Strategiczny ele­ment wypo­sa­że­nia Orki

Okręty podwodne produkcji tkMS oferowane Polsce w ramach programu Orka są standardowo wyposażone w system AIP PEMFC. Na zdjęciu jednostka typu 212A pierwszej serii.

Okręty pod­wodne pro­duk­cji tkMS ofe­ro­wane Polsce w ramach pro­gramu Orka są stan­dar­dowo wypo­sa­żone w sys­tem AIP PEMFC. Na zdję­ciu jed­nostka typu 212A pierw­szej serii.

W toczą­cej się obec­nie w Polsce deba­cie na temat reali­za­cji pro­jektu pozy­ska­nia okrę­tów pod­wod­nych nowego typu Orka, górę wzięły ostat­nio zagad­nie­nia gospo­dar­czo-eko­no­miczne, spy­cha­jąc na plan dal­szy pro­ble­ma­tykę wypo­sa­że­nia nowych jed­no­stek. A prze­cież to ono decy­do­wać będzie o prze­trwa­niu załóg w ramach pod­wod­nych misji, nie mówiąc już o skry­tym doj­ściu do rejonu odpa­le­nia poci­sków manew­ru­ją­cych. Mowa tu o ukła­dzie napę­do­wym Orki, waż­nym ele­men­cie okrę­to­wej ukła­danki sys­te­mów, zapew­nia­ją­cych skry­tość dzia­łań na płyt­kim i małym, a zara­zem trud­nym do pro­wa­dze­nia pod­wod­nych ope­ra­cji, Bałtyku.

Oczekiwania przy­szłego użyt­kow­nika Orki okre­ślają koniecz­ność wypo­sa­że­nia jej w sys­tem napę­dowy dzia­ła­jący bez dostępu powie­trza, co dzi­siaj jest już stan­dar­dem dla nowo­cze­snych okrę­tów pod­wod­nych o napę­dzie kon­wen­cjo­nal­nym. System ten, okre­ślany jako AIP (Air Independent Propulsion), eli­mi­nuje koniecz­ność wycho­dze­nia okrętu pod­wod­nego na głę­bo­kość pery­sko­pową w celu łado­wa­nia bate­rii aku­mu­la­to­rów pod chra­pami, ale przede wszyst­kim gwa­ran­tuje jed­no­stce dłu­go­trwałe i nie­prze­rwane prze­by­wa­nie w zanu­rze­niu. Każdy z ofe­ren­tów Orki pro­po­nuje w tym zakre­sie inne rozwiązanie.
Niemiecki hol­ding stocz­niowy thys­sen­krupp Marine Systems (tkMS) ofe­ruje spraw­dzony na okrę­tach sys­tem AIP, w któ­rym ener­gia elek­tryczna wytwa­rzana jest w elek­tro­che­micz­nych ogni­wach pali­wo­wych. Szwedzki kon­cern Saab poszedł w kie­runku innego roz­wią­za­nia i pro­po­nuje AIP, któ­rego główny kom­po­nent sta­nowi sil­nik sys­temu Stirlinga. Z kolei fran­cu­ska Naval Group (daw­niej DCNS) pro­po­nuje okręty wypo­sa­żone w pro­to­ty­powy sys­tem AIP, w któ­rym ener­gia elek­tryczna wytwa­rzana ma być także w ogni­wach pali­wo­wych, ale nie­zbędny do ich zasi­la­nia wodór pro­du­ko­wany będzie na okrę­cie w pro­ce­sie refor­mingu oleju napędowego.
Każdy z pro­du­cen­tów zapew­nia o dosko­na­ło­ści ofe­ro­wa­nego sys­temu, choć róż­nią się one zasad­ni­czo nie tylko kon­struk­cją, ale przede wszyst­kim rodza­jami zasi­la­nia i maga­zy­no­wa­nia paliw, spraw­no­ścią oraz sygna­turą pól fizycz­nych. Różnice te nie powinny pozo­sta­wać bez zna­cze­nia przy wybo­rze okrętu dla Marynarki Wojennej RP.

Zanim Orka wyj­dzie w morze…

Niemiecki sys­tem AIP PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Full Cell) jest bez wąt­pie­nia naj­bar­dziej wyra­fi­no­wa­nym tech­nicz­nie sys­te­mem tego typu na świe­cie. Jest także naj­bar­dziej roz­po­wszech­nio­nym sys­te­mem AIP użyt­ko­wa­nym na okrę­tach pod­wod­nych, w tym jedy­nym we flo­tach NATO. Jest stan­dar­dowo mon­to­wany na jed­nost­kach typów 212A, 214 i jego odmia­nach, jak rów­nież na izra­el­skich typu Dolphin dru­giej serii oraz opcjo­nal­nie na okrę­tach typu 209. Kolejna gene­ra­cja tego sys­temu trafi także na okręty typu 212CD (Common Design), które zamó­wiły Norwegia i Niemcy. Do udziału w tym mię­dzy­na­ro­do­wym pro­jek­cie zapro­szono także Polskę i Holandię. Łącznie, nie­miecki sys­tem wyko­rzy­sty­wany jest obec­nie na 26 okrę­tach, a kolej­nych 11 znaj­duje się w róż­nych sta­diach budowy.
Wytwarzanie ener­gii elek­trycz­nej nastę­puje w nim w ogni­wach pali­wo­wych z poli­me­rową mem­braną elek­tro­li­tyczną (PEMFC), w pro­ce­sie che­micz­nym poprzez syn­tezę tlenu i wodoru. Produktem ubocz­nym tej reak­cji jest woda o tem­pe­ra­tu­rze około 80°C. Proces jest bez­gło­śny i nie wymaga dodat­ko­wych ener­go­chłon­nych urzą­dzeń wspo­ma­ga­ją­cych, które mogłyby gene­ro­wać zgubne dla misji okrętu dźwięki i drgania.
Niezbędny do reak­cji tlen prze­cho­wy­wany jest w postaci skro­plo­nej w zbior­niku krio­ge­nicz­nym. Zapotrzebowanie na tlen do reak­cji wynosi zale­d­wie 0,4 kg/kW i jest naj­niż­sze wśród sys­te­mów AIP ofe­ro­wa­nych w pro­gra­mie Orka. System jest zasi­lany wodo­rem bez­po­śred­nio z cylin­drycz­nych zbior­ni­ków roz­miesz­czo­nych na zewnątrz kadłuba moc­nego okrętu, w któ­rych jest on prze­cho­wy­wany w postaci hydra­tów metali, powsta­ją­cych w pro­ce­sie adsorp­cji wodoru przez zwią­zek metalu. Taki spo­sób maga­zy­no­wa­nia wodoru nie tylko gwa­ran­tuje cał­ko­wite bez­pie­czeń­stwo jego trans­portu i użyt­ko­wa­nia na okrę­cie, ale umoż­li­wia także potro­je­nie obję­to­ści wodoru w sto­sunku do jego ilo­ści prze­cho­wy­wa­nej w sta­nie cie­kłym w zbior­ni­kach o takiej samej wiel­ko­ści. Rozmieszczenie cylin­drów z wodo­rem na zewnątrz kadłuba moc­nego nie utrud­nia także w żaden spo­sób manewru kła­dze­nia okrętu na dnie, co w warun­kach Bałtyku nie jest rze­czą sporadyczną.
Bezpieczeństwo takiego roz­wią­za­nia testo­wano poprzez prze­strze­le­nie cylin­dra wypeł­nio­nego hydra­tami. Do eks­plo­zji nie doszło. Mimo to, co jakiś czas poja­wiają się w pol­skiej pra­sie komen­ta­rze pod­wa­ża­jące bez­pie­czeń­stwo takiego roz­wią­za­nia, choć opi­niom takim prze­czą decy­zje państw, w tym pię­ciu NATO, które zde­cy­do­wały się na włą­cze­nie do składu wła­snych flot okrę­tów pod­wod­nych wypo­sa­żo­nych w nie­miecki sys­tem AIP. Tam od dawna wie­dzą, że woda, tak jak hydraty metali, też zawiera wodór, a mimo to jest bezpieczna.

  • Krzysztof Marciniak, Wojciech Sobociński

To jest skrócona wersja artykułu.

CZYTAJ E-WYDANIE KUP WYDANIE PAPIEROWE