История, Как Возникло Древнерусское Государство, История рода Рюриковичей, Старинные Печати, Государственный Герб России: от первых Печатей до наших Дней, Символы и Святыни России в Картинках, Преподобный Феодосий Кавказский, Русские Святые, Как Появились Награды в России, Портреты Российских Царей, Генералов, Изображения Наград, Русские Народные Игры, Русские Хороводы, Русские народные Поговорки, Пословицы, Присловья, История Древней Греции, Чудеса Света, История Развития Флота, Автомобили Внедорожники, Отдых в Волгограде

Меню Сайта

Главная

Как Возникло Древнерусское Государство

Русские князья период от 1303 до 1612 года

Династия Романовых

История России с конца XVIII до начала XX века

История и мистика при Ленине и Сталине

История КГБ от Ленина до Горбачева

История Масонства

Казни

Государственный Герб России: от первых Печатей до наших Дней

Символы и Святыни Русской Православной Церкви

Символы и Святыни России в Картинках

Портреты Российских Царей, Генералов, Изображения Наград

Награды Российской Империи

Русские Народные Игры

Хороводы

Русские народные Поговорки, Пословицы, Присловья

История Древней Греции

Преподобный Феодосий Кавказский

Русские Святые

Алгоритмы геополитики и стратегии тайных войн мировой закулисы

Чудеса Света

Катастрофы

Реактивные самолеты и ракеты Третьего рейха

История Великой Отечественной Войны, Сражения, Нападения, Операции, Оборона

История формирования, подготовка, и выдающиеся операции спецподразделений (спецназа)

История побед летчика Гельмута Липфера

История войны рассказанная немецким пехотинцем Бенно Цизером

Мифы индейцев Южной Америки

История Развития Флота

История развития Самых Больших Кораблей

Постройка моделей Кораблей и Судов

История развития Самых Быстрых Кораблей

Автомобили Внедорожники

Вездеходы Снегоходы

Танки

Подводные Лодки

Туристам информация о Странах

Отдых в Волгограде

Loading

Корабельные Газотурбинные Установки

Война изменила принятые ранее пределы скорости экономического хода в сторону увеличения: вместо 14—15 уз в контрактах все чаще стали значиться 18—20 уз. Но увеличение скорости, как мы уже знаем, влекло за собой увеличение расхода топлива на милю пройденного пути.

Из-за непрекращавшегося насыщения кораблей более совершенными техническими средствами интенсивно возрастал расход электроэнергии, а в конечном счете опять-таки топлива. Запасы топлива на кораблях занимали все большую долю водоизмещения.

На рис. 55 представлена динамика изменения средних значений некоторых характеристик основных классов зарубежных противолодочных кораблей постройки 1952—1966 гг. Как видим, резко возросли водоизмещение, дальность плавания, мощность энергетических установок и корабельных электростанций. Скорость же полного хода снизилась, причем не вследствие резко возросшего водоизмещения кораблей, а из-за их меньшей энерговооруженности.

Вспомним этот критерий, к которому мы уже обращались, анализируя причины успеха «Турбинии». У лучших ходоков предвоенной поры энерговооруженность достигала 45—50 л. с/т, а у самых быстроходных кораблей послевоенной постройки она не превышала 18—20 л. с/т. Даже на разрекламированном «Тиммермане», удельная масса энергетической установки которого составляла 8,4 кг/л. с, энерговооруженность достигла лишь 28 л. с/т.

Американские специалисты считали, что увеличение скорости легких кораблей с 35 до 50 уз без ущерба для их боевых качеств может быть получено при энергетических установках с удельной массой порядка   3,5—4,0   кг/л. с. Но где было взять такие установки?

Речь шла не о скорости в 50 уз. При стремительном темпе роста водоизмещения кораблей и одновременном уменьшении доли водоизмещения на энергетическую установку удержать скорость полного хода даже на уровне 30—35 уз было далеко не просто. Нужны были принципиально новые эффективные технические решения. Одно из таких решений было найдено; вернее, применено было старое решение, но в ином качестве. Кораблестроители вспомнили о комбинированных энергетических установках.

 

Рис. 55. Изменение средних значений отдельных характеристик противолодочных кораблей основных классов:

1—скорость полного хода; 2—мощность энергетических установок; 3 — водоизмещение; 4-дальность плавания экономическим ходом; 5—мощность   корабельных электростанций

За принципиальное обоснование была взята статистика, из которой следовало, что в боевой и повседневной деятельности корабли около 80% ходового времени плавают средними и малыми ходами с затратой соответственно примерно половины и менее уз полной мощности энергетической установки. Подобное распределение ходового времени связано с известным нам обстоятельством, что в целях снижения расхода топлива корабли редко ходят на полной и близких к ней скоростях. Получалось, что около 80% ходового времени корабли «возят» огромную массу, заключенную в неиспользуемой мощности энергетической установки. К этому вынуждает необходимость в любой момент, определяемый тактической обстановкой, развить полный ход.

Но если применить для длительного хода экономичные двигатели с большим ресурсом, а для полного хода мощный двигатель, облегченный за счет снижения срока службы? В рассматриваемый период такой двигатель существовал, широко применялся в авиации и по удельной массе не имел себе равных. Речь идет о газовой турбине.

Предложения по использованию продуктов сгорания топлива для производства работы в турбине выдвигались еще до того, как паровая турбина нашла практическое применение. Кроме небольшой удельной массы газотурбинная установка выгодно отличается от паросиловой отсутствием сложных устройств, таких как паровые котлы и конденсационные установки с их многочисленными вспомогательными механизмами и теплообменными аппаратами.

Работа газотурбинной установки по наиболее простому открытому циклу осуществляется следующим образом (рис. 56). Атмосферный воздух засасывается компрессором, сжимается и подается в камеру сгорания, куда подводится и топливо. Продукты сгорания поступают в турбину, где, расширяясь до атмосферного давления, заставляют ее вращаться, а затем уходят в атмосферу. Часть мощности турбины расходуется на вращение компрессора, а часть передается на гребной винт. Запуск установки производится электродвигателем, который вращает компрессор и соединенную с ним турбину до тех пор, пока из камеры сгорания не начнет поступать в турбину достаточное количество нагретого до нужной температуры газа. После этого пусковой электродвигатель отключается.

Заманчивая простота!

Однако вспомним предупреждение С. Карно о трудностях, с которыми связано употребление атмосферного воздуха для развития движущей силы тепла. На протяжении истории развития газотурбинных энергетических установок трудностей возникало немало. Не было недостатка и в скептиках. Когда в 1902г. знакомого нам Ч. Парсонса спросили, не следует ли «парсонизировать» газовую машину, он ответил: «Я думаю, что газовую турбину никогда создать не удастся. Об этом не может быть двух мнений». Авторитетный турбинист, однако, не оказался пророком.

 

Рис. 56. Схема корабельной газотурбинной установки открытого цикла:

1-гребной винт; 2-редуктор; 3-камера сгорания; 4— соединительная муфта; 5—пусковой электродвигатель; 6-турбина; 7-компрессор

Медленно, но неуклонно газовые турбины совершенствовались. Все новые ученые и инженеры подключались к их разработке. Одним из энтузиастов в этой области был инженер-механик русского флота П. Д. Кузьминский. В 1897г. он построил газотурбинный двигатель для катера. По тем временам энергетическая установка имела неслыханно малую удельную массу — около 15 кг/л. с. Испытания катера не были закончены в связи со смертью изобретателя.

Бурный прогресс в газотурбостроении стал возможным в 40-х гг. в связи с достижениями в области теории турбин и компрессоров, а также благодаря созданию жаропрочных металлов: ведь КПД газовой турбины находится в прямой зависимости от температуры поступающего в нее газа. Однако, если в авиации газотурбинные установки довольно быстро получили признание, то в кораблестроение они проникали намного медленнее. Ограниченный ресурс двигателей, относительно небольшие агрегатные мощности, резкое снижение КПД на малых нагрузках и другие специфические особенности тормозили внедрение газовых турбин на флоте и требовали технических решений применительно к корабельным условиям.

В 1946—1947 гг. был модернизирован английский трехвинтовой катер береговой обороны MGB2009 водоизмещением 100 т со скоростью полного хода 30 уз. Один из трех бензиновых моторов мощностью 1250 л. с. был заменен газотурбинным двигателем мощностью 2500 л. с. с удельной массой 1,16 кг/л. с, (рис. 57). После модернизации катер развил 35 уз.

 

Рис. 57. Катер MGB 2009 на полном ходу

С учетом положительных результатов эксплуатации MGB2009 английское Адмиралтейство приняло решение о постройке  двух  патрульных  катеров  водоизмещением 150 т соскоростью полного хода 43 уз. Комбинированная четырехвальная энергетическая установка кораблей суммарной мощностью 13 тыс. л. с. состояла из двух дизелей мощностью по 2500 л. с, вращавших два средних гребных вала, и двух ускорительных газотурбинных двигателей мощностью по 4000 л. с, работавших на два бортовых вала.

С 1958г. в Англии было начато серийное строительство крупных кораблей, оснащенных комбинированными парогазо-турбинными установками. У крейсеров УРО типа «Каунти» водоизмещением 6200 т на каждый из двух гребных валов в качестве установки экономического хода (маршевая часть) работала паросиловая установка мощностью 15 тыс. л. с, а на скорости свыше 25 уз дополнительно подключались два газотурбинных двигателя мощностью по 7500 л. с. (форсажная часть). На полном ходу корабли развивали 32,5 уз (рис. 58). Масса энергетической установки и запаса топлива по сравнению с аналогичными кораблями, оснащенными паросиловой установкой, была снижена на 23%, в то время как дальность плавания возросла на 25%.

С начала 60-х гг. отдельные страны приступили к серийному строительству кораблей с комбинированными установками. В качестве маршевых частей на первых порах применялись паросиловые и дизельные установки, а позднее — только дизельные, что, по мнению зарубежных специалистов, в первую очередь объясняется стабильным ростом цен на органическое топливо.

В комбинированных установках маршевые и форсажные части могут работать раздельно или совместно. В первом случае маршевая часть на полном ходу отключается, что снижает эффективность энергетического комплекса. При одновременной работе маршевой и форсажной частей на общий гребной вал конструкция передачи мощности резко усложняется, так как двигатели разного типа имеют неодинаковые внешние характеристики (зависимость вращающего момента от частоты вращения двигателя).

 

Рис. 58. Крейсер УРО типа «Каунти»

Прогресс в газотурбостроении позволил перейти к строительству кораблей с газотурбинными маршевой и форсажной частями. Так появились чисто газотурбинные корабли, строительство которых широко развернулось с начала 70-х гг. Из построенных за рубежом в 1970—1976 гг. надводных кораблей 28% было оснащено газотурбинными установками, а в настоящее время большинство строящихся и закладываемых зарубежных эсминцев и фрегатов являются газотурбинными (табл. 13).

Советским ученым и инженерам принадлежит ведущая роль во внедрении на кораблях газотурбинных энергетических установок. Пионером этого направления по праву считается ныне покойный доктор технических наук Г. И. Зотиков, который еще в 30-х гг. разработал теоретические основы и конструктивные принципы создания судовых газотурбинных установок и настойчиво добивался их реализации. Создание газотурбинных двигателей потребовало творческих усилий инженеров, техников и рабочих многих отраслей промышленности. Значителен вклад в решение этой сложной проблемы заслуженного деятеля науки и техники Татарской АССР лауреата Ленинской премии С. Д. Колосова.

Таблица 13 Основные тактико-технические данные зарубежных газотурбинных кораблей

Класс, название,

принад-лежность

головного корабля

Количество единиц в серии

Год постройки головного корабля

Водоизмещение (полное), т

Мощность   двигателей, л. с. Х число двигателей форсажных

маршевых

Скорость полного (крейсерного) хода, уз

Дальность плавания крейсерским ходом, мили

Эскадренный   миноносец, «Спрюенс», США

31

1975

7810

40 000X2

33 (20)

6000

Эскадренный   миноносец «Тромп», Нидерланды

2

1975

5400

25 000X2

4000X2

30(18)

5000

Эскадренный   миноносец «Ирокез», Канада

4

1970

4700

25 000X2

3700X2

29 (20)

4500

Эскадренный   миноносец   «Шеффильд», Англия

11

1975

4100

25 000X2

4000X2

30(18)

4000

Эскадренный   миноносец   «Бродсворд», Англия

4

1979

4000

28 000X2

4250X2

30(18)

4500

Фрегат «Кортенаэр», Нидерланды

12

1978

4200

25 000X2

4000X2

30(18)

4500

Фрегат «Амазон», Англия

8

1974

3250

25 000X2

4000X2

32(17)

4000

 

История развития Самых Быстрых Кораблей