Российские технологии в ВМС США. Из неофициальных источников.

По данным из неофициальных источников одно из предприятий Петербурга получило от ВМС США заказ на серийное производство уникального накопителя энергии для подводных лодок. Принцип его действия основан на эффекте сверхпроводимости, позволяющем без существенных потерь длительное время поддерживать ток в замкнутом контуре. Все агрегаты, включая систему охлаждения на жидком гелии, размещены внутри герметичной многослойной капсулы. Это изделие предполагается использовать вместо дизелей и традиционных аккумуляторов, производя зарядку на базе. Данный проект является российской разработкой, но МО не проявило к нему никакого интереса. Все содержимое капсулы производится в России по российским технологиям, американскими партнерами осуществляется только герметизация.

Главным недостатком такого аккумулятора является высокая чувствительность к механическим воздействиям, что при неблагоприятных условиях превращает его в довольно мощную бомбу.

---

Не являюсь специалистом в области физики низких температур, так что не могу оценить достоверность этих сведений с технической точки зрения.

[Edited by Igor (14-04-2000 at 23:51).]

Высокие магнитные поля <...> приводят к исчезновению сверхпроводимости

Речь идет, по-моему, о критическом токе. Тогда нужно, наверное, говорить не о принципиальной невозможности, а об ограничениях.

Технология сверхпроводящих обмоток электромагнитов работающих при температуре жидкого гелия достаточно хорошо отработаны.
И применяются в России уже лет 15-20.

Неясен принцип работы этого аккумулятора.

Вот, вот, хотелось бы знать это "куда как слабее".
)

A few month ago I read an article concerning future of American navy.
It stated that in the next few years Ami are planning to put into the service a new propulsion system which is using Elctro Magnetic drives to propel ships

You think Russia got something like that in the works or are we falling even more behind the Americans who are using our own technology to beat us?

В электромагнитные водометы - верю, слышал и читал об экспериментах.
А вот сверхпроводящий аккумулятор - что-то слабо. Тем более "вместо дизелей".
Сами пишите, что боится тряски. Да и поле будет огромное.
Прикинте какой ток должен быть

Принцип действия таких аккумуляторов заключается в сохранении энергии в виде магнитного поля. Если в обычном электромагните запасенная энергия после отключения от источника питания очень быстро теряется на сопротивлении катушки, то в сверхпроводящей теоретически должна хранится сколь угодно долго. Трудно представить все это, но в книжке (Н.Гулиа "В поисках энергетической капсулы" из серии "Горизонты познания" издательство "Детская литература" 80-е годы) написано примерно так. Сказано, что этот накопитель может иметь большую плотность энергии, однако на практике не все так просто. Есть множество проблем, начиная от мощных холодильников для поддержания температуры, близкой к абсолютному нулю (а при малейшем ее повышении и потере сверхпроводимости накопленная энергия мгновенно выйдет со взрывом), кончая тем, что магнитное поле старается разорвать катушку, потому нужна механически очень прочная конструкция, и именно этот фактор в основном препятствует наращиванию плотности энергии. Плюс экологический фактор - необходимость экранирования колоссальной силы магнитных полей. Короче, там пришли к выводу, что такой накопитель пригоден разве что для стационарных электростанций, и до практической его реализации еще очень далеко.

А наиболее эффективный накопитель энергии - это, оказывается, маховик. В вышеназванной книжке автор иссследовал и расчитал все известные виды накопителей (тепловые, магнитные, электрохимические и т.д.) и пришел к выводу, что маховик наиболее эффективен. Объектом изысканий был как раз накопитель энергии для транспорта (главный критерий для отбора претендентов на "энергетическую капсулу" - чтоб его можно было установить на автомобиль).

[Edited by Alexan (17-04-2000 at 15:48).]

[Edited by Alexan (17-04-2000 at 15:59).]

[Edited by Alexan (17-04-2000 at 16:12).]

Alexan
=...экологический фактор - необходимость экранирования колоссальной силы магнитных полей.=
Я бы сказал, что для подводной лодки наличие заметного магнитного поля (а такие колоссальные поля вряд ли можно полностью экранировать) является сильным демаскирующим фактором, что обесценивает преимущества такого аккумулятора перед дизелем. Гораздо перспективнее применение электрохимических ячеек (германский проект U-212/214 на водороде-кислороде) или двигателей Стирлинга (французы вроде что-то такое делают - на дизтопливе и кислороде).
Маховики на ПЛ вызовут сильную вибрацию (демаскировка), а при снятии энергии еще и реактивный момент. Да и масса будет слишком большой. На сегодня самыми энергоемкими накопителями являются атомные ЭУ и хим.топливо.

А маховик...

Осталось решить маленькую проблемму - как поворачивать с этой штукой?

Ээээ... Насколько я понимаю, высокая напряжённость поля можент иметь локальный характер, а всё устройство собираться из нескольких ячеек с противоположно направленными полями (эдакая матрешечно-коаксиальная конструкция). Тогда снимается проблема экранировки большого поля. Кроме того, возможно, что это гипотетическое устройство - колебательный контур ВЧ, а не статическая катушка... В общем, я думаю, за счет только конструторских фишек можно достигнуть неплохой энергоемкости без принципиального разрешения проблемы разрушения сверхпроводимости магнитным полем. Кроме того, на корабле морском не так уж мало места...

Sokrat
=Осталось решить маленькую проблемму - как поворачивать с этой штукой?=
Присоединяюсь. В автомобиле маховик можно под полом разместить, в горизонтальной плоскости (хотя останутся силы Кориолиса - тоже мало не покажется). На ПЛ же надо иметь маневренность в 3х плоскостях. Магнитный подвес достаточной мощности демаскирует ПЛ, высокоточные подшипники неудароустойчивы, да и шумят в широком диапазоне, особенно в ультразвуке, вакуумный кожух непрактичен. В общем, зачем огород городить, если дизельные и атомные ПЛ всем хороши?

Alexan
=Двигатель Стирлинга неэффективен при работе с тепловым аккумулятором (т.е. без сжигания топлива).=
Дак французы жгут дизтопливо в кислороде (не помню, кислородв сжижен или в связанном виде, что-то вроде гидрооксидов?) и все тик-так.
=Топливные элементы...- тоже так себе.=
Дак строят-то немцы не прототипы, а серийные лодки. Значит, Сименс достиг приемлемого КПД, а масса и размеры ячеек не так критичны, как в автомобиле.

=А маховик подразумевается... так называемый "супермаховик"=
Я такой супермаховик и имел в виду (возможно, и книжку вашу читал, но очень давно). Но все равно остается вероятность его разрушения, пусть и с не столь взрывообразными последствиями. А вообще моряки и корабелы не фантазеры, а предпочитают иметь что-нибудь более проверенное и консервативное, тем более что явных преимуществ перед дизельными и тем более атомными ПЛ маховик не имеет.

дизельные и атомные ПЛ всем хороши

Дизельным надо часто батареи перезаряжать, атомные дороги и шумят сильнее, чем ДЭПЛ под электромоторами. Так что не все так просто...

Ну дак и брать пример надо с французов. Дизтоплива в лодке полно, кислород пополнять можно через "трубку", подвсплывая. Все тик-так.
Насколько я понял, маховик предлагается как замена аккумуляторам на дизельных лодках, т.е. вместо хим.энергии предлагается НАКАПЛИВАТЬ энергию в кинетической. Вопрос: а откуда энергию брать? Ответ: от дизелей при всплытии (АПЛ в счет не берем). В чем преимущество-то? Только технический риск остается. Дак поставь батарей побольше, и плыви дальше...


[Edited by Waldi (17-04-2000 at 19:09).]

[Edited by Waldi (17-04-2000 at 19:10).]

>Дизтоплива в лодке полно, кислород пополнять можно через "трубку", подвсплывая.

Вот таким макаром, при РДП ("работа дизеля под водой") у нас кучу подложок утопили вместе с экипажами...

2Waldi: когда редактируешь сообщение, стирай пометки о предыдущих редактированиях, а то мешает...

В общем, зачем огород городить, если дизельные и атомные ПЛ всем хороши?

В случае с криоаккумуляторами нет и речи о замене ими атомного реактора не крейсерах стратегического назначения:
1. Запасенной энергии вряд ли хватит на полгода автономной работы;
2. Криоаккумулятор, скорее всего, резко снизит боевую живучесть.
Но главное, что, по моим данным, речь идет именно о дизельной ПЛ как классе. Если, конечно, амы ставят реактор только на стратеги.

На счет заметности и боевой живучести: для амов мы с китайцами, конечно, вероятные противники №1 и №2:), но есть еще 3,4,5,6,... У меня есть серьезнейшее подозрение, что задачи модифицированных ПЛ никак не будут связаны с противостоянием России. Тогда, если возможности их вероятного противника не позволяют ему обнаружить и уничтожить ПЛ, то применение криоаккумулятора представляется оправданным (положительные его стороны, наверное, всем очевидны).

Шальная мысль;): ПЛ может быть автоматической (или дистанционно управляемой). А для обслуживания дизеля, как мне представляется, неплохо иметь пару толковых механиков;). Мощная батарейка кажется хорошей альтернативой.

[Edited by Igor (17-04-2000 at 19:30).]

Касательно воздействия реактивного момента при отборе мощности от вращающегося маховика. А может сделать по аналогии с вертолетами? К примеру, взять два таких аккумулятора, расположить параллельно, но чтоб маховики вращались в противоположные стороны. Единственная проблема - синхронизация (чтоб с одинаковой скоростью крутились). Но и это вполне осуществимо (конечно, о механической передаче речи идти не может - большие потери, но можно сделать синхронизацию на электронике).

Что касается поля от магнитной подвески - то оно будет очень намного меньше, чем от магнитного сверхпроводящего накипителя сопоставимой энергоемкости (ибо в первом случае магниты нужны только для механического поддержания маховика, а во втором - в виде магнитного поля вся энергия и запасена). Что касается шума от подшипников - то imho шум от атомной/дизельной силовой установки, а также от двигателей и трансмиссий винтов больше. Да и спектр шумов от подшипников такого маховика совсем другой - при таких оборотах вибрации будут в ультразвуке, а его экранировать не так уж сложно.

Чем плох дизель (а также двигатель Стирлинга и т.п.)? Надо жечь топливо (соответственно, жизненно необходим окислитель, будет присутствовать выхлоп и т.д.). Да и речь-то тут идет не о генераторе энергии, а о ее накопителе (аккумуляторе)! В исходном сообщении говорится, что данная подводная лодка будет подзаряжаться на базе, а в плавание пойдет только засчет запасенной энергии.

Мне кажется, кинетические или сверхпроводящие накопители энергии в ближайшие десятилетия не могут сравниться по простоте и эффективности (стоимость, живучесть, обслуживание и ремонт, КПД) с химическими накопителями (аккумуляторами) и генераторами (дизель и/или электрохимические ячейки) энергии на неатомных ПЛ.


[Edited by Waldi (18-04-2000 at 10:08).]

2Alexan
Правим ссылочку: "В поисках энергетической капсулы". Просто файл там *.htm, а не *.html:).

Igor
=А для обслуживания дизеля, как мне представляется, неплохо иметь пару толковых механиков;). Мощная батарейка кажется хорошей альтернативой.=
Я за батарейки, но в них энергия запасается химическим путем. Вы скорее голосуете за гигантский конденсатор.

KRoN
=Вот таким макаром, при РДП ("работа дизеля под водой") у нас кучу подложок утопили...=
Ну не так уж и много, по сравнению с общим число утонувших, включая атомные. Виновны в этом конструктивные недоработки в сочетании с неверными действиями экипажа. Поставить две-три поплавковых замка плюс пара электрических плюс невозможность их блокировок вручную - и проблема исчерпана.

Alexan
Пока ПЛ со спаренными маховиками спокойно плывает на глубине - нет проблем. Как только ей придется маневрировать или идти надводным ходом при сильном волнении, возникнут гигантские кориолесовы(?) силы, которые разрушат подшипник или диск маховика. В случае боевого повреждения и затопления отсека водой не исключено попадание воды в вакуумный кожух маховика и как следствие - взрывоподобное разрушение оного с печальными последствиями для ПЛ. Удароустойчивость такого накопителя при близких подводных взрывах или касании дна ниже всякой критики. Что будет, если капризная криогенная система охлаждения подвесок выйдет их строя?
Короче, таких идей я сам могу придумать десяток, но все они при столкновении с действительностью не выдержат конкуренции с традиционными приводами ПЛ. Не сочтите меня за консерватора (я в детстве тоже читал "Технику-Молодежи" и мне не чужды полеты фантазии), но я остаюсь при своем мнении, а именно химический способ выработки (дизель, Стирлинг, но лучше ЭХ-ячейки) и накопления (аккумуляторы) энергии наиболее оптимален для прибрежных ПЛ.
Возьмите и посчитайте, какие нужны маховики, чтобы запасти кол-во энергии для типового выхода ДЭПЛ в море - возьмем для примера 2-3 тысячи км хода.


[Edited by Waldi (18-04-2000 at 11:09).]

Нашел электронную версию этой книги ("В поисках энергетической капсулы") в Интернете! Вот адрес: http://n-t.ru/ri/gl/ek.htm . Правда, там только текст, без рисунков. Но и без них все понятно. Нашел, кстати, случайно, при поиске на Яндексе по запросу "двигатель стирлинга".

P.S. Ссылка поправлена (первый раз была опечатка).


[Edited by KRoN (18-04-2000 at 17:00).]

Вы скорее голосуете за гигантский конденсатор

Если это технически осуществимо, то почему бы и нет? Повторяю, конкретные характеристики этой разработки нам с Вами неизвестны (если Вы, конечно, не скрываете свою информированность;)) ). Кстати, я и не голосую:). Просто есть факт: питерская фирма делает криогенный аккумулятор по заказу ВМС США. Я хочу понять, зачем амам это надо. Меня-то самого в такую ПЛ можно только под конвоем загнать;)): не велико удовольствие плавать с криобомбой на борту. Поэтому сразу возникает предположение: лодка не должна принимать непосредственное участие в боевых действиях и не обязана быть обитаемой. Почему все так уверены в том, что ВМС США - это только то, что стреляет:)? В любом военном флоте есть еще вспомогательные суда, которые не участвуют непосредственно в боевых действиях (например, гидрографические).

Да и какую задачу предполагается поставить перед боевым кораблем, ДУ которого целиком и полностью зависит от России? Это вам не резисторы/конденсаторы/ЖКИ тайваньского производства в изделиях для нашего МО. Это гораздо серьезнее.