Nuklearne podmornice poput američke klase Ohajo i ruske klase Borej projektovane su da mesecima ostanu pod vodom bez potrebe za izranjanjem radi vazduha ili punjenja energijom. Za strateške podmornice to nije samo tehnička pogodnost, već osnovni uslov opstanka u borbenoj patroli, jer njihova vrednost zavisi od toga da protivnik što duže ne zna gde se nalaze.
Takva autonomija ne proizlazi samo iz nuklearnog reaktora. Podmornica mora neprekidno da proizvodi električnu energiju, održava odgovarajući sastav vazduha, obezbeđuje pitku vodu, uklanja ugljen-dioksid i druge gasove, hladi elektroniku i reaktor, čuva hranu i održava životne uslove za više od stotinu ljudi u potpuno zatvorenom prostoru.
Konstrukcije najvećih podmorničkih sila na svetu razlikuju se po tehničkim rešenjima, dimenzijama i operativnim zahtevima, ali osnovni princip njihovog višemesečnog boravka pod vodom ostaje veoma sličan.
Reaktor radi bez atmosferskog kiseonika
Dizel-električna podmornica mora periodično da koristi dizel motore za punjenje baterija, što zahteva pristup atmosferskom vazduhu preko šnorkela ili izlazak na površinu. Nuklearni reaktor taj problem uklanja jer fisija ne zavisi od spoljnog kiseonika.
Toplota nastala u jezgru reaktora prenosi se kroz primarni rashladni krug do parogeneratora. Para u sekundarnom sistemu zatim pokreće turbine povezane sa pogonom i električnim generatorima, nakon čega se kondenzuje i vraća u zatvoreni ciklus.
Američko Ministarstvo energetike navodi da savremena jezgra pomorskih reaktora mogu da obezbede više od milion milja plovidbe. Podmornice klase Kolumbija projektovane su sa jezgrom koje bi trebalo da traje tokom čitavog životnog veka broda, dužeg od četiri decenije, bez klasične zamene nuklearnog goriva.
Rusija tradicionalno objavljuje zvanično manje tehničkih podataka o životnom veku goriva reaktora na klasama Borej i Jasen. Njihovi reaktori takođe omogućavaju višemesečne patrole bez potrebe da pogonski sistem zavisi od vazduha sa površine.
Kiseonik se proizvodi elektrolizom
Posada ne nosi višemesečnu zalihu kiseonika u bocama. Glavni izvor je elektroliza prečišćene vode, pri kojoj električna energija razdvaja molekule vode na kiseonik i vodonik.
Kiseonik se dozira u unutrašnju atmosferu podmornice, dok se vodonik odvodi ili obrađuje u skladu sa konstrukcijom sistema. Reaktor obezbeđuje dovoljno električne energije da se proces odvija tokom čitave patrole.
Sevmaš je za ruske nuklearne podmornice opisivao sistem u kojem se morska voda prvo destiliše, a zatim deo dobijene vode koristi za proizvodnju kiseonika elektrolizom. Američke podmornice koriste isti osnovni fizički princip.
Istovremeno rade sistemi za uklanjanje ugljen-dioksida i filtriranje štetnih gasova. Posebni apsorberi i filteri kontrolišu CO2, ugljen-monoksid, vodonik, isparenja iz mašinskih prostora i druge zagađivače koji bi se u zatvorenoj atmosferi vremenom nagomilali.
Morska voda postaje pitka voda
Podmornice ne moraju da nose celokupnu zalihu vode potrebnu za višemesečnu patrolu. Postrojenja za desalinizaciju koriste morsku vodu kao praktično neograničenu sirovinu i proizvode vodu za piće, pripremu hrane, higijenu i tehničke potrebe.
Stariji sistemi uglavnom su se oslanjali na destilaciju, dok savremene podmornice mogu koristiti različite kombinacije destilacije, isparavanja i membranskih sistema. Velika raspoloživa količina električne i toplotne energije omogućava rad takvih uređaja bez ograničenja karakterističnih za konvencionalne podmornice.
Deo proizvedene vode ulazi i u sisteme za proizvodnju kiseonika. Zbog toga su proizvodnja električne energije, desalinizacija i održavanje atmosfere međusobno povezani delovi iste infrastrukture.
Ohajo i Borej imaju sličnu logiku autonomije
Američka klasa Ohajo duga je oko 170 metara, dok se broj članova posade razlikuje u zavisnosti od verzije i zadatka. Američka mornarica za ove podmornice navodi praktično neograničen domet sa stanovišta pogonskog goriva, dok trajanje patrole zavisi od zaliha i operativnog plana.
Ruska klasa Borej približno je iste dužine. Sevmaš za ovaj projekat navodi posadu od 107 ljudi i autonomiju od 90 dana. Kod pojedinih savremenih ruskih višenamenskih nuklearnih podmornica takođe se navode autonomije oko 90 do 100 dana.
Takve brojke ne predstavljaju krajnju fizičku granicu reaktora ili sistema za održavanje života. One označavaju period za koji su brod, količina hrane, rezervnih delova, smeštaj posade i logistički plan projektovani da funkcionišu bez spoljne podrške.
Hrana zauzima prostor koji se ne može proizvesti
Podmornica može da proizvede vodu i kiseonik, ali ne može da proizvede hranu. Zbog toga se pre duge patrole rashladni prostori i skladišta pune maksimalnom količinom namirnica.
Sveži proizvodi koriste se tokom početnog dela plovidbe, nakon čega sve veći deo ishrane čine zamrznute, konzervisane i dugotrajne namirnice. Američka mornarica upravo raspoloživu količinu hrane navodi kao jedno od osnovnih ograničenja dužine podvodne patrole.
Dodatne zalihe ne mogu se povećavati bez granice. Unutrašnji prostor podmornice već dele torpeda ili balističke rakete, sonar, elektronika, reaktorski sistemi, rezervni delovi, smeštaj, kuhinja, sanitarni prostori i skladišta.
Posada postavlja drugo veliko ograničenje
Višemesečna patrola znači dug boravak bez prirodnog svetla i normalne smene dana i noći. Rad se organizuje po smenama, dok se osvetljenje i raspored odmora koriste za održavanje što stabilnijeg biološkog ritma.
Ograničen prostor, malo privatnosti, buka pojedinih sistema, nemogućnost normalnog kretanja i dug period bez kontakta sa porodicom stvaraju fizičko i psihološko opterećenje koje mornarice moraju da uzmu u obzir pri određivanju trajanja patrole.
Američka mornarica godinama proučava uticaj poremećenog sna, odsustva sunčeve svetlosti i ograničene fizičke aktivnosti na podmorničare. Ruska mornarica se suočava sa istim biološkim ograničenjima, bez obzira na razlike u konstrukciji brodova.
Strateške podmornice izbegavaju izranjanje zbog otkrivanja
Podmornica tehnički može da izroni mnogo pre nego što potroši zalihe, ali za strateške klase Ohajo i Borej takav potez povećava rizik otkrivanja. Površinski položaj znatno olakšava praćenje radarima, satelitima, avionima i drugim izviđačkim sistemima.
Zbog toga su komunikacioni sistemi prilagođeni radu sa podmornicom koja ostaje ispod površine. Za prijem određenih poruka koriste se veoma niske i ekstremno niske radio-frekvencije, dok se za komunikaciju većeg kapaciteta podmornica može približiti površini i koristiti vučene ili podizne antene.
Jurišne podmornice poput američke klase Virdžinija i ruske klase Jasen imaju drugačije zadatke, uključujući praćenje drugih podmornica, napade krstarećim raketama i obaveštajne operacije, ali se i kod njih dugotrajno skriveno kretanje smatra osnovnom sposobnošću.
Održavanje sistema traje tokom čitave patrole
Višemesečni boravak pod vodom zahteva stalno preventivno održavanje. Posada tokom patrole servisira pumpe, ventile, električne sisteme, filtere, hidrauliku, uređaje za klimatizaciju i deo opreme čiji kvar ne zahteva rad u brodogradilištu.
Zbog toga podmornice nose veliki broj rezervnih delova i specijalnih alata. Tehničari moraju da budu sposobni da kvarove otklanjaju na moru jer prekid rada sistema za održavanje atmosfere, hlađenje ili proizvodnju električne energije može mnogo brže ugroziti patrolu nego nedostatak nuklearnog goriva.
Kod američkih i ruskih nuklearnih podmornica ista logika važi i za redundansu. Kritični sistemi projektuju se sa rezervnim uređajima, alternativnim vodovima i mogućnošću izolovanja oštećenog dela sistema kako jedan kvar ne bi automatski zahtevao prekid patrole.
