ระบบขับเคลื่อนแบบไร้อากาศ โรงไฟฟ้าไร้อากาศ

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงซึ่งเป็นหลักการทำงานที่มีคุณภาพแตกต่างจากปกติสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในทั้งหมดครั้งหนึ่งเคยเป็นคู่แข่งที่คู่ควรกับรุ่นหลัง อย่างไรก็ตามพวกเขาลืมมันไปชั่วขณะหนึ่ง วิธีการใช้มอเตอร์นี้ในปัจจุบันหลักการของการทำงานคืออะไร (ในบทความคุณสามารถหาภาพวาดของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่แสดงการทำงานของมันได้อย่างชัดเจน) และอะไรคือโอกาสสำหรับการใช้งานในอนาคตอ่านด้านล่าง

เรื่องราว

ในปี 1816 ในสกอตแลนด์ โรเบิร์ต สเตอร์ลิงได้จดสิทธิบัตรชื่อนี้เพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้ประดิษฐ์ เครื่องยนต์ลมร้อนเครื่องแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นต่อหน้าเขา แต่สเตอร์ลิงได้เพิ่มเครื่องฟอกลงในอุปกรณ์ซึ่งในเอกสารทางเทคนิคเรียกว่าเครื่องกำเนิดใหม่หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ต้องขอบคุณเขา ประสิทธิภาพของมอเตอร์จึงเพิ่มขึ้นในขณะที่ทำให้เครื่องอุ่นขึ้น

เครื่องยนต์นี้ได้รับการยอมรับว่าเป็นเครื่องยนต์ไอน้ำที่ทนทานที่สุดในขณะนั้น เนื่องจากมันไม่เคยระเบิด ต่อหน้าเขาในมอเตอร์อื่น ๆ ปัญหานี้เกิดขึ้นบ่อยครั้ง แม้จะประสบความสำเร็จอย่างรวดเร็ว แต่การพัฒนาก็ถูกยกเลิกไปเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 เนื่องจากประหยัดน้อยกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในและมอเตอร์ไฟฟ้าอื่น ๆ ที่ปรากฏในตอนนั้น อย่างไรก็ตาม สเตอร์ลิงยังคงใช้ในอุตสาหกรรมบางประเภท

เครื่องยนต์สันดาปภายนอก

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนทั้งหมดคือการได้รับก๊าซในสถานะขยายตัว ต้องใช้แรงเชิงกลมากกว่าเมื่อบีบอัดเครื่องยนต์เย็น ในการสาธิตสิ่งนี้ คุณสามารถทำการทดลองโดยใช้หม้อสองใบที่บรรจุน้ำเย็นและน้ำร้อน รวมทั้งขวดหนึ่งใบ หลังจุ่มในน้ำเย็นเสียบจุกแล้วย้ายไปร้อน ในกรณีนี้ก๊าซในขวดจะเริ่มทำงานเชิงกลและดันจุกก๊อกออก เครื่องยนต์สันดาปภายนอกเครื่องแรกขึ้นอยู่กับกระบวนการนี้ทั้งหมด จริงอยู่ต่อมานักประดิษฐ์ตระหนักว่าส่วนหนึ่งของความร้อนสามารถใช้เพื่อให้ความร้อนได้ ดังนั้นผลผลิตจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก แต่สิ่งนี้ไม่ได้ช่วยให้เครื่องยนต์กลายเป็นเรื่องปกติ

ต่อมา Erickson วิศวกรจากสวีเดนได้ปรับปรุงการออกแบบโดยเสนอให้ก๊าซเย็นลงและให้ความร้อนที่ความดันคงที่แทนปริมาตร เป็นผลให้สำเนาหลายฉบับเริ่มถูกใช้สำหรับงานในเหมือง บนเรือ และในโรงพิมพ์ แต่สำหรับทีมงานแล้ว พวกเขาหนักเกินไป

เครื่องยนต์สันดาปภายนอกจากฟิลิปส์

มอเตอร์ดังกล่าวเป็นประเภทต่อไปนี้:

• ไอน้ำ;
• กังหันไอน้ำ;
• สเตอร์ลิง

ประเภทหลังไม่ได้รับการพัฒนาเนื่องจากความน่าเชื่อถือต่ำและอื่น ๆ ไม่ใช่อัตราสูงสุดเมื่อเทียบกับหน่วยประเภทอื่น ๆ ที่ปรากฏ อย่างไรก็ตาม Philips เปิดทำการอีกครั้งในปี 1938 เครื่องยนต์เริ่มทำหน้าที่ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้า ในปี พ.ศ. 2488 วิศวกรของบริษัทพบการใช้งานที่ตรงกันข้ามกับพวกเขา: หากเพลาถูกหมุนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า การระบายความร้อนของฝาสูบจะสูงถึง -190 องศาเซลเซียส จากนั้นจึงตัดสินใจใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่ได้รับการปรับปรุงในหน่วยทำความเย็น

หลักการทำงาน

การทำงานของมอเตอร์คือการทำงานในวงจรอุณหพลศาสตร์ ซึ่งการบีบอัดและการขยายตัวเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่างกัน ในกรณีนี้ การควบคุมการไหลของของไหลทำงานจะถูกนำมาใช้เนื่องจากปริมาตรที่เปลี่ยนแปลง (หรือความดัน - ขึ้นอยู่กับรุ่น) นี่คือหลักการทำงานของเครื่องจักรเหล่านี้ส่วนใหญ่ ซึ่งอาจมีหน้าที่และการออกแบบที่แตกต่างกัน เครื่องยนต์สามารถเป็นลูกสูบหรือโรตารี่ เครื่องจักรที่มีการติดตั้งทำงานเป็นปั๊มความร้อน ตู้เย็น เครื่องกำเนิดแรงดัน และอื่นๆ

นอกจากนี้ยังมีมอเตอร์รอบเปิดที่ควบคุมการไหลผ่านวาล์ว พวกเขาเรียกว่าเครื่องยนต์ Erickson นอกเหนือจากชื่อสามัญของชื่อสเตอร์ลิง ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน การทำงานที่เป็นประโยชน์จะดำเนินการหลังจากการอัดอากาศล่วงหน้า การฉีดเชื้อเพลิง การให้ความร้อนของส่วนผสมที่เกิดขึ้นผสมกับการเผาไหม้และการขยายตัว

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงมีหลักการทำงานเหมือนกัน: ที่อุณหภูมิต่ำจะเกิดการบีบอัดและที่อุณหภูมิสูงจะเกิดการขยายตัว แต่การทำความร้อนนั้นทำได้หลายวิธี: ความร้อนจะถูกส่งผ่านผนังกระบอกสูบจากภายนอก ดังนั้นเขาจึงได้รับชื่อเครื่องยนต์สันดาปภายนอก สเตอร์ลิงใช้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเป็นระยะด้วยลูกสูบเคลื่อนที่ หลังย้ายก๊าซจากช่องหนึ่งของกระบอกสูบไปยังอีกช่องหนึ่ง ในแง่หนึ่งอุณหภูมิจะต่ำอย่างต่อเนื่องและอีกด้านหนึ่งก็สูง เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้น ก๊าซจะเคลื่อนที่จากช่องที่ร้อนไปยังช่องที่เย็น และเมื่อมันเคลื่อนลง ก๊าซจะเคลื่อนกลับไปสู่ช่องที่ร้อน ประการแรก ก๊าซให้ความร้อนจำนวนมากไปยังตู้เย็น จากนั้นจึงได้รับความร้อนจากเครื่องทำความร้อนมากเท่ากับที่ปล่อยออกมา เครื่องกำเนิดใหม่วางอยู่ระหว่างเครื่องทำความร้อนและเครื่องทำความเย็น - ช่องที่เต็มไปด้วยวัสดุที่ก๊าซให้ความร้อน ในการไหลย้อนกลับ regenerator จะส่งกลับ

ระบบ displacer เชื่อมต่อกับลูกสูบที่ทำงานซึ่งบีบอัดก๊าซในที่เย็นและปล่อยให้มันขยายตัวในความร้อน เนื่องจากการบีบอัดที่อุณหภูมิต่ำกว่าจึงทำงานที่เป็นประโยชน์ได้ ระบบทั้งหมดต้องผ่านสี่รอบโดยมีการเคลื่อนไหวเป็นระยะ กลไกข้อเหวี่ยงในขณะเดียวกันช่วยให้เกิดความต่อเนื่อง ดังนั้นจึงไม่มีการสังเกตขอบเขตที่คมชัดระหว่างขั้นตอนของวงจรและสเตอร์ลิงจะไม่ลดลง

เมื่อพิจารณาจากทั้งหมดข้างต้น ข้อสรุปชี้ให้เห็นว่าเครื่องยนต์นี้เป็นเครื่องจักรแบบลูกสูบที่มีแหล่งจ่ายความร้อนภายนอก โดยที่สารทำงานจะไม่ออกจากพื้นที่ปิดและไม่ได้ถูกแทนที่ ภาพวาดของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงแสดงให้เห็นถึงอุปกรณ์และหลักการทำงานเป็นอย่างดี

รายละเอียดการทำงาน

ดวงอาทิตย์ ไฟฟ้า พลังงานนิวเคลียร์ หรือแหล่งความร้อนอื่นๆ สามารถจ่ายพลังงานให้กับเครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้ หลักการทำงานของร่างกายของเขาคือการใช้ฮีเลียม ไฮโดรเจน หรืออากาศ วัฏจักรในอุดมคตินั้นมีประสิทธิภาพทางความร้อนสูงสุดที่เป็นไปได้ที่ 30 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ แต่ด้วยรีเจนเนอเรเตอร์ที่มีประสิทธิภาพก็จะสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงขึ้น การสร้างใหม่ การทำความร้อนและการทำความเย็นมีให้โดยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไร้น้ำมันในตัว ควรสังเกตว่าเครื่องยนต์ต้องการการหล่อลื่นเพียงเล็กน้อย ความดันเฉลี่ยในกระบอกสูบมักจะอยู่ที่ 10 ถึง 20 MPa ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีระบบการซีลที่ยอดเยี่ยมและความเป็นไปได้ที่น้ำมันจะเข้าสู่โพรงการทำงาน

ลักษณะเปรียบเทียบ

เครื่องยนต์ประเภทนี้ส่วนใหญ่ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันใช้เชื้อเพลิงเหลว ในขณะเดียวกัน แรงดันต่อเนื่องก็ควบคุมได้ง่าย ซึ่งช่วยลดการปล่อยมลพิษ การไม่มีวาล์วทำให้การทำงานเงียบ กำลังต่อน้ำหนักเทียบได้กับเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ และความหนาแน่นของกำลังขับเท่ากับเครื่องยนต์ดีเซล ความเร็วและแรงบิดเป็นอิสระจากกัน

ต้นทุนการผลิตเครื่องยนต์สูงกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในมาก แต่ในระหว่างการดำเนินการจะได้รับสิ่งที่ตรงกันข้าม

ข้อดี

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงทุกรุ่นมีข้อดีหลายประการ:

• ประสิทธิภาพด้วยการออกแบบที่ทันสมัยได้ถึงเจ็ดสิบเปอร์เซ็นต์
• เครื่องยนต์ไม่มีระบบจุดระเบิด เพลาลูกเบี้ยว และวาล์วแรงดันสูง ไม่จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนตลอดช่วงการทำงาน
• ในเมืองสเตอร์ลิงส์ ไม่มีการระเบิดเหมือนในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งบรรทุกเพลาข้อเหวี่ยง ตลับลูกปืน และก้านสูบจำนวนมาก
• พวกเขาไม่มีผลเช่นนั้นเมื่อพูดว่า "เครื่องยนต์หยุดทำงาน"
• เนื่องจากความเรียบง่ายของอุปกรณ์จึงสามารถใช้งานได้นาน
• มันสามารถทำงานได้ทั้งบนไม้และกับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และเชื้อเพลิงประเภทอื่นๆ
• การเผาไหม้เกิดขึ้นภายนอกเครื่องยนต์

ข้อบกพร่อง

แอปพลิเคชัน

ปัจจุบันมีการใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในหลายพื้นที่ เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าสากลในตู้เย็น ปั๊ม เรือดำน้ำ และโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ต้องขอบคุณการใช้เชื้อเพลิงประเภทต่าง ๆ ที่สามารถใช้ได้อย่างกว้างขวาง

การเกิดใหม่

มอเตอร์เหล่านี้ได้รับการพัฒนาอีกครั้งโดย Philips ในช่วงกลางศตวรรษที่ยี่สิบ General Motors ได้ทำข้อตกลงกับมัน เธอเป็นผู้นำในการพัฒนาการใช้สเตอร์ลิงในอวกาศและอุปกรณ์ใต้น้ำ บนเรือและรถยนต์ ต่อจากพวกเขา บริษัทอื่นจากสวีเดน United Stirling เริ่มพัฒนาผลิตภัณฑ์เหล่านี้ รวมถึงการใช้งานที่เป็นไปได้บน

ปัจจุบัน เครื่องยนต์สเตอร์ลิงเชิงเส้นถูกนำมาใช้ในการติดตั้งยานพาหนะใต้น้ำ อวกาศ และพลังงานแสงอาทิตย์ ความสนใจอย่างมากในเรื่องนี้เกิดจากความเกี่ยวข้องของปัญหาความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อมรวมถึงการต่อสู้กับเสียงรบกวน ในแคนาดาและสหรัฐอเมริกา เยอรมนีและฝรั่งเศส รวมถึงญี่ปุ่น มีการค้นหาอย่างต่อเนื่องสำหรับการพัฒนาและปรับปรุงการใช้งาน

อนาคต

ข้อดีที่เห็นได้ชัดของลูกสูบและสเตอร์ลิง ได้แก่ อายุการใช้งานที่ยาวนาน การใช้เชื้อเพลิงที่แตกต่างกัน การไม่มีเสียงและความเป็นพิษต่ำ ทำให้เครื่องยนต์สันดาปภายในมีแนวโน้มที่ดี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเครื่องยนต์สันดาปภายในได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นตามกาลเวลา จึงไม่สามารถแทนที่ได้ง่ายๆ ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งมันเป็นเครื่องยนต์ที่ครองตำแหน่งผู้นำในปัจจุบันและไม่ได้ตั้งใจที่จะยอมแพ้ในอนาคตอันใกล้

", Federal State Unitary Enterprise (FSUE) "Krylov Scientific Center" ประกาศว่าการสร้างเรือดำน้ำลำแรกแบบไม่ใช้ออกซิเจนนั่นคือโรงไฟฟ้าที่ไม่ขึ้นกับอากาศ (VNEU) จะนำไปสู่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญในการต่อเรือ

มีการสร้างพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคสำหรับการติดตั้งที่ไม่ขึ้นกับอากาศ หน่วยปฏิรูปไอน้ำพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเคมีจากองค์ประกอบที่เป็นของแข็งได้รับการพัฒนา การออกแบบอุตสาหกรรมได้ถูกสร้างขึ้น ในบรรดาเทคโนโลยีพื้นฐานนั้น มีการใช้การผลิตไฮโดรเจนจากน้ำมันดีเซล การสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าที่สกัดกระแสไฟฟ้าจากไฮโดรเจน และการกำจัดของเสียจากวงจรที่หนึ่ง นั่นคือ CO2 เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยา ปัญหานี้ยังคงอยู่ในขั้นสุดท้าย แต่ด้วยเงินทุนที่เหมาะสมก็จะสามารถแก้ไขได้

- ผู้อำนวยการบริหารขององค์กร Mikhail Zagorodnikov ที่ระบุกล่าว

ประการแรก VNEU ช่วยลดความจำเป็นในการลอยขึ้นสู่ผิวน้ำเพื่อชาร์จแบตเตอรี่และเติมอากาศที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลในตำแหน่งที่จมอยู่ใต้น้ำ

ตามที่ระบุ ปัจจุบันชาวเยอรมันผู้สร้าง. ในปี 2014 DCNS ของฝรั่งเศสประกาศความสำเร็จในทิศทางนี้ โดยติดตั้งเรือดำน้ำชั้น Scorpene ด้วยการติดตั้งดังกล่าว โครงการเรือดำน้ำขนาดใหญ่กว่าของบริษัทซึ่งเป็นที่ต้องการของกองทัพเรือออสเตรเลียคือ SMX Ocean (หรือที่รู้จักกันในชื่อ Shortfin Barracuda) ในอินเดีย VNEU กำลังได้รับการพัฒนาเกี่ยวกับเรือประเภท Kalvari (อิงจาก Scorpene)

VNEU ของรัสเซียแตกต่างจากประสบการณ์ในต่างประเทศที่กล่าวถึง วิธีการดำเนินงานที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง: ไฮโดรเจนไม่ได้ถูกขนส่งบนเรือ แต่ได้รับโดยตรงจากโรงงานโดยใช้การปฏิรูปเชื้อเพลิงดีเซล

Vladimir Shcherbakov ผู้เชี่ยวชาญด้านอาวุธยุทโธปกรณ์ของกองทัพเรือเชื่อว่าเรือดำน้ำที่มี VNEU ทำให้สามารถปฏิบัติการในน่านน้ำที่ข้าศึกควบคุมอย่างเข้มงวดได้สำเร็จ

ความสามารถในการไม่ขึ้นผิวน้ำเป็นสิ่งสำคัญเมื่อกองกำลังต่อต้านเรือดำน้ำของข้าศึกปฏิบัติการอย่างแข็งขัน พอจะจำได้ว่าเหยื่อที่ง่ายสำหรับชาวเยอรมันคือเรือของเราในทะเลบอลติกในช่วงมหาสงครามแห่งความรักชาติ สถานการณ์ที่คล้ายกันนี้พัฒนาขึ้นสำหรับเรือดำน้ำของเยอรมันในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือในช่วงสิ้นสุดสงคราม

ในความเห็นของเขา เรือประเภทนี้มีศักยภาพในการส่งออกสูง โดยเฉพาะในประเทศที่ไม่มีกองเรือดำน้ำนิวเคลียร์ สำหรับรัสเซีย ตามที่เขาเชื่อ ในขั้นตอนนี้ก็เพียงพอแล้วที่จะจำกัดตัวเองให้อยู่ในเรือสองสามลำของโครงการ Lada เพื่อทดสอบเทคโนโลยีและผู้เชี่ยวชาญด้านการฝึกอบรม

Varshavyankas อนุกรมที่เชี่ยวชาญเป็นอย่างดีกำลังรับมือกับการปกป้องฐานและชายฝั่งจากเรือดำน้ำนิวเคลียร์ของศัตรู

ในขณะนี้อู่ต่อเรือทหารเรือในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กกำลังสร้าง: Kronstadt และ Velikiye Luki เรือดำน้ำหลักของโครงการนี้คือเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก อยู่ระหว่างการทดลองใช้งานใน Northern Fleet ยังไม่มีโรงไฟฟ้าแบบไม่ใช้ออกซิเจน

Render เรือดำน้ำของโครงการ Amur-950 พร้อมโรงไฟฟ้าแบบไม่ใช้ออกซิเจน

สำนักออกแบบกลาง MT "รูบิน"

โรงไฟฟ้าแบบไม่ใช้ออกซิเจนของรัสเซียที่มีแนวโน้มว่าจะติดตั้งบนเรือดำน้ำทดลองของโครงการ 677 "Lada" และเรือดำน้ำที่ไม่ใช่นิวเคลียร์ใหม่ของโครงการ Kalina จะได้รับแบตเตอรี่ความจุสองเท่า จากข้อมูลของ Mil.Press FlotProm พลังงานไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ได้รับการปรับปรุงจะอยู่ที่ 100 กิโลวัตต์แทนที่จะเป็น 50 สำหรับตัวอย่างปัจจุบัน การพัฒนาและทดสอบแบตเตอรี่ใหม่สำหรับโรงไฟฟ้าแบบไร้อากาศของเรือดำน้ำนั้นมีแผนจะเสร็จสิ้นภายในปี 2563

เรือดำน้ำดีเซล-ไฟฟ้าสมัยใหม่มีข้อดีกว่าเรือดำน้ำนิวเคลียร์ขนาดใหญ่หลายประการ ข้อดีหลักประการหนึ่งคือความไม่มีเสียงเกือบสมบูรณ์ของสนามในตำแหน่งที่จมอยู่ใต้น้ำ เนื่องจากในกรณีนี้ เฉพาะมอเตอร์ไฟฟ้าที่เงียบซึ่งขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่เท่านั้นที่มีหน้าที่รับผิดชอบในการเคลื่อนที่ของเรือ การชาร์จแบตเตอรี่เหล่านี้จะดำเนินการจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลในตำแหน่งพื้นผิวหรือที่ระดับความลึกซึ่งเป็นไปได้ที่จะติดตั้งท่อหายใจซึ่งเป็นท่อพิเศษที่สามารถจ่ายอากาศให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้

ข้อเสียของเรือดำน้ำดีเซล-ไฟฟ้าทั่วไป ได้แก่ เวลาที่เรือสามารถอยู่ใต้น้ำได้ค่อนข้างสั้น อย่างดีที่สุดอาจถึงสามสัปดาห์ (สำหรับการเปรียบเทียบตัวเลขนี้สำหรับเรือดำน้ำนิวเคลียร์คือ 60-90 วัน) หลังจากนั้นเรือดำน้ำจะต้องขึ้นผิวน้ำและสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล โรงไฟฟ้าแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งไม่ต้องการอากาศภายนอกจะช่วยให้เรือดำน้ำที่ไม่ใช่นิวเคลียร์จมอยู่ใต้น้ำได้นานขึ้น ตัวอย่างเช่น เรือดำน้ำของโครงการ Lada ที่มีการติดตั้งดังกล่าวสามารถอยู่ใต้น้ำได้เป็นเวลา 45 วัน

โรงไฟฟ้าไร้อากาศของรัสเซียที่มีแนวโน้มจะใช้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์สูงในการดำเนินงาน ก๊าซนี้จะได้รับบนเรือจากน้ำมันดีเซลโดยการปฏิรูป กล่าวคือ การเปลี่ยนเชื้อเพลิงให้เป็นก๊าซที่มีไฮโดรเจนและอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน ซึ่งจะผ่านหน่วยนำกลับคืนไฮโดรเจน จากนั้น ไฮโดรเจนจะถูกป้อนเข้าสู่เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน-ออกซิเจน ซึ่งจะผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับเครื่องยนต์และระบบออนบอร์ด

แบตเตอรี่ BTE-50K-E บนแท่นทดสอบ

ศูนย์วิจัยแห่งรัฐ Krylov

แบตเตอรี่หรือที่รู้จักกันในชื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเคมีไฟฟ้ากำลังได้รับการพัฒนาโดยสถาบันวิจัยกลางด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและเทคโนโลยีทางทะเล แบตเตอรี่ที่ผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาของไฮโดรเจนและออกซิเจนนี้มีชื่อว่า BTE-50K-E กำลังไฟ 50 กิโลวัตต์ พลังของแบตเตอรี่ที่ได้รับการปรับปรุงจะอยู่ที่หนึ่งร้อยกิโลวัตต์ แบตเตอรี่ใหม่จะเป็นส่วนหนึ่งของโมดูลพลังงานของเรือดำน้ำที่ไม่ใช่นิวเคลียร์ที่มีกำลังการผลิต 250-450 กิโลวัตต์

นอกจากองค์ประกอบทางเคมีไฟฟ้าหรือที่เรียกว่าเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนแล้ว โมดูลดังกล่าวยังรวมถึงตัวแปลงเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน ในกระบวนการปฏิรูปน้ำมันดีเซลจะเกิดขึ้น หนึ่งในผู้พัฒนาแบตเตอรี่ใหม่บอกกับ Mil.Press FlotProm ว่าตัวแปลงเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนกำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา ก่อนหน้านี้มีรายงานว่าการพัฒนาโรงไฟฟ้าแบบไม่ใช้ออกซิเจนสำหรับเรือดำน้ำนั้นมีแผนจะแล้วเสร็จก่อนสิ้นปี 2561

ในเดือนกุมภาพันธ์ปีที่แล้ว นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจียได้พัฒนาหน่วยลูกสูบสี่จังหวะขนาดกะทัดรัดสำหรับการปฏิรูปก๊าซมีเทนตัวเร่งปฏิกิริยาและการผลิตไฮโดรเจน หน่วยใหม่สามารถเชื่อมโยงเข้าด้วยกัน ซึ่งจะเป็นการเพิ่มผลผลิตไฮโดรเจน การติดตั้งค่อนข้างกะทัดรัดและไม่ต้องการความร้อนสูง เครื่องปฏิกรณ์ทำงานเป็นวงจรสี่จังหวะ ในจังหวะแรก มีเทนผสมกับไอน้ำจะถูกป้อนเข้าไปในกระบอกสูบผ่านวาล์ว ในกรณีนี้ ลูกสูบในกระบอกสูบจะลดลงอย่างราบรื่น หลังจากที่ลูกสูบถึงจุดต่ำสุด การจ่ายส่วนผสมจะถูกปิดกั้น

ในจังหวะที่สอง ลูกสูบยกขึ้น บีบอัดส่วนผสม ในเวลาเดียวกันกระบอกจะร้อนถึง 400 องศาเซลเซียส ภายใต้สภาวะความดันสูงและความร้อน กระบวนการปฏิรูปจะเกิดขึ้น เมื่อไฮโดรเจนถูกปล่อยออกมา มันจะผ่านเมมเบรนซึ่งจะหยุดคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งผลิตขึ้นระหว่างการปฏิรูปด้วย คาร์บอนไดออกไซด์ถูกดูดซับโดยวัสดุดูดซับที่ผสมกับตัวเร่งปฏิกิริยา

ในจังหวะที่สาม ลูกสูบจะเลื่อนลงสู่ตำแหน่งต่ำสุด ทำให้ความดันในกระบอกสูบลดลงอย่างมาก ในกรณีนี้ คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกปล่อยออกมาจากวัสดุดูดซับ จากนั้นจังหวะที่สี่จะเริ่มขึ้นซึ่งวาล์วจะเปิดขึ้นในกระบอกสูบและลูกสูบจะเริ่มขึ้นอีกครั้ง ในช่วงจังหวะที่สี่ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกบีบออกจากกระบอกสูบสู่ชั้นบรรยากาศ หลังจากการวัดครั้งที่สี่ วงจรจะเริ่มขึ้นอีกครั้ง

Vasily Sychev

"การทบทวนการทหารต่างประเทศ" ครั้งที่ 6 พ.ศ. 2547 (น.59-63)

กัปตันอันดับ 1 N. SERGEEV

กัปตันอันดับ 1 I. YAKOVLEV

กัปตันอันดับ 3 S. IVANOV

เรือดำน้ำที่มีโรงไฟฟ้าพลังดีเซล-ไฟฟ้าแบบดั้งเดิม (PP) ค่อนข้างเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหา และมีข้อได้เปรียบหลายประการเหนือเรือดำน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อปฏิบัติการในพื้นที่ชายฝั่งและบริเวณน้ำตื้นของทะเล ข้อได้เปรียบเหล่านี้รวมถึงระดับเสียงรบกวนต่ำ ความคล่องแคล่วสูงที่ความเร็วต่ำ และพลังโจมตีเทียบเท่ากับ PLA นอกจากนี้ การรวมเรือดำน้ำที่ไม่ใช่นิวเคลียร์ในกองทัพเรือส่วนใหญ่เกิดจากต้นทุนการสร้างและการดำเนินงานที่ต่ำ ในขณะเดียวกัน พวกมันก็มีข้อเสียหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เวลาที่จำกัดในการอยู่ในตำแหน่งที่จมอยู่ใต้น้ำ เนื่องจากพลังงานจำนวนเล็กน้อยในแบตเตอรี่สำรอง (AB) ในการชาร์จ AB เรือดำน้ำจะถูกบังคับให้ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำหรือใช้โหมดเครื่องยนต์ดีเซลใต้น้ำ (RDP) ซึ่งจะเพิ่มโอกาสในการตรวจจับด้วยเรดาร์ อินฟราเรด ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ และวิธีการทางเสียง อัตราส่วนของเวลาในการนำทางภายใต้ RPD ที่จำเป็นในการชาร์จแบตเตอรี่ต่อระยะเวลาการคายประจุของแบตเตอรี่เรียกว่า "ระดับความประมาทเลินเล่อ"

มีหลายวิธีในการเพิ่มระยะการแล่นใต้น้ำ ซึ่งหลัก ๆ คือการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ เทคนิค และเทคโนโลยี เพื่อปรับปรุงโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมของเรือดำน้ำที่ไม่ใช่นิวเคลียร์และส่วนประกอบต่าง ๆ อย่างไรก็ตามในสภาพปัจจุบันการดำเนินการตามทิศทางนี้ไม่สามารถรับประกันการแก้ปัญหาหลักได้อย่างเต็มที่ ผู้เชี่ยวชาญจากต่างประเทศกล่าวว่าทางออกของสถานการณ์นี้คือการใช้โรงไฟฟ้าที่ไม่ขึ้นกับอากาศ (VNEU) บนเรือดำน้ำซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นตัวช่วยได้

ผลสำเร็จที่ได้รับจากการทำงานในหัวข้อนี้ทำให้สามารถติดตั้ง VNEU เสริมที่สร้างขึ้นใหม่และติดตั้งเรือดำน้ำดีเซลไฟฟ้าเพิ่มเติมในการทำงานได้ ในระยะหลัง ช่องเพิ่มเติมจะชนเข้ากับกล่องที่แข็งแรง ซึ่งมีตัวโรงไฟฟ้าเอง ถังสำหรับเก็บเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ ถังสำหรับเปลี่ยนมวลของรีเอเจนต์ที่สิ้นเปลือง กลไกและอุปกรณ์เสริม ตลอดจนอุปกรณ์ควบคุมและการจัดการ ในอนาคต VNEU มีแผนที่จะใช้กับเรือดำน้ำเป็นหลัก

ปัจจุบัน มีโรงไฟฟ้าที่ไม่ขึ้นกับอากาศสี่ประเภทหลัก ได้แก่ เครื่องยนต์ดีเซลวงจรปิด (DZTs) เครื่องยนต์สเตอร์ลิง (DS) เซลล์เชื้อเพลิงหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเคมีไฟฟ้า (ECG) และโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำวงจรปิด

ข้อกำหนดหลักสำหรับ VNEU รวมถึงสิ่งต่อไปนี้: ระดับเสียงต่ำ, การเกิดความร้อนต่ำ, ลักษณะน้ำหนักและขนาดที่ยอมรับได้, ความเรียบง่ายและความปลอดภัยในการใช้งาน, อายุการใช้งานที่ยาวนานและต้นทุนต่ำ, ความสามารถในการใช้โครงสร้างพื้นฐานชายฝั่งที่มีอยู่ ในระดับสูงสุด ความต้องการเหล่านี้เป็นไปตามข้อกำหนดของโรงไฟฟ้าเสริมที่มีเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ECG และโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำแบบปิด ดังนั้น กองทัพเรือของหลายประเทศจึงกำลังดำเนินการอย่างแข็งขันเกี่ยวกับการใช้งานจริงกับเรือดำน้ำที่ไม่ใช่นิวเคลียร์

โรงไฟฟ้าพร้อมเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ในปี 1982 บริษัท Kokums Marine AV ของสวีเดนเริ่มพัฒนาตามคำสั่งของรัฐบาล ในขั้นต้นผู้เชี่ยวชาญพิจารณา VNEU ที่มีเครื่องยนต์สเตอร์ลิงเป็นตัวเสริม โดยทำงานร่วมกับโรงไฟฟ้าดีเซล-ไฟฟ้าแบบดั้งเดิม (DEEU) การศึกษาของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าการติดตั้งใหม่ซึ่งสร้างขึ้นเป็นการติดตั้งหลัก (โดยไม่ใช้โรงไฟฟ้าพลังดีเซลแบบดั้งเดิม) จะมีราคาแพงเกินไปในการผลิต และข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับโรงไฟฟ้าใต้น้ำจะเป็นเรื่องยากที่จะปฏิบัติตาม

กองทัพเรือสวีเดนเลือก VNEU ด้วยเครื่องยนต์สเตอร์ลิงด้วยเหตุผลหลายประการ: ความหนาแน่นของกำลังสูง ระดับเสียงรบกวนต่ำ เทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาอย่างดีสำหรับการผลิตเครื่องยนต์ดีเซล ความน่าเชื่อถือ และความสะดวกในการใช้งาน

DS กำลังสูงโดยการเผาไหม้น้ำมันดีเซลร่วมกับออกซิเจนในห้องเผาไหม้ บนเรือดำน้ำ ปริมาณออกซิเจนที่จำเป็นจะถูกเก็บไว้ในสถานะของเหลว ซึ่งรับประกันได้ด้วยเทคโนโลยีการแช่แข็งที่ทันสมัย

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายนอก หลักการทำงานของมันคือการใช้ความร้อนที่เกิดจากแหล่งภายนอกและการจ่ายให้กับของเหลวทำงานที่อยู่ในวงจรปิด DS แปลงความร้อนที่ผลิตโดยแหล่งภายนอกเป็นพลังงานกล ซึ่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรง เครื่องกำเนิดใหม่ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรการทำงานแบบปิดของเครื่องยนต์ ใช้พลังงานความร้อนจากของไหลทำงาน ซึ่งก่อตัวขึ้นหลังจากการขยายตัว และส่งกลับคืนสู่วงจรเมื่อก๊าซเปลี่ยนทิศทาง

DS ใช้ลูกสูบสองหน้าที่ ช่องว่างเหนือลูกสูบคือช่องขยายตัวและพื้นที่ด้านล่างลูกสูบคือช่องอัด ช่องบีบอัดของกระบอกสูบแต่ละอันเชื่อมต่อกันด้วยช่องภายนอกผ่านตัวทำความเย็น ตัวสร้างใหม่ และตัวทำความร้อนไปยังช่องขยายของกระบอกสูบข้างเคียง การรวมกันของขั้นตอนการขยายและการหดตัวที่จำเป็นทำได้โดยใช้กลไกการกระจายตามข้อเหวี่ยง แผนผังของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงแสดงอยู่ในรูป

พลังงานความร้อนที่จำเป็นสำหรับการทำงานของ DS ถูกสร้างขึ้นในห้องเผาไหม้แรงดันสูงโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงดีเซลและออกซิเจนเหลว ออกซิเจนและเชื้อเพลิงดีเซลในอัตราส่วน 4:1 เข้าสู่ห้องเผาไหม้ซึ่งจะถูกเผาไหม้

เพื่อรักษาอุณหภูมิที่ต้องการของกระบวนการทำงานและให้แน่ใจว่าวัสดุทนความร้อนได้เพียงพอ ระบบหมุนเวียนก๊าซพิเศษ (GRC) จึงถูกนำมาใช้ในการออกแบบ DS ระบบนี้ได้รับการออกแบบ

เพื่อเจือจางออกซิเจนบริสุทธิ์ที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้ด้วยก๊าซที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของส่วนผสมเชื้อเพลิง

ระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ก๊าซไอเสียบางส่วนจะถูกระบายลงน้ำ ซึ่งอาจนำไปสู่การก่อตัวของฟองอากาศ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่ากระบวนการเผาไหม้ใน DS นั้นใช้ออกซิเจนที่ไม่ได้ใช้มากเกินไปซึ่งไม่สามารถแยกออกจากก๊าซไอเสียได้ เพื่อลดจำนวนฟองอากาศที่เกิดขึ้นเมื่อก๊าซไอเสียละลายในน้ำทะเล จึงใช้ตัวดูดซับซึ่งก๊าซและน้ำผสมกัน ในกรณีนี้ ก๊าซไอเสียจะถูกทำให้เย็นล่วงหน้าในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพิเศษตั้งแต่ 800 ถึง 25 °C แรงดันใช้งานในห้องเผาไหม้ทำให้สามารถกำจัดก๊าซไอเสียที่ระดับความลึกต่างๆ ของเรือดำน้ำได้จนถึงระดับการทำงาน ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้คอมเพรสเซอร์พิเศษเพื่อจุดประสงค์นี้ซึ่งมีเสียงรบกวนเพิ่มขึ้น

เนื่องจากกระบวนการจ่ายความร้อนภายนอกมาพร้อมกับการสูญเสียความร้อนเพิ่มเติมอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดีเซลจึงน้อยกว่าเครื่องยนต์ดีเซล การกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้นไม่อนุญาตให้ใช้น้ำมันดีเซลทั่วไปใน DS ต้องการเชื้อเพลิงกำมะถันต่ำ

สำหรับโปรแกรมสวีเดน DS แบบ V4-275 จาก United Sterling ถูกนำมาใช้ เป็นเครื่องยนต์สี่สูบ (ปริมาตรการทำงานของแต่ละกระบอกสูบคือ 275 cm3) กระบอกสูบถูกจัดเรียงเป็นรูปตัว V เพื่อลดเสียงและแรงสั่นสะเทือน แรงดันใช้งานในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์คือ 2 เมกกะปาสคาล ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการใช้งานที่ระดับความลึกในการดำน้ำลึกถึง 200 ม. สำหรับการทำงานของเครื่องยนต์ที่ระดับความลึกมาก จำเป็นต้องมีการบีบอัดก๊าซไอเสีย ซึ่งจะต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมสำหรับก๊าซไอเสีย การกำจัดและจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของระดับเสียง

โรงไฟฟ้าแห่งแรกที่ใช้ DS ติดตั้งเรือดำน้ำแบบ Necken ที่เปิดตัวหลังจากการปรับปรุงให้ทันสมัยในปี 1988 เครื่องยนต์สเตอร์ลิง ถังเก็บน้ำมันดีเซล ออกซิเจนเหลว และอุปกรณ์เสริมถูกวางไว้ในส่วนเพิ่มเติมโดยไม่มีการลอยตัว โดยฝังอยู่ในตัวเรือที่แข็งแกร่งของเรือดำน้ำ ด้วยเหตุนี้ ความยาวของเรือจึงเพิ่มขึ้น 10 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงความคล่องแคล่วเล็กน้อย

DS ประเภท V4-275R สองตัวทำงานกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่มีความจุ 75 กิโลวัตต์ มอเตอร์อยู่ในโมดูลป้องกันเสียงรบกวนบนโครงสร้างที่แยกการสั่นสะเทือนพร้อมระบบลดการสั่นสะเทือนแบบสองขั้นตอน จากการทดสอบแสดงให้เห็นว่า DS สามารถผลิตไฟฟ้าในปริมาณที่เพียงพอสำหรับจ่ายไฟให้กับระบบบนเรือของเรือดำน้ำ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการชาร์จแบตเตอรีใหม่ และเพื่อให้เรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุด 4 นอต เพื่อให้ได้ความเร็วการเคลื่อนที่ที่สูงขึ้นและการจ่ายพลังงานไปยังมอเตอร์ขับเคลื่อนหลัก มีแผนที่จะใช้มอเตอร์ร่วมกับ AB

ด้วยการใช้โรงไฟฟ้าพลังร่วมทำให้เวลาในการนำทางในตำแหน่งใต้น้ำเพิ่มขึ้นจาก 3-5 เป็น 14 วันและความเร็วในการลาดตระเวน - จาก 3 เป็น 6 นอต เป็นผลให้การล่องหนของเรือดำน้ำเพิ่มขึ้น

ตามที่ผู้เชี่ยวชาญชาวสวีเดนกล่าวว่า เครื่องยนต์สเตอร์ลิงแสดงให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือและการบำรุงรักษาสูงในสภาพของเรือ การปล่อยเสียงรบกวนไม่เกินเสียงของมอเตอร์ขับเคลื่อนและต่ำกว่าของเครื่องยนต์ดีเซลที่มีกำลังเท่ากัน 20-25 เดซิเบล

กองทัพเรือสวีเดนกำลังติดตั้งเรือดำน้ำเสริม VNEU ประเภท Gotland สัญญาก่อสร้างเรือดำน้ำประเภทนี้ 3 ลำลงนามโดยรัฐบาลของประเทศกับ Kokums ในเดือนมีนาคม 2533 เรือดำน้ำลำแรกของซีรีส์นี้ - "Gotland" - เข้าประจำการในปี 2539 สองลำถัดไป: "Apland" และ "Halland" - ในปี 2540 ในระหว่างการปรับปรุงให้ทันสมัย ​​มีการวางแผนที่จะติดตั้งโรงไฟฟ้าเสริมประเภทนี้ให้กับเรือดำน้ำประเภท Västergotland

ตามแหล่งข่าวต่างประเทศ เรือดำน้ำสวีเดนที่ติดตั้งระบบขับเคลื่อน DS ได้แสดงผลลัพธ์ที่ดีในทางปฏิบัติแล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในระหว่างการฝึกซ้อม มีการพิสูจน์ความเหนือกว่าของเรือดำน้ำ Halland เหนือเรือดำน้ำของกองทัพเรือสเปนที่มีโรงไฟฟ้าดีเซล-ไฟฟ้าแบบดั้งเดิม และลักษณะการทำงานที่ได้รับการปรับปรุงได้แสดงให้เห็นในระหว่างการเดินเรือร่วมกับเรือดำน้ำนิวเคลียร์ของกองทัพเรือสหรัฐฯ และฝรั่งเศส

โรงไฟฟ้าพร้อมคลื่นไฟฟ้าหัวใจ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าเป็นโรงงานที่พลังงานเคมีของเชื้อเพลิงถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง พื้นฐานของ ECG คือเซลล์เชื้อเพลิง (FC) ซึ่งกระบวนการผลิตไฟฟ้าเกิดขึ้นจากการทำงานร่วมกันของเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์อย่างต่อเนื่องและแยกจากกันที่จ่ายให้กับเซลล์เชื้อเพลิง โดยหลักการแล้ว เซลล์เชื้อเพลิงเป็นเซลล์กัลวานิกชนิดหนึ่ง เซลล์เชื้อเพลิงจะไม่ถูกใช้เนื่องจากส่วนประกอบที่ใช้งานจะถูกจ่ายอย่างต่อเนื่อง (เชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์) ซึ่งแตกต่างจากเซลล์หลัง

ในระหว่างการวิจัย มีการทดสอบเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ประเภทต่างๆ ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดเกิดขึ้นได้เมื่อใช้ปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนและไฮโดรเจนอันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของพลังงานไฟฟ้าและน้ำ

การสร้างไฟฟ้ากระแสตรงโดยการเผาไหม้ไฮโดรเจนและออกซิเจนในความเย็นเป็นที่ทราบกันมานานแล้ว และประสบความสำเร็จในการใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าในยานพาหนะใต้น้ำ หลักการผลิตกระแสไฟฟ้านี้ใช้กับเรือดำน้ำในช่วงปี 1980 เท่านั้น ใน PA ออกซิเจนและไฮโดรเจนถูกจัดเก็บแยกจากกันในถังแรงดันสูงและทนทาน แม้ว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าจะมีประสิทธิภาพมากกว่าแบตเตอรี่สำรอง แต่การใช้งานบนเรือดำน้ำก็ถูกขัดขวางเนื่องจากการจัดหาสารรีเอเจนต์เชื้อเพลิงที่จัดเก็บในสถานะก๊าซไม่อนุญาตให้ดำน้ำตามระยะเวลาที่กำหนด

วิธีที่เหมาะสมที่สุดในการเก็บออกซิเจนคือในสถานะของเหลว (ในรูปแบบการแช่แข็ง - ที่อุณหภูมิ 180 ° C), ไฮโดรเจน - ในรูปของโลหะไฮไดรด์

ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1980 GSC ของเยอรมัน (สมาคมเรือดำน้ำเยอรมัน) รวมถึงบริษัท IKL (Ingenieurkontor Lubeck), HDW (Howaldtswerke Deutsche Werft AG) และ FS (Ferrostaal) ได้พัฒนาและสร้างหน่วย ECG ทดลองบนบกด้วยเซลล์เชื้อเพลิงของ Siemens เพื่อ ตรวจสอบการทำงานร่วมกันของส่วนประกอบ - เซลล์เชื้อเพลิง, ระบบกักเก็บไฮโดรเจนและออกซิเจน, ท่อส่ง, ระบบควบคุม, รวมถึงการทำงานร่วมกันของโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิม

พีแอล เครื่องต้นแบบ ECG ได้รับการออกแบบโครงสร้างในลักษณะที่เมื่อเสร็จสิ้นการทดสอบแล้ว สามารถติดตั้งบนเรือดำน้ำปฏิบัติการได้โดยไม่ต้องดัดแปลง ผลการทดลองชายฝั่งแสดงให้เห็นว่า PU ที่มี ECG สามารถใช้กับเรือดำน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในปี 1989 เพื่อผลประโยชน์ของกองทัพเรือเยอรมัน การทดสอบเรือดำน้ำ U-1 ในโครงการ 205 เป็นเวลา 9 เดือน ซึ่งติดตั้ง VNEU เสริมพร้อม ECG เสร็จสมบูรณ์ที่อู่ต่อเรือ HDW เป็นผลให้ผู้นำของเครื่องบินประเภทนี้ละทิ้งการสร้างเรือดำน้ำเพิ่มเติมด้วยโรงไฟฟ้าดีเซลและไฟฟ้าเท่านั้นและตัดสินใจใช้เครื่องบิน "ไฮบริด" (DEEU เป็นโรงไฟฟ้าหลักและโรงไฟฟ้าเสริมที่มี ECG) การวิจัยเพิ่มเติมมีเป้าหมายเพื่อพัฒนาการติดตั้งดังกล่าวกับ ECH เป็นหลัก

โครงสร้าง ECG เป็นโมดูลไฟฟ้าเคมีที่มีเมมเบรนโพลิเมอร์ (REM) โมดูลทั้งหมดติดตั้งบนเฟรมเดียวและสามารถเชื่อมต่อได้ทั้งแบบอนุกรมและแบบขนาน

ส่วนเสริมในโรงไฟฟ้าที่มีคลื่นไฟฟ้าหัวใจคือระบบหล่อเย็นโดยใช้น้ำนอกเรือและระบบก๊าซที่เหลือ ส่วนหลังช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเผาไหม้ของไฮโดรเจนที่ตกค้างในระบบระบายอากาศ AB และการใช้ออกซิเจนที่หลงเหลือสำหรับความต้องการบนเครื่องบิน ระบบควบคุมโรงไฟฟ้าถูกรวมเข้ากับระบบควบคุมความปลอดภัยซึ่งจอภาพจะอยู่ที่เสากลาง

การแปลงพลังงานในเซลล์เชื้อเพลิงนั้นไม่มีเสียง ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของโรงไฟฟ้า ไม่มีโหนดที่ทำการเคลื่อนไหวแบบหมุนหรือแบบแกว่ง มีการปล่อยความร้อนต่ำซึ่งไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการก่อตัวของสนามจริง ระบบเสริมเดียวที่มีชิ้นส่วนหมุนได้คือระบบระบายความร้อน แต่ก็ไม่ส่งเสียงดังจนส่งผลกระทบต่อระดับสนามอะคูสติกของเรือดำน้ำ

การเริ่มต้นของปฏิกิริยาในเซลล์เชื้อเพลิงไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้ามากเพื่อให้โลหะไฮไดรด์ที่เก็บไว้ในกระบอกสูบที่ตั้งอยู่ในพื้นที่สองด้านเริ่มปล่อยไฮโดรเจนและเริ่มระเหยออกซิเจนที่เก็บไว้ในสถานะของเหลวเพื่อป้องกันการกระแทก ถังแช่แข็งทำจากเหล็กแม่เหล็กต่ำ

โรงไฟฟ้าประเภทนี้ค่อนข้างมีประสิทธิภาพ มีประสิทธิภาพสูง - สูงถึง 70 เปอร์เซ็นต์ และด้วยตัวบ่งชี้นี้ มีประสิทธิภาพดีกว่าโรงไฟฟ้าที่ไม่ขึ้นกับอากาศอื่นๆ อย่างมาก ข้อมูลเปรียบเทียบเกี่ยวกับการพึ่งพาประสิทธิภาพของ VNEU ประเภทต่างๆ ในระดับสัมพัทธ์ของกำลังขับจะแสดงในกราฟ กระบวนการเปลี่ยนพลังงานเกิดขึ้นที่อุณหภูมิการทำงานต่ำ (60-90 °C) ความร้อนจำนวนเล็กน้อยที่ระบบสร้างขึ้นระหว่างการทำงานเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษากระบวนการเคมีไฟฟ้าที่เริ่มต้นในตอนแรก ความร้อนส่วนหนึ่งที่เกิดจาก ES สามารถนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์ภายใน เช่น การทำความร้อน ปริมาณความร้อนที่ต้องกำจัดออกจากการติดตั้งมีน้อย ดังนั้นการบังคับระบายความร้อนของโรงไฟฟ้าด้วยน้ำนอกเรือจึงไม่ต้องใช้เวลานาน (นานถึงหนึ่งวันของการทำงาน) น้ำที่ผลิตขึ้นระหว่างการทำปฏิกิริยา หลังจากผ่านการบำบัดที่เหมาะสมแล้ว สามารถนำไปใช้ดื่มได้

การผสมผสานของเชื้อเพลิงขนาดกะทัดรัด เซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมช่วยให้คุณได้รับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ การควบคุมแรงดันไฟฟ้าทำได้โดยการเปลี่ยนจำนวนแผ่นในชุดประกอบเซลล์เชื้อเพลิง พลังงานสูงสุดสามารถทำได้โดยการเชื่อมต่อองค์ประกอบเหล่านี้เป็นอนุกรม

การทำงานของ ED กับ ECG ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความลึกของการจมน้ำ กระแสไฟฟ้าที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้าดังกล่าวจะส่งตรงไปยังแผงสวิตช์หลักของเรือ 65 เปอร์เซ็นต์ ใช้จ่ายไปกับการเคลื่อนที่และความต้องการเรือ 30 เปอร์เซ็นต์ - สำหรับระบบหล่อเย็นและระบบก๊าซตกค้างของโรงไฟฟ้า ร้อยละ 5 - สำหรับอุปกรณ์โรงไฟฟ้าเพิ่มเติม โรงไฟฟ้าเสริมสามารถทำงานได้ทั้งแบบขนานกับแบตเตอรี่ ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าของเรือดำน้ำและให้พลังงานกับผู้บริโภครายอื่น และสำหรับชาร์จแบตเตอรี่ใหม่

มีการวางแผนที่จะติดตั้งเรือดำน้ำรุ่น 212A สี่และสองลำ ซึ่งกำลังสร้างสำหรับกองทัพเรือเยอรมันและอิตาลี ตามลำดับ เช่นเดียวกับเรือ 214 รุ่นส่งออกสำหรับกองทัพเรือกรีกและสาธารณรัฐเกาหลีพร้อมกำลังเสริม ปลูกด้วยคลื่นไฟฟ้าหัวใจ

เรือดำน้ำสองลำจากเรือย่อยชุดแรกประเภท 212A สำหรับกองทัพเรือเยอรมันติดตั้งโรงไฟฟ้าเสริมพร้อม ECG ที่มีกำลังไฟประมาณ 300 กิโลวัตต์พร้อมเซลล์เชื้อเพลิงเก้าเซลล์ขนาด 34 กิโลวัตต์ เรือของซีรีส์ย่อยที่สองมีแผนที่จะติดตั้งเซลล์เชื้อเพลิงขนาด 120 กิโลวัตต์จำนวนสองตัว พวกเขาจะมีลักษณะน้ำหนักและขนาดเกือบเท่ากับเซลล์เชื้อเพลิงที่มีกำลัง 34 กิโลวัตต์ แต่ในขณะเดียวกันประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้น 4 เท่า เรือดำน้ำประเภท 212A จะสามารถจมอยู่ใต้น้ำได้ประมาณสองสัปดาห์ กำลังไฟของการติดตั้งนี้จะช่วยให้พัฒนาความเร็วได้ถึง 8 นอตโดยไม่ต้องใช้ AB

การออกแบบโมดูลาร์ของโรงไฟฟ้าที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไม่เพียงแต่อำนวยความสะดวกในการติดตั้งบนเรือดำน้ำที่กำลังก่อสร้าง แต่ยังช่วยให้ติดตั้งกับโรงไฟฟ้าที่สร้างไว้ก่อนหน้านี้ได้ แม้กระทั่งที่สร้างภายใต้ใบอนุญาตที่อู่ต่อเรือของประเทศที่นำเข้าเรือดำน้ำเยอรมัน

นอกจากนี้ผู้เชี่ยวชาญชาวเยอรมันกล่าวว่าโรงไฟฟ้าดังกล่าวสามารถบำรุงรักษาได้สูงและมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น

โรงกังหันไอน้ำ (STU) ของวงจรปิด PTU MESMA (โมดูล d "Energie Sous-Marin Autonome) ซึ่งทำงานในวงจร Rankine แบบปิด ได้รับการพัฒนาโดยแผนกต่อเรือของ DCN กองทัพเรือฝรั่งเศสเพื่อการส่งออก บริษัท Teknikatom, Thermodyne, Air Liquide ของฝรั่งเศส มีส่วนร่วมในการผลิต "Bertin" เช่นเดียวกับอู่ต่อเรือ "Empresa Nacional Bazan" (สเปน)

MESMA เป็นโรงงานแบบสองวงจร ในวงจรหลักอันเป็นผลมาจากการเผาไหม้ของเอทานอลในออกซิเจนจะเกิดตัวพาความร้อน (ก๊าซไอน้ำ) ซึ่งไหลผ่านเส้นทางของเครื่องกำเนิดไอน้ำและให้ความร้อนแก่น้ำที่ไหลเวียนในวงจรที่สอง น้ำจะถูกแปลงเป็นไอน้ำแรงดันสูง ซึ่งจะขับเคลื่อนกังหันไอน้ำที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ออกซิเจนถูกเก็บไว้ในเรือดำน้ำในภาชนะพิเศษในสถานะของเหลว ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาการเผาไหม้คือน้ำและก๊าซไอเสียที่ปล่อยลงเรือ สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การเพิ่มการมองเห็นของเรือดำน้ำ

การเผาไหม้ในห้องเผาไหม้เกิดขึ้นที่ความดัน 6 เมกะปาสคาล ซึ่งเป็นผลมาจากการที่หน่วยสามารถทำงานได้ที่ระดับความลึกสูงสุด 600 ม. ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้คอมเพรสเซอร์ในการนำผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ออกจากเรือ

ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าที่มี MESMA STP คือ 20 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเกิดจากการสูญเสียจำนวนมากระหว่างการแปลงพลังงานหลายครั้ง เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิง การผลิตไอน้ำร้อนยวดยิ่ง การผลิตกระแสไฟฟ้าสามเฟส และการแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรงในภายหลัง

การติดตั้งโดยรวมค่อนข้างกะทัดรัดและติดตั้งในส่วนของตัวถังแรงดันยาว 10 ม. และกว้าง 7.8 ม. ออกซิเจนถูกเก็บไว้ในสถานะของเหลวในกระบอกสูบที่ติดตั้งบนตัวยึดพิเศษที่ดูดซับแรงกระแทกภายในตัวดันของเรือดำน้ำ ในตำแหน่งแนวตั้ง

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2541 การทดสอบแบบตั้งโต๊ะของโรงไฟฟ้าต้นแบบ MESMA เสร็จสมบูรณ์ ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2543 ที่อู่ต่อเรือใน Cherbourg ได้มีการผลิตโรงไฟฟ้าสำหรับเรือลำแรกขึ้น โดยตั้งอยู่ในส่วนตัวถังแรงดัน หลังจากเสร็จสิ้นการทดสอบการยอมรับแล้ว โมดูลที่มีโรงไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังปากีสถานเพื่อติดตั้งเรือดำน้ำ Ghazi ประเภท Agosta 90V ซึ่งกำลังสร้างที่นั่นภายใต้ใบอนุญาตของฝรั่งเศส นี่เป็นเรือดำน้ำลำแรกของประเภทนี้ซึ่งจะมีการติดตั้งโรงไฟฟ้าเสริมที่ไม่ขึ้นกับอากาศในระหว่างการก่อสร้าง เรือดำน้ำอีก 2 ลำที่สร้างก่อนหน้านี้มีแผนจะดัดแปลงในภายหลัง อยู่ในขั้นตอนการปรับปรุงและซ่อมแซมให้ทันสมัย

การใช้โรงไฟฟ้าเสริมที่ไม่ขึ้นกับอากาศบนเรือดำน้ำที่ไม่ใช่นิวเคลียร์ทำให้สามารถปรับปรุงลักษณะการทำงานในแง่ของระยะเวลาการดำน้ำ ซึ่งเพิ่มการล่องหนของเรือและขยายขีดความสามารถในการรบ นอกจากเรือดำน้ำที่กำลังก่อสร้างแล้ว VNEU เสริมยังสามารถติดตั้งกับเรือดำน้ำดีเซลที่มีอยู่แล้วในกระบวนการปรับปรุงให้ทันสมัย การพัฒนาเทคโนโลยีเพิ่มเติมและการได้รับคุณสมบัติใหม่เชิงคุณภาพของ VNEU บนพื้นฐานนี้น่าจะทำให้เรือดำน้ำที่ไม่ใช่นิวเคลียร์สามารถแก้ปัญหาที่มีอยู่ในนิวเคลียร์ได้

หากต้องการแสดงความคิดเห็น คุณต้องลงทะเบียนบนเว็บไซต์

นั่นคือไม่เหมือนกับเครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งสารทำงานเป็นเชื้อเพลิงที่ติดไฟได้พร้อม ๆ กันภายในกระบอกสูบ ในสเตอร์ลิงเชื้อเพลิงจะเผาไหม้ภายนอก ทำให้ของเหลวทำงาน (อากาศ) ภายในกระบอกสูบร้อนขึ้น จากนั้นตามปกติ ข้อเหวี่ยง ฯลฯ

ในบทความนี้ ฉันไม่เห็นชิปตำแหน่งหลักที่แท้จริง นั่นคือ สภาวะไร้อากาศ ซึ่งก็คือเช่นเดียวกับที่เครื่องยนต์สันดาปภายในต้องการออกซิเจนสำหรับการเผาไหม้ กระบวนการเผาไหม้แบบเดียวกันนี้ถูกนำมาใช้ในการสเตอร์ลิง นั่นคือ ออกซิเจนยังจำเป็นอยู่
การเผาไหม้ถูกถ่ายโอนจากภายในสู่ภายนอกเท่านั้น สเตอร์ลิงยังเผาไหม้อย่างต่อเนื่องและไม่ได้อยู่ในแรงกระตุ้นที่ระเบิดได้เช่นเดียวกับในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ดังนั้นจึงไม่มีเสียงซึ่งมีประโยชน์สำหรับเรือดำน้ำ แต่นั่นคือข้อดีทั้งหมด

ฉันคิดว่าแทนที่จะใช้การเผาไหม้ จะใช้ปฏิกิริยาเคมีแบบคายความร้อนอื่นๆ เช่น การใช้น้ำแทนออกซิเจน ซึ่งตามหลักการแล้ว มีออกซิเจนอยู่มากมายบนบก และตัวน้ำเองก็อยู่ใต้น้ำ
ฉันไม่รู้เทลงในกระบอกสูบหรือข้างนอกอย่างน้อยปูนขาว แต่เทด้วยน้ำเปลี่ยนความร้อนที่เกิดขึ้นเป็นการหมุน
ทำไมอ้างว่าเครื่องยนต์ไร้อากาศและยังคงใช้ออกซิเจน

นอกจากนี้ หากเราพัฒนาแนวคิดนี้ โครงการใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นมอเตอร์เดินขบวนหลัก และเครื่องกวนจะต้องใช้สำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ใหม่เท่านั้น ดังนั้นไม่ง่ายกว่าหรือหากจะเน้นวิธีการรับ EMF โดยตรงผ่านสารเคมี ปฏิกิริยาโดยปราศจากกลไก?
สิ่งนี้ทำให้ฉันนึกถึงว่าในฤดูร้อนในบ้านในชนบทที่ไม่มีแสงสว่าง ฉันต่ออินเวอร์เตอร์ 220 เข้ากับแบตเตอรี่รถยนต์ ซึ่งฉันต่อหลอดไฟประหยัดพลังงานกับหลอด LED ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าต่ำ จากนั้นฉันก็นึกขึ้นได้ว่ามันเป็นเรื่องโง่ที่จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจาก 12 เป็น 220 ก่อนจากนั้นมันก็ลดลงอีกครั้งในหลอดไฟ ฉันสร้าง LED ทำเองที่บ้านสำหรับ 12v และแบตเตอรี่เริ่มใช้งานได้นานขึ้นสามเท่า ..

ในสมัยโซเวียต โพดอลสค์ผลิตแบตเตอรี่แบบแห้งบนจานซึ่งมีการกดองค์ประกอบที่สอดคล้องกับสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ตะกั่ว แบตเตอรี่ดังกล่าวสามารถเก็บไว้ในคลังสินค้าได้เป็นเวลานานและถูกชาร์จ จากนั้นผู้ซื้อจะเทอิเล็กโทรไลต์ลงไปและวางลงบนรถทันที ตัวอย่างเช่น โหลดเพลตแห้งที่มีอิเล็กโทรไลต์ลงบนเรือดำน้ำซึ่งถูกใช้ไประหว่างการเคลื่อนย้ายและถูกแทนที่ด้วยของใหม่ จากนั้นวัสดุใหม่จะถูกโหลดในท่าเทียบเรือเป็นเชื้อเพลิง และวัสดุที่ใช้แล้วจะถูกขนถ่ายและสร้างใหม่ภายใต้เงื่อนไขของโรงงานเป็น ใหม่ชาร์จแห้ง ทั้งหมด. ไม่มีการแปลงสองเท่าด้วยประสิทธิภาพของรถจักรไอน้ำ ไม่ใช้ออกซิเจน วงจรไร้อากาศอย่างแท้จริง

สำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด นี่เป็นเพียงแนวคิดที่คิดขึ้นมาเอง คุณสามารถคิดกระบวนการที่สมบูรณ์แบบกว่านี้ได้ เช่น สำหรับลิเธียม นี่ยังคงเป็นลบน้ำหนักและลบกรดอันตราย