Американський видобуток
V 80 в районі Хель, під час випробування з двигуном турбіни інженера Вальтера в 1942 році. Помітний камуфляж та пропорції невеликої площі поверхні.
У міжвоєнний період всі бойові кораблі придбали більш високу максимальну швидкість, що розвивається, за винятком підводних човнів, для яких граничним значенням у надводному положенні залишалося 17 вузлів, а під водою 9 вузлів – за часом, обмеженим ємністю батареї приблизно до години і наполовину або менше, якщо раніше акумулятори не заряджалися повністю під час занурення.
З початку 30-х німецька інж. Хельмут Вальтер. Його ідея полягала в тому, щоб створити замкнуту (без доступу атмосферного повітря) теплову машину, яка використовує як джерело енергії дизельне паливо і пару, що обертає турбіну. Оскільки подача кисню є обов'язковою умовою процесу горіння, Вальтер передбачив використання перекису водню (H2O2) з концентрацією більше 80%, званої пергідролем, як джерело в закритій камері згоряння. Необхідним каталізатором реакції повинен бути перманганат натрію або кальцію.
Дослідження швидко розширюються
1 липня 1935 р. – коли на двох кільських верфях Deutsche Werke AG і Krupp йшло будівництво 18 одиниць перших двох серій прибережних підводних човнів (типів II А і II В) для U-Bootwaffe, що швидко відроджується – Walter Germaniawerft AG, яка протягом декількох років займалася створенням швидкохідного підводного човна з незалежним повітряним рухом організувала в Кілі «Ingenieurbüro Hellmuth Walter GmbH», найнявши одного співробітника. Наступного року він заснував нову компанію «Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft» (HWK), купив старий газовий завод і перетворив його на випробувальний полігон, на якому працювало 300 чоловік. На рубежі 1939/40 років завод було розширено за рахунок території, розташованої безпосередньо на каналі кайзера Вільгельма, як до 1948 року називався Кільський канал (нім. Nord-Ostsee-Kanal), зайнятість збільшилася приблизно до 1000 осіб, а дослідження були поширені на авіаційні приводи та сухопутні війська.
Того ж року Вальтер заснував в Аренсбурзі під Гамбургом завод із виробництва торпедних двигунів, а наступного, 1941 року, в Еберсвальді під Берліном — завод реактивних двигунів для авіації; Потім завод був переведений до Баворова (колишній Беерберг) недалеко від Любані. У 1944 році в Хартмансдорфі було засновано завод ракетних двигунів. У 1940 році випробувальний центр торпед TVA (TorpedoVerssuchsanstalt) був переміщений в Хель і частково в Босау на озері Гроссер Пленер (східна частина землі Шлезвіг-Гольштейн). До кінця війни на заводах Вальтера працювало близько 5000 чоловік, у тому числі близько 300 інженерів. Ця стаття присвячена проектам підводних човнів.
У той час перекис водню низької концентрації, що становить кілька відсотків, використовувався в косметичній, текстильній, хімічній та медичній промисловості, і отримання висококонцентрованої (понад 80%), корисної для досліджень Вальтера, було великою проблемою для її виробників. Самий висококонцентрований перекис водню функціонував на той час у Німеччині під кількома камуфляжними назвами: T-Stoff (Трейбштофф), Aurol, Auxilin та Ingolin, а у вигляді безбарвної рідини її також фарбували в жовтий колір для маскування.
Принцип роботи холодної турбіни
Розкладання пергідролю на кисень і пари води відбувалося після контакту з каталізатором – перманганатом натрію або кальцію – у камері розкладання з нержавіючої сталі (пергідроль був небезпечною, хімічно агресивною рідиною, викликав сильне окислення металів та виявляв особливу реакційну здатність). з оліями). В експериментальних підводних човнах пергідроль розміщувався у відкритих бункерах під жорстким корпусом, у мішках з гнучкого матеріалу «міполам», що нагадує гуму. Мішки зазнавали зовнішнього тиску морської води, що нагнітає пергідроль у нагнітальний насос через запірний клапан. Завдяки цьому рішенню під час експериментів не було великих аварій з пергідролем. Насос з електроприводом подавав пергідроль через регулюючий клапан камеру розкладання. Після контакту з каталізатором пергідроль розклався на суміш кисню та парів води, що супроводжувалося підвищенням тиску до постійного значення 30 бар та температури до 600°С. При такому тиску суміш водяної пари рухала турбіну, а потім, конденсувавшись в конденсаторі, випаровувалася назовні, зливаючись з морською водою, при цьому кисень викликав легке спінювання води. Збільшення глибини занурення збільшувало опір спливу пари від борту корабля і, таким чином, зменшувало потужність, що розвивається турбіною.
Принцип роботи «гарячої» турбіни
Цей пристрій був технічно складнішим, у т.ч. необхідно було використовувати жорстко регульований потрійний насос для одночасної подачі пергідролю, дизельного палива та води (замість звичайного дизельного палива використовувалося синтетичне масло, зване декалін). За камерою розпаду розташована порцелянова камера згоряння. "Декалін" впорскувався в суміш пари і кисню, при температурі близько 600°С, потрапляючи під власним тиском з камери розкладання в камеру згоряння, викликаючи негайне підвищення температури до 2000-2500°С. Нагріта вода також впорскувалась в камеру згоряння, що охолоджується водяною сорочкою, збільшуючи кількість водяної пари і додатково знижуючи температуру вихлопних газів (85% водяної пари і 15% вуглекислого газу) до 600°C. Ця суміш під тиском 30 бар призводила до руху турбіну, а потім викидалася за межі жорсткого корпусу. Водяна пара з'єдналася з морською водою, а діоксид розчинився в ній вже при глибині занурення 40 м. Як і в холодній турбіні, збільшення глибини занурення призводило до падіння потужності турбіни. Гвинт рухався редуктором з передавальним числом 20:1. Витрата пергідролю на «гарячу» турбіну була втричі нижчою, ніж на «холодну».
У 1936 р. Вальтер зібрав у відкритому залі верфі Німеччина першу стаціонарну гарячу турбіну, що працює незалежно від доступу атмосферного повітря, призначену для швидкого підводного руху підводних човнів, потужністю 4000 к.с. (бл. 2940 кВт).
