Propulsión Walter
Historia
En 1939 Helmut Walter llevó a la práctica el motor que llevaba su nombre en un submarino experimental, el V80. El submarino tenía un desplazamiento algo superior a las 80 toneladas y el experimento resultó un éxito pues llegó a alcanzar una velocidad máxima superior a los 25 nudos con una potencia de 2000 c.v. para el experimento solo se usó la propulsión por turbina.
Con posterioridad y una vez perfeccionado el sistema se construyeron hacia 1942 algunos submarinos del tipo XVII (4 tipo XVII A numerales U-792, U793, U-794 y U-795) que no participaron en ninguna patrulla y 3 XVII B numerales U-1405, U1406 y U-1407 (que tampoco llevaron a cabo ninguna patrulla). En este caso además de la turbina que desarrollaba una potencia de 2500 c.v. para una velocidad en inmersión de 25 nudos, y una autonomía en inmersión para dicha velocidad de 110 millas, se les dotó de dos motores adicionales uno diesel de 210 c.v. para una velocidad de 8,5 nudos con una autonomía de 3000 millas a 8 nudos, y otro eléctrico de 60 c.v. para 6 nudos de velocidad máxima y una autonomía de 40 millas a 4,5 nudos. Como armamento tenían dos tubos lanzatorpedos a proa con dos torpedos de reserva.
En 1945 se comenzó la construcción de los tipo XXVI pero no fueron acabados porque antes finalizó la guerra. Este tipo de submarinos sería lo que constituiría un verdadero submarino en el cual por razones obvias siempre debería preponderar la velocidad en inmersión por encima de la de superficie.
Las potencias, velocidades máximas y autonomías de los submarinos tipo XXVI eran:
La turbina con una potencia de 7500 c.v. desarrollaba una velocidad máxima de 24 nudos con una autonomía de 150 millas a dicha velocidad. El motor diesel con 580 c.v. de potencia alcanzaba los 11 nudos con una autonomía de 7300 millas a 10 nudos, y el motor eléctrico para 580 c.v. y 10 nudos de velocidad una autonomía de100 millas a 4 nudos.
El motor Walter fue usado también en los aviones Messerschmitt Me 163 que tenía la siguiente denominación y características:
Motor-cohete Walter HWK 509-A-2 bipropulsor que quemaba peróxido de hidrogeno concentrado mezclado con hidracina-metanol y que daba un empuje lineal de 1700 kilos y que proporcionaba una velocidad máxima de 960 kilómetros por hora a 10000 metros de altitud (llegó a alcanzar en una ocasión los 1004 kilómetros por hora velocidad medida desde tierra con ayuda de teodolitos), la velocidad inicial de trepada era de 5000 metros por minuto con un techo de servicio de16500 metros, la autonomía era de 8 minutos totales de vuelo. El periodo de vuelo constaba de dos fases la primera el avión despegaba propulsado por el motor cohete tras un periodo de tiempo el combustible se agotaba y el avión regresaba planeando a tierra.
Los Me 163 sufrieron cantidad de accidentes por lo peligroso que eran los residuos de combustible. A ello habría que añadir fallos hidráulicos que hacían que el avión fuera complicado de manejar, todos los mecanismos debían ir a la perfección en estos aviones pues el menor contratiempo podía provocar que el avión explotara al aterrizar.
 Me 163 |
Tecnología del motor Walter
Entre los años 1936 a 1945, el profesor Helmuth Walter desarrolló un sistema de propulsión que llevaba su nombre y por el cual las máquinas térmicas no necesitaban recurrir al aire atmosférico.
Como portador de oxígeno recurrió al peróxido de hidrógeno H2O2 como combustible-comburente, más conocido como agua oxigenada, que en este caso estaba concentrada entre un 80% y un 90%, con un peso específico aproximado de 1,33 (para uso medicinal la concentración del agua oxigenada es de un 3% esto es 3 partes de agua oxigenada y 97 de agua).
El proceso es como sigue.
Por disolución en un disolvente se tiene según la fórmula química que: H2O2 ( 2H2O > H2O + O2 + calor) de la que se obtiene vapor de agua y oxígeno que se quema en una cámara de combustión con un hidrocarburo, formando una mezcla de gas carbónico CO2 y vapor de agua que se usa para mover una turbina.
El peróxido de hidrógeno, también conocido como combustible Walter Ingolin y más comunmente sustancia T, se almacena en bolsas de material sintético en tanques con libre comunicación al mar; dichas bolsas se van plegando según la sustancia T se consume y el espacio libre es ocupado por agua de mar.
Los inconvenientes del peróxido de hidrógeno son:
a) Elevado precio
b) Es una sustancia peligrosa por lo que debe manejarse con muchas precauciones debido a su inestabilidad, procurando que su temperatura no supere determinadas cotas, con el agravante de que siempre que se derrama suele producir incendios, a este respecto se debe impedir que entre en contacto con otras sustancias (grasas, gomas, tejidos, pintura…..) que puedan actuar como catalizadores
c) Durante y mientras está almacenada debe vigilarse su temperatura pues cualquier aumento de la misma es indicador de que su inestabilidad va en aumento debiendo en caso de superar los 60º ser rebajada con agua que no solo apaga un posible incendio si no que baja la concentración y disminuye la temperatura
d) No deben usarse tanques conductos o elementos de acero inoxidable pues el peróxido de hidrógeno sufre una descomposición mayor que, por ejemplo, en materiales de aluminio.
Como material catalizador se utiliza un sólido o un líquido, los alemanes emplearon como catalizadores sólidos trozos de porcelana porosa impregnada de un permanganato (sódico, potásico o cálcico) y como líquidos otros permanganatos que denominaron sustancias Z.
El consumo de peróxido de hidrógeno hace que el submarino se aligere de peso y el consumo de combustible que aumente dicho peso, predomina el aligeramiento por lo que el submarino debe ir dotado de tanques de compensación para equilibrar la diferencia de desplazamiento.
Veamos ahora como funciona un propulsor Walter y toda la instalación propulsora de un submarino dotado del sistema Walter.
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1.- Depósito de peróxido de hidrógeno |
15.- Acoplamiento del eléctrico
a engranajes 16.- Bomba de circulación de gases y agua 17.- Bomba de circulación de agua a enfriador 18.- Embrague de turbina 19.- Embrague de motor eléctrico 20.- Condensador 21.- Enfriador de CO2 22.- Bomba de expulsión de CO2 23.- Engranajes reductores 24.- Embrague de eje a engranajes 25.- Acoplamiento de ejes 26.- Eje de cola 27.- Hélice 28.- Válvula de descarga de CO2 y agua |
El peróxido de hidrógeno sale del tanque (1) y a través de una de las bombas (3) entra dentro del depósito del catalizador (7) donde se descompone por la acción de dicho catalizador en vapor de agua y O2. La temperatura de la mezcla alcanza unos 500º y llega a la cámara de combustión (8) donde se mezcla (en un porcentaje de 1 de combustible 9 de peróxido y 12 de agua) con el combustible procedente del depósito (2) y el agua procedente del enfriador (12) a través de las bombas (3) que son accionadas por el motor eléctrico (6).
Dentro de la cámara de combustión y durante un proceso continuado de combustión se produce una nueva mezcla de vapor de agua y CO2 (anhídrido carbónico) que acciona la turbina, (14) tras accionar la turbina vapor y CO2 pasan a través del condensador (20) y de este impulsado por la bomba (17) al enfriador (12) donde parte del agua es reutilizada para repetir el proceso y el resto vuelve impulsado por la bomba junto al CO2 a través de la bomba (16) a un enfriador de CO2 y de allí se descarga al mar a través de la bomba (22) y la válvula de descarga (28). Las burbujas producidas por los gases producen a su vez un efecto de enmascaramiento o engaño.
El sistema permite navegar a un submarino en inmersión pues el proceso de combustión se produce en un circuito cerrado y los gases son expulsados al mar con la ayuda de la bomba(22) que hace las veces de compresor y vence la diferencia de presión de la profundidad de navegación respecto a la de los gases de exhaustación.
Combinaciones de propulsión y carga de baterías
Propulsión con turbina
El proceso anteriormente citado hace que el submarino sea propulsado por la turbina en inmersión y con velocidades superiores a los 20 nudos (hasta 25-26 nudos en inmersión) el empuje de la turbina es transmitido por medio del embrague (18) al grupo reductor de engranajes (23) y estos a través del embrague (24) por el acoplamiento (25) y la chumacera (26) a la hélice (27)
En el caso descrito el embrague (19) está desacoplado y los motores eléctrico (11) y diesel (5) parados.
Propulsión diesel
Para la propulsión diesel se para la turbina interrumpiendo todo el proceso de combustión y desembragando el embrague (16), se arranca el motor diesel y se acoplan los embragues (9), (19) y (24) que empujan a la hélice (27) del mismo modo que lo hacían con la turbina.
Propulsión eléctrica
Diesel (5) y turbina (14) parados, embragues (9) y (18) desacoplados y embragues (19) y (24) acoplados, la propulsión es idéntica a los casos anteriores.
Carga de baterías con Diesel
El motor eléctrico (11) es excitado como generador, el motor diesel arrancado, embragues (9) y (19) acoplados (para carga y propulsión simultáneas embrague (24) acoplado también)
Carga de baterías con turbina
Motor diesel parado, motor eléctrico excitado como generador, embrague (9) desacoplado, embragues (18) y (19) acoplados (para carga y propulsión simultáneas embrague (24) acoplado también).
Como resumen se podría hacer una reflexión sobre lo que podría dar de si este sistema propulsor para submarinos de haberse perfeccionado. Como hemos visto para aviones tenía sus inconvenientes, entraron en servicio 370 aviones del modelo Me 163 y se perdieron muchos por accidentes derivados de los propulsores y mezcla de combustible.
El mayor peligro del peróxido tal y como se ha comentado es y era su inestabilidad. Por otra parte en lo referente a la guerra submarina tal y como hemos visto, la construcción de submarinos que usaban ese tipo de propulsor no aportó nada positivo, y solo fueron usados en un periodo de entrenamiento de tripulaciones sin llegar a participar en ninguna patrulla u operación bélica. El hecho posiblemente fue debido a su tardío desarrollo, unido al continuo incremento del dominio aliado en el mar. Los tipo XVII entraron en servicio a finales del 43 y comienzos del 44, cuando ya la batalla del Atlántico, y más concretamente la guerra submarina estaba perdida. El tipo XXVI del cual se comenzó uno fue destruido en gradas y el primero experimental V80 solo se trataba de un modelo para ver las posibilidades del motor, posibilidades que dieron buenas expectativas pero que a la larga y en lo referente a submarinos quedó solo en eso.
Mediavilla
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Julio 2006
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