AIP-podmornica

AIP-podmornica je vsaka podmornica, ki ima od površinskega zraka neodvisen pogonski sklop (jedrski pogon ne spada med AIP-pogone)

Nove naloge v podmorniškem vojskovanju zahtevajo dolge potope in nezaznavnost. Podvodna avtonomija klasičnega dizel-električnega pogona je približno 2-3 dni, nato pa je potrebno izpluti na površje in napolniti baterije. Ta prehod je nevaren, lahko ga je zaznati in tako vpliva na uporabnost podmornice. Strokovnjaki na te nove zahteve odgovarjajo z vrsto AIP-tehnologij. AIP-tehnika omogoča potope dolge tudi nekaj tednov pri zmanjšani hitrosti. AIP-pogoni ne nadomestijo glavnega dizel-električnega pogona, ga samo dopolnjujejo in med potopi povečajo kapaciteto baterijskega polja, za daljše podvodno delovanje.

Poznamo naslednje AIP-tehnologije (po kronološkem sosledju):

Walterjev proces je razvil prof. Hellmuth Walter med letoma 1936 in 1945. Približno 80 % vodikovega peroksida (H₂O₂) se razstavi na kisik in vodno paro pri približno 450 °C. V mešanico nato vbrizgamo še gorivo, ki zgori s kisikom iz mešanice v še več pare in CO₂. Pline preko prašnih filtrov dovedemo v turbino, ki poganja elektromotor. Slaba stran tega načela je, da mora turbina premagovati tlačno razliko med notranjim in hidrostatičnim tlakom. Z uporabo vmesnega kompresorja lahko znižamo porabo peroksida za 25 %. S posrednim obtokom (toplota upari kapljevino v zaprtem turbinskem sistemu) se poraba zmanjša še za dodatnih 40 %, vendar zahteva taka ureditev več prostora.

Prva preizkusna podmornica z Walterjevim načelom je bila V-80 leta 1939. Z najosnovnejšo različico Walterjevega pogona je razvila moč 1500 kW in imela podvodno hitrost 28 vozlov.

Serijska podmornica tipa 26 je leta 1944 imela naslednje lastnosti:

• podvodna avtonomija 144 milj pri 24 vozlih (Walterjev pogon)
• podvodna avtonomija 100 milj pri 4 vozlih (tihi elektromotor)
• površinska avtonomija 7500 milj pri 10 vozlih (dizelski motor)

Tehnologija krožnega cikla uporablja standarden dizelski motor, podvodno delovanje mu omogoča shranjeni kisik (navadno tekoči kisik). Zaradi premočne oksidacije, ki nastane ob stiku kovine motorja s čistim kisikom, čisti kisik pred uporabo premešajo z izpušnimi plini. Ker pri podvodnem zagonu dizelskega motorja še ni izpušnih plinov, kisik pred vstopom v zgorevalni prostor premešajo z argonom.

Stirlingov stroj je posredni toplotni stroj. Vir toplote v nasprotju z motorji z notranjim zgorevanjem ni reakcija v valju, ampak neki zunanji izvir, ki motorju toploto preda preko sten valjev. Za delovanje potrebujemo enakomeren dovod in odvod toplote in dovolj veliko temperaturno razliko. V motorju je delovni plin zaprt, se ne izmenjuje z okolico.

Vir toplote pri podmorniških sklopih s Stirlingovim motorjem je zgorevanje kisika z dizelskim gorivom. Tlak v zgorevalni posodi je višji od zunanjega hidrostatičnega, zato lahko izpušne pline raztopljene v vodi izpustimo neposredno brez vmesnega kompresorja. Kisik, potreben za zgorevanje je shranjen v tekoči obliki pri zelo nizkih temperaturah. Avtonomija je neposredno povezana z velikostjo zalog tekočega kisika.

Gorivne celice so najnaprednejša tehnologija v podmorniških pogonskih sklopih. Prva podmornica, ki uporablja celice je nemška tip 212. Gorivne celice so izvir električne energije, ki nastane med združevanjem molekul H₂ in O₂ v molekule vode. Obe komponenti sta shranjeni v tekoči obliki. Gorivne celice so najtišji delujoči vir energije v podmornicah. Ker proizvajajo električno energijo, lahko baterijska polja prepolovimo, v pridobljeni prostor pa namestimo rezervoarje za obe komponenti.

• Gabler., Urlich. Unterseebootbau. Bernard&Graefe Verlag, Bonn 2000. (nemško).
• Burcher., Roy. Concepts in submarine designs. Cambridge university press, Cambridge 1994. (angleško) (COBISS).

• vojaška podmornica
• toplotni stroj
• superprevodnost

• Walterjeva podmornica V-80 (angleško)
• Stirlingov stroj v podmornici (angleško)