Wysłany w sobotę 28 września 2019 r
Okręty podwodne: nowa AIP grupy morskiej dotrzymuje obietnic
Opracowanie przez Naval Group systemu beztlenowego napędu (Air Independent Propulsion - AIP) dla okrętów podwodnych opartych na nowej generacji ogniw paliwowych zrobiło w tym roku kluczowy krok. System brzegowy francuskiego przemysłowca, zainstalowany w Indret, niedaleko Nantes, działał przez 18 dni w warunkach reprezentatywnych dla prawdziwego patrolu. „Chodziło o sprawdzenie funkcjonowania systemu z operacyjnym profilem użytkowania, a także autonomii nurkowania. Przez 18 dni system podłączony do akumulatorów reprezentujących rzeczywiste użycie na łodzi podwodnej wytwarzał energię elektryczną z oleju napędowego, pracując pod wysokim ciśnieniem, co oznacza, że nie nie ma ograniczeń dotyczących zanurzenia w użyciu ”, wyjaśnia Anthony Covarrubias, były dowódca jednego z chilijskich skorpionów, który dziś pracuje w dziale marketingu Naval Group.
Tranzyty, bardzo wolne prędkości, przyspieszenia, szybkie wynurzenie na powierzchnię, zatrzymanie AIP, a następnie ponowne uruchomienie, zarządzanie ewentualną awarią lub uszkodzeniem… Podobnie jak na prawdziwej łodzi podwodnej, system miał do czynienia z sytuacjami beton w celu potwierdzenia jego wydajności i niezawodności.
Pierwszy na świecie w reformingu z oleju napędowego
Dzięki tym udanym testom Naval Group odniosło niezwykłe wyzwanie techniczne dla tego urządzenia wytwarzającego wodór z oleju napędowego. „18 dni produkcji elektrycznej od reformy oleju napędowego jest pierwszym na świecie, poszło bardzo dobrze i możemy go odtworzyć bez problemu”, wita Marc Quémeneur, menedżer produktu AIP w Naval Group. Francuski przemysłowiec oferuje to rozwiązanie, aby zwiększyć autonomię nurkowania konwencjonalnych okrętów podwodnych i zapobiec powrotowi na powierzchnię w celu naładowania akumulatorów, w którym to okresie statek jest narażony.
System ten, zwany AIP FC-2G (ogniwo paliwowe drugiej generacji - FC-2G), wymagał dziesięciu lat badań. Technologicznie obejmuje dwie główne innowacje. Po pierwsze, wodór wykorzystywany do napędzania ogniw paliwowych jest wytwarzany bezpośrednio na pokładzie, w procesie reformy chemicznej z oleju napędowego wykorzystywanego przez generatory diesla. Proces ten pozwala zwiększyć bezpieczeństwo dzięki braku magazynowania wodoru na pokładzie. Gazy spalinowe są dyskretnie odrzucane, ponieważ rozpuszczają się natychmiast w wodzie. Jednocześnie Naval Group zaprojektowało opatentowany system umożliwiający wytwarzanie powietrza poprzez wstrzykiwanie azotu do źródła tlenu z akumulatora, który to tlen jest przechowywany w postaci kriogenicznej w zbiorniku. Powietrze syntetyczne reaguje z wodorem w ogniwie paliwowym, wytwarzając elektryczność, która zasila akumulatory łodzi podwodnej i silnik elektryczny napędu. Komórka jest zamknięta w zamkniętej i wentylowanej obudowie, co pozwala kontrolować ewentualny wyciek wodoru lub tlenu.
- shema_naval_group_prinicpe_dispositif_publication_sur_asafrance_site.jpg (25.73 KB) Obejrzano 5271 razy
publikacja urządzenia shema naval group prinicpe na stronie asafrance
Zasada urządzenia (© NAVAL GROUP)
Źródło zdjęcia na okładce: System brzegowy na stronie Naval Group w Nantes-Indret © NAVAL GROUP
- shema_naval_group_publication_sur_asafrance_site.jpg (54.12 KB) Obejrzano 5271 razy
publikacja grupy morskiej shema na stronie asafrance
1: reformer służy do produkcji wodoru z oleju napędowego
2: przesunięcie służy do zwiększenia wydajności wodoru i wyeliminowania tlenku węgla wytwarzanego przez reformator
3: membrany oczyszczające zasilają ogniwa paliwowe ultra czystym wodorem
4: ogniwa paliwowe wytwarzają energię elektryczną z wodoru i tlenu
5: zbiornik do przechowywania tlenu w postaci płynnej
publikacja grupowej marynarki wojennej shema na stronie asafrance 2
(© GRUPA NAVAL)
Autonomiczna lub tandemowa praca z bateriami
Ogniwo paliwowe o żywotności 10 000 godzin ma moc 250 kW. Zasila elektrownię, gdy okręt podwodny znajduje się w trybie AIP, umożliwiając w ten sposób obrócenie elektrycznego silnika napędowego i zapewnienie zużycia energii elektrycznej na pokładzie. Budynek może następnie ewoluować w tym pojedynczym systemie z prędkością do około 5 węzłów, wiedząc, że aby uzyskać trzytygodniową autonomię nurkowania, profil użytkowania waha się od 2 do 4 węzłów. Aby to zrobić, moc wymagana dla AIP FC-2G wynosi od 130 do 180 kW. Poza tym konieczne jest czerpanie z baterii, przejście od jednego źródła energii do drugiego odbywa się bez przerwy. Ale jednym z zainteresowań AIP grupy Naval Group jest również możliwość uzupełnienia energii dostarczanej przez akumulatory. „W przypadku przyspieszenia nie ma żadnych zakłóceń, a jeśli chcemy jechać szybciej niż maksimum dozwolone przez AIP, przełączamy się na akumulatory, ale możemy również kontynuować obsługę AIP, który następnie przychodzi, by rozładować baterie i uniknąć czerpania z ich rezerw. W ten sposób, jeśli okręt podwodny musi pływać przez kilka godzin z dużą prędkością, AIP jest używany, w zależności od prędkości, do zwiększenia autonomii nieco lub znacznie pod wodą ”, podkreśla Anthony Covarrubias.
zdjęcie publikacja ogniw paliwowych grupy morskiej fc2g na stronie asafrance
Ogniwa paliwowe FC-2G (© NAVAL GROUP)
Wiele zalet w stosunku do innych systemów
Z architektonicznego punktu widzenia AIP FC-2G firmy Naval Group stanowi znaczącą zaletę w porównaniu z istniejącymi systemami, w których wodór jest magazynowany w zbiornikach zewnętrznych, co stwarza problemy z wagą (130 do 160 ton wodorków, z których mniej 2% wodoru użytecznego) i tankowanie. Co więcej, obecnie eksploatowane ogniwa paliwowe wykorzystują czysty tlen, który powoduje wysokie zużycie, a filtry i membrany należy wymieniać bardzo regularnie. Według Naval Group, bardziej wydajna, AIP FC-2G oferuje, według jej projektantów, czas użytkowania między każdą poważną konserwacją około pięciokrotnie dłuższy niż w przypadku zagranicznych konkurentów. „Nasz system naprawdę pasuje do schematu operacyjnego łodzi podwodnej. Wymaga to jedynie krótkiej przerwy trwającej trzy tygodnie każdego roku, a jedynym sprzętem wymienianym w tym okresie konserwacji są katalizatory. Tymczasem nie ma nic do roboty! Mówi Marc Quémeneur.
Wreszcie wybór produkcji wodoru z oleju napędowego ułatwia tankowanie i magazynowanie (pojedyncze paliwo na łodzi podwodnej), jednocześnie poprawiając bezpieczeństwo w porównaniu z systemami wykorzystującymi na przykład metanol, bardziej łatwopalny i wprowadzający produkty toksyczne w przypadku wycieku.
Urządzenie w pełni zintegrowane z samodzielnym modułem
Podobnie jak MESMA, pierwszy AIP opracowany przez francuską grupę, który wyposaża pakistańską Agostę 90B, cały system AIP FC-2G jest zgrupowany w jednym module, niezależnym od reszty łodzi podwodnej. System jest umieszczony w części kadłuba o długości około 8 metrów, zintegrowanej z łodzią od samego początku lub dodanej po przeprojektowaniu z minimalnymi modyfikacjami w porównaniu do istniejącej. Moduł AIP FC-6G, który można dostosować do budynków o średnicy co najmniej 2 metrów, takich jak Scorpene lub konwencjonalna wersja Barracuda z napędem, został oczywiście zaprojektowany tak, aby nie wpływał na ogólną wydajność, zaczynając od pojemności zanurzenie i akustyczna dyskrecja.
publikacja grupy morskiej shema na stronie asafrance 3
Publikacja Shema Navy Group Moduel AIP na stronie asafrance
Moduł AIP (© NAVAL GROUP)
System brzegowy działa od 2011 roku
Dlatego też wyniki ogłoszone przez Naval Group można zagwarantować dzięki testom przeprowadzonym w ostatnich latach na pełnowymiarowym systemie AIP FC-2G zlokalizowanym w Indret. Po testach przeprowadzonych na demonstratorze zajmującym się produkcją wodoru w latach 2003–2010, w 1 r. Zbudowano kompletne urządzenie w skali 2010. Zostało ono uruchomione w następnym roku i teraz gromadzi ponad 6 godzin działania, co odpowiada sześciu latom użytkowania. Według Naval Group jest to więc system, który jest teraz niezawodny i sprawdzony, zanim jeszcze załadowano go na okręt podwodny. „000 godzin pracy i produkcji wodoru to więcej niż cykl operacyjny pomiędzy dwoma okresami ważniejszych czynności konserwacyjnych”, podkreślają Marc Quémeneur i Damien Lelandais, architekt systemu programu FC-6000G.
Gotowy do użycia z perspektywami dalszej poprawy
System jest zatem „gotowy do wprowadzenia na rynek” i jest już oferowany przez Naval Group dla określonej liczby marynarki wojennej. W oczekiwaniu na pierwsze zamówienia prace będą kontynuowane. „Będziemy nadal przeprowadzać testy profili operacyjnych i skupiać się na optymalizacji systemu, jego wydajności, konserwacji i konserwacji”. Na przykład inżynierowie będą pracować nad poprawą wydajności systemu poprzez zmniejszenie zużycia tlenu, w szczególności dzięki nowym technologiom, takim jak produkcja przyrostowa. „Mamy bardzo duże perspektywy rozwoju systemu i widzimy realny potencjał zwiększenia wydajności zarówno pod względem mocy, jak i autonomii, co pozwoli nam poruszać się na dużych okrętach podwodnych, pozostając w bardzo interesujących ilościach”.
Chociaż urządzenie to jest dziś połączone z tradycyjnymi akumulatorami ołowiowymi, Naval Group pracuje również nad integracją na pokładzie okrętów podwodnych akumulatorów z wykorzystaniem technologii litowo-jonowej, co pozwoli zwiększyć oferowane możliwości operacyjne.
Vincent Groizeleau
Morze i Marine
Ponownie odtworzone na stronie internetowej ASAF: http://www.asafrance.fr
Źródło zdjęcia na okładce: System brzegowy na stronie Naval Group w Nantes-Indret © NAVAL GROUP
https://www.asafrance.fr/item/sous-mari ... ses-3.html
