V 80 w rejonie Helu, w trakcie prob z napedem turbina inz. Waltera w 1942 r. Widoczny kamuflaz i proporcje niewielkiej czesci nawodnej.
Od początku lat 30. XX wieku nad uczynieniem zanurzonego okrętu podwodnego jednostką szybką pracował niemiecki inż. Hellmuth Walter. Jego ideą było stworzenie działającego w obiegu zamkniętym (bez dostępu powietrza atmosferycznego) silnika cieplnego, z wykorzystaniem spalania oleju napędowego jako źródła energii i pary wodnej obracającej turbinę. Ponieważ warunkiem procesu spalania jest dostarczanie tlenu, jako jego źródło w zamkniętej komorze spalania Walter przewidywał wykorzystanie nadtlenku wodoru (H2O2) o stężeniu powyżej 80%, zwanego perhydrolem. Potrzebnym katalizatorem reakcji miał być nadmanganian sodu lub wapnia.
1 lipca 1935 r. – kiedy w dwóch kilońskich stoczniach Deutsche Werke AG i Krupp Germaniawerft AG trwała budowa 18 jednostek pierwszych dwóch serii przybrzeżnych U-Bootów (typów II A i II B) dla szybko odradzającej się U-Bootwaffe – Walter, od kilku lat zajmujący się stworzeniem szybkiego okrętu podwodnego o napędzie niezależnym od dostępu powietrza, zorganizował w Kilonii „Ingenieurbüro Hellmuth Walter GmbH”, zatrudniające jednego współpracownika. W następnym roku utworzył nową firmę „Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft” (HWK), wykupił starą gazownię i przekształcił ją w poligon doświadczalny, na którym zatrudnił 300 osób. Na przełomie lat 1939/40 zakład został powiększony o teren położony bezpośrednio nad Kanałem Cesarza Wilhelma, jak do 1948 r. zwano Kanał Kiloński (niem. Nord-Ostsee-Kanal), zatrudnienie wzrosło do około 1000 osób, a badania rozszerzono o napędy dla lotnictwa i wojsk lądowych.
W tym samym roku Walter utworzył w Ahrensburgu koło Hamburga zakład wytwórczy napędu dla torped, a w kolejnym, 1941 r. w Eberswalde koło Berlina zakład silników odrzutowych dla lotnictwa; zakład ten został następnie przeniesiony do Baworowa (dawniej Beerberg) koło Lubania. W 1944 r. powstał zakład silników rakietowych w Hartmannsdorf. Jeszcze w 1940 r. zakład doświadczalny torped TVA (TorpedoVersuchsanstalt) przemieszczono na Hel i częściowo do Bosau nad jeziorem Großer Plöner (wsch. Szlezwik-Holsztyn). Do końca wojny łącznie w zakładach Waltera pracowało około 5000 ludzi, w tym ok. 300 inżynierów. Niniejszy artykuł skupia się na projektach okrętów podwodnych.
Ówcześnie niskostężony, kilkuprocentowy nadtlenek wodoru stosowany był w przemyśle kosmetycznym, włókienniczym, chemicznym i medycynie, a uzyskanie wysokostężonego (powyżej 80%), przydatnego dla badań Waltera było dużym wyzwaniem dla jego producentów. Sam wysokostężony nadtlenek wodoru funkcjonował w ówczesnych Niemczech pod kilkoma kamuflującymi nazwami: T-Stoff (Treibstoff), Aurol, Auxilin oraz Ingolin, a jako bezbarwny płyn również dla kamuflażu farbowany był na żółto.
Rozkład perhydrolu na tlen i parę wodną następował po zetknięciu się z katalizatorem – nadmanganianem sodu lub wapnia – w wykonanej ze stali nierdzewnej komorze rozpadu (perhydrol był niebezpiecznym, chemicznie agresywnym płynem, powodował silne utlenianie metali i szczególnie reagującym z olejami). W eksperymentalnych okrętach podwodnych perhydrol umieszczony był w otwartych bunkrach poniżej kadłuba sztywnego, w workach z elastycznego tworzywa „mipolam”, przypominającego gumę. Worki podlegały ciśnieniu zewnętrznemu wody morskiej, wtłaczającemu perhydrol do pompy wtryskowej poprzez zawór odcinający. Dzięki takiemu rozwiązaniu w trakcie eksperymentów nie było poważniejszych wypadków z perhydrolem. Napędzana elektrycznie pompa podawała perhydrol poprzez zawór regulacyjny do komory rozpadu. Po zetknięciu z katalizatorem następował rozpad perhydrolu na mieszaninę tlenu i pary wodnej, czemu towarzyszył wzrost ciśnienia do stałej wartości 30 bar i temperatury do 600oC. Pod tym ciśnieniem mieszanina pary wodnej poruszała turbinę, po czym – po skondensowaniu w skraplaczu – uchodziła na zewnątrz, łącząc się z wodą zaburtową, przy czym tlen powodował niewielkie spienianie wody. Zwiększanie głębokości zanurzenia powodowało wzrost oporu wydalania pary poza burtę i tym samym zmniejszenie mocy osiąganej przez turbinę.
To urządzenie było bardziej skomplikowane technicznie, m.in. konieczne było zastosowanie ściśle wyregulowanej, potrójnej pompy do jednoczesnego podawania perhydrolu, oleju napędowego i wody (w miejsce zwyczajnego oleju napędowego stosowany był olej syntetyczny, zwany „dekalinem”). Za komorą rozpadu umieszczono porcelanową komorę spalania. Do mieszaniny pary i tlenu, o temperaturze około 600oC, dostającej się pod własnym ciśnieniem z komory rozpadu do komory spalania wtryskiwany był „dekalin”, powodując natychmiastowy wzrost temp. do 2000- -2500oC. Do komory spalania chłodzonej płaszczem wodnym wstrzykiwana była też podgrzana woda, zwiększając ilość pary wodnej i dodatkowo obniżając temperaturę spalin (składających się w 85% z pary wodnej i 15% dwutlenku węgla) z powrotem do 600oC. Mieszanina ta o ciśnieniu 30 bar napędzała turbinę, po czym wydalana była na zewnątrz kadłuba sztywnego. Para wodna łączyła się z wodą zaburtową, a dwutlenek rozpuszczał się w niej już przy głębokości zanurzenia 40 m. Podobnie, jak przy „zimnej” turbinie wzrost głębokości zanurzenia powodował spadek uzyskiwanej mocy turbiny. Napęd na śrubę przekazywany był poprzez przekładnię redukującą obroty, o przełożeniu 20:1. Zużycie perhydrolu dla „gorącej” turbiny było trzykrotnie mniejsze niż dla turbiny „zimnej”.
W 1936 r. Walter zmontował w otwartej hali stoczni Germania pierwszą stacjonarną „gorącą” turbinę, pracującą niezależnie od dostępu powietrza atmosferycznego, przeznaczoną do szybkiego napędu podwodnego U-Bootów, o mocy 4000 KM (ok. 2940 kW).
Pełna wersja artykułu
