A+ R A-

Летящие над волной часть2

Содержание материала

 

Третья жизнь комбинированных  установок

 

Жесткими условиями, продиктованными опытом второй мировой войны, вызвавшими резкое увеличение водоизмещения кораблей, трудности не ограничивались. Война изменила принятые пределы скорости экономического хода с 14—15 уз до 18—20 уз, что соответственно влекло за собой увеличение расхода топлива на милю пройденного пути. Из-за непрекращающегося насыщения кораблей более совершенными техническими средствами интенсивно возрастал расход электроэнергии, а в конечном, счете опять-таки топлива. Запас топлива на кораблях занимал все большую долю водоизмещения. Увеличения массы под оружие, технические средства и запас топлива ограничивало долю водоизмещения под энергетическую установку. На графике представлена динамика изменения средних значений некоторых характеристик зарубежных противолодочных кораблей постройки 1952—1966 гг.

 

Изменение средних значений отдельных характеристикпротиволодочных кораблей

1- скорость полного хода; 2- мощность энергетической установки; 4- дальность плавания экономическим ходом; 5- мощность корабельных электростанций

Резко возрастало водоизмещение, дальность плавания, мощность КТУ и корабельных электростанций, скорость же неуклонно снижалась. Удержать ее даже на уровне 30 уз, особенно на легких кораблях, становилось все более проблематично. Вспомним энерговооруженность - критерий, к которому мы обращались, анализируя успехи "Turbinia"(«Турбинии»). Если у эсминца «Новик» этот показатель составлял 30 л. с/т, а у лучших ходоков предвоенной поры достигал 38—40 л. с./т. то у самых быстрых кораблей послевоенной постройки энерговооруженность не превышала 18—20 л.с./т. Даже на разрекламированном "Timmerman"(«Тиммермане»), удельная масса КТУ которого составляла 8,4 кг/л, с, энерговооруженность составляла лишь 28 л. с./т.

 

USS "Timmerman" (DD-828/EDD-828/AG-152)

По мнению американских специалистов, увеличение скорости легких кораблей с 35 до 50 уз без ущерба для их боевых качеств возможно было лишь при энергетических установках с удельной массой порядка 3,5—4 кг/л. с. Но где было взять такие установки? Нужны были новые эффективные технические  решения.Такое решение было найдено, а вернее, заимствовано старое, но в ином качестве. Кораблестроители в очередной раз обратились к комбинированным энергетическим установкам. Из статистики следовало, что в боевой и повседневной обстановке с целью экономии топлива корабли более 80 % ходового времени плавают со средними и малыми скоростями, для достижения которых расходуется примерно половина и менее одной трети полной мощности энергетической установки. Получалось, что около 80 % ходового времени корабли «возят» огромную массу, заключенную в неиспользуемой мощности установки. А если применить для длительного хода экономичные двигатели с большим ресурсом, а для полного хода мощные двигатели, облегченные за счет снижения срока службы? В рассматриваемый  период такой двигатель не только был создан, но и широко применялся в авиации. Речь идет о газовой турбине. Кроме небольшой удельной массы газотурбинная установка (ГТУ) выгодно отличалась от паросиловой компактностью, вызванной отсутствием таких сложных устройств, как паровые котлы и конденсаторы с их многочисленными вспомогательными механизмами, теплообменными аппаратами и системами.Предложение использовать продукты сгорания топлива для работы турбины выдвигалось еще до того, как паровая турбина нашла практическое применение. Одним из энтузиастов внедрения газотурбинных двигателей в кораблестроение был инженер-механик русского флота П. Д. Кузьминский (1840-1900), построивший в 1894 г. ГТУ для катера, по тем временам имевшую неслыханно малую удельную массу — около 10 кг/л. с. Испытания катера не были завершены в связи со смертью изобретателя.

Схема корабельной газотурбинной установки открытого цикла

1- редуктор; 2- газовая турбина низкого давления; 3- газовая турбина высокого давления; 4- камера сгорания; 5- компрессор; 6- разобщительная муфта; 7- пусковой электродвигатель.

Корабельный газотурбинный двигатель открытого цикла состоит из двух газовых турбин, механически не связанных между собой, одна ил которых — высокого давления — вращает компрессор, а вторая — низкого давления - работает на гребной винт. Компрессор принимает воздух из окружающей среды, сжимает его и подает в камеру сгорания, в которой осуществляется сжигание топлива в сжатом воздухе и смешение продуктов горения с воздухом для получения  газа с необходимой температурой. Запуск установки производится электродвигателем, который вращает компрессор до тех пор, пока из камеры сгорания не начнет поступать в турбину достаточное количество нагретого до нужной температуры газа, после чего электродвигатель отключается.Заманчивая простота! Но С. Карно в своем труде предупреждал, что употребление атмосферного воздуха для развития движущей силы теплоты представит большие трудности. На протяжении истории развития ГТУ в трудностях не было недостатка, как и в скептиках, причем,весьма авторитетных. Когда в 1902 г. Ч. Парсонса спросили, не следует ли «парсонизировать» газовую турбину, он ответил: «Я думаю, что газовую турбину никогда создать не удастся. Об этом не может быть двух мнений». Авторитетный турбинист не стал пророком, но чтобы убедиться в этом потребовалось около 50 лет. Лишь в 40-х гг. благодаря достижениям в области теории турбин и компрессоров, а также успехам в металлургии жаропрочных сплавов (ведь КПД газовой турбины находится в прямой зависимости от температуры поступающего в нее газа) были созданы пригодные для практического использования газотурбинные двигатели.Однако если в самолетостроении газовая турбина довольно быстро получила признание, то в кораблестроение она проникала намного медленнее. Ограниченный ресурс, относительно небольшая агрегатная мощность, резкое снижение КПД на частичных нагрузках и некоторые другие специфические особенности тормозили внедрение ГТУ на флоте.  

 

Яндекс.Метрика