Chrapy (żegluga)

Kiosk okrętu U-3008 z wysuniętymi chrapami

Fragment kiosku francuskiego okrętu podwodnego "Doris" z widocznymi chrapami (głowica z wlotem powietrza) z tyłu kiosku, za plecami załogi

USS Chicago (SSN 721) na głębokości peryskopowej koło Malezji

niemiecki okręt muzeum
U-2540 typu XXI z okresu II Wojny Światowej w Bremerhaven - widoczne chrapy z głowicą z przodu kiosku (przed peryskopami)

Chrapy – urządzenie stosowane na okrętach podwodnych w celu doprowadzania powietrza do silników spalinowych w czasie, kiedy okręt jest zanurzony na głębokości peryskopowej.

Wbrew rozpowszechnionej opinii, chrapy nie zostały opracowane po raz pierwszy w okresie międzywojennym w Holandii (jak podaje m.in. Clay Blair), lecz zostały po raz pierwszy zastosowane już w 1894 roku, kiedy amerykański wynalazca i pionier okrętów podwodnych Simon Lake wyposażył skonstruowany przez siebie okręt podwodny Argonaut Junior w maszt zasysania powietrza dla jego benzynowego silnika, który pozwalał tej jednostce operować w zanurzeniu z użyciem silnika spalinowego. W roku 1911 natomiast, podczas podwodnej operacji z użyciem chrap zatonął japoński okręt podwodny. Holenderska konstrukcja Jana Wichersa, była jedynie próbą rozwoju konstrukcji amerykańskich i japońskich, przy czym maszt chrap Wichersa mógł być wysunięty na jedynie krótki czas. Chrapy zostały rozpowszechnione w czasie II wojny światowej przez hitlerowskie Niemcy, w ramach udoskonalania swojej floty podwodnej dla potrzeb bitwy o Atlantyk. Później zostały przejęte przez niemal wszystkich konstruktorów okrętów podwodnych.

Konwencjonalny okręt podwodny korzysta zwykle z napędu elektrycznego zarówno w położeniu nawodnym, jak i podwodnym - w wynurzonym okręcie jednak silnik spalinowy napędza generator elektryczny, ładujący baterie elektryczne, z których z kolei czerpana jest energia elektryczna dla napędzających okręt silników elektrycznych. W położeniu podwodnym natomiast silnik spalinowy w normalnej konfiguracji nie może pracować wobec braku powietrza atmosferycznego, skutkiem czego energia elektryczna jest czerpana wyłącznie z zapasów wcześniej zgromadzonych w akumulatorze. Aby ominąć powyższe ograniczenie wprowadzono chrapy. Chrapy pozwalają na doprowadzanie do okrętu zanurzonego na małą głębokość (zazwyczaj głębokość peryskopową) powietrza niezbędnego do pracy silników spalinowych. Silniki te mogą wtedy pracować dla napędzania okrętu i pozwalają na długotrwałe pływanie w niewielkim zanurzeniu. Mankamentem takiego rozwiązania jest duża hałaśliwość silników spalinowych, co demaskuje zanurzony okręt, a także duża uciążliwość dla załogi okrętu. Zalewanie przez fale morskie wlotu powietrza do chrap powoduje, że silniki spalinowe zasysają powietrze z wnętrza okrętu, co było przyczyną wypadków śmiertelnych.

Chrapy są obecnie stosowane zarówno na okrętach konwencjonalnych, jak i atomowych. Atomowe okręty podwodne są wyposażone w awaryjny napęd konwencjonalny i na jego potrzeby mogą korzystać z chrap.

Chrapy składają się z długiego przewodu powietrznego i głowicy, która wystaje ponad powierzchnię wody. W głowicy znajduje się chwyt powietrza z zaworem zapobiegającym zalewaniu przewodu powietrznego przez wodę. Wylot spalin jest zazwyczaj umieszczony pod wodą, co pozwala rozpuszczać spaliny w wodzie i zmniejszać ilość dymu widocznego na powierzchni wody.

Do czasu nastania ery okrętów atomowych, okręty podwodne były zaprojektowane do operowania na powierzchni wody przez większość czasu i zanurzanie się jedynie w celu przeprowadzania uników lub dla rzadkich ataków dziennych. W 1940, w nocy, niemieckie U-Booty były bezpieczniejsze na powierzchni wody niż w zanurzeniu, ponieważ używany przez sprzymierzonych sonar typu ASDIC mógł wykryć tylko okręty zanurzone i w większości wypadków był bezużyteczny dla wykrywania jednostek poruszających się na powierzchni morza. W wyniku ciągłego rozwoju metod radarowej detekcji i ataku, w ciągu posuwania się wojny naprzód, U-booty zostały zmuszone do przebywania przez coraz dłuższy czas pod wodą, płynąc na silnikach elektrycznych, które zapewniały mniejszą prędkość i bardzo ograniczoną wytrzymałość.

Bitwa o Holandię w 1940 oraz przejęcie holenderskich okrętów podwodnych O-25 oraz O-26 okazało się szczęśliwe dla hitlerowskich Niemiec, a w szczególności dla Kriegsmarine. Holendrzy prowadzili prace nad urządzeniem zwanym przez nich "snuiver". Marynarka tego kraju eksperymentowała na początku 1938 z prostym systemem rur w okrętach podwodnych O-19 i O-20, które umożliwiały im podróżowanie na głębokości peryskopowej z włączonym napędem silników Diesla i jednoczesne ładowanie baterii napędowych dla silników elektrycznych.

Na początku Kriegsmarine rozważała użycie chrap do zasysania świeżego powietrza dla załogi, jednak nie widziała potrzeby w zapewnianiu w ten sposób powietrza dla dieslowskich jednostek napędowych. Jednak w 1943, w wyniku coraz większych strat U-Bootów, okręty typu VIIC oraz IXC zostały wyposażone w chrapy.

Pierwszym okrętem wyposażonym w chrapy był U-58. Nowe wyposażenie testowano na Bałtyku latem 1943. Jednostki rozpoczęły powszechne używanie chrap na początku 1944, a w czerwcu 1944 około połowa U-Bootów stacjonujących we Francji była wyposażona w to urządzenie.

W okrętach typu VII chrapy składały się do przodu i były składowane, w trakcie przerwy w rejsach, na kadłubie statku, podczas gdy w okrętach typu IX składowanie odbywało się na prawej burcie statku.

Użytkownicy chrap napotykali na wiele problemów przy ich użytkowaniu. U-Boot z chrapami mógł rozwijać prędkość do sześciu węzłów w celu uniknięcia złamania tuby, a detekcja dźwiękowa zagłuszana była przez huk powietrza zasysanego w głąb rury. Okręt podwodny, który przebywał pod wodą więcej niż kilka godzin, napotykał na problem usuwania odpadów i musiał składować niepotrzebne obciążenie w środku, powodując powstanie wewnątrz nieprzyjemnego odoru.

Co najgorsze, chrapy były wyposażone w automatyczne zawory, które uniemożliwiały zassanie wody morskiej do silników Diesla, lecz gdy zawory zamknęły się, diesle mogły zassać powietrze z łodzi przed zgaśnięciem, co było niezwykle bolesne dla uszu załogi i czasami powodowało nawet zerwanie błony bębenkowej. Ten ostatni problem ciągle istnieje w późniejszych modelach łodzi dieslowskich, jednak tylko do pewnego stopnia z powodu zastosowania wysokociśnieniowych czujników, które wyłączają silniki, gdy ciśnienie w łodzi przekroczy wcześniej ustalony poziom.

Nowoczesne konstrukcje chrap są mało awaryjne i kontrolowane przez prosty obwód elektryczny. Woda morska zalewająca szczyt masztu powoduje również zalanie elektrod zamontowanych na szczycie, zamykając w ten sposób obwód elektryczny. To powoduje upuszczenie skompresowanego powietrza i umożliwia górnemu zaworowi zamknięcie się. Kiedy czujniki są ponownie czyste od wody, otwierają ponownie obwód i następuje ponowne otwarcie zaworu.