svjetskom razvoju VNEU su Nijemci s podmornicom projekta U-212/214. Francuska obrambena tvrtka DCNS objavila je 2014. uspjeh u stvaranju sličnih sustava. Instalacija koju je kreirala namijenjena je podmornicama tipa Scorpene. Još jedan projekt DCNS-a, veću podmornicu poznatu pod nazivima "SMX Ocean" i "Shortfin Barracuda", odabrala je australska mornarica za svoj program. Međutim, švedski brod HSwMS Gotland smatra se najuspješnijim i najopasnijim. Ovaj brod je postao prava legenda. I to ne švedska, nego američka flota.
Brod je izgrađen od nisko-magnetnog čelika. Na brodu se nalazi 27 kompenzacijskih elektromagneta, koji u potpunosti isključuju detekciju broda detektorima magnetskih anomalija. Zahvaljujući višenamjenskom elektromotoru i zaštiti od vibracija mehanizama, Gotland se lokatorima praktički ne razlikuje čak ni u neposrednoj blizini američkih brodova. Čamac se stapa s prirodnom toplinom i pozadinom buke oceana. Ali najvažnije je da ona, naoružana s 18 torpeda, možda neće izroniti do 20 dana.
Najnaprednije ruske nenuklearne podmornice projekta 636.3 "Varshavyanka" nazvane su "crna rupa" zbog niske buke i tajnosti. Danas su naoružani najnaprednijim torpedima i krstarećim projektilima Kalibr. Prvi su sposobni potopiti bilo koji brod ili čak nosač zrakoplova. Drugi je uništavanje obalnog cilja na udaljenosti do 2,5 tisuće kilometara. No, kao i brodovi iz Drugog svjetskog rata, Varshavyanka je često prisiljena izroniti kako bi napunila baterije, što znači da će posada takvog broda uvijek biti ranjiva u dugoj konfrontaciji. 
Najnovije podmornice Lada zamjenjuju Varšavjanku. Danas, u sastavu Ratne mornarice, prva podmornica ovog projekta, St. Petersburg, već je na borbenoj straži. Drugi - "Kronstadt" bit će predan floti 2018. godine. Treći - "Velikie Luki" i dalje je na dionicama brodogradilišta. Pretpostavlja se da će brod koji slijedi biti porinut već s domaćom anaerobnom elektranom. Po svojim karakteristikama bitno će se razlikovati od onih na zapadnim brodovima. Na tome danas rade dva projektna biroa koja se tradicionalno bave projektiranjem podmornica: Sanktpeterburški pomorski inženjerski biro "Malakhit" i Središnji projektni biro za pomorsku tehniku "Rubin".
Detalji projekta su još uvijek u tajnosti. Poznato je da se ruski razvoj temelji na parnom reformiranju s elektrokemijskim generatorom na bazi čvrstih elemenata. Njegov industrijski prototip je već stvoren. Od temeljnih tehnologija implementira proizvodnju vodika iz dizelskog goriva, stvaranje elektrokemijskog generatora koji iz vodika izdvaja električnu struju te uklanjanje otpadnih produkata prvog ciklusa. Odnosno onaj koji se dobiva tijekom reakcije CO2. To u osnovi razlikuje ruski sustav od stranih analoga, budući da nije potrebno nositi zalihu vodika na brodu. Proizvodi se izravno u tvornici reformiranjem dizelskog goriva Profesor Akademije vojnih znanosti Vadim Kozyulin kaže da će pojava brodova neovisnih o zraku ozbiljno povećati borbeni potencijal dizel-električnih podmornica. Glavno mjesto njihove primjene su kopnena mora s malim dubinama. Ovo je Baltik, Crna, Kaspijska ili Južna Kina.
No, najperspektivniji je bio smjer povezan s pretvorbom kemijske energije izravno u električnu, bez procesa izgaranja ili mehaničkog kretanja, drugim riječima, s generiranjem električne energije na tihi način. Govorimo o elektrokemijskim generatorima. U praksi je ova metoda našla primjenu u suvremenom njemačkom jeziku podmornica U-212. Izgled anaerobne elektrane prikazan je na slici 12.
Elektromehanički generator temelji se na gorivnim ćelijama. Zapravo se radi o punjivoj bateriji s stalnim punjenjem. Fizika njegovog rada temelji se na procesu koji je obrnut od elektrolize vode, kada se električna energija oslobađa kada se vodik spoji s kisikom. U ovom slučaju pretvorba energije se odvija tiho, a jedini nusprodukt reakcije je destilirana voda, koja se vrlo lako može koristiti u podmornici.
Prema kriterijima učinkovitosti i sigurnosti, vodik se pohranjuje u vezanom stanju u obliku metalnog hidrida (legura metala u kombinaciji s vodikom), a kisik se skladišti u ukapljenom obliku u posebnim spremnicima između lake i izdržljive podmornice. trupovi. Između katode vodika i kisika nalaze se polimerne elektrolitske membrane protonske izmjene, koje djeluju kao elektrolit.
Snaga jednog elementa doseže 34 kW, a učinkovitost elektrane je do 70 posto. Unatoč očitim prednostima razvijene instalacije na gorive ćelije, ona ne pruža potrebne operativne i taktičke karakteristike podmornice oceanske klase, prvenstveno u smislu izvođenja manevara velike brzine pri progonu cilja ili izbjegavanju napada neprijateljskim torpedom. Stoga su podmornice Projekta 212 opremljene kombiniranim pogonskim sustavom, u kojem se koriste baterije ili gorivne ćelije za kretanje velikom brzinom pod vodom, te tradicionalnim dizel generatorom, koji uključuje 16-cilindarski dizelski motor u obliku slova V i sinkroni alternator. Dizel generatori također se koriste za punjenje baterija - tradicionalni element nenuklearnih podmornica. Elektrokemijski generator, koji se sastoji od devet modula gorivnih ćelija, ima ukupni kapacitet od 400 KS. s. te osigurava kretanje podmornice u potopljenom položaju brzinom od 3 čvora tijekom 20 dana uz razinu buke ispod razine prirodne buke mora.
Kombinirane elektrane
Nedavno su postale popularne kombinirane elektrane. U početku su kombinirane elektrane potaknule želju da se ratnim brodovima u isto vrijeme osigura velika brzina za borbu i veliki domet krstarenja za operacije u udaljenim područjima oceana. Konkretno, kombinacija kotlovsko-turbinskih i dizelskih elektrana pojavila se na njemačkim krstašima iz Drugog svjetskog rata. Šezdesetih godina prošlog stoljeća na brodovima su se pojavile plinske turbine koje su se zbog svoje učinkovitosti i radnih karakteristika mogle koristiti samo kratko vrijeme i pri velikim brzinama. Kako bi se nadoknadio ovaj nedostatak, počeli su se kombinirati s kotlovsko-turbinskom (COSAG) ili dizel (CODAG) elektranom. Nešto kasnije pojavile su se tzv. marširajuće plinske turbine za koje su bile potrebne naknadne turbine (COGAG). Tek je pojava plinskih turbina za sve načine rada omogućila prelazak na homogenu plinsku turbinsku elektranu.
Postoje čak i jedinstvene kombinacije CODEAG elektrana (dizel-plinska turbina s punim električnim pogonom), koja se nalazi na fregati " Vojvoda»britanska kraljevska mornarica. Prilikom izrade, dizajneri su polazili od potrebe da se osigura ultra-niska razina buke pri malim brzinama kada se koristi vučna sonarna antena, kao i brz prijelaz s male brzine na veliku brzinu. Instalacija uključuje dvije plinske turbine ukupne snage 31.000 KS. s., dva istosmjerna pogonska motora kapaciteta po 2000 litara. s., ugrađen u vodove propelerne osovine i pogonjen s četiri diesel generatora ukupnog kapaciteta 8100 litara. s. Takva glavna elektrana radi u četiri načina: mala brzina s minimalnom razinom buke kada su glavni mjenjači isključeni; velika brzina tijekom rada plinskih turbina na propelerima kroz mjenjače zajedno s pogonskim motorima; međubrzina tijekom rada jedne plinske turbine za jedan propeler i jednog pogonskog motora za drugi propeler s isključenim mjenjačem; manevriranje kada se koriste samo dizelaši. Propeleri rade unatrag samo od propeler motora.
odnosno, za razliku od motora s unutarnjim izgaranjem, motor s unutarnjim izgaranjem, gdje je radna tekućina istovremeno zapaljivo gorivo unutar cilindra, u Stirlingu gorivo gori vani, zagrijava radnu tekućinu (zrak) unutar cilindra, a zatim, kao i obično, ručica itd.
u ovom članku nisam vidio stvarni glavni pozicionirani čip, anaerobnost, to jest, kao što motor s unutarnjim izgaranjem treba kisik za izgaranje, isti se proces izgaranja koristi u stirlingu, odnosno kisik je još uvijek potreban
samo gorenje se prenosi iznutra prema van i to je to. Pa i Stirling gori stalno, a ne u eksplozivnom impulsu, kao u motoru s unutarnjim izgaranjem, otuda njegova bešumnost, korisna za podmornicu. Ali to su svi plusi
Mislio sam da će se umjesto gorenja koristiti neke druge egzotermne kemijske reakcije, primjerice, uz sudjelovanje vode umjesto kisika, što je logično, kisika ima puno na kopnu, a sama voda pod vodom.
Ne znam, ulijte ga u cilindar ili izvan njega, dobro, barem živo vapno, ali prelijte ga vodom, pretvorite stvorenu toplinu u rotaciju
zašto tražiti anaerobni motor i još uvijek koristiti kisik
nadalje, ako razvijemo ideju - projekt koristi elektromotor kao glavni marš motor, a stirling će biti potreban samo za punjenje baterija, pa nije li se onda lakše usredotočiti na način izravnog dobivanja EMF-a putem kemikalija reakcije bez mehanike?
To me podsjetilo kako sam ljeti u seoskoj kući bez svjetla spojio inverter 220 na auto akumulator, na koji sam spojio štedne žarulje, na LED diode, u kojima je nizak napon. Onda mi je sinulo da je glupo prvo povecati napon sa 12 na 220, pa opet padne u sijalici, napravio sam domacu LED za 12v i baterija je pocela da traje tri puta duze..
U sovjetsko vrijeme u Podolsku su se izrađivale suho napunjene baterije, na čijim se pločama utisnuo sastav koji je odgovarao napunjenom stanju olovne baterije. Takav akumulator može se jako dugo čuvati u skladištu i puniti, a zatim kupac ulijeva elektrolit u njega i odmah ga stavlja na automobil. Na primjer, na podmornicu utovarite suhe ploče s elektrolitom koji se troše tijekom kretanja i zamjenjuju svježim, a zatim se novi materijal utovari u dok kao gorivo, a istrošeni se iskrcava i regenerira u tvorničkim uvjetima u novi suho punjeni. Svi. Bez dvostruke pretvorbe s učinkovitošću parne lokomotive, bez kisika, stvarno anaerobni krug.
Pa, s olovno-kiselinskom baterijom, ovo je samo slobodna ideja, možete smisliti puno savršeniji proces, na primjer, na litiju, ovo je još uvijek minus težina i minus opasna kiselina
Ruski programeri započeli su testiranje anaerobne elektrane za napredne dizel-električne podmornice; prototipovi na tlu se testiraju. To je, prema RIA Novostima, rekao predsjednik Ujedinjene brodograditeljske korporacije Aleksej Rahmanov. Prema njegovim riječima, u bliskoj budućnosti programeri - Središnji projektni biro za pomorstvo Rubin, Zavod za pomorsko inženjerstvo Malachite i Državni istraživački centar Krylov - također planiraju stvoriti pomorski prototip anaerobne instalacije.
Moderne dizel-električne podmornice imaju nekoliko prednosti u odnosu na veće nuklearne podmornice. Jedna od glavnih takvih prednosti je gotovo potpuna bešumnost kursa u potopljenom položaju, budući da su u ovom slučaju za kretanje broda odgovorni samo tihi elektromotori na baterije. Ove baterije se pune iz dizel generatora u površinskom položaju ili na dubini s koje je moguće postaviti disalicu, posebnu cijev kroz koju se zrak može dovoditi u generatore.
Nedostaci konvencionalnih dizel-električnih podmornica uključuju relativno kratko vrijeme koje brod može provesti pod vodom. U najboljem slučaju može doseći tri tjedna, ali obično ne prelazi 7-10 dana. Nakon toga podmornica treba izroniti i pokrenuti dizel generatore. Anaerobna elektrana, kojoj nije potreban vanjski zrak, omogućit će nenuklearnoj podmornici da ostane potopljena mnogo dulje.
Planirano je da se testiranje ruske anaerobne elektrane za podmornice završi do kraja 2021. godine. Usporedno s razvojem i testiranjem, stručnjaci ocjenjuju ekonomsku komponentu projekta - koliko će instalacija biti skupa u masovnoj proizvodnji, koliko će koštati rad i održavanje i mnoge druge aspekte. “Svaki posao treba imati ekonomski smisao. Čim to vidimo, mi ćemo to provesti”, odgovorio je Rakhmanov.
Obećavajuća ruska anaerobna elektrana za rad će koristiti visoko pročišćeni vodik. Planirano je da se ovaj plin na brodu dobije iz dizelskog goriva metodom reforminga, odnosno pretvorbom goriva u plin koji sadrži vodik i aromatične ugljikovodike, koji će potom proći kroz postrojenje za dobivanje vodika. Vodik će se zatim dovoditi u gorive ćelije vodik-kisik, gdje će se proizvoditi električna energija za motore i sustave na vozilu.
Gorivne ćelije razvija Središnji istraživački institut za pomorsku elektrotehniku i tehnologiju. Vodikove baterije koje proizvode električnu energiju reakcijom vodika i kisika nazivaju se BTE-50K-E. Snaga jednog takvog elementa je 50 kilovata. Snaga poboljšane baterije bit će 100 kilovata. Nova baterija bit će dio energetskih modula perspektivnih nenuklearnih podmornica kapaciteta 250-450 kilovata.
Osim samih elektrokemijskih elemenata, takvi moduli će uključivati pretvarače ugljikovodičnih goriva. U njima će se odvijati proces reformiranja dizelskog goriva. Pretvarač ugljikovodičnih goriva još je u razvoju.
Brodogradilište Admiralty Shipyards porinulo je krajem rujna dizel-električnu podmornicu Kronstadt, prvi serijski brod projekta 677 Lada. Očekuje se da će podmornica proći cijeli niz testova i biti predana ruskoj mornarici do kraja 2019. godine. Projekt 677 u budućnosti predviđa postavljanje anaerobnih elektrana na podmornice. Osim toga, takve se elektrane planiraju koristiti na naprednim dizel-električnim podmornicama pete generacije projekta Kalina.