Pompy ciepła | Oświetlenie LED, żarówki LED | Kolektory słoneczne | Certyfikat energetyczny | Podłogówka

Napęd Stirlinga na okrętach podwodnych Silnik Stirlinga... Od czasów powstania okrętów podwodnych z napędem klasycznym tj. spalinowo - elektrycznym istotnym problemem był czas przebywania okrętu pod wodą. Okręty mogły się zanurzać, lecz wtedy korzystały z napędu elektrycznego. Baterie po pewnym czasie wyładowywały się i okręt musiał się wynurzyć w celu naładowania zużytych baterii.

Tu jest miejsce na reklamę. Zobacz cennik

Pod koniec II Wojny Światowej Niemcy połowicznie rozwiązali ten problem konstruując chrapy, dzięki którym okręt mógł płynąć w zanurzeniu tuż pod powierzchnią wody używając silników spalinowych.

Konstruktorzy wciąż prowadzili prace badawcze nad możliwością skonstruowania takiego silnika, który umożliwiałby pływanie pod wodą bez konieczności wynurzania się przez dłuższy czas i który stwarzałby okrętowi podwodnemu możliwość pływania na znacznych głębokościach.

Takim rozwiązaniem stał się właśnie silnik Stirlinga, który został wynaleziony w 1816 roku przez szkockiego duchownego Roberta Stirlinga. Stirling oparł zasady działania silnika na termodynamicznych podstawach tj. przekształceniu ciepła w energię kinetyczną ze sprawnością o wiele większą od używanych powszechnie silników spalinowych o spalaniu wewnętrznym. Ponadto ze względu na zewnętrzną komorę spalania taki silnik mógł być zasilany dowolnym paliwem (silnikowi trzeba było po prostu dostarczyć ciepła). Silniki takie były używane tylko jako prototypy. Trudności stanowiło zbudowanie silnika na tyle nieskomplikowanego i niezawodnego, by mógł być powszechnie stosowany.

Idea wykorzystania tego typu silnika powróciła wraz z rozwojem współczesnych okrętów podwodnych z napędem klasycznym.

Pierwszymi okrętami, które wyposażone zostały w silniki Stirlinga są Szwedzkie Gotlandy.

Budowę tego typu silnika podjęła się firma, Kockums ze Szwecji, mająca siedzibę w Malmő a należąca do międzynarodowej Grupy HDW (firma Kockums specjalizuje się w rozwoju, projektowaniu, budowie okrętów podwodnych, statków nawodnych oraz produkcji mobilnych mostów wojskowych), W 1983 r., rozpoczęto testowanie prototypowego silnika, który następnie został zamontowany w 1988 roku na okręcie podwodnym Klasy Näcken typu A-14. Pozytywnie przeprowadzone testy doprowadziły do zatwierdzenia przez Marynarkę Wojenną Szwecji zamówienia na wyposażenie nowych okrętów podwodnych klasy Gotland w ten nowoczesny napęd.

W silnikach Stirlinga energia cieplna powstaje w wyniku spalania oleju napędowego przy wykorzystaniu ciekłego tlenu. Jest ona w wyniku procesów termodynamicznych zamieniana na energię mechaniczną, a następnie - przez generator prądu stałego - na prąd elektryczny. Ciekły tlen, który jest niezbędny do działania tego typu silnika jest przechowywany w specjalnych kriogenicznych zbiornikach, znajdujących się w dolnej partii przedziału silnikowego.

Wydajność energetyczna silnika oscyluje w granicach 38%. Silnik Stirlinga wykorzystuje jedną część oleju napędowego na cztery części ciekłego tlenu. Oba składniki są mieszane i spalane w specjalnej komorze spalania, a powstałe w ten sposób ciepło jest następnie przenoszone do wymiennika ciepła, znajdującego się wewnątrz dużej komory w kształcie dzwonu. Generator odzyskuje energię cieplną magazynując większość ciepła zawartego w gazie po spaleniu i przywraca go następnie do obiegu. Gazem "roboczym" jest hel, który rozpręża się nad każdym tłokiem, kiedy jest grzany i sprężony pod tłokiem, kiedy jest schłodzony, powodując tym samym ruch tłoka do góry i w dół oraz obrót wału korbowego. Tłoki w tym silniku spełniają podwójne funkcje, każdy tłok operuje jednocześnie w dwóch cyklach, a więc "ciepła" (górna) powierzchnia tłoka pracuje w tym samym cyklu z "chłodną" (dolną) powierzchnią sąsiedniego tłoka.

Dzięki aparatowi absorbującemu, mieszającemu wodę chłodzącą z gazami wydechowymi spaliny wydalane są do otaczającej wody bez tworzenia się pęcherzyków. System schładzania spalin jest zintegrowany z modułem silnika i schładza gazy z ok. 8000C do temperatury zaledwie 250C. Dzięki temu do minimum zmniejszono możliwość wykrycia okrętu poprzez zastosowanie czujników termicznych.

Silniki Stirlinga są bardzo ciche, umożliwiają pływanie okrętu podwodnego z prędkością 6 w. Nowy typ napędu jest głównie wykorzystywany do cichego pływania, zaś zasilanie z akumulatorów jest wykorzystywane do osiągnięcia większych prędkości oraz do ewentualnej ucieczki. Okręty podwodne klasy Gotland z napędem Stirlinga należą do jednych z najcichszych okrętów podwodnych na świecie.

Długość pływania pod wodą okrętów wyposażonych w napęd Stirlinga jest uzależniona od ilości zabieranego przez okręt zapasu ciekłego tlenu. Okręty klasy Gotland w obecnym kształcie są w stanie zabrać do 24 ton ciekłego tlenu.

Przy konstruowaniu tego napędu firma Kockums poradziła sobie również z problemem wydalania spalin. Okręty mogą bez problemu zanurzać się do głębokości 300 metrów, poniżej tej granicy do wydalania spalin musi być użyta dodatkowa sprężarka, która ułatwia swobodne wydalanie spalin do głębokości 600 m.

Udana konstrukcja silników Stirlinga daje duże możliwości przed okrętami podwodnymi z napędem klasycznym. Okręty te są o wiele tańsze od swoich odpowiedników z napędem atomowym i nie ustępują im pod względem osiągów technicznych. Opracowanie przez firmę Kockums napędu AIP (Air Idependent Propulsion), który zapewnia bardzo wysoki poziom autonomiczności oraz długi czas przebywania okrętu podwodnego pod wodą (nawet do 14 dni) jest bez wątpienia jednym z najistotniejszych osiągnięć technicznych w konstrukcji okrętów podwodnych końca XX wieku.

Źródło: Okręty Podwodne Świata  www.op.osw.pl

Dowiedź także tę stronę

Dział POMYSŁY

Napęd Stirlinga na okrętach podwodnych Silnik Stirlinga