• Wtorek, 18 czerwca 2024
X

Eksperymentalne okręty podwodne typu XVII

Na początku lat 30. XX w. niemiecki inżynier Hellmuth Walter rozpoczął prace studyjne nad rewolucyjną turbiną nowego systemu, działającą z użyciem nadtlenku wodoru jako składnika energii bogatego w tlen, do napędu silnika okrętu podwodnego w zanurzeniu. Niemal dekadę później dzięki pracom naukowo-badawczym w stoczniach Blohm & Voss w Hamburgu i Krupp Germaniawerft w Kilonii wyprodukowano z tzw. napędem Waltera eksperymentalne przybrzeżne jednostki typu XVII. Stało się to pierwszym krokiem do powstania „prawdziwego” okrętu podwodnego i zrewolucjonizowania U-Bootwaffe, gdyż po raz pierwszy prędkość podwodna tych jednostek była znacznie większa niż nawodna.

Dużym powodem do zmartwień dla 52-letniego wielkiego admirała Karla Dönitza, naczelnego dowódcy Oberkommando der Kriegsmarine, a do niedawna wieloletniego dowódcy broni podwodnejBefehlshaber der Unterseeboote, były – w połowie 1943 r. – niewielka prędkość i zasięg pod wodą ówczesnych okrętów podwodnych (silnie ograniczonych mocą, wielkością i masą akumulatorów), utrzymywanych zresztą przez bardzo krótki czas. Dotyczyło to w szczególności najliczniejszej grupy wśród dotychczas zbudowanych niemieckich jednostek podwodnych – średniej wielkości okrętów typu VII. Dla przykładu najbardziej zapracowane we flocie Dönitza „siódemki c” miały zasięg podwodny 80 Mm przy prędkości 4 w. lub 130 Mm przy 2 w., a maksymalna prędkość podwodna wynosiła 7,6 w. Osiągi te były podobne jak w przypadku dużych oceanicznych okrętów typu IX A – 65 Mm przy 4 w. lub typu IX C/40 – przy prędkości 4 w. zasięg wynosił 63 Mm, a przy 2 w. – 128 Mm, co dowodzi, że nie stanowiły istotnego postępu w przypadku najbardziej eksploatowanych konstrukcji. Dotychczasowe U‑Booty nie były „prawdziwymi” okrętami podwodnymi. Należałoby je raczej nazwać jednostkami zdolnymi do zanurzania, a zaprojektowano je z myślą o działaniu przede wszystkim w wynurzeniu. Trzeba pamiętać, że większość ataków torpedowych jednostki U-Bootwaffe w II wojnie światowej przeprowadzały w nocy na powierzchni, wykorzystując nie tylko swoją dużą prędkość nawodną, ale również niską, wysmukłą sylwetkę, trudną do wykrycia w ciemności. Zanurzały się pod powierzchnię morza tylko po to, by uniknąć kontrataków przeprowadzanych przez okręty nawodne lub samoloty. W sporadycznych sytuacjach warunki sprzyjały wykonywaniu ataków z zanurzenia. Z uwagi na trudną sytuację wojenną Niemcy pilnie potrzebowali dużej liczby U-Bootów, aby ubezpieczać swoje i skutecznie zwalczać liczne konwoje przeciwnika. Jednakże prace koncepcyjne nad nowymi typami okrętów podwodnych przebiegały stosunkowo powoli. Nadzieją na poprawę niepokojącego położenia Niemiec był eksperymentalny projekt nowego typu U-Boota, wyposażony w nowatorski napęd zdolny do osiągnięcia dużej prędkości w zanurzeniu i pozostawania pod wodą przez kilka dni. Twórca wspomnianej wyżej koncepcji, 33-letni inż. Hellmuth Walter, zaproponował użycie turbiny napędowej o obiegu zamkniętym, zasilanej silnie skoncentrowanym nadtlenkiem wodoru (H₂O₂ – perhydrol), jako czynnika bogatego w tlen, będącej w stanie generować większą moc maksymalną w czasie poruszania się pod wodą oraz posiadać większy zasięg operacyjny.

Oryginalna turbina gazowa Waltera i okręt podwodny V 80

W 1933 r. Walter pracował nad projektem silnika turbinowego dla stoczni Krupp Germaniawerft w Kilonii. System ten był skomplikowany. Ciśnienie wody tłoczyło perhydrol (80% wodę utlenioną) z zasobników znajdujących się w dennej części kadłuba do wyłożonej porcelaną komory, w której stykał się z katalizatorem niezbędnym do zapoczątkowania rozkładu. W warunkach wysokiej temperatury, wynoszącej 963°C, powstawały para przegrzana i tlen, które przechodziły do komory spalania, gdzie spotykały się, powodując zapłon oleju napędowego. Jednoczesny wytrysk wody do gazów spalinowych powodował zwiększenie ich objętości i obniżenie temperatury do 530°C. Ta mieszanina pary i gazów trafiała do turbiny, a stamtąd do skraplacza, gdzie odzyskiwano wodę i usuwano resztki dwutlenku węgla wytworzonego w komorze spalania – informuje brytyjski historyk V.E. Tarrant. Moc turbiny w połączeniu z hydrodynamiczną konstrukcją okrętu miała zapewnić prędkość przekraczającą 20 w. w zanurzeniu. Na powierzchniokręt byłby napędzany przez klasyczny silnik Diesla. Istotną zaletę niezwykłego napędu stanowiły znacznie mniejsze rozmiary i masa niż typowe silniki wysokoprężne i elektryczne wytwarzające podobną moc. Wśród słabych stron projektu, co wiązało się także z określonymi, poważnymi trudnościami, należy wskazać zużywanie przez system Waltera ogromnych ilości perhydrolu (25 razy więcej na milę niż zużywały oleju napędowego silniki wysokoprężne). Ponadto był to niestabilny, silnie żrący związek chemiczny, który ulegał rozkładowi w zetknięciu z wieloma substancjami, ponadto drogi – kosztował osiem razy więcej niż olej napędowy – a także trudny do wyprodukowania i przechowywania. W latach 30. przysparzał on wielu problemów – na co zwraca uwagę dr Marcin Westphal – związanych ze szczególnymi warunkami produkcji i przechowywania. Przede wszystkim był wytwarzany w stężeniu nieprzekraczającym 30%, a turbina Waltera osiągała pożądaną wydajność dopiero przy stężeniu perhydrolu oscylującym w granicach 80%. W początkowej fazie prac wynalazca rozważał użycie stężonego kwasu azotowego jako utleniacza alternatywnego. Szybko porzucił jednak ten zamysł z powodu żrących właściwości kwasu i toksycznego działania produktów jego rozkładu – głównie tlenków azotu, których przecieków do wnętrza okrętu nigdy nie można było wykluczyć.

Niemiecki naukowiec nie zrażał się trudnościami – dalej pracował nad opanowaniem technologii produkcji oraz magazynowania zagęszczonego i stężonego nadtlenku wodoru. Dzięki pomocy Alberta Pietzscha, dyrektora firmy chemicznej Elektrochemische Werke w Monachium, udało się doprowadzić do syntezy i ustabilizowania związku o stężeniu 80–90%. Stąd prosta już była droga do zainteresowania swoimi pomysłami marynarki wojennej Republiki Weimarskiej – Reichsmarine. W październiku 1933 r. Walter zaproponował kierownictwu marynarki Rzeszy zaprojektowanie oryginalnego silnika do poruszania się okrętów podwodnych w zanurzeniu. Dwa miesiące później ambitny inżynier otrzymał oficjalne zlecenie na opracowanie studyjnego projektu szybkiego U-Boota. Intensywne prace nad konstrukcją trwały do lutego 1934 r., a w następnym miesiącu dwa rozwiązania zaprezentowano w Urzędzie Konstrukcyjnym Reichsmarine. Jeden model pojazdu testowego o opływowym kształcie (długość ponad 42 m, wyporność podwodna 459 t), który rozwijał prędkość maksymalną w zanurzeniu 28 w., wyposażono w napęd zarówno nawodny, jak i podwodny, z pomocą tego samego silnika spalinowego z wykorzystaniem pod wodą nadtlenku wodoru jako dostawcy tlenu, w drugim przypadku – takie same parametry techniczne – proponowano jako napęd podwodny zastosowanie turbiny gazowej. Na tym etapie rozwiązania technologiczne silnika Waltera wymagały dopracowania. W połowie 1934 r. zaproponował on nową konstrukcję okrętu, który nie musiał się w ogóle wynurzać i mógł korzystać z silników spalinowych pod wodą, także bez użycia perhydrolu. Projekt oznaczony symbolem W 5058 uzyskał urzędowe oznaczenie MVB V i został wpisany na oficjalną listę projektów Reichsmarine, jednakże nie wyszedł poza fazę studyjną. Niezrażony tym niepowodzeniem Walter kontynuował w stoczni Germaniawerft prace nad rozwojem turbiny. W 1935 r. otworzył swoją firmę Ingenieurbüro für Maschinenbau Hellmuth Walter GmbH w Kilonii (przez ten czas współpracował ze stocznią Germaniawerft), gdzie prowadził prace badawczo-rozwojowe nad napędem nowego rodzaju, zmierzające do opanowania technologii produkcji i magazynowania zagęszczonego i stężonego nadtlenku wodoru. W 1936 r. zainteresował Oberkomman­do der Kriegsmarine swoim nowym silnikiem tur­binowym o mocy 4000KM proponując marynarce budowę pierwszego, doświadczalnego U-Boota z „turbiną Waltera”. Dopiero po osobistym spotkaniu Waltera z ówczesnym kmdr. Dönitzem, dowódcą flotylli szkoleniowej U-Bootów, udało się tego drugiego zainteresować turbiną pracującą na mieszance pary wodnej z tlenem, która pod ciśnieniem 36 atm. uderzała w jej łopaty.

Reklama

Najnowsze czasopisma

Zobacz wszystkie
X
Facebook
Twitter
X

Dołącz do nas

X