Stalowe rekiny Helmuta Waltera
Louis-Jacques Thénard, ojciec nadtlenku wodoru
Jak wiadomo, nic nie poprawia wyglądu kobiety lepiej niż nadtlenek wodoru! Od czasu odkrycia tego związku przez Francuza Louisa-Jacquesa Thénarda w 1818 roku, od połowy XIX wieku do tego celu używano niemal wyłącznie nadtlenku. No cóż, trochę drobiazgów – środki antyseptyczne, wybielacze do tkanin i inne nieciekawe rzeczy. Ale w latach 20. XX wieku ponury geniusz krzyżacki zainteresował się właśnie tym „popiołem dwa o dwa”…
Ponury geniusz krzyżacki Helmut Walter
Geniusz nazywał się Helmut Walter. W 1923 roku ukończył szkołę techniczną w Charlottenburgu na przedmieściach Berlina (później przekształconą w Politechnikę Berlińską) i podjął ciężką pracę w stoczni Vulcan w Hamburgu. W 1930 roku, po zdobyciu doświadczenia, inżynier przeniósł się do Kilonii, do stoczni Germaniawerft – miejsca narodzin zdecydowanej większości niemieckich okrętów podwodnych z I wojny światowej.
To tutaj Herr Walter zaczął eksperymentować z wykonaniem swojego genialnego pomysłu w żelazie – turbiną gazową wykorzystującą nadtlenek wodoru. Faktem jest, że już w 1905 roku firma Consortium für Electrochimische Werke opatentowała produkcję nadtlenku wodoru metodą elektrolityczną, co umożliwiło wytwarzanie tego związku na skalę przemysłową i rozpoczęły się odkrycia francuskiego chemika wzbogacić niemieckich producentów.
Pomysł Waltera był prosty i piękny: podczas rozkładu nadtlenku wodoru uwalniana jest para wodna, tlen i ciepło. Ponieważ uwalnia się go dużo (z litra nadtlenku uwalnia się 250 litrów samego tlenu), ciśnienie produktów reakcji w zamkniętej objętości gwałtownie wzrośnie, co można wykorzystać do obracania turbiny. Piękno pomysłu polegało na tym, że to wszystko zachodzi bez spalania, a zatem można je wykorzystać do napędzania łodzi podwodnej, na pokładzie której przy tlenie niezbędnym do spalania wszystko jest w jakiś sposób smutne...
Silnik Walthera
Jaki był silnik Waltera? Nadtlenek wodoru pełnił w nim rolę utleniacza i jednocześnie nośnika energii. Nadtlenek stężony do 80-85% nazywany jest T-stoffem - „paliwem T”, „aurolem” lub „perhydrolem”. Roztwór katalizatora (zwykle wodny roztwór nadmanganianu wapnia lub sodu) - Z-stoff. Czasami jednak w silnikach Waltera używano czystego porowatego srebra jako katalizatora. Nadtlenek wodoru nie jest najbardziej stabilną cieczą, w obecności katalizatora rozkłada się na wodę i tlen z dużym wydzielaniem ciepła. Ponieważ temperatura reakcji wynosiła 700-800 stopni, woda natychmiast zamieniła się w parę, a w mieszaninie z tlenem powstał „gaz parowy”. Ciśnienie gwałtownie wzrosło, a para i gaz dostały się do turbiny. Następnie Walter ulepszył schemat, dodając drugi składnik paliwa (Z-stoff się nie liczy, jest katalizatorem i nie brał udziału w reakcji) - C-stoff - mieszanina hydrazyny, metanolu i wody. Temperatura reakcji w takich silnikach była znacznie wyższa i sięgała 3000 stopni w komorze spalania silnika rakietowego na paliwo ciekłe. Jeżeli jako dodatek stosowano olej napędowy (a były takie silniki), to para po zużyciu przedostała się do skraplacza, a dwutlenek węgla został wyrzucony za burtę poprzez bulgotanie - rozbijając się na małe pęcherzyki, które nie były widoczne z powierzchni.
Już w 1935 roku Helmut Walter otworzył własną firmę: „Firma Inżynierska Helmut Walter” (swoją drogą istnieje ona do dziś pod nazwą Walter KG). Jeśli początkowo wśród pracowników firmy wymieniany był tylko sam pan Walter, to już w 1936 roku pracowało w niej 300 osób, takich jak Papa Carlo! W przyszłym roku konieczne będzie wręcz przeniesienie rozbudowanej firmy z Kilonii do Tannenbergu, gdzie zainteresowani marynarze wojskowi przydzielili wynalazcy przestrzeń produkcyjną.
Okręt podwodny z serii XVII
Łodzie z turbinami Waltera osiągnęły rekordowe wyniki pod względem prędkości. W 1939 roku podpisał kontrakt na budowę eksperymentalnego okrętu podwodnego V-80 o wyporności 80 ton. Podczas testów w 1940 roku łódź osiągnęła pod wodą prędkość 28,1 węzła! Oczywiście dowódca sił podwodnych Rzeszy nr III, Karl Dönitz, zareagował na to doświadczenie z niespotykanym entuzjazmem i zamówił cztery bojowe U-Booty. Zbudowana w 1943 roku seria XVIIA składająca się z dwóch kadłubów (U-792, U-793) miała wyporność powierzchniową odpowiednio 277 i 236 ton oraz wyporność podwodną odpowiednio 309 i 259 ton. Łodzie miały 12-osobową załogę i były uzbrojone w 2 wyrzutnie torpedowe i 4 torpedy. Nie imponujące. Ale prędkość! W marcu 1944 roku z wielkim admirałem Dönitzem na pokładzie U-793 osiągnął pod wodą prędkość 22 węzłów. A w czerwcu tego samego roku, ale bez admirała, U-792 osiągnął pod wodą 25 węzłów. To było po prostu fantastyczne!
To prawda, że doszły też choroby wieku dziecięcego: łodzie były trudne do opanowania, podczas nurkowania na dużych głębokościach traciły część mocy i ogólnie było wiele problemów mechanicznych. Niemniej jednak Dönitz zamówił serię 24 łodzi tego projektu w firmie Blohm & Voss. To prawda, że firma była przeciążona budową tradycyjnych łodzi podwodnych, a jesiotr musiał zostać przycięty do 6 kadłubów. Zbudowano tylko trzy. U-1405 ukończono w grudniu 1944 r., U-1406 w lutym 1945 r., U-1407 w marcu. Ogólnie rzecz biorąc, patrząc na kalendarz, można zrozumieć: jedyne, co załogi mogły zrobić na swoich superszybkich łodziach, to zatopić je samodzielnie, nie czekając na bomby brytyjskie, radzieckie czy amerykańskie.
Silniki Waltera stosowano nie tylko w łodziach podwodnych: Herr Doktor eksperymentował także z silnikami na paliwo ciekłe do samolotów. 20 czerwca 1939 roku odbył swój pierwszy lot eksperymentalny samolot He-176 z silnikiem na paliwo ciekłe Walther, pilotowany przez Ericha Warsitza. Jest to interesujące tylko dla historyków lotnictwo, ponieważ stał się, jeśli nie pierwszym, to jednym z pierwszych samolotów odrzutowych. Ale później silniki Waltera zastosowano w Me-163 „Kometa”, kierowanych bombach lotniczych i rakiety. Nie będę jednak długo o nich mówić – takie projekty stały się ślepą uliczką i nie doczekały się dalszej kontynuacji. Ale łodzie podwodne...
Oprócz małych okrętów podwodnych serii XVII Walter zaprojektował oceaniczny okręt podwodny serii XVIII - 1600 ton o wyporności i przewidywanej prędkości podwodnej 24 węzłów. Łódkę zbudowano w ilości dwóch kadłubów, ale nie zdążyli ich ukończyć – do drzwi lekarza i jego patronów zapukało północne zwierzę futerkowe w kolorze wysokiej jakości antracytu. Projekty XXVI, XXVIB i XXXVI nie miały nawet czasu na realizację. Udało im się jednak wyprodukować małe serie torped z turbinami Waltera: Stein Brash, Stein Butte i Stein Wal - wszystkie po 100 sztuk. I całe to dobro po Zwycięstwie trafiło do sojuszników!
S-99 VNEU wyprodukowany w ZSRR
Po wojnie sam Walter wyjechał do USA (w grupie znanego Wernhera von Brauna), ale jego zastępca Franz Statecki wyraził chęć wyjazdu do ZSRR. Z jego pomocą sowiecki wywiad techniczny namierzył firmę Bruner-Kanis-Reider, jednego z sojuszników Waltera w produkcji turbin. Ogólnie rzecz biorąc, po długich i starannych pracach udało się całkowicie odtworzyć dokumentację i odtworzyć instalację turbiny parowej i gazowej dla niezbudowanych łodzi serii XXVI. Na jego podstawie powstał radziecki projekt łodzi podwodnej 617. Pierwsza łódź tego projektu otrzymała nazwę S-99 i przeszła testy państwowe w 1956 roku. Wyniki testów zrobiły wrażenie zarówno na inżynierach, jak i admirałach - łódź przekroczyła pod wodą granicę 20 węzłów i płynęła przez 18 godzin z prędkością 6 węzłów!
W latach 1956-1958 ZSRR zaprojektował okręty podwodne Projektu 643 z dwiema turbinami Waltera. Ponadto, za namową przyszłego ojca rosyjskiej demokracji, akademika Sacharowa, zaprojektowano gigantyczną (24 metry długości!) torpedę nuklearną T-15, na której planowano także zamontować silnik Walter. Ale jeśli to nie wyszło z T-15, to torpedy Waltera stały się prototypem torped parowo-gazowych 53-57, które z powodzeniem zostały przyjęte na uzbrojenie Marynarki Wojennej ZSRR, które służyły do lat 80. wiek. Tę samą zasadę zastosowano w torpedie 65-76 „Kit” - najpotężniejszej amunicji krajowej flota (wycofany ze służby po tragedii z atomowym okrętem podwodnym Kursk). Nie budowano łodzi z turbinami na nadtlenek wodoru, ponieważ pojawił się bardziej obiecujący silnik jądrowy. Przy projektowaniu pierwszych radzieckich atomowych okrętów podwodnych szeroko wykorzystano doświadczenie zdobyte przy projektowaniu łodzi z turbinami Waltera.
„Excalibur” VNEU wyprodukowany w Wielkiej Brytanii
Brytyjczycy używali także łodzi podwodnych z silnikami Waltera. Podnieśli U-1407, naprawili go i przekazali do służby jako HMS Meteoryt. Następnie zbudowali własne łodzie parowo-gazowe „Excalibur” i „Explorer”, które służyły do 1965 roku. Eksperyment uznano za nieudany: ciągłe eksplozje i pożary. "Najlepszą rzeczą, jaką możesz zrobić z nadtlenkiem wodoru, jest zainteresowanie nim potencjalnych przeciwników.„” – zażartowali okręty podwodne Royal Navy.
P-750B „Serval” VNEU wyprodukowany w Rosji?
Wydawałoby się, że po pojawieniu się atomowych okrętów podwodnych silniki Waltera należały już do przeszłości. Ale... Faktem jest, że flota nuklearna jest dla bogatych. Kraje rozwijające się również chcą łodzi podwodnej z lepszym TTD niż standardowy silnik wysokoprężny. Dlatego w ostatnich latach pojawiły się pogłoski o ożywieniu zainteresowania łodziami podwodnymi z VNEU. O chińskich eksperymentach z silnikiem Stirlinga pisałem już, ale od 2019 roku wiadomości o krajowym projekcie łodzi podwodnej z VNEU - P-750B „Serval”. Jaki rodzaj silnika jest w tej łodzi?
Dyrektor Przemysłowy Biura Inżynierii Mechanicznej w Petersburgu „Malachit” Władimir Dorofiejew w wywiadzie dla tygodnika „Zwiezda” z dnia 13 sierpnia 2020 r. zauważa:
„Głównym elementem VNEU jest silnik turbinowy gazowy, który pozwala uzyskać znaczną moc przy niewielkiej masie i wymiarach. Taki silnik można szybko i łatwo uruchomić, ma wysoką manewrowość, dobre bezpieczeństwo przeciwwybuchowe i przeciwpożarowe - ze względu na brak wodoru w obwodach roboczych, a także umożliwia osiągnięcie dość wysokich wskaźników zasobów sprzętu, co zmniejsza koszt operacji.”
Tylko wydaje mi się, że w uproszczonych słowach Władimira Jurjewicza wyraźnie czytelna jest turbina Waltera? W końcu nie ma wodoru w swoich obwodach roboczych, a znaczna moc przy niewielkich wskaźnikach masy i rozmiarów wyraźnie nie oznacza Stirlinga o małej mocy! Ponadto kategorycznie odmawia uznania projektowanej łodzi za pierwszą łódź podwodną z taką instalacją, co jest logiczne - pierwszym był S-99.
Oczywiście w połowie ubiegłego wieku silnik Walter okazał się dość wybuchowy i niebezpieczny pożarowo, ale... W ciągu 80 lat kultura produkcji bardzo się zmieniła, precyzyjne maszyny do obróbki metalu umożliwiają wytwarzanie produktów o wyższych tolerancje, więc... Być może naprawdę powinniśmy spodziewać się odrodzenia łodzi podwodnych z turbinami Walthera jako elektrowniami. Moim zdaniem jego potencjał jest znacznie większy niż silnika Stirlinga.
informacja