Летящие над волной часть2 - 18

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.  

• Назад
• Вперед