Amerykański łup

V 80 na Helu, podczas testów z silnikiem turbinowym przez inżyniera Walthera w 1942 roku. Zauważalny jest kamuflaż i proporcje małej powierzchni.

W okresie międzywojennym wszystkie okręty wojenne osiągnęły wyższą prędkość maksymalną, z wyjątkiem okrętów podwodnych, dla których limit wynosił 17 węzłów na powierzchni i 9 węzłów pod wodą – w czasie ograniczonym pojemnością baterii do około półtorej godziny lub mniej, jeśli Wcześniej akumulatory nie były w pełni naładowane podczas nurkowania.

Od początku lat 30-tych niemiecki inżynier. Helmuta Waltera. Jego pomysł polegał na stworzeniu zamkniętego (bez dostępu do powietrza atmosferycznego) silnika cieplnego wykorzystującego jako źródło energii olej napędowy oraz parę, która obraca turbinę. Ponieważ dostarczanie tlenu jest warunkiem wstępnym procesu spalania, Walter przewidział użycie nadtlenku wodoru (H2O2) o stężeniu ponad 80%, zwanego perhydrolem, jako jego źródła w zamkniętej komorze spalania. Niezbędnym katalizatorem reakcji musiał być nadmanganian sodu lub wapnia.

Badania szybko się rozwijają

1 lipca 1935 roku - kiedy to dwie stocznie w Kilonii Deutsche Werke AG i Krupp budowały 18 jednostek dwóch pierwszych serii przybrzeżnych okrętów podwodnych (typu II A i II B) dla szybko odradzającej się U-Bootwaffe - Walter Germaniawerft AG, która dla kilka lat zajmował się tworzeniem szybkiej łodzi podwodnej o samodzielnym ruchu lotniczym, zorganizowanej w Kilonii „Ingenieurbüro Hellmuth Walter GmbH”, zatrudniając jednego pracownika. W następnym roku założył nową firmę „Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft” (HWK), kupił starą gazownię i przekształcił ją w poligon doświadczalny, zatrudniający 300 osób. Na przełomie 1939/40 zakład został rozbudowany na teren położony bezpośrednio nad Kanałem Cesarza Wilhelma, jak przed 1948 nazywano Kanał Kiloński (niem. Nord-Ostsee-Kanal), zatrudnienie wzrosło do około 1000 osób, a badania został rozszerzony na napędy lotnicze i siły lądowe.

W tym samym roku Walther założył fabrykę silników torpedowych w Ahrensburgu koło Hamburga, aw roku 1941 w Eberswalde koło Berlina fabrykę silników lotniczych; Następnie zakład został przeniesiony do Baworowa (dawny Beerberg) koło Lubana. W 1944 roku w Hartmannsdorf powstała fabryka silników rakietowych. W 1940 r. ośrodek testowania torped TVA (TorpedoVerssuchsanstalt) został przeniesiony na Hel i częściowo do Bosau nad jeziorem Großer Plehner (wschodni Szlezwik-Holsztyn). Do końca wojny w fabrykach Waltera pracowało około 5000 osób, w tym około 300 inżynierów. Ten artykuł dotyczy projektów okrętów podwodnych.

W tym czasie w przemyśle kosmetycznym, tekstylnym, chemicznym i medycznym stosowano nadtlenek wodoru o niskim stężeniu, sięgającym kilku procent, a uzyskanie bardzo stężonego (ponad 80%), przydatnego do badań Waltera, było dużym problemem dla jego producentów. . Sam wysoko stężony nadtlenek wodoru funkcjonował w tym czasie w Niemczech pod kilkoma nazwami kamuflażowymi: T-Stoff (Treibshtoff), Aurol, Auxilin i Ingolin, a jako bezbarwny płyn był również barwiony na żółto dla kamuflażu.

Zasada działania turbiny „zimnej”

Rozkład perhydrolu na tlen i parę wodną następował po kontakcie z katalizatorem - nadmanganianem sodu lub wapnia - w komorze rozkładu ze stali nierdzewnej (perhydrol był cieczą niebezpieczną, agresywną chemicznie, powodował silne utlenianie metali i wykazywał szczególną reaktywność). z olejkami). W eksperymentalnych okrętach podwodnych perhydrol umieszczano w otwartych bunkrach pod sztywnym kadłubem, w workach wykonanych z elastycznego gumopodobnego materiału mipolam. Worki poddano zewnętrznemu ciśnieniu wody morskiej, wtłaczając perhydrol do pompy ciśnieniowej przez zawór zwrotny. Dzięki takiemu rozwiązaniu podczas eksperymentów nie doszło do poważniejszych wypadków z perhydrolem. Napędzana elektrycznie pompa doprowadzała perhydrol przez zawór sterujący do komory rozkładu. Po kontakcie z katalizatorem perhydrol rozkładał się do mieszaniny tlenu i pary wodnej, czemu towarzyszył wzrost ciśnienia do stałej wartości 30 bar i temperatury do 600°C. Pod tym ciśnieniem mieszanina pary wodnej wprawiała w ruch turbinę, a następnie, skraplając się w skraplaczu, wydostawała się na zewnątrz, łącząc się z wodą morską, podczas gdy tlen powodował lekkie pienienie wody. Zwiększanie głębokości zanurzenia zwiększało opory wypływu pary z burty statku, a tym samym zmniejszało moc rozwijaną przez turbinę.

Zasada działania „gorącej” turbiny

To urządzenie było technicznie bardziej złożone, m.in. konieczne było zastosowanie ściśle regulowanej potrójnej pompy do jednoczesnego dostarczania perhydrolu, oleju napędowego i wody (zamiast konwencjonalnego oleju napędowego zastosowano olej syntetyczny zwany „dekaliną”). Za komorą rozkładu znajduje się porcelanowa komora spalania. „Decalin” został wstrzyknięty do mieszaniny pary i tlenu o temperaturze około 600°C, przedostając się pod własnym ciśnieniem z komory rozkładu do komory spalania, powodując natychmiastowy wzrost temperatury do 2000-2500°C. Podgrzana woda była również wtryskiwana do komory spalania chłodzonej płaszczem wodnym, zwiększając ilość pary wodnej i dalej obniżając temperaturę spalin (85% pary wodnej i 15% dwutlenku węgla) do 600°C. Mieszanka ta pod ciśnieniem 30 bar wprawiła w ruch turbinę, a następnie została wyrzucona ze sztywnego korpusu. Para wodna połączona z wodą morską, a dwutlenek w niej rozpuszczony już na głębokości zanurzenia 40 m. Podobnie jak w turbinie „zimnej”, wzrost głębokości zanurzenia prowadził do spadku mocy turbiny. Ślimak napędzany był przez skrzynię biegów o przełożeniu 20:1. Zużycie perhydrolu dla turbiny „gorącej” było trzykrotnie niższe niż dla turbiny „zimnej”.

W 1936 roku Walther zamontował w otwartej hali stoczni „Niemcy” pierwszą stacjonarną „gorącą” turbinę, działającą niezależnie od dostępu powietrza atmosferycznego, przeznaczoną do szybkiego podwodnego ruchu okrętów podwodnych, o mocy 4000 KM. (ok. 2940 kW).