Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США
Какой способ жилищного обеспечения военных вы считаете наиболее оптимальным?
Жилье в натуральном виде
    63,64% (49)
Жилищная субсидия
    18,18% (14)
Военная ипотека
    18,18% (14)

Поиск на сайте

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

Изменение взглядов на приоритетность характеристик ДПЛ, в част­ности, снижение требований в отношении скорости надводного хода и придание особой значимости акустической скрытности отразились на составе и компоновке энергетического оборудования. Долгое время на ДПЛ использовались установки в составе дизелей, непосредственно со­единенных с гребными валами через разобщительные муфты, и элект­родвигателей, установленных на тех же линиях валов. В надводном по­ложении движение осуществлялось под дизелями, электродвигатели при этом работали как генераторы, осуществляя зарядку аккумуляторных батарей. В подводном положении дизели разобщались с линией вала и движение осуществлялось под электродвигателями с питанием от акку­муляторных батарей.

Начиная с середины 30-х годов на ДПЛ стали применяться энерго­установки в составе двух-четырех автономных дизель-генераторов и двух-трех всережимных электродвигателей, вращающих гребные винты. В над­водном и подводном положениях движение осуществляется под элект­родвигателями. При этом в надводном положении они получают питание от работающих дизель-генераторов, обеспечивающих также и зарядку аккумуляторных батарей, а в подводном — от аккумуляторных батарей.

С 70—80-х годов эта схема практически вытеснила схему с дизеля­ми, непосредственно работающими на гребные винты, а большинство ПЛ стало одновальными. Новая схема энергоустановки имеет ряд пре­имуществ: обеспечивается выигрыш в массе за счет возможности исполь­зования высокооборотных дизелей, частота вращения которых не долж­на согласовываться с оборотами гребного винта, упрощается компонов­ка, повышается маневренность установки, проще решаются вопросы акустической зашиты и т. д.

Современные электродвигатели ДПЛ в кратковременных режимах имеют мощности до 6—7,5 тыс. л. с. (4,5—5,5 тыс. кВт) при частоте вра­щения около 200 об/мин. Они же используются и для движения с мень­шими скоростями хода вплоть до экономической (3—4 уз). Мощность од­ного дизель-генератора достигает 800—1000 кВт при частоте вращения около 1000 об/мин. Наиболее быстроходные ДПЛ при работе электро­двигателя в форсажном режиме имеют подводную скорость до 22—24 уз.

Требования к надводной скорости снижены, и у большинства со­временных ДПЛ она не превышает 10—12 уз, что указывает, насколько кардинально изменились взгляды на эту характеристику. Уместно в свя­зи с этим напомнить, что на протяжении многих лет предпринимались попытки обеспечить некоторым ДПЛ при движении в надводном поло­жении скорость, близкую для надводных кораблей. Для этого, напри­мер, на английских ПЛ типа «К», строительство которых началось еще в годы первой мировой войны, были применены паротурбинные уста­новки, обеспечивающие скорость до 25 уз. Однако эти ПЛ, в основном, из-за своих энергетических установок оказались столь неудачными, что на последних из них были применены обычные дизельные установки. Другой пример - отечественные ПЛ постройки 30-х годов типа «Прав­да», которым за счет применения мощных дизелей предполагалось обес­печить надводную скорость около 24 уз (фактически была достигнута скорость около 20 уз).

Развитие средств преобразования электроэнергии (выпрямителей, инверторов, систем регулирования частоты) позволило перейти на со­временных ДПЛ к применению генераторов и электродвигателей пере­менного тока, что положительно повлияло на надежность и безопасность их работы за счет упрощения или отказа от щеточных коллекторов, ис­крение которых и угольная пыль создавали значительные проблемы.

В последнее время ведется разработка и экспериментальная проверка новых высокоэффективных типов электродвигателей: синхронных ма­шин с постоянными магнитами PERMASYN (Permanent Magnit Synchronous), циклоинверторных машин и т. п. Указанные машины облада­ют, по данным их разработчиков, лучшими, чем обычные электродвига­тели, удельными массогабаритными характеристиками и КПД, имеют меньшую шумность, требуют менее мошной системы охлаждения, обес­печивают плавное регулирование оборотов, обладают рядом других до­стоинств.

К числу новых оригинальных решений, которые, возможно, найдут применение на ДПЛ, относится объединение в один агрегат гребного винта и погруженного электродвигателя. В этой конструкции кольцо из постоянных магнитов, укрепленное на кромках лопастей гребного вин­та, играет роль ротора. Статор совмещен с насадкой. Одним из преиму­ществ новой конструкции является отсутствие обычного гребного вала, что упрощает компоновку подводной лодки и позволяет обойтись без сложного и ответственного узла — дейдвудного сальника.

Запасы электроэнергии при движении ДПЛ в подводном положе­нии обеспечиваются свинцово-кислотными аккумуляторами. Предпри­нимались и продолжаются многочисленные попытки заменить их акку­муляторами других типов. Например, в 50-х годах в некоторых проектах ПЛ предусматривалось применение серебряно-цинковых аккумулято­ров, имеющих примерно вдвое большую, чем у свинцово-кислотных, удельную энергоемкость (запас энергии отнесенный к массе). Однако, вследствие значительно большей стоимости и сложности эксплуатации эти аккумуляторы, кроме как на нескольких опытных ПЛ, практически не использовались. Благодаря удачному сочетанию технико-экономи­ческих характеристик свинцово-кислотные аккумуляторы продолжают оставаться единственным типом аккумуляторов, используемых на ПЛ. В последнее время для этих аккумуляторов стали применяться элемен­ты двухъярусной конструкции, трубчатые аноды, катоды, облицован­ные медными пластинами, новые особо стойкие материалы для сепара­торов и корпусов.

Широкое распространение получают дистанционно-автоматические системы обслуживания, управления и контроля аккумуляторов с исполь­зованием современной вычислительной техники. Число групп аккуму­ляторных батарей на ПЛ колеблется от двух до четырех; в редких случа­ях больше (например, на ПЛ немецкого проекта типа «1700» восемь групп). В группе обычно около 120 элементов, напряжение для каждого элемента около 2,0 В.

Запас энергии аккумуляторных батарей при удельном показателе в сред­нем 35-40 Втч/кг составляет в зависимости от типа ДПЛ 4000-10000 кВч и обеспечивает им дальность непрерывного плавания 300-400 миль со скоростью около 4 уз. При этом значительная часть запаса энергии, до­стигающая для современных ДПЛ 60-65%, расходуется на работу ра­диоэлектронного оборудования и средств обитаемости.

Значительное повышение эффективности неатомных ПЛ связыва­ют, как уже указывалось, с применением на них новых типов энергети­ческих установок, разработка которых ведется в следующих основных вариантах: дизели, работающие по замкнутому циклу; двигатели с вне­шним подводом теплоты - ДВПТ (двигатель Стирлинга); ЭУ на основе топливных элементов и паротурбинные с замкнутым циклом.

Мощность этих установок обычно находится в пределах 100-200 кВт, что достаточно для движения ПЛ со скоростью 5-6 уз. Работа установок обеспечивается запасами кислорода, водорода и углеводородного топ­лива (для дизелей, паровых турбин и ДВПТ). Газы хранятся под давле­нием или в жидком состоянии. Для водорода рассматривается также ва­риант хранения в связанном состоянии в составе гидратов щелочных металлов в интерметаллидных соединениях.

В зависимости от запасов кислорода, водорода или топлива эти ус­тановки обеспечивают дальность непрерывного подводного плавания, в 5-10 раз большую, чем при использовании аккумуляторных батарей. Каждая из этих установок имеет свои достоинства и недостатки, однако в целом они близки по своим выходным характеристикам. Этим объяс­няется, что все указанные варианты установок разрабатываются прак­тически одновременно. В отношении состояния разработки и внедре­ния они также находятся на близком уровне.

Установка с дизелями, работающими по замкнутому циклу, в 1982 г. испытана на итальянской экспериментальной ПЛ и, по некоторым дан­ным, проработала в общей сложности 25000 ч в подводном положении. Испытания дизеля, работающего по замкнутому циклу, были проведе­ны также в 1989 г. на специальной малой экспериментальной ПЛ не­мецкой постройки «Seahorse-KD».

Установка на основе ДВПТ смонтирована на шведской ДПЛ «Nacken». После завершения переоборудования ПЛ в 1982 г. началась ее опытная эксплуатация. Использование установки этого типа плани­руется на австралийских ДПЛ типа «Collins», строящихся по шведскому проекту, и на строящейся ДПЛ ВМС Швеции А19.

В этот же период на немецкой ДПЛ U1 была размещена установка с топливными элементами. С учетом массы реагентов она имеет удель­ный показатель по запасу энергии около 200 Втч/кг. Сообщалось, что в 1984 г. установка успешно прошла испытания и была демонтирована для детального обследования. Результаты этих испытаний используются при создании аналогичной установки для новых немецких ДПЛ типов 212 и 214. Сама ДПЛ U1 впоследствии была оснащена дизельной установкой, работающей по замкнутому циклу, для экспериментальной ее отработки.

Во Франции с начала 80-х годов разрабатывается паротурбинная ус­тановка замкнутого цикла типа MESMA (Module d'Energie Sous-Marine), использующая этанол и жидкий кислород.

В 90-х годах появились предложения об оснащении ДПЛ вспомога­тельными АЭУ, обеспечивающими, наподобие рассмотренных устано­вок, длительный подводный ход с ограниченной скоростью. Относить ПЛ с такой установкой к классу дизель-электрических можно только условно. Возможно, правильнее называть ее атомной ПЛ с АЭУ малой мощности. Существует несколько конкретных разработок таких уста­новок. В основе их лежит применение, как правило, низкотемператур­ного атомного реактора, скомпонованного вместе с обслуживающими системами, турбогенератором и зашитой в виде автономного блока-кап­сулы. Мощность, например, канадской установки этого типа, назван­ной AMPS (Autonomous Marine Power Source), может составить в зависи­мости от конкретного варианта 100—400 кВт. Считается, что установки такого типа найдут применение не только при создании новых ПЛ, но и при модернизации уже существующих.

Все рассмотренные энергоустановки новых типов, расширяя бое­вые возможности ПЛ, приводят вместе с тем к существенному их ус­ложнению и удорожанию, требуют для обеспечения эксплуатации со­здания новой инфраструктуры, повышения квалификации личного со­става, а вспомогательные АЭУ — еще и изменения политико-правового статуса ПЛ, что существенно при наметившейся тенденции выделения неядерных зон и морей. Вероятно, по этим причинам, несмотря на зна­чительное продвижение в решении технических вопросов, эти установ­ки не находят до последнего времени (конец 90-х годов) практического применения на серийных боевых подводных лодках.

Вперед
Оглавление
Назад


Главное за неделю