Okręt podwodny na baterie jak w smartfonie. Rewolucja na pokładzie Wielkiego Wieloryba [TAKA CIEKAWOSTKA]

Taigei, czyli "wielki wieloryb". Okręt podwodny o takiej nazwie został zwodowany w Japonii 14 października. To pierwszy w historii, który od podstaw zaprojektowano z myślą o użyciu nowoczesnych baterii litowo-jonowych. Takich, które mamy w kieszeniach w swoich smartfonach.

Taigei jest pierwszym okrętem nowej klasy. Trwa budowa dwóch kolejnych. Planowane są kolejne cztery. To największe okręty podwodne budowane w Japonii od czasów II wojny światowej. I też najdroższe. Cena za jeden ma wynosić około 650 milionów dolarów (około 2,5 miliarda złotych). Prawie o połowę więcej, niż starsze okręty z tradycyjnymi akumulatorami.

Japończycy wydają się być jednak przekonani, że nowe okręty są warte swojej ceny. Na razie tworzą takie jako jedyni, a reszta świata się przygląda. To co robią Japończycy, jest bowiem sporą rewolucją w świecie okrętów podwodnych. Do kosza wyrzucono technologie, która była na nich stosowana niemal od początku, na przełomie XIX i XX wieku.

Zobacz wideo

Dwie opcje do wyboru

Okręty podwodne dzielą się współcześnie na dwie główne kategorie, różniące się źródłem napędu. Większość mocarstw buduje duże i drogie jednostki z napędem atomowym. Daje on bardzo dużą moc, przez praktycznie nieograniczony czas i w sposób niezależny od powietrza. To idealne połączenie dla okrętów podwodnych. Ma jednak wady. Główne to koszt, złożona technologia i bardzo trudno dostępne paliwo uranowe. Amerykanie dopiero co we wrześniu odrzucili prośbę sojuszniczej Korei Południowej o jego dostarczenie, gdyby Koreańczycy chcieli zbudować atomowy okręt podwodny. Stwierdzono, że USA nie przekaże go nikomu, nawet najbliższym sojusznikom. Dodatkowo reaktory, turbiny i cały niezbędny do ich działania osprzęt jest duży i relatywnie głośny.

Wobec tych problemów, na świecie nadal dobrze ma się druga kategoria okrętów podwodnych. Po polsku określa się je konwencjonalnymi. W anglojęzycznej terminologii to okręty diesel-elektryczne. Ich układ napędowy składa się zazwyczaj z silników wysokoprężnych, które dają dużą moc, ale wymagają do działania dostępu powietrza. Możne więc ich używać tylko na powierzchni lub tuż pod nią, kiedy okręt wystawia nad wodę specjalne rury, nazywane chrapami. Pozwalają one zasysać powietrze i wydalać spaliny. Silniki wysokoprężne służą nie tylko do poruszania okrętu, ale też do ładowania dużych baterii akumulatorów. Energia z nich zasila natomiast dodatkowe silniki elektryczne, które umożliwiają pływanie na większych głębokościach, bez dostępu do powietrza.

Taki układ wymyślono już pod koniec XIX wieku, choć początkowo z silnikami benzynowymi. W okresie I wojny światowej dominowały już wysokoprężne i tak zostało do dzisiaj. Okręty konwencjonalne mają jedną podstawową zaletę, w ogóle mogą pływać pod wodą bez dostępu do powietrza, a cały układ jest niezawodny i cichy podczas używania silników elektrycznych. Mają jednak potężną wadę, czyli bardzo ograniczony zasięg i prędkość pod wodą. Po prostu klasyczne akumulatory kwasowe są mało wydajne, a upchnąć ich do ciasnego wnętrza okrętu podwodnego można stosunkowo niewiele. Nie można więc zgromadzić dużego zapasu energii dla silników elektrycznych.

Na przykład bardzo rozpowszechnione współcześnie i uznawane za udane, radzieckie/rosyjskie okręty projektu 877 (Polska ma taki jeden, ORP Orzeł). Rozwijając maksymalną podwodną prędkość 21 węzłów (39 km/h) mogą przepłynąć na akumulatorach tylko 24 kilometry. Ten zasięg można wydłużyć do ponad 700 kilometrów, ale kosztem ograniczenia prędkości do zaledwie trzech węzłów (5,6 km/h), czyli nieco wolniej niż maszerujący człowiek. Jak widać, nie są to oszałamiające możliwości.

Dodatkowo akumulatory kwasowe mogą być niebezpieczne. Jeśli dostanie się do nich woda, może dojść do pożaru, wybuchu i wydzielania trujących gazów. Coś takiego było przyczyną utraty licznych okrętów podwodnych, lub śmierci części ich załóg. Ostatnio najgłośniejszym przypadkiem, było zatonięcie argentyńskiego ARA San Juan w 2017 roku. Załoga poinformowała o pożarze akumulatorów i jego opanowaniu, ale potem kontakt się urwał.

Poszukiwania czegoś, co by działało

Od dekad poszukiwano alternatywnego źródła napędu dla okrętów podwodnych. Takiego, które nie byłoby zależne od dostępu do powietrza. Niemcy podczas II wojny światowej eksperymentowali z silnikiem zaprojektowanym przez Helmutha Waltera, działającym na nadtlenek wodoru. Okazał się być jednak zbyt skomplikowany, kosztowny, zawodny i niebezpieczny. W ZSRR eksperymentowano z silnikami diesla zasilanymi ciekłym tlenem, ale też bez większego powodzenia.

Dopiero w latach 90. opracowano praktycznie rozwiązania. Szwedzi do układu napędowego swoich okrętów podwodnych włączyli silnik Stirlinga. Jest zasilany dieslem i ciekłym tlenem. Działa w obiegu zamkniętym, nie wydzielając spalin. Niemcy poszli natomiast w kierunku ogniw paliwowych, w których następuje reakcja chemiczna paliwa i utleniacza. Najczęściej to ciekły wodór i tlen. Francuzi zmodyfikowali turbinę parową, zasilając ją etanolem i tlenem. Spośród tych trzech opcji, sporą popularność na świecie zdobyły niemiecka i szwedzka.

Japończycy uważnie przyglądali się europejskim napędom i postanowili kupić rozwiązanie szwedzkie. Budowane od 2005 roku okręty podwodne typu Soryu, mają silniki Stirlinga. Dzięki nim, mają móc przepłynąć pod wodą nawet 11 tysięcy kilometrów, przy prędkości rzędu 12 km/h (czyli już biegnący człowiek). Lata doświadczeń z tego rodzaju rozwiązaniem, nie przekonały jednak Japończyków, że jest optymalne. Głównym problemem jest mała moc alternatywnego napędu, która nie pozwala rozwijać pod wodą większych prędkości. Do tego znaczne rozmiary samego silnika i zbiorników paliwa do niego, które na dodatek jest zazwyczaj dość egzotyczne i powodujące problemy logistyczne.

Prostsze ma być lepsze

Japończycy uznali, że lepszym sposobem będzie powrót do korzeni, ale w nowoczesnym wydaniu. Klasyczne akumulatory kwasowe, postanowiono zastąpić nowoczesnymi litowo-jonowymi. Takimi, które są obecnie podstawą praktycznie całej cywilnej podręcznej elektroniki. Są znacznie bardziej wydajne, wytrzymałe i można je znacznie szybciej ładować. W ocenie Japończyków, okręty w nie wyposażone będą miały podobny zasięg pod wodą, jak okręty z napędem dodatkowym. Dodatkowo będą mogły pływać szybciej.

Pomysł postanowiono wstępnie przetestować na dwóch ostatnich okrętach typu Soryu, jedenastym i dwunastym. Jeszcze podczas budowy, silnik Stirlinga i jego zbiorniki paliwa, oraz tradycyjne akumulatory, zastąpiono litowo-jonowymi. Okręt o nazwie Oryu, służy już od marca 2020 roku i jest intensywnie testowany. Toryu ma trafić do służby w przyszłym roku. Oba są jednak traktowane jako prowizoryczne platformy testowe. Równolegle do ich budowy projektowano bowiem, i zaczęto budowę, poważnie zmodyfikowanego typu okrętów. Od podstaw przygotowanych do akumulatorów litowo-jonowych, z większymi silnikami diesla umożliwiającym wykorzystanie możliwości ich szybkiego ładowania, oraz z nowszą elektroniką. To właśnie okręty typu Taigei.

Nie ujawniono konkretnych możliwości okrętów z nowymi akumulatorami. Japończycy wydają się być jednak przekonani, że będą lepsze niż wcześniejsze rozwiązania. Przynajmniej jeśli chodzi o ich potrzeby. Nie ulega przy tym wątpliwości, że to bardzo drogi sprzęt. Akumulatory litowo-jonowe są stosunkowo drogie, a nowe okręty mają ich mieć kilkaset ton. Co więcej, jak powszechnie wiadomo, tego rodzaju akumulatory mają potencjał do gwałtownego samozapłonu, podczas którego wydzielają wielkie ilości ciepła i trujących gazów. Japończycy twierdzą, że te dla okrętów są specjalne wzmocnione, obudowane i otoczone przez wydajny system gaśniczy. Niezależnie od tego, zagrożenie pozostaje.

Czas pokaże, czy Japończycy mają rację. W siłach zbrojnych i przemyśle zbrojeniowym do tego rodzaju rewolucji podchodzi się ostrożnie. Znane, sprawdzone i dopracowane, jest zazwyczaj cenione wyżej, niż nowe, niepewne i niedopracowane. Choćby oferowało w teorii poważnie poprawione osiągi. Na pewno wszystkie państwa i firmy tworzące okręty podwodne, będą uważnie śledzić japońskie postępy.

Zobacz wideo