Testes das primeiras usinas anaeróbicas. "Kalina" é um submarino russo de quinta geração com uma instalação de energia independente do ar (anaeróbica) (VNEU). O princípio de operação das usinas de turbina a gás
Renderização de um submarino do projeto Amur-950 com uma usina anaeróbica
Central Design Bureau MT "Rubin"
Uma promissora usina anaeróbica russa, que está prevista para ser instalada no submarino experimental do projeto 677 Lada e no novo submarino não nuclear do projeto Kalina, receberá uma bateria de dupla capacidade. De acordo com Mil.Press FlotProm, a potência elétrica da bateria melhorada será de cem quilowatts em vez de 50 para a amostra atual. O desenvolvimento e teste de uma nova bateria para usinas anaeróbicas de submarinos está planejado para ser concluído até 2020.
Submarinos diesel-elétricos modernos têm várias vantagens sobre submarinos nucleares maiores. Uma das principais vantagens é a quase total ausência de ruído do percurso em posição submersa, pois neste caso apenas motores elétricos silenciosos alimentados por baterias são responsáveis pelo movimento do navio. Estas baterias são recarregadas a partir de geradores a diesel na posição de superfície ou a uma profundidade a partir da qual é possível colocar o snorkel, um tubo especial através do qual pode ser fornecido ar aos geradores.
As desvantagens dos submarinos diesel-elétricos convencionais incluem o tempo relativamente curto que o navio pode passar debaixo d'água. Na melhor das hipóteses, pode chegar a três semanas (para comparação, esse número para submarinos nucleares é de 60 a 90 dias), após o qual o submarino terá que emergir e iniciar os geradores a diesel. Uma usina anaeróbica, que não requer ar externo, permitirá que um submarino não nuclear permaneça submerso por muito mais tempo. Por exemplo, um submarino do projeto Lada com tal instalação pode ficar submerso por 45 dias.
Uma promissora usina anaeróbica russa usará hidrogênio altamente purificado para operação. Esse gás será obtido a bordo do navio a partir do diesel por reforma, ou seja, convertendo o combustível em gás contendo hidrogênio e hidrocarbonetos aromáticos, que passarão então pela unidade de recuperação de hidrogênio. O hidrogênio será então alimentado em células de combustível hidrogênio-oxigênio, onde a eletricidade será gerada para motores e sistemas de bordo.
Bateria BTE-50K-E na bancada de teste
Centro de Pesquisa do Estado de Krylov
A bateria, também conhecida como gerador eletroquímico, está sendo desenvolvida pelo Central Research Institute of Marine Electrical Engineering and Technology. Esta bateria, que gera eletricidade através da reação de hidrogênio e oxigênio, foi denominada BTE-50K-E. Sua potência é de 50 quilowatts. A potência da bateria melhorada será de cem quilowatts. A nova bateria fará parte dos módulos de potência de promissores submarinos não nucleares com capacidade de 250-450 quilowatts.
Além dos próprios elementos eletroquímicos, também conhecidos como células de combustível de hidrogênio, esses módulos incluirão conversores de combustível de hidrocarboneto. É neles que ocorrerá o processo de reforma do óleo diesel. Como um dos desenvolvedores da nova bateria disse ao Mil.Press FlotProm, o conversor de combustível de hidrocarboneto está atualmente em desenvolvimento. Anteriormente, foi relatado que o desenvolvimento de uma usina anaeróbica para submarinos está planejado para ser concluído antes do final de 2018.
Em fevereiro do ano passado, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia desenvolveram uma unidade alternativa compacta de quatro tempos para reforma catalítica de metano e produção de hidrogênio. Novas unidades podem ser encadeadas, aumentando assim o rendimento de hidrogênio. A instalação é bastante compacta e não requer aquecimento forte. O reator opera em um ciclo de quatro tempos. No primeiro curso, o metano misturado com vapor é alimentado no cilindro através de válvulas. Neste caso, o pistão no cilindro abaixa suavemente. Depois que o pistão atinge o ponto inferior, o fornecimento de mistura é bloqueado.
No segundo curso, o pistão sobe, comprimindo a mistura. Ao mesmo tempo, o cilindro é aquecido a 400 graus Celsius. Sob condições de alta pressão e aquecimento, ocorre o processo de reforma. À medida que o hidrogênio é liberado, ele passa pela membrana, que interrompe o dióxido de carbono, também produzido durante a reforma. O dióxido de carbono é absorvido pelo material adsorvente misturado com o catalisador.
No terceiro curso, o pistão desce para sua posição mais baixa, reduzindo drasticamente a pressão no cilindro. Neste caso, o dióxido de carbono é liberado do material adsorvente. Então começa o quarto curso, no qual a válvula se abre no cilindro e o pistão começa a subir novamente. Durante o quarto curso, o dióxido de carbono é espremido para fora do cilindro para a atmosfera. Após a quarta medida, o ciclo recomeça.
Vasily Sychev
Indistinguível nas profundezas do mar, quase silencioso e, sobretudo, completamente autónomo. Assim será o submarino não nuclear Lada. Esta oportunidade será fornecida ao barco pela mais recente usina anaeróbica - independente do ar (VNEU). Isso poupará o navio da necessidade de flutuar constantemente à superfície para recarregar as baterias e reabastecer o suprimento de ar necessário para a operação de geradores a diesel em posição submersa. Graças às novas unidades, "Lada" poderá ficar submerso por até várias semanas, sem trair sua presença.
Submarinos não nucleares são movidos por motores que usam eletricidade armazenada em baterias. No entanto, a carga da bateria não dura muito. O movimento na zona de patrulha de combate a uma velocidade de 2-4 nós em posição submersa pode durar no máximo quatro dias; enquanto as baterias estão descarregadas em 80%. E leva dois dias para recarregá-los. Ao dirigir em velocidade máxima, as baterias geralmente são descarregadas em questão de horas. Depois disso, eles precisam ser recarregados usando um motor a diesel, que precisa de ar para funcionar. Ou seja, o barco deve necessariamente emergir para recarregar as baterias, desmascarando-se completamente.
É por esta razão que mais tripulações de barcos morreram durante a Segunda Guerra Mundial do que foram destruídas por cargas de profundidade ou minas em posição submersa. Os barcos que flutuavam para a superfície tornaram-se um alvo fácil para as aeronaves inimigas que vagavam pelo mar. E muitas vezes, fugindo de um ataque aéreo, a tripulação fazia um mergulho de emergência, sem sequer ter tempo de fechar a escotilha do poço de corte.
Um motor anaeróbico, ou independente do ar, é um motor que não precisa de ar atmosférico para operar. O navio pode não flutuar constantemente à superfície para recarregar, o que significa que passará despercebido pelo inimigo. 
Os pioneiros no desenvolvimento mundial do VNEU são os alemães com o submarino do projeto U-212/214. Em 2014, a empresa de defesa francesa DCNS anunciou seu sucesso na criação de sistemas semelhantes. A instalação criada por ela é destinada a submarinos do tipo Scorpene. Outro projeto DCNS, um submarino maior conhecido como "SMX Ocean" e "Shortfin Barracuda", foi selecionado pela Marinha Australiana para seu programa. No entanto, o barco sueco HSwMS Gotland é considerado o mais bem sucedido e perigoso. Este navio tornou-se uma verdadeira lenda. E não a frota sueca, mas a americana.
O navio é construído em aço de baixo magnetismo. A bordo estão 27 eletroímãs compensadores, que excluem completamente a detecção do navio por detectores de anomalias magnéticas. Graças ao motor elétrico de todos os modos e à proteção contra vibração dos mecanismos, o Gotland é praticamente indistinguível pelos localizadores, mesmo nas imediações dos navios americanos. O barco combina com o calor natural e o ruído de fundo do oceano. Mas o mais importante é que ela, armada com 18 torpedos, pode não emergir por até 20 dias.
Os submarinos não nucleares russos mais avançados do projeto 636.3 "Varshavyanka" foram chamados de "buraco negro" por baixo ruído e sigilo. Hoje eles estão armados com os mais avançados torpedos e mísseis de cruzeiro Kalibr. Os primeiros são capazes de afundar qualquer navio ou até mesmo um porta-aviões. A segunda é destruir um alvo costeiro a uma distância de até 2,5 mil quilômetros. Mas, como os navios da Segunda Guerra Mundial, o Varshavyanka é muitas vezes forçado a emergir para recarregar suas baterias, o que significa que a tripulação de tal navio estará sempre vulnerável em um longo confronto. 
Os mais novos submarinos Lada estão substituindo o Varshavyanka. Hoje, como parte da Marinha, o primeiro submarino deste projeto, o St. Petersburg, já está em observação de combate. O segundo - "Kronstadt" será entregue à frota em 2018. O terceiro - "Velikie Luki" ainda está nos estoques do estaleiro. Supõe-se que o barco que o segue será lançado já com uma usina anaeróbica doméstica. De acordo com suas características, será significativamente diferente dos navios ocidentais. Dois escritórios de design tradicionalmente envolvidos no projeto de submarinos estão trabalhando nisso hoje: o Departamento de Engenharia Marinha de São Petersburgo "Malakhit" e o Departamento Central de Design de Engenharia Marinha "Rubin".
Os detalhes do projeto ainda estão em sigilo. Sabe-se que o desenvolvimento russo é baseado na reforma a vapor com um gerador eletroquímico baseado em elementos de estado sólido. Seu desenho industrial já foi criado. Das tecnologias fundamentais, implementa a produção de hidrogénio a partir do gasóleo, a criação de um gerador electroquímico que extrai corrente eléctrica do hidrogénio e a remoção de resíduos do primeiro ciclo. Ou seja, aquele que é obtido durante a reação do CO2. Isso distingue fundamentalmente o sistema russo dos análogos estrangeiros, pois não é necessário transportar um suprimento de hidrogênio a bordo. É produzido diretamente na planta por reforma do diesel.O professor da Academia de Ciências Militares Vadim Kozyulin diz que o surgimento de navios independentes do ar aumentará seriamente o potencial de combate dos submarinos diesel-elétricos. O principal local de sua aplicação são os mares interiores com profundidades rasas. Este é o Báltico, Negro, Cáspio ou Sul da China.
Mas o mais promissor foi o sentido associado à conversão da energia química diretamente em energia elétrica, sem o processo de combustão ou movimentação mecânica, ou seja, com a geração de energia elétrica de forma silenciosa. Estamos falando de geradores eletroquímicos. Na prática, este método encontrou aplicação no alemão moderno submarino U-212. O layout da usina anaeróbica é mostrado na Figura 12.
O gerador eletromecânico é baseado em células de combustível. Na verdade, é uma bateria recarregável com recarga constante. A física de seu trabalho é baseada em um processo que é o inverso da eletrólise da água, quando a eletricidade é liberada quando o hidrogênio se combina com o oxigênio. Nesse caso, a conversão de energia ocorre silenciosamente, e o único subproduto da reação é a água destilada, que é bastante fácil de encontrar em um submarino.
De acordo com os critérios de eficiência e segurança, o hidrogênio é armazenado em um estado ligado na forma de um hidreto metálico (uma liga de metal em combinação com hidrogênio) e o oxigênio é armazenado na forma liquefeita em recipientes especiais entre o submarino leve e durável cascos. Entre os cátodos de hidrogênio e oxigênio estão membranas de eletrólitos poliméricos de troca de prótons, que atuam como eletrólitos.
A potência de um elemento atinge 34 kW e a eficiência da usina é de até 70%. Apesar das vantagens óbvias da instalação de célula de combustível desenvolvida, ela não fornece as características operacionais e táticas necessárias de um submarino da classe oceânica, principalmente em termos de realizar manobras de alta velocidade ao perseguir um alvo ou evitar um ataque de torpedo inimigo. Portanto, os submarinos do Projeto 212 são equipados com um sistema de propulsão combinado, no qual baterias ou células de combustível são usadas para se mover em alta velocidade debaixo d'água, e um gerador a diesel tradicional, que inclui um motor diesel em forma de V de 16 cilindros e alternador síncrono. Geradores a diesel também são usados para recarregar baterias - um elemento tradicional de submarinos não nucleares. O gerador eletroquímico, composto por nove módulos de células a combustível, tem capacidade total de 400 cv. com. e garante a movimentação do submarino em posição submersa a uma velocidade de 3 nós por 20 dias com níveis de ruído abaixo do nível do ruído natural do mar.
Usinas combinadas
Recentemente, as usinas combinadas tornaram-se populares. Inicialmente, as usinas combinadas deram origem ao desejo de fornecer navios de guerra ao mesmo tempo com alta velocidade para combate e um grande alcance de cruzeiro para operações em áreas remotas dos oceanos. Em particular, a combinação de turbinas de caldeira e usinas a diesel apareceu nos cruzadores alemães da Segunda Guerra Mundial. Na década de 1960, surgiram nos navios as turbinas a gás que, devido à sua eficiência e características operacionais, só podiam ser utilizadas por um curto período de tempo e em altas velocidades. Para compensar essa deficiência, eles começaram a ser combinados com uma usina de caldeira-turbina (COSAG) ou diesel (CODAG). Um pouco mais tarde, surgiram as chamadas turbinas a gás de marcha, que exigiam turbinas pós-combustão (COGAG). Apenas o aparecimento de turbinas a gás de todos os modos tornou possível a mudança para uma usina de turbina a gás homogênea.
Existem até combinações únicas de usinas CODEAG (turbina a gás diesel com propulsão totalmente elétrica), que se encontra na fragata " Duque» Marinha Real Britânica. Quando foi criado, os projetistas partiram da necessidade de fornecer um nível de ruído ultrabaixo em baixas velocidades ao usar uma antena de sonar rebocada, bem como uma rápida transição de baixa velocidade para alta velocidade. A instalação inclui duas turbinas a gás com capacidade total de 31.000 hp. s., dois motores de propulsão DC com capacidade de 2000 litros cada. s., embutido nas linhas do eixo propulsor e acionado por quatro geradores a diesel com capacidade total de 8100 litros. com. Essa usina principal opera em quatro modos: baixa velocidade com um nível mínimo de ruído quando as caixas de engrenagens principais são desligadas; alta velocidade durante a operação de turbinas a gás em hélices através de caixas de engrenagens juntamente com motores de propulsão; velocidade intermediária durante a operação de uma turbina a gás para uma hélice e um motor de propulsão para outra hélice com a caixa de engrenagens desligada; manobrando usando apenas diesel. As hélices funcionam em sentido inverso apenas a partir dos motores das hélices.
ou seja, ao contrário de um motor de combustão interna, um motor de combustão interna, onde o fluido de trabalho é simultaneamente combustível combustível dentro do cilindro, em Stirling o combustível queima fora, aquece o fluido de trabalho (ar) dentro do cilindro e depois, como de costume, a manivela, etc
neste artigo, não vi o chip principal posicionado real, a anaerobicidade, ou seja, assim como um motor de combustão interna precisa de oxigênio para a combustão, o mesmo processo de combustão é usado no stirling, ou seja, ainda é necessário oxigênio
apenas a queima é transferida de dentro para fora e pronto. Bem, Stirling também queima constantemente, e não em um impulso explosivo, como em um motor de combustão interna, daí sua ausência de ruído, o que é útil para um submarino. Mas isso é todas as vantagens
Eu pensei que ao invés de queimar, algumas outras reações químicas exotérmicas seriam usadas, por exemplo, com a participação da água ao invés do oxigênio, o que é lógico, há muito oxigênio ao redor da terra, e a própria água debaixo d'água.
Não sei, despeje no cilindro ou fora dele, bem, pelo menos cal virgem, mas despeje com água, converta o calor gerado em rotação
por que reivindicar um motor anaeróbico e ainda usar oxigênio
além disso, se desenvolvermos a ideia - o projeto usa um motor elétrico como motor principal de marcha, e o stirling só será necessário para recarregar as baterias, então não é mais fácil focar nos meios de obter diretamente EMF através de produtos químicos reações sem mecânica?
Isso me lembrou de como conectei um inversor 220 a uma bateria de carro no verão em uma casa de campo sem luz, à qual conectei lâmpadas econômicas, em LEDs, nas quais há baixa tensão. Então percebi que era estúpido primeiro aumentar a tensão de 12 para 220 e depois cair novamente na lâmpada, fiz um LED caseiro para 12v e a bateria começou a durar três vezes mais ..
Nos tempos soviéticos, as baterias carregadas a seco eram feitas em Podolsk, nas placas das quais era pressionada uma composição que correspondia ao estado carregado de uma bateria de chumbo. Essa bateria pode ser armazenada em um armazém por muito tempo e ser carregada, então o comprador despeja eletrólito nela e a coloca imediatamente no carro. Por exemplo, carregar placas secas com eletrólito no submarino, que são consumidas durante o movimento e são substituídas por novas, e então novo material é carregado no cais como combustível, e o material gasto é descarregado e regenerado em condições de fábrica em um novo carregado a seco. Tudo. Sem dupla conversão com eficiência de locomotiva a vapor, sem oxigênio, circuito realmente anaeróbico.
Bem, com uma bateria de chumbo-ácido, isso é apenas uma ideia improvisada, você pode criar um processo muito mais perfeito, por exemplo, no lítio, isso ainda é menos peso e menos ácido perigoso
Desenvolvedores russos começaram a testar uma usina anaeróbica para submarinos diesel-elétricos avançados; protótipos terrestres estão sendo testados. Isso, segundo a RIA Novosti, disse o presidente da United Shipbuilding Corporation, Alexei Rakhmanov. Segundo ele, em um futuro próximo, os desenvolvedores - o Rubin Central Design Bureau for Marine Engineering, o Malachite Marine Engineering Bureau e o Krylov State Research Center - também planejam criar um protótipo marinho de uma instalação anaeróbica.
Submarinos diesel-elétricos modernos têm várias vantagens sobre submarinos nucleares maiores. Uma das principais vantagens é a quase total ausência de ruído do percurso em posição submersa, pois neste caso apenas motores elétricos silenciosos alimentados por baterias são responsáveis pelo movimento do navio. Estas baterias são recarregadas a partir de geradores a diesel na posição de superfície ou a uma profundidade a partir da qual é possível colocar o snorkel, um tubo especial através do qual pode ser fornecido ar aos geradores.
As desvantagens dos submarinos diesel-elétricos convencionais incluem o tempo relativamente curto que o navio pode passar debaixo d'água. Na melhor das hipóteses, pode chegar a três semanas, mas geralmente não excede 7 a 10 dias. Depois disso, o submarino precisa emergir e iniciar os geradores a diesel. Uma usina anaeróbica, que não requer ar externo, permitirá que um submarino não nuclear permaneça submerso por muito mais tempo.
Os testes da usina anaeróbica russa para submarinos estão planejados para serem concluídos antes do final de 2021. Paralelamente ao seu desenvolvimento e testes, especialistas estão avaliando o componente econômico do projeto - quanto custará a instalação na produção em massa, quanto custará operar e manter e muitos outros aspectos. “Qualquer trabalho deve ter sentido econômico. Assim que o virmos, vamos implementá-lo”, respondeu Rakhmanov.
Uma promissora usina anaeróbica russa usará hidrogênio altamente purificado para operação. Este gás está previsto para ser obtido a bordo do navio a partir do gasóleo pelo método de reforma, ou seja, a conversão do combustível em gás contendo hidrogénio e hidrocarbonetos aromáticos, que passará então pela unidade de recuperação de hidrogénio. O hidrogênio será então alimentado em células de combustível hidrogênio-oxigênio, onde a eletricidade será gerada para motores e sistemas de bordo.
As células de combustível estão sendo desenvolvidas pelo Instituto Central de Pesquisa de Engenharia Elétrica e Tecnologia Marinha. As baterias de hidrogênio que geram eletricidade através da reação de hidrogênio e oxigênio são chamadas de BTE-50K-E. A potência de um desses elementos é de 50 quilowatts. A potência da bateria melhorada será de 100 quilowatts. A nova bateria fará parte dos módulos de potência de promissores submarinos não nucleares com capacidade de 250-450 quilowatts.
Além dos próprios elementos eletroquímicos, tais módulos incluirão conversores de combustível de hidrocarbonetos. É neles que ocorrerá o processo de reforma do óleo diesel. O conversor de combustível de hidrocarboneto ainda está em desenvolvimento.
No final de setembro, o estaleiro Admiralty Shipyards lançou o submarino diesel-elétrico Kronstadt, o primeiro navio serial do Projeto 677 Lada. Espera-se que o submarino passe por uma série completa de testes e seja entregue à Marinha Russa até o final de 2019. O projeto 677 no futuro prevê a instalação de usinas anaeróbicas em submarinos. Além disso, essas usinas estão planejadas para serem usadas em submarinos diesel-elétricos avançados da quinta geração do projeto Kalina.