Suurem osa kaasaegsetest allveelaevadest on varustatud diisel-elektrijaamadega. Sellistel seadmetel on iseloomulikud puudused, mistõttu otsitakse mugavaid ja kasumlikke alternatiive. Nagu näitab praktika, võimaldab kaasaegne tehnoloogiatase luua tuumarelvata allveelaevadele tõhusaid elektrijaamu ning me räägime erineva arhitektuuriga süsteemidest.
Probleemid ja lahendused
Diisel-elektriliste allveelaevade peamine puudus on vajadus akusid regulaarselt laadida diiselgeneraatori abil. Selleks peab allveelaev hõljuma pinnale või liikuma periskoobi sügavusel - see suurendab tõenäosust, et vaenlane tuvastab. Samal ajal ei ületa patareidel sukeldumise kestus tavaliselt mitu päeva.
Ilmselge alternatiiv diislikütusele on tuumajaam, kuid selle kasutamine pole keerukuse ja kõrge hinna tõttu alati võimalik ja õigustatud. Sellega seoses on mitu aastakümmet uuritud õhust sõltumatute elektrijaamade (VNEU) loomist, millel on soovitud omadused ja diisel-elektrisüsteemide puudused. Mitmed uued sedalaadi tehnoloogiad on edukalt kasutusele võetud ja lähiajal on oodata ka teiste kasutuselevõtmist.
Üldiselt on VNEU loomiseks mitmeid lähenemisviise. Esimene hõlmab diiselgeneraatori ümberehitamist, kasutades teist mootorit, mis on sissetuleva õhu suhtes vähem nõudlik. Teine teeb ettepaneku elektri tootmiseks, kasutades nn. kütuseelemendid. Kolmas on akude täiustamine, sh. kuni oma põlvkonna tagasilükkamiseni.
Stirlingi alternatiiv
Esimene tuumarelvavaba allveelaev koos täieõigusliku VNEU-ga, mis võeti kasutusele, oli 1996. aastal Rootsi laev Gotland. Selle allveelaeva pikkus oli 60 m ja veeväljasurve 1600 tonni ning see kandis ka 6 kahe kaliibriga torpeedotoru. Selle elektrijaam ehitati standardse diisel-elektri baasil ja täiendati uute komponentidega.
Pinnaga töötamist ja elektritootmist pakuvad kaks MTU 16V-396 diislit ja paar Hedemora V12A / 15-Ub generaatorit. Kõigi režiimide propellerit juhib elektrimootor. Veealuses asendis käivitab allveelaev diiselmootorite asemel Stirlingi mootori, mille tüüp on Kockums v4-275R, kasutades vedelkütust ja veeldatud hapnikku. Viimase reserv võimaldab teil kuni 30 päeva vee all viibida, ilma et oleks vaja tõusta. Lisaks on Stirlingi mootor vähem mürarikas ega paljasta ka allveelaeva.
Gotlandi projekti järgi ehitati kolm uut allveelaeva; teine ja kolmas hoone võeti kasutusele 1997. aastal. 2000. aastate alguses viidi ellu projekt Södermanlandi koodiga. See nägi ette kahe Västergötlandi tüüpi diisel-elektrilise allveelaeva kaasajastamise koos Gotlandi projekti VNEU paigaldamisega. Jaapan hakkas Rootsi arengu vastu huvi tundma. Litsentsi alusel pani ta kokku VNEU "Soryu" tüüpi allveelaevadele. Jaapani allveelaevad kannavad oma suurte mõõtmete ja nihke tõttu nelja v4-275R mootorit korraga.
Allveelaevade turbiinid
Scorpène'i projekti arendamise ajal pakkusid Prantsuse laevaehitajad välja oma versiooni alternatiivmootoril põhinevast VNEU -st. Sellist installatsiooni nimega Module d'Energie Sous-Marine Autonome (MESMA) pakuti potentsiaalsetele klientidele kasutamiseks vastvalminud allveelaevadel.
MESMA projekt pakkus välja spetsiaalse auruturbiinmootori, mis töötab etanooli ja suruõhuga. Alkoholi ja õhu segu põlemisel pidi generaatorit juhtiva turbiini jaoks tekkima aur. Kõrge rõhu all süsinikdioksiidi ja veeauru kujul olevaid põlemisprodukte soovitati heita üle parda kogu töösügavuse ulatuses. Arvutuste kohaselt võib VNEU MESMA allveelaev Scorpène jääda vee alla kuni 21 päevaks.
MESMA tehast pakuti erinevatele klientidele. Näiteks plaaniti seda kasutada Scorpène-Kalvari projektis India jaoks. Pilootehas näitas aga ebapiisavaid tulemusi ja huvi projekti vastu vähenes järsult. Sellest tulenevalt on uued Prantsuse diisel -elektrilised allveelaevad endiselt varustatud diiselmootoritega - kuigi arendajad on juba teatanud uuest moderniseerimisest koos teiste paljulubavate lahenduste kasutuselevõtuga.
Aastal teatasid Venemaa laevaehitajad põhimõtteliselt uue suletud tsükliga gaasiturbiinmootoril põhineva VNEU väljatöötamisest. See sisaldab veeldatud hapniku mahuteid: see aurustub ja tarnitakse mootorile. Heitgaase soovitatakse külmutada ja välja visata alles siis, kui nad satuvad ohutule alale. Sarnane VNEU on väljatöötamisel projekti P-750B raames.
Kütuseelement
Üheksakümnendate lõpuks oli Saksamaa loonud oma versiooni VNEU -st. 1998. aastal alustati uue, sarnase süsteemiga varustatud projekti Type 212 allveelaeva ehitamist. Saksa projekt hõlmas Siemens SINAVY süsteemi kasutamist, mis ühendab elektrimootori ja vesinikkütuseelemendid. Pinnal liikumiseks säilitati diiselgeneraator.
SINAVY kompleks sisaldab Siemensi PEM prootonivahetuse kütuseelemente, mis põhinevad veeldatud hapniku paagist pärineval metallhüdriidil. Turvalisuse tagamiseks on metallhüdriidi ja hapniku mahutid vastupidava ja kerge korpuse vahel. VNEU töö ajal juhitakse metallhüdriidist saadud vesinik koos hapnikuga spetsiaalsetesse membraanidesse ja elektroodidesse, kus tekib vool.
Allveelaeva "212" autonoomia jõuab 30 päevani. VNEU SINAVY oluline eelis on müra peaaegu täielik puudumine töötamise ajal piisavalt suure jõudlusega. Samal ajal on seda raske toota ja kasutada ning sellel on ka muid puudusi.
Saksa mereväele ehitati kuus 212 allveelaeva. Aastatel 2006-2017. neli neist laevadest asusid teenistusse Hispaania laevastikus. "212" alusel loodi projekt "214", mis näeb ette olemasoleva VNEU säilitamise. Sellised allveelaevad on rahvusvahelisel turul väga populaarsed. Tellimusi laekus neljast riigist rohkem kui 20 paadile. 15 laeva on juba ehitatud ja klientidele tarnitud.
Tuleb märkida, et kütuseelementidel põhinevat VNEU -d arendatakse mitte ainult Saksamaal. Paralleelselt Prantsusmaa projektiga MESMA töötati välja Scorpène'i allveelaeva variant koos kütuseelementide kasutamisega. Just neid allveelaevu müüdi Indiasse. Nüüd luuakse uue põlvkonna elemente. Varem teatati, et selle kütuseelemente arendatakse Venemaal. Seda tüüpi VNEU on juba läbinud pinkitestid ja tulevikus katsetatakse seda katselaeval.
Patareitoitega allveelaev
Põhimõtteliselt uute mootorite ja tootmisvahendite ilmumine ei välista olemasolevate tehnoloogiate ja üksuste edasise arendamise vajadust. Seega säilitavad juba tuntud ja omandatud tüüpi akud kõrge väärtuse. Paljulubavates projektides peetakse neid isegi kõigi süsteemide ainsaks energiaallikaks.
Jaapani laevaehituses on täheldatud kurioosseid protsesse. Jaapan oli üks esimesi riike, kes omandas VNEU Stirlingi mootoriga, kuid 2015. ja 2017. aastal. kaks muudetud Soryu projekti allveelaeva lasti ilma selliste süsteemideta. Ruumi standardpatareidele ja VNEU-üksustele anti kaasaegsetele liitium-ioonakudele. Seetõttu on sukeldumise kestus kahekordistunud võrreldes eelmise põlvkonna patareidega.
Alates 2018algselt diisel-elektripaigaldise ja liitium-ioonakude abil välja töötatud uue Taigei projekti allveelaevade ehitamine on pooleli. Uue projekti juhtlaev on juba vette lastud ning alates eelmisest aastast on ehitamisel veel kaks kere. Kokku on alates 2022. aastast kavas ehitada seitse allveelaeva, mis võetakse kasutusele.
On palju projekte üliväikestest allveelaevadest, mis on varustatud ainult patareidega. Tulevikus võib see arhitektuur leida rakendust "suurtes" projektides. Hiljuti esitlesid Prantsuse laevaehitajad kontseptsiooniprojekti SMX31E, mis ühendab endas palju julgemaid otsuseid. Eelkõige sai allveelaev ainult patareid koos paigutusega kõikides saadaolevates mahtudes, sh. vastupidavate ja kergete kehade vahel. Enne merele minekut tuleb akusid baasi laadida.
Hinnanguliselt on SMX31E täislaetud olekus 30–60 päeva vee all, sõltuvalt sõidukiirusest ja kogu energiatarbimisest. Samal ajal on kavas tagada kõigi standard- ja lisaseadmete, komplekside jms täielik töövõime.
Evolutsiooniprotsessis
Seega on viimastel aastakümnetel VNEU valdkonnas märkimisväärseid edusamme tehtud mitte-tuumaallveelaevade puhul. Selliste süsteemide erinevaid funktsioone, millel on teatud omadused ja eelised, on välja töötatud, katsetatud, projektidesse sisse viidud ja kasutusele võetud. Kuid isegi viimastel õhust sõltumatutel paigaldistel on teatud puudused. Nende tootmine ja käitamine on endiselt keerukad ja kallid.
Vaatamata taktikaliste ja tehniliste omaduste eelistele ei saa VNEU-ga mitteallveelaevad veel asendada "traditsioonilise" arhitektuuriga diisel-elektrilisi allveelaevu. Veelgi enam, viimased arendavad ja kasutavad ka kõige kaasaegsemaid tehnoloogiaid ja komponente. Ilmekas näide sellisest konkurentsist erinevate klasside vahel on Jaapani allveelaevade laevastiku arendamine, mis naasis diisel-elektriskeemi uuel tehnilisel tasemel.
Ilmselt jätkub lähitulevikus konkurents õhust sõltumatute ja diisel-elektripaigaldiste vahel-ja selget lemmikut veel pole. Samas on ilmne, et võitjaks on maailma mereväed. Nad saavad võimaluse valida elektrijaama jaoks parima võimaluse, mis vastab kõige paremini kõigile nõuetele.
