С начала XX века для подводного хода субмарины применяли электродвигатели, которые запитывались от аккумуляторов. Зарядка аккумуляторов производилась в надводном положении электрогенераторами, приводимыми в действие дизельными двигателями.
Появление атомных подводных лодок (АПЛ) после Второй мировой войны не привело к прекращению строительства дизель-электрических субмарин. Более малошумные, дешевые, способные действовать на мелководье, неатомные подводные лодки до сих пор стоят на вооружении большинства флотов мира.
ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Электроэнергетическая система дизель-электрических подводных лодок (ДЭПЛ), в классической схеме, состоит из аккумуляторных батарей, дизель-генератора, гребного электродвигателя, вспомогательных двигателей и других потребителей электроэнергии.
Двигателем подводного хода ДЭПЛ всегда был электромотор, питающийся от аккумуляторных батарей. Он не требует кислорода для работы, безопасен и имеет приемлемые вес и габариты. Но серьезным ограничением его применения является малая емкость аккумуляторов. По этой причине запас непрерывного подводного хода ДЭПЛ ограничен и зависит от режима движения. При движении экономичным ходом батареи требуется подзаряжать каждые 300-350 миль. А при движении полным ходом – каждые 20-30 миль. Иными словами, субмарина может двигаться в подводном положении без подзарядки со скоростью 2-4 узла трое и более суток или часполтора со скоростью более 20 узлов.
Поскольку на габариты и вес подводных лодок наложены серьезные ограничения, электромоторы и дизели совмещают в себе разные функции. Электромотор может работать как обратимая машина. Он потребляет электричество при движении или вырабатывает его для зарядки аккумуляторов. Дизель может быть двигателем, приводящим в движение винт или электрогенератор, и может быть поршневым компрессором, если его вращает электромотор.
После 1950-х годов практически исчезли ДЭПЛ, в которых дизель работал бы непосредственно на винт. Гребной винт теперь приводится в движение исключительно электродвигателем. (Это не относится к АПЛ, гребные винты которых приводятся в движение паровой турбиной). Дизель вращает только электрогенератор. Такая схема позволяет эксплуатировать дизель в постоянном, оптимальном режиме работы и дает возможность разделить гребные электродвигатели (ГЭД) и генераторы. Использование этих устройств в индивидуальном режиме повышает КПД обоих, а значит, увеличивает запас подводного хода. К недостаткам следует отнести двойное преобразование энергии – сначала механической в электрическую, затем обратно – и связанные с этим потери. Но с этим приходится мириться, так как основным является режим зарядки аккумуляторов, а не режим расхода на ГЭД.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДЭПЛ
Как было указано, на всех современных ДЭПЛ используется полное электродвижение. На большинстве лодок с полным электродвижением ранее примелись два двигателя: главный и экономического хода. В современных проектах их роль играет один мотор с двумя режимами работы. Перезарядка батарей осуществляется в надводном положении или на перископной глубине при помощи шнорхеля – устройства для работы двигателя под водой (РДП). Новым этапом развития ДЭПЛ стало использование топливных элементов на основе различных химических соединений. Это позволило, в частности, увеличить в пять – десять раз дальность непрерывного подводного плавания экономическим ходом и снизить шумность субмарины. Тем не менее пока установки на топливных элементах не обеспечивают требуемые оперативно-тактические характеристики ПЛ, прежде всего в части, касающейся выполнения скоростных маневров при преследовании цели или уклонении от атаки противника. Поэтому современные субмарины оснащаются комбинированной двигательной установкой. Для движения на высоких скоростях под водой используются аккумуляторные батареи или топливные элементы, а для плавания в надводном положении – традиционная пара «дизель-генератор – электромотор».
АНАЭРОБНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
Дальнейшее развитие неатомных подводных лодок связано с использованием анаэробных (воздухонезависимых) энергетических установок. Существуют четыре основных типа анаэробных ЭУ: дизельный двигатель замкнутого цикла (ДЗЦ), двигатель Стирлинга (ДС), топливные элементы или электрохимический генератор (ЭХГ) и паротурбинная установка замкнутого цикла. Наиболее перспективным направлением считается использование двигателей Стирлинга. Применение этого двигателя значительно повышает время пребывания лодки в подводном положении без серьезных потерь в других показателях.
Разработка субмарин с вспомогательными воздухонезависимыми ЭУ начались более 30 лет назад, но таких лодок было построено чуть более десятка – это шведский проект «Готланд», французский «Сага», японский «Сорю».
В настоящее время все подводные лодки ВМС Швеции оснащены ДС, а шведские кораблестроители уже хорошо отработали технологию оснащения этими двигателями подводных лодок. Использование ДС позволяет находиться этим субмаринам под водой непрерывно до 20 суток.
