Чем заменить старый добрый свинцово-кислотный аккумулятор на подводной лодке, и "что это дает бедному крестьянину"? Американцы достаточно много сил потратили на модернизацию своего "подводнолодочного парка", построенного во время войны (про "рыбок GUPPY" мы уже рассказывали). Но к чести американцев, как проектантов, они на том не остановились.
Параллельно с модернизацией подводных лодок (на которой очень неплохо заработала фирма "Electric Boat Co" (она вела инжиниринг этих модернизаций) шла разработка принципиально новой подводной лодки, на которой (в том числе) планировалась отработка решений для субмарин с атомной силовой установкой. Но сама по себе лодка была дизель-электрической (или, даже скорее электро-дизельной), которая была настолько инновационной, насколько это было возможно в то время.
Речь идет о подводной лодке "Albacore", которая в жизни своей претерпела огромное множество изменений, а в конце биографии обрела покой в качестве музея. Ладно, обо всем по порядку.
Как так? (потом поясню). Подводная лодка получившая впоследствии имя USS Albacore (AGSS-569), действительно была инновационной.
Начнем с формы корпуса: ощущение такое, что вернулись к подводным лодкам Джона Холланда, просто удлинив корпус. В реальности, это плод долгой работы ученых-гидродинамиков . 8 июля 1946 года Кораблестроительное бюро выдало задание опытовому бассейну имени Дэвида Тэйлора (англ. David Taylor Model Basin). Согласно выводам доклада специалистов наиболее эффективным был каплевидный корпус с соотношением длины к ширине, равным 6,8, имевший плавное сужение в задней его части. Лодка была двухкорпусной. Пишут о том, что была применена одновинтовая схема (с той же целью, снизить сопротивление). Если мы глянем на фото, то лодка одновальная, но двухвинтовая. Где правда?
Нет все верно. Изначально, лодка была одновинтовой, и не имела "рекордных" параметров. Единственный винт приводился во вращение двухъякорным 7500-сильным электродвигателем фирмы "Вестингауз". Он был запитан (на тот момент) от свинцово-кислотной аккумуляторной батареи состоящей из 500 элементов. (серебряно-цинковые появились потом). Для зарядки батареи использовались дизель-генераторы достаточно... странной компоновки (и не только компоновки).
Высокооборотистый дизель General Motors 16-338 имел алюминиевый блок цилиндров и вертикальную компоновку. Генератор располагался в нижней части агрегата, который получил прозвище "панкейк" (думаю, перевод не требуется).
Лодка строилась на портсмутской военно-морской верфи в Киттери, (штат Мэн). Лодка была заказана 24 ноября 1950 года и принята в состав ВМС 5 декабря 1953 года. Водоизмещение лодки составило: надводное - 1524 т, подводное - 1880 т. Размерения: 62,2м х 8,4м х 5,6м.
Первая модернизация лодки (1956—1957 г., американцы называют ее "Фаза 2") заключалась в том, что:
-был установлен винт большего диаметра — 14 футов, вместо 11-ти футового.
-все механизмы и система трубопроводов были звукоизолированы от корпуса резиновыми амортизаторами. Для поглощения вибрации и глушения шума от потока воды все части соприкасающиеся с водой — внешняя поверхность корпуса и внутренние поверхности балластных цистерн, были покрыты специальным составом Aquaplas (это покрытие используется и сейчас, например, при изготовлении аккустических колонок).
-в 1958 году были демонтированы сбрасываемые носовые горизонтальные рули. Рубочный руль был зафиксирован в диаметральной плоскости и управление им отключено.
Вторая модернизация (с 1957 по август 1961 года или фаза 3)
-рули переделали из "классических" в Х-образные
-лодка получила "тормоза": Сзади рубки по окружности корпуса были расположены десять тормозных щитов с гидравлическим приводом. А в верхней части рубки был смонтирован выдвижной тормозной парашют (правда, он себя не оправдал, его сорвало при третьем или четвёртом испытательном погружении. В 1962 году для испытаний был установлен пассивный сонар системы DIMUS (DIgital MUlti-beam Steering)
Третья модернизация нас интересует больше всего. В ходе этой модернизации на лодку была установлена новая серебряно-цинковая батарея. Первые серебряно-цинковые батареи были разработаны достаточно давно (в 1800 году Алессандро Вольта). Устройство серебряно-цинковых батарей выглядит следующим образом: анод состоит из цинка, электролит – из гидрооксида калия, а катод – из оксида серебра. Среди отличительных особенностей данных аккумуляторов можно выделить крайне высокую плотность энергии (для реальных образцов – 150-240 Вт/кг, а теоретически – до 425 Вт/кг), возможность отдавать в нагрузку огромные токи, плюс достаточно низкий саморазряд. Впрочем, с долговечностью и с многократными циклами перезарядки у них всегда были серьезные проблемы.
Преимущества СЦ аккумуляторов: высокая механическая прочность, кратковременность разрядных режимов большими токами, длительность хранения в заряженном состоянии (саморазряд 5-15 % в месяц), высокая удельная энергия (в 3-4 раза больше, чем у СК аккумуляторов), умеренные массогабаритные характеристики. В свинцово-кислотномаккумулятор е уровень электролита не допускает наклон элементов более 45-50°, а серебряно-цинковый может нормально работать в любом горизонтальном и вертикальном положении, поскольку электролит не выливается из-за его малого количества и герметичной пробки, установленной в корпусе элемента.
Недостатки: высокая стоимость, ограниченный ресурс (на тот момент до 100 циклов против 300-400 у кислотных АКБ), повышенное газовыделение. В настоящее время серебряно-цинковые батареи имеют гарантированный срок службы 3 года, или 300 циклов зарядки, энергоемкость около 130 Вт·ч/кг. Однако они в 4 раз дороже, чем свинцово-кислотные. Для изготовления аккумуляторной батареи для одной дизель-электрической подводной лодки уходит порядка 14,5 т серебра.
Возвращаясь к подводной лодке, стоит отметить, что, в связи с тем, что новая электролитическая батарея имела большую ёмкость, чем прежняя свинцово-кислотная и для её зарядки требовалось 22 часа работы обоих дизель-генераторов.
У нас тоже были такие аккумуляторы (но о них сказ отдельный)
Основным нововведением при модернизации в 1962 году стала установка двух соосных винтов. Второй винт приводился во вращение 4700-сильным электродвигателем и вращался в противоположную сторону. Передний винт диаметром 3,25 м (10 2/3 фута) был семилопастным, задний 2,68 м (8 3/4 фута) — шестилопастным. Максимальная скорость возросла до 33 узлов.
Последняя модернизация (в их нумерации "Фаза 5") была связана с экспериментом по впрыскиванию специального состава, снижающего сопротивление трения. Система называемая «Проект SURPASS» состояла из баков, насоса и трубопроводов. Система устанавливалась в носовом отсеке. Три «мягких» бака содержали 40 000 галлонов (151 400 литров) полимера смешанного с водой. Смесь выпрыскивалась через отверстия в корпусе и на носу и рубке лодки. Но это все экзотика.
