Resumen

Este artículo presenta un análisis de los resultados de una propulsión híbrida independiente del aire basada en pilas de combustible para submarinos pequeños. Se han determinado el peso y el volumen de la propulsión investigada, así como las principales características tácticas y técnicas del submarino de 540 toneladas equipado con esta propulsión. Se han estudiado cinco sistemas a bordo para el almacenamiento o la generación de hidrógeno y el almacenamiento de oxígeno. La combinación de un sistema de microbalones de hidrógeno con el almacenamiento criogénico de oxígeno es la mejor solución para la propulsión. La resistencia y la autonomía en inmersión se multiplican por 32,1-64,8 en comparación con el uso exclusivo de baterías. El coeficiente de indiscreción es igual a cero a velocidades de crucero inferiores a 7,1 nudos, mientras que a velocidades superiores, este valor ha disminuido drásticamente, y el sigilo del submarino ha aumentado considerablemente.

1. INTRODUCCIÓN

Los submarinos son ventajosos para las armadas porque pueden maniobrar bajo el mar y realizar ataques sin ser detectados.  Además, el mundo se concentra actualmente en el desarrollo de submarinos pequeños, que suelen tener un desplazamiento sumergido inferior a 600 Mg [1], están equipados con generadores diésel y baterías de iones de litio y, en algunos casos, disponen de un sistema de propulsión independiente del aire (AIP).

En las centrales diésel-eléctricas convencionales, la electricidad generada por los generadores diésel (GD) se almacena en un banco de baterías (BB) y se utiliza para alimentar los motores eléctricos de propulsión (MP).  Los submarinos diésel-eléctricos tradicionales ven limitado su tiempo de navegación sumergidos debido a la escasa cantidad de energía de sus BB. Para recargar los BB, los submarinos deben flotar hasta la superficie o utilizar un equipo retráctil para el funcionamiento diésel a profundidad de inmersión, lo que aumenta la probabilidad de detección por radar, infrarrojos, optoelectrónica y sensores acústicos.  Se utiliza una propulsión independiente del aire para aumentar la resistencia sumergida, el alcance sumergido y el sigilo, que puede funcionar como fuente de energía auxiliar.

Los submarinos pequeños utilizan varios tipos de AIP, como el diesel de ciclo cerrado, el motor Stirling y la pila de combustible de membrana de electrolito polimérico (PEMFC) [2, 3].  Este artículo examina un AIP híbrido formado por la combinación de BB y PEMFC, ya que la PEMFC es eficaz en el modo de carga a largo plazo, mientras que el BB tiene más éxito en ciclos cortos de descarga-carga.

Una PEMFC es un sistema que convierte directamente la energía química del combustible en energía eléctrica. El combustible de la reacción (hidrógeno) puede almacenarse a bordo como gas comprimido [4], como líquido a temperaturas criogénicas [5-7] (hidrógeno líquido - LH₂), o como sólido en determinados hidruros metálicos y compuestos intermetálicos (MH₂) [2, 5, 7, 8]. 

• Materias:Vehículo submarino autónomo (AUV) Propulsores Combustible de reactor
• Subjects:Autonomous underwater vehicle (AUV) Propellants Reactor fuel
• Palabras claves:Propulsión independiente del aire; Pila de combustible; Razón de indiscreción; Submarino; Resistencia
• Keywords:Air independent propulsion; Fuel cell; Indiscretion ratio; Submarine; Endurance