Литий-ионные аккумуляторы на подлодке

Морские силы самообороны Японии 5 марта 2020 года приняли в свой состав дизель-электрическую подводную лодку Oryu типа Soryu. Это первая в мире боевая подводная лодка с литий-ионными, а не традиционными свинцово-кислотными, аккумуляторами.

Новая лодка стала уже 11-й в серии лодок типа «Soryu», а всего таких кораблей будет построено 12, из них две последних с литий-ионными батареями. Строительство лодки SS 511 Oryu началось в марте 2015 года, на воду лодка был спущена 4 октября 2018 года.

Первые десять дизель-электрических подводных лодок, построенных по данному проекту, отличались комбинированной силовой установкой, состоящей из двух дизель-электрических установок Kawasaki 12V25/25SB мощностью 3900 л.с каждая и четырех двигателей Стирлинга Kawasaki Kockums V4-275R, развивающих максимальную мощность 8000 л.с (подводный ход).

А теперь Стирлинги выкинули, поставили более мощные дизеля с генераторами и напихали литий-ионных батарей.

Эти батареи всем хороши, и именно на подводном флоте нивелируется их недостаток в виде неспособности работать на холоде (под водой всегда плюсовая температура). Да они еще и водород не выделяют при зарядке.

Однако есть две главных проблемы, которые надо решить для использования этих аккумуляторов на ДЭПЛ вместо свинцово-кислотных.

Проблема первая — батареи Li-Ion пожароопасны. И водой их не затушить. Их вообще мало чем можно затушить.

Проблема вторая — батареи Li-Ion легче свинцовых. Казалось бы — это же хорошо. Но только не тогда, когда вы пытаетесь вкрячить эти батареи в подлодку, рассчитанную на свинцовые. Центровка-то была рассчитана на тяжеленные свинцовые батареи в трюме.

С этой проблемой уже столкнулись конструкторы Боинга. Они бодро заменили свинцовые аккумуляторы на легкие литий-ионные — а потом пришлось вешать на самолет гирю из обедненного урана массой в пару сотен кг, чтобы восстановить центровку.

Вот и японцам пришлось серьезно перепроектировать лодки, чтобы вписать в них Li-Ion батареи. И сами батареи вкрячены гораздо большей емкости, чем бывшие там раньше свинцовые — чтобы добрать массы.

Японцам удалось выкрутиться из этой ситуации в основном благодаря тому, что лодка изначально имела большую и тяжелую установку с 4 двигателями Стирлинга, установленными в корпусе отнюдь не так низко, как ставятся аккумуляторы. Когда Стирлинги выкинули — возник запас остойчивости. Литий-ионные батареи перераспределили в трюмах, опустили элементы дизель-генераторов — так и восстановили центровку.

Поскольку Li-Ion аккумуляторы имеют существенно большую емкость, чем такие же по габаритам свинцово-кислотные, на малых скоростях дальность подводного хода получившейся подлодки на литий-ионных аккумуляторах сопоставима с дальностью хода на свинцово-кислотных аккумуляторах и двигателе Стирлинга.

При этом лодка получилась дороже, чем со Стирлингами. Но зато аккумуляторы не шумят при работе. И эксплуатация такой лодки значительно проще. Да она проще, чем лодки со свинцово-кислотными батареями — дело в том, что ресурс промышленных Li-Ion аккумуляторов выше во много раз, чем у свинцово-кислотных, это позволяет не менять батареи весь срок службы лодки. А еще Li-Ion аккумуляторы можно сделать герметичными, и они нечувствительны к кренам лодки.

PS. Японские лодки достаточно крупные, по водоизмещению они превосходят все серийные российские дизель-электрические подлодки проектов 677 «Лада», 636 «Варшавянка» и 877 «Палтус». Причина этого понятна — японцы не умеют в атомные лодки, а их соперники китайцы — умеют. Поэтому японцы вынуждены выкручиваться вот так, строить океанские лодки на дизелях, как фашисты во время WW2.

Решение это — довольно спорное, потому что чем лодка крупнее, тем она заметнее. Не случайно новейший проект 677 «Лада» меньше по размерам и водоизмещению, чем классическая 636 «Варшавянка», при сходных ТТХ, а ее варианты «Амур» — еще меньше. Самый маленький вариант Амур-950 имеет надводное водоизмещение всего 950 тонн — для сравнения, японец имеет надводное водоизмещение 2900 тонн. При этом на «Амур» могут быть вкрячены УКСК с пусковой установкой вертикального пуска с 10 ТПК с ПКР «Брамос»(«Оникс») или «Калибр» (Club-S) — что превращает эту маленькую лодку в весьма опасный ракетоносец. У японца ничего подобного нет.

Материал: Proper