Двигатель Стирлинга на подводной лодке.
Источник: warfor.me
Под двигателями Стирлинга понимают целый сонм тепловых машин с внешним подводом/отводом энергии, у которых масса рабочего тела (заключенного и циркулирующего внутри двигателя) остается неизменной. Их еще иногда называют двигатели с внешним сгоранием, но тепло можно получить не только за счет горения топлива, к тому же не возбраняется использовать и ？дармовой？ холод — при регазации жидких кислорода, водорода и углеводородных газов.
Большой интерес к двигателям Стирлинга проявляют подводники всего мира, потому что те обладают полезными для них свойствами: низкий уровень шума при высоком тепловом КПД. На регазации сжиженного (сжатого) кислорода с последующим его сгоранием с каким-либо видом топлива можно получить огромную разницу температуры (для нагрева и охлаждения рабочего тела), которая и влияет на параметры газодинамического цикла, его КПД. Либо можно включить двигатель Стирлинга в контур работы дизельного двигателя внутреннего сгорания (под водой) — для использования неизрасходованного ДВС тепла и холода регазации кислорода, запасенного в баках.
Из недостатков ？стирлингов？ можно отметить достаточно большие габариты и высокое внутреннее давление (для получения приличного КПД) рабочего тела, зачастую токсичность последнего и связанные с этим сложность и дороговизна оборудования.
Технологиями производства ？хороших？ Стирлингов обладают единицы стран — даже меньше, чем ядерной техникой. В наших пенатах разумно отдается предпочтение развитию ортогонального направления воздухонезависимых энергетических установок (ВНЭУ), которое, к сожалению, погрязло в новомодном менеджерском беге по кругу макетов, аванпроектов, демонстраторов и любой другой бюджеторастратной возни без выдачи работоспособного технического решения…
В свою очередь, я при наполнении свой концепции роботизированного ？москитного？ оружия и, в частности, системы ПЛО ？Облава？ беру за основу наиболее оптимальные устройства с точки зрения их функционала при массовом серийном производстве, т. е. в том числе и по стоимости (изготовления и эксплуатации). И вот для ПЛО ближней зоны и противоминной обороны (ПМО) портов, ВМБ и судоходных трасс на мелководье мой выбор пал на полупогруженное безэкипажное (роботизированное) судно с энергетической установкой в виде двигателя Стирлинга на солнечной энергии в дополнение к аккумуляторным батареям (и кое-где унифицированный двухтактный дизель). Точнее, его можно назвать мини-РПЛ, так как оно может полностью погружаться, а при всплытии на поверхности над водой возвышаются лишь элементы Стирлинга и антенные (подъемные) устройства. И как всегда, чтобы дистанцироваться от унылого ширпотреба МО РФ даю оригинальное наименование своему детищу: Балаба (рыба налим в диалектах некоторых провинций России).
Конструкция поисковых механизмов ПЛО/ПМО ？Балабы？ мало отличается от аналогов на безэкипажных катерах (БЭК), поэтому уделять им внимание не будем. А вот рассмотрению причин, по которым при виртуальной проработке ситуационного поведения чаша весов склонилась именно к мини-РПЛ на Стирлинге в противовес ？очевидным？, а потому всеми ？клепаемым？ БЭК, выделим немножечко своего драгоценного времени.
БЭК делать проще: они уже есть во многих фирмах в виде стандартных экипажных катеров, которые дооборудовали удаленным управлением для опционального безэкипажного варианта использования. Это значительно упрощает эксплуатацию и сервис данного вида техники, обеспечивая многозадачность использования. У него высокая скорость перемещения для быстрого выхода в заданный район, великолепная маневренность. Скажу больше: в ареале до 25км от берега трудно найти БЭКам конкурента. Вот свыше этой условной дальности отхода от обитаемого пункта управления (включая корабли в открытом море) и начинаются сложности.
БЭК более заметен на фоне водной глади, чем полуметровая рубка мини-подлодки ？Балабы？. Издаваемые им гидроакустические шумы на скорости будут выдавать его приближение для подводных диверсантов или мин, что может привести к априорному уничтожению БЭК и срыву боевой задачи: ведь командование понадеялось на этот единственный дорогущий БЭК, где теперь ему искать скорую замену или вертолет? А не ровен час просто заглохнет вдали да еще в плохую погоду — чем его обратно буксировать?
Ладно, если просто сломался, могут и лихие люди с большого расстояния крупнокалиберной стрелковкой сделать несколько губительных отверстий: потонет пока помощи дождется, а потом поднимай со дна и доказывай, что ？кондиционер не сам взорвался？ - часто ли международные судилища принимают нашу сторону?!
Основные преимущества БЭКов связаны с наличием на их борту двигателей внутреннего сгорания обычного углеводородного топлива — ？жидкого？ предмета вожделения эксплуатирующего берегового состава. БЭКи с солнечными батареями даже за рубежом (где их хваленый порядок?) признаны вандалонеустойчивыми, т. е. подвергаются разграблению этих самых солнечных панелей, которые можно использовать в домашнем хозяйстве, как и литиевые батареи. Чтобы не превращать ПЛО в очередную кормушку проходимцев и просто вороватых личностей необходимо избавить их от искушения.
Каков тогда выход? - Оснастить транспортное средство малопривлекательной для ушлых людишек энергетической установкой, коей и является двигатель Стирлинга. А в качестве аккумуляторов применить какое-нибудь углеродно-органо-полимерное вещество, пусть и с меньшей удельной емкостью (в воде тоннаж неприметен), зато абсолютно бессмысленное для пунктов приема металлолома.
Полу- или полностью погруженное состояние ？Балабы？ обеспечивает низкий уровень раскачки, что благотворно сказывается на качестве получаемых гидроакустических данных.
Наличие постоянной радиосвязи позволяет передавать эти данные в режиме реального времени, в отличие от ？Галтели？. Возможность зондирования толщи воды с поверхности и приближенные на десятки метров ко дну исследования с помощью ведомого АНПА на выбираемом кабеле обеспечивают полный обзор трассы следования ？Балабы？, что опять же является весомым плюсом по сравнению с ？Галтелью？. Как и способность к автоподзарядке в солнечный день, что и должно обеспечить автономность до полугода для пассивного ПЛО поиска и несколько дней — для активного. Более энергоемкий вариант — с рекуперацией тепла выхлопных газов унифицированного двухтактного дизельного ДВС-генератора от мини-РПЛ и ？Жужелиц？ - подойдет и для холодных широт (как и удаленного патрулирования). Легко увидеть, что при наличии всевозможных ？москитных？ агрегатов уже проще компоновать из них любые желаемые устройства в различных сферах деятельности.
Еще одной нишей использования Стирлинг-генератора могут быть прогулочные лодочки в курортных зонах незамерзающих морей, особенно Юго-Восточной Азии.
Концепцией подобного экологически чистого круизного тримарана полностью на электротяге, в совокупности с солнечными панелями, я готов поделиться с профильными предприятиями. Технологии изначально необходимо создавать с множественными секторами потребления, а не заниматься срочно вдруг по указанию ？свыше？ безрезультатной конверсией.
Синица Владислав, конструктор-изобретатель.