Sukellusveneet

[gekados]

Toi Pati ei ole mikään luotettavin twiittaaja, mutta tuossahan puhutaan tulevaisuuden solid state-akuista ja niiden mahdollisesta kapasiteeista, mikä on ehkä 3-4x nykyisten akkujen kapsiteetista samassa tilavuudesssa.

Taigei-luokan litium-ioniakuissa on jo nyt valtava akkukapasiteetti, sen on arvioitu olevan 2-3 kertaa suurempi kuin vastaavien lyijyakullisten AIP-veneiden, heitetään stetsonista että noin 70MWh. Moottorin energiankulutus kasvaa valtavasti nopeuden lisääntyessä, jos tavallisella partiontinopeudella 4-5 solmua sähköä kuluu ~150kW, niin maksiminopeudella kulutus lienee luokkaa 4000-5000kW. Tuohon vielä muiden järjestelmien sähkönkulutus päälle, n. 100-500kW.

Ei siis mistään kovin pitkistä matkoista puhuta, mutta yksi syy miksi Japani korvasi AIP-järjestelmän isommilla litium-ioniakuilla oli tarve korkeampien nopeuksien pitempiaikaiseen käyttämiseen. Stirling-moottorit ei kovin tehokkaita ole, eikä niillä kovin haipakkaa mennä. Joku totuuden siemen ehkä tuossakin siis on.

 

[PM]

Ydinsukellusveneessä ei tarvita kuin pieni akusto reaktorin uudelleenkäynnistykseen. Tehoa koneistossa riittää yllinkyllin.

Oikein tarkasti, jos lukee tuota ensimmäistä artikkelia, niin siellä puhutaan Mitsubishi Heavy Industriesin kehityksen alla olevasta mikroreaktorista. Artikkelissa on linkki dokumenttiin:

https://www.mhi.com/jp/technology/review/sites/g/files/jwhtju2326/files/tr/pdf/e614/e614100.pdf

jossa kerrotaan reaktorin tehoksi:
Heat / power output ≥1 MWt / ≥300 kWe

Yksi tuollainen ei luultavasti riittäisi mihinkään. Voisi kuitenkin olla joko useampia yksikköjä tai sitten n kertaa suurempi. Reaktorin kokonaistehon tarvitsee olla vain sukellusveneen keskimääräisen tehontarpeen mukainen. Akuilla voitaisiin saada hetkelliseen tarpeeseen paljon tehoa. Normaalilla matkanopeudella akkuja saataisiin ladattua. Kokonaisuus olisi tilankäytön yms kannalta mahdollisesti parempi kuin isolla reaktorilla joka pystyy antamaan riittävän tehon kaikkiin tilanteisiin. Reaktorin säädön kannalta olisi myös helpompi tilanne, kun reaktoria ei tarvitsisi juurikaan säätää. Pienen reaktorin saisi myös mahdollisesti helpommin hiljaiseksi.

 

[fulcrum]

Toi Pati ei ole mikään luotettavin twiittaaja, mutta tuossahan puhutaan tulevaisuuden solid state-akuista ja niiden mahdollisesta kapasiteeista, mikä on ehkä 3-4x nykyisten akkujen kapsiteetista samassa tilavuudesssa.

Ehkä jos...akkuteknologiassa suuret kapasiteettiharppaukset ovat usein jääneet laboratorioon. Solid state-akut ei ole vallanneet automaailmaa ihan niin nopeasti kuin joskus kuviteltiin.

 

[Analysti]

Oikein tarkasti, jos lukee tuota ensimmäistä artikkelia, niin siellä puhutaan Mitsubishi Heavy Industriesin kehityksen alla olevasta mikroreaktorista. Artikkelissa on linkki dokumenttiin:

https://www.mhi.com/jp/technology/review/sites/g/files/jwhtju2326/files/tr/pdf/e614/e614100.pdf

jossa kerrotaan reaktorin tehoksi:
Heat / power output ≥1 MWt / ≥300 kWe

Yksi tuollainen ei luultavasti riittäisi mihinkään. Voisi kuitenkin olla joko useampia yksikköjä tai sitten n kertaa suurempi. Reaktorin kokonaistehon tarvitsee olla vain sukellusveneen keskimääräisen tehontarpeen mukainen. Akuilla voitaisiin saada hetkelliseen tarpeeseen paljon tehoa. Normaalilla matkanopeudella akkuja saataisiin ladattua. Kokonaisuus olisi tilankäytön yms kannalta mahdollisesti parempi kuin isolla reaktorilla joka pystyy antamaan riittävän tehon kaikkiin tilanteisiin. Reaktorin säädön kannalta olisi myös helpompi tilanne, kun reaktoria ei tarvitsisi juurikaan säätää. Pienen reaktorin saisi myös mahdollisesti helpommin hiljaiseksi.

Tuo 300 kW (jos tarkoitetaan siis sähkötehoa ulos laitteesta) ei ole juurikaan paljon parempi kuin nykyiset AIP-koneistot ilman minkäänlaisra reaktoria. Esim Ruotsin 2 x 129 kW Stirling-koneet. Eipä juuri 20 solmua ajeta. No, sitten ne akut, se että niistä saataisiin jopa 2 - n kertaa enemmän energiaa huippunopeuden ylläpitoon kuulostaa taas samalta kuin moni muukin juttu: liian hyvää ollakseen totta. Mielenkiinnolla odottelen lisää uutisia asiasta.

Muuten tuo 300 kW kuulostaa myös melko hyvältä hyötysuhteelta jos 1MW lämpötehosta se otetaan.

 

[PM]

Tuo 300 kW (jos tarkoitetaan siis sähkötehoa ulos laitteesta) ei ole juurikaan paljon parempi kuin nykyiset AIP-koneistot ilman minkäänlaisra reaktoria. Esim Ruotsin 2 x 129 kW Stirling-koneet. Eipä juuri 20 solmua ajeta. No, sitten ne akut, se että niistä saataisiin jopa 2 - n kertaa enemmän energiaa huippunopeuden ylläpitoon kuulostaa taas samalta kuin moni muukin juttu: liian hyvää ollakseen totta. Mielenkiinnolla odottelen lisää uutisia asiasta.

Muuten tuo 300 kW kuulostaa myös melko hyvältä hyötysuhteelta jos 1MW lämpötehosta se otetaan.

Reaktorin tehon edessä on merkki "≥" eli sähköteho olisi vähintään tuon verran. Kiertoaineena kerrotaan olevan hiilidioksidi eli mitä ilmeisimmin toimii ylikriittisellä alueella. 30 % hyötysuhde vaikuttaa realistiselta. Reaktoriytimen koko oli 1 m * 2 m eli niitä mahtuu useita tarvittaessa mukaan.

Akuista saa tehoa huippunopeuden ylläpitoon, koska dieselsähköisissäkin on suurempi nopeus sukeltaessa. Akkukapasiteetti tietysti rajoittaa, että miten kauan huippunopeutta voi ylläpitää.

 

[mikæl]

Tuo ylläolevan pohdinnoissa pitää huomioida myös polttoaineet.

 

[gekados]

Ehkä jos...akkuteknologiassa suuret kapasiteettiharppaukset ovat usein jääneet laboratorioon. Solid state-akut ei ole vallanneet automaailmaa ihan niin nopeasti kuin joskus kuviteltiin.

Juu, näinhän se on. On akkujen tiheys kuitenkin kasvanut merkittävästi ihan nykyisten akkukemioidenkin osalta. Vaikka nyt saattaa olla jonkinlainen lakipiste lähestymässä nykyisen kehityksen suhteen, muita sukellusveneisiin sopivia akkutyyppejä on solid-state akkuja pidemmällä kehityksessä, esim. litium-rikki ja litium-merivesi, jossa suolaista merivettä käytetään anodina.

Vaikka sotilaskäytössä kuinka käytetään COTS- tai MOTS-teknologioita, iso pyörä pyörii hitaasti ja teknologiavalinnat tuppaavat olla konservatiivisia. Esimerkkinä Saabin modernihko Torpedo 47, joka käyttää A123:n valmistamia 26650-koon 2500mAh litium-rautakennoja. Nykyään markkinoilla on jo vastaavan fyysisen koon 7500mAh kennoja, eli akkukapasiteetin kolminkertaistaminen olisi mahdollista vain kennotyyppiä vaihtamalla. Torpedon kantaman yli kaksinkertaistaminen onkin Saabin roadmapilla, eikä se hirveästi muuta tarvitsisi.

 

[fulcrum]

Juu, näinhän se on. On akkujen tiheys kuitenkin kasvanut merkittävästi ihan nykyisten akkukemioidenkin osalta.

Juu on, luin että litium-ioni-akkujen energiatiheys on kasvanut 40 vuodessa noin kolminkertaiseksi. Mutta enemmän näennäiseen "akkujen valtavaan kehitykseen" on vaikuttanut elektroniikan miniatyrisointi ja pienentynyt sähkönkulutus. Voimansiirrossa tällaista vallankumousta ei ole tapahtunut eikä tapahdukaan. Merkillepantavaa on että vanhin käytännöllinen akkutyyppi, eli lyijyakku, on edelleen laajassa käytössä.

Mitenköhän japanilaiset ovat ratkaisseet litium-akkujen turvallisuusongelmat Dreamlinerissähän ne oli vähän pannukakku.

 

[Analysti]

Juu on, luin että litium-ioni-akkujen energiatiheys on kasvanut 40 vuodessa noin kolminkertaiseksi. Mutta enemmän näennäiseen "akkujen valtavaan kehitykseen" on vaikuttanut elektroniikan miniatyrisointi ja pienentynyt sähkönkulutus. Voimansiirrossa tällaista vallankumousta ei ole tapahtunut eikä tapahdukaan. Merkillepantavaa on että vanhin käytännöllinen akkutyyppi, eli lyijyakku, on edelleen laajassa käytössä.

Mitenköhän japanilaiset ovat ratkaisseet litium-akkujen turvallisuusongelmat Dreamlinerissähän ne oli vähän pannukakku.

Niin, en kyllä ihan näitä netti-uutisia ota välttämättä todesta. Saa nähdä.

 

[gekados]

Mutta enemmän näennäiseen "akkujen valtavaan kehitykseen" on vaikuttanut elektroniikan miniatyrisointi ja pienentynyt sähkönkulutus. Voimansiirrossa tällaista vallankumousta ei ole tapahtunut eikä tapahdukaan. Merkillepantavaa on että vanhin käytännöllinen akkutyyppi, eli lyijyakku, on edelleen laajassa käytössä.

Kyllä asia on isossa kuvassa juuri päinvastoin, vaikka kulutuksen vähentymisellä on toki merkitystä, mistä kertoo esim. liikenteen merkittävä sähköistyminen. Kuten sanoit, ei voimansiirrossa juurikaan tapahdu kehitystä, joten sähköistyminen on tapahtunut juuri akkuteknologian kehittymisen takia.

Paitsi että litium-ioniakkujen tiheys on aivan eri luokkaa kuin perinteisten lyijyakkujen, sekä painon että tilavuuden suhteen, myös litium-ioniakuissa on tapahtunut kehitystä. Jos katsot lukuja juuri tilavuuden suhteen, siellä on tapahtunut eniten. 2008 sähköauton akkujen tiheys oli luokkaa 55Wh/l, 2020 mennessä se oli kahdeksankertaistunut 450Wh/l asti. Nyt mennään yli 700Wh/l lukemissa.



Kuten äsken sanoin esimerkkinä, Saab käyttää 2500mAh akkuja uudessa torpedossaan. Niiden energiatiheys on 250Wh/l ja ne ovat tulleet markkinoille vähän reilut kymmenen vuotta sitten. Tällä hetkellä voit ostaa saman kokoisia akkuja 7000mAh energiasisällöllä.



Vaikka Japani oli ensimmäisenä ottamassa litium-ioniakkuja käyttöön sukellusveneessä, ei se enää ainoa ole, vaikka muut eivät ole luopuneet AIP-teknologiasta sen takia. Saksan, Italian, Ranskan ja Korean uusissa tai tulevissa sukellusveneissä käytetään myös niitä, kuten myös US Navyn ydinsukellusveneissä. Hinnan lisäksi turvallisuus on ollut iso kysymys, siinäkin on tapahtunut kehitystä niin akkutasolla kuin niiden ohjauselektroniikan kanssa. Eikä ne lyijyakutkaan välttämättä hirveän turvallisia ole, kts. vaikka ARA San Juan.

 

[-TripleX-]

Pidempi juttu Norjan kahdesta lisähankinnasta. Niiden myötä Saksaan tulee toinen kokoonpanolinja tuon jutun perusteella.

Kuusi Suvea noin 10 miljardin hanke kokonaisuudessaan. Toki sillä saa aika merkittävän suorituskyvyn, johon ryssien laivastolla on vaikea vastata.

Norway to acquire two additional German submarines amid heightened security concerns today

Norway will acquire two additional submarines from Germany’s TKMS, the Defence Ministry confirmed on Friday, lifting the total order to six vessels and pushing project costs close to 100 billion crowns.

defence-industry.eu

 

[Karkki90]

Pidempi juttu Norjan kahdesta lisähankinnasta. Niiden myötä Saksaan tulee toinen kokoonpanolinja tuon jutun perusteella.

Kuusi Suvea noin 10 miljardin hanke kokonaisuudessaan. Toki sillä saa aika merkittävän suorituskyvyn, johon ryssien laivastolla on vaikea vastata.

Norway to acquire two additional German submarines amid heightened security concerns today

Norway will acquire two additional submarines from Germany’s TKMS, the Defence Ministry confirmed on Friday, lifting the total order to six vessels and pushing project costs close to 100 billion crowns.

defence-industry.eu

Arvokasta on. Jos vähän oikoo mutkissa, niin korvettilaivueen hinnalla saisi yhden sukellusveneen.

-typoja korjattu

 

[Snautsi]

Arvokasta on. Jos vähän oikoo mutkissa, niin korvettilaivueen hinnalla saisi yhden sukellusveneen.

Saksalaiset osaavat kyllä asioiden tekemisen helvetin kalliilla. Sentään lopputulos on yleensä huipputasoa, mutta onhan tuonkin hinta ihan uskomattoman kova verrattuna esimerkiksi Japanin ja Korean tekeleisiin. Saksa on myös erittäin hyvä ostamaan samoja asioita kuin muut tuplahinnalla...

Jos mietitään Suomea, niin 2 miljardilla saataisiin varmaan 3 venettä, ottaen huomioon lisäkulut esm Aasialaisten designien muokkaamisesta (pienentämisestä) meille sopiviksi. Infra jne maksaa sitten varmaan miljardin päälle. Ei kuulosta mielestäni ihan ylitsepääsemättömältä.

 

[Karkki90]

Saksalaiset osaavat kyllä asioiden tekemisen helvetin kalliilla. Sentään lopputulos on yleensä huipputasoa, mutta onhan tuonkin hinta ihan uskomattoman kova verrattuna esimerkiksi Japanin ja Korean tekeleisiin. Saksa on myös erittäin hyvä ostamaan samoja asioita kuin muut tuplahinnalla...

Jos mietitään Suomea, niin 2 miljardilla saataisiin varmaan 3 venettä, ottaen huomioon lisäkulut esm Aasialaisten designien muokkaamisesta (pienentämisestä) meille sopiviksi. Infra jne maksaa sitten varmaan miljardin päälle. Ei kuulosta mielestäni ihan ylitsepääsemättömältä.

Kanadan Korea vs Saksa -kisa onkin tuossa suhteessa erittäin mielenkiintoinen.

Julkisuudessa liikkuvat kokonaishinnat voivat kuitenkin pitää sisällään melkein mitä tahansa ja olla kaikkea muuta kuin vertailukelpoisia.

 

[-TripleX-]

Kanadan Korea vs Saksa -kisa onkin tuossa suhteessa erittäin mielenkiintoinen.

Julkisuudessa liikkuvat kokonaishinnat voivat kuitenkin pitää sisällään melkein mitä tahansa ja olla kaikkea muuta kuin vertailukelpoisia.

Eiköhän tuo kisa käänny Korealle kun ovat saaneet luvan alkaa rakentamaan ydinsukellusveneitä, jolloin Kanada voi tehdä vielä uuden päätöksen jossa esimerkiksi 4-6 ensimmäistä venettä on dieselsähköisiä ja viimeiset 12 sarjasta ydinkäyttöisiä. Tai jokin muu vastaava muutos suunnitelmiin.

Korean vahva panos teolliseen yhteistyöhön kohdemaassa tuskin haittaa tässäkään tapauksessa kun työtä tulisi Kanadan alihankkijoille ja telakoille.

South Korea’s New Nuclear Submarine Capability and Canada's Security Options - Policy Magazine

U.S. President Donald Trump announced on October 29th that he had granted South Korea approval to build a nuclear-powered submarine. The President said the

www.policymagazine.ca

 

[fulcrum]

Kyllä asia on isossa kuvassa juuri päinvastoin, vaikka kulutuksen vähentymisellä on toki merkitystä, mistä kertoo esim. liikenteen merkittävä sähköistyminen. Kuten sanoit, ei voimansiirrossa juurikaan tapahdu kehitystä, joten sähköistyminen on tapahtunut juuri akkuteknologian kehittymisen takia.

Paitsi että litium-ioniakkujen tiheys on aivan eri luokkaa kuin perinteisten lyijyakkujen, sekä painon että tilavuuden suhteen, myös litium-ioniakuissa on tapahtunut kehitystä. Jos katsot lukuja juuri tilavuuden suhteen, siellä on tapahtunut eniten. 2008 sähköauton akkujen tiheys oli luokkaa 55Wh/l, 2020 mennessä se oli kahdeksankertaistunut 450Wh/l asti. Nyt mennään yli 700Wh/l lukemissa.

Hmmm...meikäläinen ei nyt elektrisiteetin päälle niin ymmärrä, mutta akkujen energiatiheys ei varmaan ole kuitenkaan tuota tahtia kasvanut? 90-luvun parhaiden sähköautojen toimintamatka oli 150-200km. Ensimmäisen Tesla Roadsterin toimintamatka oli 320km. Tulossa olevaan malliin lupaillaan 1000km toimintamatkaa. Eli noin kolminkertaista, muttei sentään 10-kertaista.

 

[Karkki90]

Eiköhän tuo kisa käänny Korealle kun ovat saaneet luvan alkaa rakentamaan ydinsukellusveneitä, jolloin Kanada voi tehdä vielä uuden päätöksen jossa esimerkiksi 4-6 ensimmäistä venettä on dieselsähköisiä ja viimeiset 12 sarjasta ydinkäyttöisiä. Tai jokin muu vastaava muutos suunnitelmiin.

Korean vahva panos teolliseen yhteistyöhön kohdemaassa tuskin haittaa tässäkään tapauksessa kun työtä tulisi Kanadan alihankkijoille ja telakoille.

South Korea’s New Nuclear Submarine Capability and Canada's Security Options - Policy Magazine

U.S. President Donald Trump announced on October 29th that he had granted South Korea approval to build a nuclear-powered submarine. The President said the

www.policymagazine.ca

Enemmän jännitää saako Kanada yleensä tehtyä jonkun päätöksen.

 

[BarrelNut]

Hmmm...meikäläinen ei nyt elektrisiteetin päälle niin ymmärrä, mutta akkujen energiatiheys ei varmaan ole kuitenkaan tuota tahtia kasvanut? 90-luvun parhaiden sähköautojen toimintamatka oli 150-200km. Ensimmäisen Tesla Roadsterin toimintamatka oli 320km. Tulossa olevaan malliin lupaillaan 1000km toimintamatkaa. Eli noin kolminkertaista, muttei sentään 10-kertaista.

Kymmenkertaistuminen on ehkä optimistinen arvio, mutta 5 - 8 kertaisuminen on jo realismia. Ja mikä merkittävintä, hinta per kWh on tullut merkittävästi alaspäin.

Toimintamatkasta ei noita oikein voi johtaa, koska standardit sen suhteen ovat muuttuneet. Ja 90-luvun sähköautot kuten GM EV1 eivät oikein vastaa sitä mitä nykyään sähköautolta odotetaan, eli sitä että auto on normaali henkilöauto kyvykkyyksineen, ei kaksipaikkainen lasikuitukoppi jne.

Kuitenkin, ei se akku ilman energian tuotantoa sukellusveneen voimanlähteeksi kelpaa. Vai laitetaanko meren pohjaan latausasemia sukellusveneitä varten?

 

[gekados]

Hmmm...meikäläinen ei nyt elektrisiteetin päälle niin ymmärrä, mutta akkujen energiatiheys ei varmaan ole kuitenkaan tuota tahtia kasvanut? 90-luvun parhaiden sähköautojen toimintamatka oli 150-200km. Ensimmäisen Tesla Roadsterin toimintamatka oli 320km. Tulossa olevaan malliin lupaillaan 1000km toimintamatkaa. Eli noin kolminkertaista, muttei sentään 10-kertaista.

Kyllä kyse on juuri energiatiheydestä, sekä painon että etenkin tilavuuden suhteen, kuten olen tässä yrittänyt sanoa. Lukujen lähde on Department of Energy ja ensisijainen tutkimuslähde löytyy täältä. Akkujärjestelmiin kuuluu paljon muutakin kuin pelkät akkukennot, ohjaus- ja suojauselektroniikka ja jäähdytysjärjestelmät ym. vievät suuren osan tilasta, ja kennojen sekä elektroniikan parantuessa myös niiden tilantarve on laskenut.

Ennen Teslaa sähköautojen akut olivat pääsääntöisesti lyijyakkuja tai nikkelimetallihydridiakkuja, Tesla otti ensimmäisenä käyttöön kuluttajaelektroniikan suuren kapasiteetin akkukennot. Roadsterin akku oli silti massiivinen, kyseessä oli kaksipaikkainen urheiluauto josta akku vei lähes koko takaosan. Nykyisissä sähköautoissa akut ovat kompaktimpia ja integroitu alustaan, jotta autoon mahtuisi mm. takapenkki ja tavaratila.

 

[Museo]

Enemmän jännitää saako Kanada yleensä tehtyä jonkun päätöksen.

Tällä hetkellä siis Australia (Yhdysvaltojen ja Britannian avulla) ja Brasilia (Ranskan avulla) koittavat päästä ydinsukellusvenekerhoon. Koreassa tapahtuu myös. Japani ja Italia varustanee sukellusveneensä käyttämään litiumioniakkuja sekä molemmat tutkivat Small Modular Reactor sovelluksia. Saksa isona taloutena on tässä suuri kysymysmerkki, kuten myös Kanada. Näissä maissa on tunnettuja poliittisia ongelmia kaikissa asejärjestelmähankinnoissa.