Ziemowit Sokołowski: Okręty nawodne o napędzie atomowym – turboparowym cz.10

Dodano: 04 kw. 2023, 0:22

Okręty nawodne o napędzie atomowym – turboparowym.

O ile napęd atomowy we flotach handlowych na świecie przyjął się w bardzo ograniczonym zakresie, to w dziedzinie napędu okrętów wojennych (nawodnych i podwodnych) w nowoczesnych flotach wojennych ma on bardzo istotne znaczenie. Największą zaletą napędu atomowego jest praktycznie nieograniczony zasięg okrętów, które bez uzupełniania paliwa mogą pokonywać odległości absolutnie nieosiągalne dla wszystkich innych rodzajów napędu.

Obecnie największym okrętem wojennym na świecie jest zbudowany w 1991 r. amerykański lotniskowiec USS „Nimitz”. Posiada wyporność 91,5 tys. ton, długość 332,9 m, szerokość 40,8 m i zanurzenie 11,3 m. Okręt napędzany jest parą nasyconą (wytwarzaną przez 2 wodne reaktory ciśnieniowe), która zasila 4 turbiny parowe o łącznej mocy 191,2 MW (260 tys. KM). Turbiny napędzają 4 śruby. Szacuje się, że okręt zdolny jest do przebycia 800 tys. – 1 mln. mil morskich bez uzupełniania paliwa – co w przybliżeniu odpowiada 46-krotnemu okrążeniu kuli ziemskiej. Reaktory przewidziane są na 30 lat pracy. Prędkość max. lotniskowca przekracza 30 węzłów (55,6 km/h). Przy tym założeniu, koszt paliwa nuklearnego będzie wyraźnie niższy niż paliwa konwencjonalnego. Tę tezę potwierdzają również obserwacje poczynione przez Rosjan.
Napęd nuklearny stosowany jest również na znacznie mniejszych okrętach nawodnych. Jako przykład może służyć amerykański krążownik rakietowy USS „Virginia” o max. wyporności 10 tys. ton – posiadający jako napęd 2 reaktory i 2 turbiny parowe o mocy 73.5 MW (100 tys. KM). Okręt o długości 178,4 m., szerokości 19,2 m. i zanurzeniu 9 m., napędzany jest przez 2 śruby i osiąga prędkość ponad 30 węzłów. Najmniejszym nawodnym okrętem atomowym był krążownikUSS „Nimitz” o wyporności zaledwie 8,6 tys. ton.
Znacznie bardziej okazałym okrętem był rosyjski krążownik rakietowy klasy „Kirov”, zbudowany w 1977 r. wypierający 28 tys. ton. Długość kadłuba wynosi 248 m, szerokość 28 m i zanurzenie 8,8 m. Krążownik ma podwójny napęd. Prędkość do 25 węzłów (46,3 km/h) zapewniają mu 2 reaktory, zasilające w parę 2 turbiny parowe o łącznej mocy 66 MW (90 tys. KM). Dla osiągnięcia prędkości 32 węzłów (59,3 km/h) uruchamiane są dodatkowe kotły opalane olejem opałowym, co daje dodatkowy wzrost mocy o 44 MW (60 tys. KM).

Wzrost prędkości o 7 węzłów, czyli o 22%, wymaga w tym przypadku zwiększenia mocy o 40%. Zasięg okrętu przy napędzie nuklearnym i prędkości 25 węzłów wynosi 150 tys. Mm (mil morskich), tj. 278 tys. km. Oprócz wymienionych, istnieje wiele typów nawodnych okrętów o napędzie nuklearnym, przy znacznie zróżnicowanych parametrach technicznych.
Aktualnie z reguły stosowane są ciśnieniowe reaktory wodne, wytwarzające parę nasyconą o stosunkowo niskiej temperaturze i ciśnieniu. W związku z tym instalowane na okrętach turbiny parowe są duże i dosyć kłopotliwe w montażu. W odróżnieniu od imponującego zasięgu okrętów atomowych, zastosowanie tego napędu na okrętach nawodnych nie przyniosło znaczących zmian w dziedzinie prędkości maksymalnej tych jednostek. Wystarczy przypomnieć, że już w okresie I wojny światowej krążowniki osiągały prędkość do 31 węzłów (57,4 km/h), a kontrtorpedowce (niszczyciele ) do 37 węzłów (68,5 km/h). W okresie II wojny światowej prędkość pancerników (okrętów liniowych) wzrosła max. do 33 węzłów (61,1 km/h), lekkich krążowników do 37 węzłów (68,5 km/h), a niszczycieli do 38 węzłów (70,4 km/h). Nawet lotniskowce osiągały max. prędkość rzędu 31-34 węzłów (57,4-63,0 km/h). Wymienione klasy okrętów napędzane były turbinami na parę przegrzaną, ich kotły opalane były olejem opałowym. Osiąganie tych max. prędkości, wiązało się jednak z olbrzymim zużyciem paliwa i dlatego zasięg okrętów przy takich prędkościach był relatywnie niewielki.

Dla zobrazowania tego faktu można przytoczyć przykład zużycia paliwa przez serię 5 brytyjskich okrętów liniowych (pancerników) typu „King George V”, zwodowanych w latach 1939/40. Okręty te posiadały wyporność rzędu 45 tys. ton i max. moc 4 turbin parowych 91,9 MW. Przy pełnym wykorzystaniu tej mocy osiągały prędkość 29,2 węzłów (54,1 km/h). Przy wykorzystaniu 88% mocy okręty rozwijały prędkość 27 węzłów (50 km/h), ich zasięg przy tej prędkości wynosił 3,2 tys. Mm (5,9 tys. km). Natomiast przy prędkości 10 w (18,5 km/h) ich zasięg wzrastał do 15 tys. Mm (27,8 tys. km). Zatem przy 2,7- krotnym wzroście prędkości, zużycie paliwa rosło 4,8- krotnie, w takim też stopniu zmniejszał się ich zasięg. Max. prędkość amerykańskich okrętów atomowych jest w pewnym stopniu sprawą utajnioną. W dostępnych źródłach określana jest często np. : „30 kn+”. Można domniemywać, że zawiera się pomiędzy 30 a 40 węzłami.
Jednak w odróżnieniu od napędu konwencjonalnego, okręty atomowe mogą w razie potrzeby (jeżeli stan morza na to pozwala) – utrzymywać max. prędkość przez czas dowolnie długi.