Segel, ånga, diesel och el – vad driver Marinen framåt?

Ångmaskinen innebär det första stora tekniska språnget mot en maskindriven flotta, men de första svenska krigsfartygen med ångmaskin är egentligen seglande träfartyg försedda med en maskin som kan hjälpa att driva fartyget vid exempelvis stiltje. Till en början sker det med skovelhjul, som på HM Ångkorvett Thor år 1841, eller något senare med propeller, som på HM Ångkorvett Gefle år 1847.

Två decennier senare sjösätts HM Pansarbåt John Ericsson, som blir det första svenska örlogsfartyget helt utan rigg. Nu förlitar man sig istället fullt ut på ångmaskinen. Skrovet på den nya pansarbåten, även kallad monitor, är av järn och den har minimala fribord som gör det svårt för fienden att kunna beskjuta fartyget. Nackdelen med den här designen är att den får svårt färdas på öppna vatten.

Men när ångmaskinen väl har gjort intåg inom det marina går utvecklingen fort framåt. Succesivt höjs effekten och de minskar i storlek. Man överger skovelhjulet för propellern, går från eldrörspannor till vattenrörspannor och från kol- till oljeeldning. Kolvångmaskiner byts till ångturbiner, och ånga med lågt tryck ersätts av överhettad ånga med högt tryck.

– Ångmaskinen var verkligen revolutionerande, men den krävde stora besättningar som hanterade tonvis med kol. När man gick över till att elda olja ville man komma runt den smutsiga och krävande hanteringen, berättar Jörgen Karlsson, som är skeppsbyggnadsingenjör och har huvudansvaret för framdrift inom marinen på FMV.

Från ångmaskin till förbränningsmotor

Vid den här tiden står ångtekniken på sin tekniska höjdpunkt i svenska marinen. Inom kort gör nämligen nästa stora tekniksprång entré. Det är förbränningsmotorn, som sakta men säkert etablerar sig som standard inom den marina framdrivningen.

Nu leder ett antal beslut till att man går mot en lättare flotta. Först kommer mindre motortorpedbåtar med bensinmotorer av flygmotortyp, och sedan större dieseldrivna torpedbåtar. Snart finns även torpedbåtar och robotbåtar som drivs av gasturbiner.

På kort tid finns med andra ord tre nya alternativ – bensinmotorn, dieselmotorn och gasturbinen. Bensinmotorn blir dock det alternativ som får stryka på foten. Dieselmotorerna och gasturbinerna har redan blivit likvärdiga vad gäller vikt och effekt, men saknar bensinens stora nackdel – dess låga flampunkt.

– Här på FMV, eller Marinförvaltningen som det hette på den tiden, ville man röra sig bort från den osäkra bensinen till ett annat drivmedel, förklarar Jörgen Karlsson.

Flampunkten – det vill säga den lägsta temperatur då ett ämne kan antändas – för bensin ligger på omkring 40 minusgrader, vilket innebär ett säkerhetsproblem i ett slutet skrov. Dieseloljans flampunkt på över 60 grader lämpar sig betydligt bättre inom det militära, där bland annat gnistor från finkalibrig eld måste tas med i beräkningen. Dessutom kan den användas som bränsle även i gasturbiner. Valet blir med andra ord enkelt.

När fler länder inser fördelarna med dieselmotorn går utvecklingen undan. De blir snart allt kraftfullare, och redan under andra världskriget utvecklar tyskarna lätta dieseldrivna torpedbåtar, så kallade Schnellboots, som når hastigheter på över 40 knop.

För större och tyngre fartyg blir det desto svårare. För att nå önskad effekt krävs både större och fler motorer, till priset av en alldeles för hög vikt. Ekvationen går inte ihop.

En lyckad kompromiss

Det är nu man börjar experimentera med flera typer av motorer ombord på samma fartyg. Vid den här tiden har gasturbinen blivit mer avancerad och kan ge en mycket hög effekt i förhållande till sin storlek och vikt. Nackdelen är verkningsgraden. För varje liter bränsle får man helt enkelt ut mindre effekt än av en dieselmotor.

Lösningen blir en kombination av dieselmotorer och gasturbiner som används än idag, även i våra mest avancerade fartyg, bland annat på Visbykorvetterna.

– Om vi hade valt endast en typ av motor till Visbykorvetterna så hade vi inte kunnat uppfylla Försvarsmaktens förmågekrav vad fart och aktionsradie. Det har vi löst vi genom två olika uppsättningar i maskineriet – gasturbiner som används vid hög fart och dieselmotorer som används över längre sträckor, förklarar Jörgen Karlsson.

Samma princip, att kombinera olika kraftkällor för framdrivning, används också i ubåtar. Under ytan ställs höga krav på tystgående och därför laddar en dieselmotor de tystare elmotorerna.

Framtiden ger större mix av tekniker

Även om eldrift i hög grad redan är verklighet ombord på ubåtar, är tekniken fortfarande inte tillräckligt kraftfull för att ensamt kunna driva stora och snabba ytfartyg över längre sträckor. Batteriet skulle helt enkelt bli för stort, menar Jörgen Karlsson:

– Jag tror mer på en vidareutveckling av olika tekniker och en större mix i hur de används.

Mixen kan komma att gälla för marinen som helhet, där till exempel batteridrift kan bli ett alternativ för fartyg som förflyttar sig korta sträckor, samtidigt som andra fartyg fortsätter att köras på dieselbränslen. Men det kan också bli tal om en större mångfald av energikällor ombord på ett och samma fartyg.

Däremot utesluter Jörgen ett större teknikskifte som kan mäta sig med ångmaskinen eller förbränningsmotorn. Åtminstone de närmaste åren.

– Det har helt enkelt inte uppfunnits några nya kraftkällor på sistone. Man ska komma ihåg att stirlingmotorn som sitter i ubåtar i likhet med dieselmotorn och gasturbinen är 1800-talsuppfinningar.

Fördel el

Med andra ord lär vi även i framtiden få se örlogsfartyg drivas av både dieselmotorer och gasturbiner. Men eldriften ska inte underskattas. Den kan bli verklighet, till och med på de snabbare örlogsfartygen. Storleken och energiförlusterna som förknippas med elmotorer har nämligen minskat rejält, vilket ger fler användningsområden.

– Vi får nog se batterier arbeta parallellt med andra kraftkällor i högre utsträckning. Batterierna kan kapa de högsta belastningstopparna så att färre förbränningsmotorer behöver användas samtidigt, säger Jörgen Karlsson.

Ett annat intressant spår för framtiden är så kallade elektrobränslen. Genom att spjälka väte ur vatten och suga upp kol ur atmosfären går det redan idag att tillverka kolväten som ger syntetiskt dieselbränsle och flygfotogen, helt utan fossilt kol.

Den här tekniken har USA utforskat med framgång på ett av sina atomdrivna hangarfartyg. Där tillverkas elektrobränsle i form av flygfotogen som används till flygplanen ombord. Fartygets egen elkraft tillverkar med andra ord bränsle ur havet och atmosfären.

– Riktigt så långt har vi inte kommit i Sverige, men vi tittar förstås nyfiket på den typen av framställning, avslutar Jörgen Karlsson.