Dízel Meghajtású Tengeralattjárók Működése és Fejlődése
A tengeralattjárók, a mérnöki zsenialitás és az emberi bátorság megtestesítői, évszázadok óta izgatják a képzeletet. Ezek a lenyűgöző járművek forradalmasították a hadviselést, lehetővé tették a mélytengeri felfedezéseket, és a technológiai fejlődés élvonalában maradtak. A tengeralattjárók világa tele van titkokkal, innovációval és hihetetlen történetekkel.
Ez a komplex technológia nem csupán a víz alatti mozgás képességéről szól, hanem a túlélésről, a stratégiai előnyről és az emberi leleményességről a Föld egyik legbarátságtalanabb környezetében.
Miért jelentenek problémát a kínai dízel-elektromos tengeralattjárók az amerikai haditengerészet számára?
A Tengeralattjárók Működésének Alapjai
A tengeralattjárók működésének alapja az Archimédész elve, amely kimondja, hogy egy folyadékba merülő testre felhajtóerő hat, melynek nagysága megegyezik az általa kiszorított folyadék súlyával. A kulcsfontosságú elemek ebben a folyamatban a ballaszttartályok, amelyek a hajótest fő részei között helyezkednek el.
Amikor a tengeralattjáró a felszínen van, ezek a tartályok nagyrészt levegővel vannak tele, így a jármű sűrűsége kisebb, mint a víz sűrűsége, és lebeg. A merüléshez a ballaszttartályok szelepeit kinyitják, és a tenger vizét beengedik, kiszorítva a levegőt. A merülés sebességét és mélységét további finomhangolással lehet szabályozni.
A tengeralattjárók rendelkeznek trim tartályokkal is, amelyek kisebb ballaszttartályok, és a jármű elejében és hátuljában helyezkednek el. Ezek segítségével a legénység korrigálhatja a tengeralattjáró dőlésszögét és egyensúlyát a víz alatt, biztosítva a stabil, vízszintes haladást.
Útmutató a Nissan Terrano 2700 dízel vezérléséhez
A tengeralattjárók ballaszttartályainak elhelyezkedése.
Meghajtási Rendszerek Fejlődése
A tengeralattjárók meghajtása az évszázadok során jelentős fejlődésen ment keresztül, a kezdetleges emberi erővel hajtott rendszerektől a kifinomult, nagy teljesítményű motorokig.
Dízel-Elektromos Meghajtás
A dízel-elektromos tengeralattjárók, más néven hagyományos tengeralattjárók (SSK - Ship Submersible Killer), dízelmotorokat használnak az akkumulátorok feltöltésére, amikor a hajó a felszínen van vagy periszkópmélységben halad, és a snorkel (légzőcső) segítségével friss levegőt szív be. Víz alatt, merült állapotban az akkumulátorok biztosítják az elektromos motorok számára az energiát.
Levegőfüggetlen Meghajtás (AIP)
A dízel-elektromos tengeralattjárók modern változatai gyakran rendelkeznek levegőfüggetlen meghajtási (AIP - Air-Independent Propulsion) rendszerekkel. Ez képessé teszi a tengeralattjárót arra, hogy hosszabb ideig tartózkodjon a mélyben, ami ezáltal nehezebbé is teszi az észlelésüket. Az AIP rendszer segítségével 4-5 napig tud víz alatt közlekedni kis sebességgel (5-10 km/h).
Az AIP technológiák, mint például az üzemanyagcellák, Stirling-motorok vagy zárt ciklusú dízelmotorok, lehetővé teszik a tengeralattjárók számára, hogy hosszabb ideig maradjanak a víz alatt anélkül, hogy a felszínre kellene emelkedniük az akkumulátorok feltöltéséhez vagy a levegőellátás biztosításához.
Dízel üzemanyag összehasonlítás
Az igazán veszélyes tengeralattjárók azok, amelyek ugyan nem nukleáris meghajtásúak, ám levegőfüggetlen meghajtással (AIP - Air Independent Propulsion) rendelkeznek.
Néhány újabb kivitelezésü AIP rendszer képessé teszi a hajókat arra, hogy akár több hétig is a víz alatt maradjanak. Ha az ilyen hajókat felszerelnék megfelelő (ugyanakkor nagyon drága) passzív érzékelőkkel, akkor ezen tengeralattjárók észlelése rendkívül nehézzé válna.
Nukleáris Meghajtás
A nukleáris meghajtású tengeralattjárók (SSN - Ship Submersible Nuclear, SSBN - Ship Submersible Ballistic Missile Nuclear, SSGN - Ship Submersible Guided Missile Nuclear) egy atomreaktort használnak a gőz előállítására, amely turbinákat hajt meg, ezek pedig áramot termelnek, és a hajócsavart forgatják. Ennek a rendszernek a legnagyobb előnye a gyakorlatilag korlátlan hatótávolság és a rendkívül nagy víz alatti sebesség. A nukleáris meghajtású tengeralattjárók stratégiai jelentőségűek, különösen a ballisztikus rakétahordozó tengeralattjárók (SSBN), amelyek a nukleáris elrettentés kulcsfontosságú részét képezik.
A nukleáris meghajtású tengeralattjárók reaktorai pumpáik miatt hangosabbak, és maguk a tengeralattjárók is nagyobb. Mindkét tulajdonság könnyebbé teszi a nukleáris meghajtású hajók észlelését.
Navigáció és Irányítás a Mélyben
A tengeralattjárók navigációja és irányítása a tenger mélyén rendkívül összetett feladat, amely precíz műszereket és magasan képzett legénységet igényel. A szonár (Sound Navigation and Ranging) a tengeralattjárók „szeme” és „füle” a víz alatt.
Üzemanyagtank méret - Smart Forfour 454
Aktív szonár esetén hanghullámokat bocsát ki, és méri a visszaverődési időt, így meghatározva a távolságot és az irányt a környező tárgyakhoz. A passzív szonár rendszerek hallgatják a környezeti hangokat, mint például más hajók vagy tengeralattjárók zaját, lehetővé téve a lopakodó felderítést anélkül, hogy a saját pozíciójukat felfednék.
A periszkóp, bár régimódi technológiának tűnhet, továbbra is alapvető fontosságú a periszkópmélységben történő vizuális felderítéshez és navigációhoz. A tengeralattjárók helyzetének és mozgásának pontos meghatározásához inerciális navigációs rendszereket (INS) használnak. Ezek a rendszerek giroszkópok és gyorsulásmérők segítségével követik a tengeralattjáró mozgását a kiindulási ponttól, függetlenül a külső jelektől. Bár az INS rendszerek idővel felhalmozhatnak kisebb hibákat, rendkívül pontosak a víz alatti, hosszú távú navigációhoz.
Az irányítást a kormányfelületek biztosítják. A vízszintes mélységi kormánylapátok (amiket gyakran „vízszintes stabilizátoroknak” is neveznek) a tengeralattjáró elején és/vagy hátulján helyezkednek el, és felfelé vagy lefelé billentve segítik a merülést vagy az emelkedést, illetve a mélység tartását. A függőleges kormánylapát a farokrészen található, és a hajócsavar mögött biztosítja a kormányzást, lehetővé téve a balra vagy jobbra fordulást.
Élet a Tengeralattjárón
A tengeralattjáró belseje egy zárt ökoszisztéma, ahol a legénység hosszú heteket, sőt hónapokat tölthet el a külvilágtól elzárva. A levegőellátás az egyik legkritikusabb szempont. Az oxigént elektrolízissel állítják elő a vízből, vagy oxigénpalackokból juttatják a légtérbe. Ugyanakkor elengedhetetlen a szén-dioxid (CO2) eltávolítása is, amelyet a legénység kilélegez. Ezt kémiai abszorberekkel (pl. lítium-hidroxid) vagy szén-dioxid-szűrő berendezésekkel oldják meg. A friss ivóvíz előállítása szintén létfontosságú. A tengeralattjárók fedélzetén gyakran találhatók desztilláló berendezések vagy fordított ozmózisos rendszerek, amelyek a tengervizet ivóvízzé alakítják.
A hőmérséklet-szabályozás is kulcsfontosságú. A nagy mélységekben a külső vízhőmérséklet rendkívül alacsony lehet, míg a belső rendszerek (motorok, elektronika) hőt termelnek. Egy hatékony hűtő- és fűtőrendszer gondoskodik arról, hogy a belső hőmérséklet komfortos maradjon a legénység számára. A zajszint csökkentése is kiemelt fontosságú, mind a lopakodó képesség, mind a legénység jólléte érdekében. A bezártság és a hosszú küldetések pszichológiai terhelése miatt a legénység mentális egészségének fenntartása is prioritás. Ez magában foglalja a megfelelő pihenési lehetőségeket, a szórakozási lehetőségeket (filmek, könyvek), és a rendszeres kommunikációt a parancsnoksággal, amennyire a műveleti biztonság engedi.
A Tengeralattjárók Története
A tengeralattjárók története évezredes álmokból és évszázados kísérletekből bontakozott ki, mielőtt a 20. században stratégiai fegyverré és a mélytengeri kutatás eszközévé váltak.
Korai Kísérletek
Az első dokumentált kísérlet egy működőképes búvárhajó megépítésére a 17. század elején történt. Cornelius Drebbel holland feltaláló, I. Jakab angol király szolgálatában, 1620 és 1624 között több, emberi erővel hajtott búvárhajót is épített. Ezeket a Temzén tesztelték, és bár korlátozottan, de képesek voltak a víz alatt haladni. Drebbel találmányai lényegében egy fából készült vázat jelentettek, amelyet bőrrel vontak be, és evezőkkel hajtottak.
Az igazi áttörés a katonai alkalmazás felé az Amerikai Függetlenségi Háború idején történt. David Bushnell, egy amerikai feltaláló, 1776-ban megépítette a „Turtle” (Teknőc) nevű búvárhajót. Ez egy egyszemélyes, tojás alakú, fából készült jármű volt, amelyet kézi hajtókarokkal és lábpedálokkal hajtottak. A „Turtle” célja a brit hadihajók felrobbantása volt, egy időzített aknával, amelyet a hajók fenekére kellett volna rögzíteni.
A 19. század elején Robert Fulton, a gőzhajó atyja, szintén kísérletezett tengeralattjárókkal. A „Nautilus” egy fémből készült, cigaretta alakú jármű volt, amely kézi hajtású hajócsavarral és egy kis vitorlával is rendelkezett a felszíni haladáshoz. Fulton még torpedókat is tervezett hozzá.
Az Ipari Forradalom Hatása
A 19. század második fele, az ipari forradalom kora hozta el a jelentős technológiai fejlődést, amely lehetővé tette a tengeralattjárók gyakorlati alkalmazását. A gőzgépek, majd a belső égésű motorok és az elektromos motorok megjelenése forradalmasította a meghajtási rendszereket.
A polgárháború idején az Egyesült Államokban mindkét fél kísérletezett búvárhajókkal. A Konföderáció CSS Hunley nevű kézi hajtású tengeralattjárója 1864-ben elsüllyesztette az északiak USS Housatonic nevű hajóját. Ez volt az első eset a történelemben, hogy egy tengeralattjáró sikeresen elsüllyesztett egy ellenséges hadihajót.
John Philip Holland és a Modern Tengeralattjáró
A 19. század végén az ír származású John Philip Holland jelentős áttörést ért el. Ő fejlesztette ki az első sikeres, gyakorlatban is alkalmazható tengeralattjáró-terveket, amelyek a modern dízel-elektromos meghajtás alapjait rakták le. Az ő nevéhez fűződik az első tengeralattjáró, amelyet az Egyesült Államok haditengerészete megvásárolt: az USS Holland (SS-1), 1900-ban. Ez a hajó dízelmotorral rendelkezett a felszíni haladáshoz és akkumulátorokkal táplált elektromos motorral a víz alatti mozgáshoz.
A századfordulón a francia haditengerészet is élen járt a fejlesztésekben, és ők is számos innovatív modellt építettek, mint például a „Gustave Zédé” vagy a „Narval”.
Az Első Világháború és a Tengeralattjáró-Háború
Az első világháború hozta el a tengeralattjárók igazi bemutatkozását a világ hadszínterein. Németország, felismerve a tengeralattjárók potenciálját a brit tengeri fölény megtörésére, hatalmas flottát épített ki, az úgynevezett U-bootokból (Unterseeboot).
Kezdetben a nemzetközi jog korlátozta a tengeralattjárók tevékenységét, előírva, hogy figyelmeztetés nélkül nem támadhatnak kereskedelmi hajókat. Ez a taktika hatalmas veszteségeket okozott a szövetségeseknek, különösen Nagy-Britanniának, amely erősen függött a tengeri szállításoktól.
Az U-bootok a háború első éveiben óriási sikereket arattak, több millió tonna hajóteret süllyesztettek el, és kritikus élelmiszer- és nyersanyaghiányt okoztak Nagy-Britanniában. A szövetségesek válasza a konvojrendszer bevezetése volt, ahol a kereskedelmi hajók nagy csoportokban, hadihajók kíséretében haladtak.
Az első világháború bebizonyította, hogy a tengeralattjárók nem csupán kísérleti fegyverek, hanem rendkívül hatékony eszközök a tengeri hatalom kivetítésére és a gazdasági háború viselésére.
A Két Világháború Közötti Időszak
Az első világháború után a tengeralattjáró-fejlesztések rövid időre lelassultak a nemzetközi leszerelési egyezmények miatt, de a nagyhatalmak továbbra is titokban vagy álcázottan folytatták a kutatásokat. Németország, a versailles-i békeszerződés korlátozásai ellenére, a 30-as években titokban újjáépítette U-boot flottáját, kihasználva a hollandiai tervezőirodák és külföldi megrendelések álcázását.
A Második Világháború és az Atlanti Csata
A második világháború ismét a tengeralattjáró-háború epicentrumává tette az Atlanti-óceánt. A német U-bootok, különösen a rendkívül sikeres Type VII és a későbbi, forradalmi Type XXI, ismét pusztító hatást gyakoroltak a szövetségesek tengeri utánpótlására. A háború elején a németek jelentős előnyben voltak, és az „Atlanti csata” néven ismertté vált küzdelem során a szövetségesek óriási veszteségeket szenvedtek el.
A szövetségesek azonban tanultak az első világháború hibáiból. A radar, a továbbfejlesztett szonár (ASDIC), a mélységi bombák, a légifedezet (különösen a nagyon hosszú hatótávolságú repülőgépek, mint a Consolidated B-24 Liberator), valamint a kódfejtés (az Enigma feltörése) együttesen segítették őket abban, hogy felvegyék a harcot az U-bootokkal.
A csendes-óceáni hadszíntéren az amerikai tengeralattjárók döntő szerepet játszottak Japán gazdaságának megbénításában, elvágva a nyersanyag- és üzemanyag-utánpótlását. Az amerikai tengeralattjárók a japán kereskedelmi flotta több mint felét elsüllyesztették, hozzájárulva ezzel Japán végső vereségéhez.
Az Atomtengeralattjárók Kora
A második világháború után a tengeralattjáró-fejlesztés új dimenzióba lépett az atomenergia megjelenésével. Az 1950-es években az Egyesült Államok és a Szovjetunió versengett a nukleáris meghajtású tengeralattjárók kifejlesztésében. Az első atommeghajtású tengeralattjáró, az amerikai USS Nautilus (SSN-571) 1954-ben állt szolgálatba.
A Nautilus nyitotta meg az utat a nukleáris ballisztikus rakétahordozó tengeralattjárók (SSBN) kora felé. Ezek a hatalmas hajók, amelyek interkontinentális ballisztikus rakétákat hordoztak, a nukleáris elrettentés kulcsfontosságú részévé váltak. Képesek voltak hónapokig rejtőzködni a tenger mélyén, és bármely pillanatban nukleáris csapást mérni a világ bármely pontjára, biztosítva a „második csapás” képességét.
Ezzel párhuzamosan fejlődtek a vadász tengeralattjárók (SSN) is, amelyek feladata az ellenséges tengeralattjárók felkutatása és megsemmisítése, valamint a repülőgép-hordozó csoportok védelme volt. A technológiai fejlődés ezen időszakban rendkívül gyors volt: a szonárrendszerek, a lopakodó technológiák, a fegyverrendszerek és az életfenntartó rendszerek folyamatosan javultak, hogy a tengeralattjárók még csendesebbé, hatékonyabbá és mélyebbre merülővé váljanak.
A Tengeralattjárók Jövője
A hidegháború vége után a tengeralattjárók szerepe némileg átalakult, de stratégiai fontosságuk megmaradt. A modern tengeralattjárók a legcsendesebb, legfejlettebb és leginkább lopakodó hadihajók a világon. A fő hangsúly a lopakodó képesség (stealth) további fejlesztésén van.
A fejlett szonárrendszerek, beleértve a vontatott szonárelemeket (Towed Array Sonar), amelyek több kilométer hosszúak lehetnek, lehetővé teszik a még távolabbi és csendesebb célpontok észlelését. A modern tengeralattjárók többcélú képességekkel rendelkeznek. Nem csupán torpedókat hordoznak, hanem cirkálórakétákat (Tomahawk), aknákat és akár speciális műveleti egységeket is szállíthatnak.
A jövőben várhatóan tovább fejlődnek az autonóm ...
A Brit M-osztály: Víz Alatti Csatahajók
Már javában tartott a korlátozott tengeralattjáró háború, amikor 1916 májusában a brit haditengerészet egy minden addiginál szokatlanabb tengeralattjáró-típust rendelt meg. Ez lett az M-osztály.
Az új járművek egy korábbi tengeralattjáró-osztály, a szintén meglehetősen furcsa, (és a korhoz képest meglehetősen hatalmas) gőzturbinás meghajtású K-osztály terveinek továbbfejlesztéséből születtek meg. Az M-osztály a szokványos dízel-elektromos meghajtással készült, működése megegyezett a már a fentebb leírtakkal.
Az M-osztályt ugyanis a szokványos 3-4 hüvelykes (7-10 cm) fedélzeti egységek helyett egy hatalmas, csatahajókról származó, nem kevesebb, mint 12 hüvelykes, azaz 30,5 centi átmérőjű ágyúval szerelték fel! Soha azelőtt nem alkalmaztak ekkora ágyúkat tengeralattjárók esetén.
Ezek a hatalmas ágyúk elméletileg jobbak voltak, mint a szokványos torpedók, ugyanis azok a komoly csatahajókat nehezen tudták elsüllyeszteni, 1000 méteres távolság felett pedig nagy eséllyel el sem találták őket. A 12 hüvelykes ágyúkkal ennél sokkal nagyobb távolságról is komoly sérülést lehetett okozni még egy vastag páncélzattal ellátott hajónak is, ráadásul sokkal könnyebb volt célozni. A hajó ráadásul sokkal több lövedéket vihetett.
A Schnorchel Alkalmazása a II. Világháborúban
A víz alá kényszerített német tengeralattjárók nem veszélyeztethették a szövetséges konvojokat, mert víz alatti sebességük a villanymotorok használata miatt lényegesen kisebb volt belső égésű motorjaikkal elért felszíni sebességüknél. Megoldást a légperiszkóp, a Schnorchel széleskörű alkalmazása jelentette.
A toronyból, vagy közvetlenül a fedélzetből kiinduló cső lehetővé tette a hajók dízelmotorjának víz alatti használatát. Belsejében két cső volt: az egyik friss levegőt vezetett a hajó belsejébe, elsősorban a motorokhoz, a másik pedig a kipufogógázt vezette ki. A berendezés másik nagy előnye volt, hogy csak egy egészen kis része állt ki a vízből, így kevésbé verte vissza a radarhullámokat, mint a felszínre emelkedett hajó.
A megoldásnak azonban voltak hátrányai: először is lassította a tengeralattjárót, másodszor komoly gon- dot okozott az állandóan víz alatt tartózkodó hajón, hogy az elhasznált levegő nem, vagy csak kevéssé tudott eltávozni a hajótestből.
1943-ra viszont egyre gyakrabban érte a német tengeralattjárókat támadás a szövet- séges légierő részéről. Ekkor elővették az addig félredobott találmányt, és elkezdték beépíteni az U-Bootwaffe már kész VIIC és IXC osztály hajóiba.
Legalább 119 hagyományos tengeralattjáróba építették be a Schnorkel-készüléket a háború befejezése előtt.
tags: #dízel #meghajtású #tengeralattjáró #működése