Двигатель подводной лодки характеристики

Первые двигатели для подводных лодок

Можно сказать, что проблемы двигателей и движителей для первых конструкторов подводных лодок не существовало: шест, весло да парус, мускульная сила да ветер, — вот все «разносолы» технического прогресса того времени. Правда, Корнелий ван Дреббель попытался использовать для движения своего первого подводного судна еще и шесты. С таким движителем подводная лодка должна была буквально ползти в нескольких метрах от дна, огибая все его неровности, а удержать судно на глубине с такой точностью тогда просто не умели. Поэтому Дреббель очень быстро от шестов отказался и посадил в свою подводную галеру 12 всем привычных гребцов. Но и здесь первопроходца подстерегали проблемы. Вспомните свои прогулки на лодочке по пруду в парке. Сначала вы замахиваетесь веслами в воздухе, потом погружаете их в воду и отталкиваетесь от нее, затем вынимаете весла из воды и снова замахиваетесь… Таким образом, холостой ход весла (замах) происходит в воздухе и никак на движение лодки не влияет. А под водой? Там обратный ход весла также происходит в воде, и получается, что вы просто «дергаете» подлодку на одном месте.

Выход нашли быстро, помог уже многовековой опыт эксплуатации гребных судов — при обратном ходе лопасть весла поворачивали на 90°, так чтобы оно не оказывало сопротивление воде. Но и этот движитель все же был неудобен. Поэтому на своей подлодке К. А. Шильдер установил гребки, сконструированные по аналогии с утиными лапками: при рабочем ходе лопасти раскрывались, а при холостом — складывались.

У «лапок» Шильдера век оказался коротким, так как буквально через несколько лет в судостроении началось внедрение гребного винта, он и стал на последующие времена основным движителем подводных лодок.

Само по себе появление винта не изменило двигатель— им оставалась мускульная сила человека. Правда, были идеи, например, затащить в подлодку мулов, но до этого дело не дошло. В 1801 г. произошло знаковое событие в истории подводного судостроения. Во Франции спустили на воду подлодку Роберта Фултона, будущего создателя парохода. Но тогда он отличился тем, что его детище стало первым подводным судном, имевшим раздельные двигатели для подводного и надводного хода. И хотя первым был все тот же человек, а вторым традиционный для того времени ветер, но именно эта концептуальная схема главной энергетической установки оказалась единственно приемлемой на последующие полтора столетия.

Следующим принципиальным шагом вперед стала попытка внедрить в подводном судостроении пневматические двигатели. В отечественном флоте их применил в 1886г. на своей подлодке И. Ф. Александровский. Две двухцилиндровые «духовые» машины конструкции инженера Барановского работали сжатым до 60—100 атмосфер воздухом. Он размещался в 200 четырнадцатидюймовых резервуарах.

Подводная лодка Р. Фултона. Мачта, укрепленная на шарнире, быстро демонтировалась и укладывалась в специальный желоб. Подлодка развивала скорость под водой до 1,5 узла, а под парусом 3—4 узла

Во время испытаний подлодка смогла пройти за 2,5 часа 9 миль со средней скоростью 3,5 узла. По этому параметру она явно превзошла всех своих предшественниц.

За рубежом первая пневматическая машина появилась на подводной лодке «Плонжер», спроектированной во Франции инженером Брюна и морским офицером Буржуа. Она сошла на воду в 1863 г. Ее двухцилиндровая машина работала от сжатого до 12 атмосфер воздуха, но его давление быстро падало до 1,5 атмосферы, и расчетная мощность двигателя 68 л. с. почти сразу понижалось до 5. На испытаниях «Плонжер» еле-еле достиг скорости хода 3 узла. В целом подлодку признали неудачной, и после попытки Александровского никто всерьез больше к идее пневматической машины не возвращался.

Сразу с появлением в середине XIX в. промышленных образцов электродвигателей, на них немедленно обратили внимание конструкторы подводных лодок. Однако их внедрению на первых порах препятствовало отсутствие источника электроэнергии. Существовавшие гальванические элементы имели очень большую удельную массу, и в достаточном количестве их просто невозможно было разместить на сравнительно небольшом судне. Но желание воспользоваться двигателем, полностью независимым от воздушной среды, было столь велико, что в 1854г. наши соотечественники предложили проект подлодки с электродвигателем, получавшим электроэнергию по проводам от батареи с сопровождавшего надводного судна. Наконец, в 1870-х гг. появилась аккумуляторная батарея.

Читайте также:  Сколько ходят двигатели mercedes

Принципиальная схема электрического двигателя

Гальванический элемент— это первичный химический источник электрического тока, основанный на необратимых электрохимических процессах. Первый гальванический элемент, имеющий практическое значение, создал А. Вольт в 1800г., а первый сухой элемент, столь привычный в карманных фонарях, — француз Лекланше в 1868г. Теоретически из гальванических элементов можно было сформировать батарею, достаточную для питания силового электродвигателя в течение какого-то времени, но после разряжения требовалась ее полная замена. Ни по цене, ни по времени это было совершенно неприемлемо для боевой подлодки. Ситуация резко изменилась к лучшему с изобретением аккумулятора. Его появление относится к середине 1870-х гг. Первый аккумулятор русского ученого В. Н. Чиколева состоял из свинцовых пластин, покрытых суриком. Пластины, разделенные прокладками из пергамента, собирались в пакеты и заливались раствором из кислоты. Позже, по предложению русского флотского офицера Е. П. Твертинова, пластины стали делать решетчатыми, что уменьшило общий вес аккумуляторов.

Аккумуляторный элемент: 1 — контакты; 2 — пробка; 3 — свинцовые пластины с впрессованной в них активной массой

В общем случае свинцово-кислотный аккумулятор представляет из себя эбонитовый бак с серной кислотой определенной плотности, в котором находятся две свинцовые пластины. Если к ним подвести постоянный ток, то под воздействием электрохимических процессов на пластине, соединенной с положительным полюсом источника тока, будет образовываться перекись свинца, а на другой, соединенной с отрицательным полюсом, — губчатый свинец. Таким образом, электрическая энергия в процессе зарядки аккумулятора преобразуется в химическую. Если после окончания зарядки зажимы аккумулятора соединить проводником, по нему пойдет ток. В процессе разряда перекись свинца на положительной пластине и губчатый свинец на отрицательной переходят в окись свинца, то есть процесс протекает в обратном направлении с превращением химической энергии в электрическую.

И все же первая электрическая подлодка аккумуляторов так и не дождалась. Шла гражданская война в Америке, а ложка, как говорится, хороша к обеду… В 1863г. завершается постройка подлодки американского изобретателя-северянина Ольстита. В боевых действиях она не участвовала, но все равно осталась знаменательным событием в истории подводного судостроения. Впервые после Фултона подлодка опять получила раздельные двигатели для надводного и подводного хода.

В качестве первого выступала паровая машина, а в качестве второго — два электромотора. Что касается паросиловой главной энергетической установки для подводных лодок, то об этом обстоятельный разговор еще впереди. Но здесь интересно то, что к тому времени имелись не только промышленные образцы электродвигателей, но и генераторов. Однако последние, несмотря на наличие паровой машины, оказались невостребованными — не существовало еще заряжаемых аккумуляторов, и электродвигатели запитывались от гальванических элементов, которые после разрядки нужно было менять в базе.

Схема соединения аккумуляторных элементов в аккумуляторную батарею подводной лодки

Первым установил аккумулятор на своей подводной лодке С.К. Джевецкий в 1885г. Через год аналогично поступил француз Клод Губэ. По некоторым данным, его детище смогло пройти под водой 25 миль со скоростью до 5,5 узла. Результаты вдохновили, и французы строят еще две экспериментальные чисто электрические подлодки, предназначавшиеся для отработки техники торпедных стрельб. А вот спущенный на воду в 1898 г. «Нарвал» уже являлся боевым кораблем. По схеме главной энергетической установки он напоминал подлодку Ольстита: паровая машина плюс электродвигатель. Однако наличие аккумуляторных батарей в принципе изменили ситуацию — теперь подводная лодка могла заряжать источники электроэнергии в море. Причем для этой цели, то есть в качестве генератора, сразу стали применять гребной электродвигатель. Таким образом именно на «Нарвале» энергетическая установка для подводного хода приняла законченный вид и стала классической.

Двигатель судовой

Двигатель судовой — это механизм, преобразующий какой-либо вид энергии в механическую работу. По роду преобразования энергии они делятся на первичные и вторичные. Первичные преобразуют в работу непосредственно природные энергетические ресурсы: энергию ветра или воды, тепловую энергию, выделенную из химического или ядерного топлива. Вторичные двигатели преобразуют энергию первичных в работу каких-либо приводов: электрических, пневматических, гидравлических и т. д. Для эпохи гребного и парусного флота не только ветер, но и человека можно считать своего рода двигателями.

Движитель — это устройство, преобразующее работу двигателя или внешнего источника энергии (например, ветра) в полезную тягу, обеспечивающую поступательное движение корабля.

Подводная лодка Ольстита:

1 — баллон со сжатым воздухом; 2 — паровая машина;

3 — телескопическая дымовая труба; 4 — паровой котел; 5 — рубка; 6 — леерное

ограждение; 7 — помещение для воздушных баллонов; 8 — носовые горизонтальные

рули; 9 — гальванические элементы; 10 — цистерна главного балласта;

11 — угольная яма; 12 — гребные электродвигатели

В общем случае винт состоит из ступицы с расположенными на ней лопастями. В основе его работы лежит гидродинамическая сила, создаваемая разностью давлений на сторонах лопастей. Любое концентрическое сечение лопастей представляет собой элемент несущего крыла. Поэтому при вращении винта на каждом элементе лопасти возникают такие же силы, как и на крыле.

Читайте также:  Какие двигатели устанавливались тойота рав 4

Поток, обтекающий выпуклую сторону лопасти (засасывающая сторона), слегка поджимается, и вследствие этого движение его ускоряется. Поток, обтекающий плоскую (иногда слегка вогнутую) сторону лопасти (нагнетающая сторона), встречая на своем пути препятствие, подтормаживается и несколько замедляет скорость. В соответствии с законом Бернулли, на засасывающей стороне лопасти давление потока падает и возникает зона разрежения. В то же время на нагнетающей стороне лопасти напротив, возникает зона давления. Вследствие разности давлений на стороны лопасти, образуется гидродинамическая сила. Теорией и экспериментальными исследованиями установлено, что основная часть гидродинамической силы — 70—75 % — создается за счет разрежения на засасывающей стороне лопастей винта и только 30—25 % — за счет давления на нагнетающей стороне лопастей. Проекция гидродинамической силы на ось винта представляет собой упор винта. Эта сила воспринимается лопастями, которые через ступицу и гребной вал передают ее кораблю.

Подводная лодка «Нарвал»

Поскольку лопасти имеют винтообразную поверхность, при вращении винта вода не только отбрасывается назад, но и закручивается в сторону вращения лопастей. Между тем задача движителя — только отбрасывать воду, не вращая ее, создавая реактивный импульс — силу тяги. На закручивание потока и на преодоление сопротивления вращения винта в воде затрачивается значительная доля мощности, подводимой к нему от двигателя. Поэтому коэффициент полезного действия винта, равный отношению мощности, затраченной на создание тяги винта(полезная мощность), ко всей мощности, затраченной на вращение винта, всегда будет меньше единицы.

КПД гребных винтов колеблется в диапазоне 0,5—0,7. Верхний предел считается очень высоким и достижим на малооборотных винтах большого диаметра. Для быстроходных винтов небольшого диаметра КПД редко превышает 0,5—0,55. Но это в наши дни, а в прошлом гребные винты подбирались обычно по прототипу или опытным путем и имели значительно меньший КПД.

Гребной винт всегда согласован с двигателем, в противном случае будет происходить бесцельная потеря мощности. Однако еще на заре подводного судостроения, конструкторы столкнулись с двумя сложно разрешимыми в то время техническими проблемами. Первая заключалась в том, что еще не существовало электродвигателей с переменной частотой вращения, а нужно было как-то менять скорость корабля. Другая проблема была вызвана неумением согласовывать частоту вращения двигателей надводного и подводного хода при размещении их на одном валу. В обоих случаях выходом из положения оказался гребной винт регулируемого шага. В его ступице располагается механизм, поворачивающий лопасти на заданный угол и удерживающий их в этом положении. Поворот лопастей позволяет изменять тяговое усилие при постоянной частоте вращения гребного вала и наоборот — сохранять постоянное тяговое усилие при разных частотах вращения вала, обеспечивать, а также вообще изменять направление упора (реверс) при неизменном направлении вращения гребного вала.

Проблема с изменением скорости подводного хода породила гребной винт регулируемого шага на французской чисто электрической подводной лодке «Морзе», а проблема согласования двигателей — на всех дореволюционных российских, начиная с «Миноги». По своей конструкции, по крайней мере в то время, они были относительно дороги, сложны и малонадежны. Поэтому в более поздних проектах подводных лодок гребные винты переменного шага почти не применялись, так как нашли другие технические решения проблем, их породивших.

Источник

Дизельный подводный флот России

Более ста лет в состав Российского флота входят подводные лодки. Именно дизельные подводные лодки были первыми, поступившими на вооружение Императорского флота еще до Первой мировой войны. Но и сейчас после появления атомных подводных лодок (АПЛ), которые превосходят дизель-электрические почти по всем параметрам, дизель-электрические подводные лодки (ДЭПЛ) остаются в строю, верфи строят новые. В этой статье попробуем рассмотреть что же из себя представляет дизельный подводный флот ВМФ РФ .

Все данные взяты из открытых источников. Проанализированы путем сопоставления и состыковки публикаций и поэтому носят примерный характер.

Дизель-электрические подводные лодки в отличии от атомных обладают меньшими размерами и это остается их плюсом. Там где АПЛ тесно и где для них нет задач, их место занимают дизель-электрические подводные лодки. ДЭПЛ предназначаются для уничтожения других лодок, надводных кораблей и судов противника, защиты портов и морских баз, морского побережья и морских коммуникаций, ведения разведки.

Поэтому в составе Черноморского и Балтийского флотов только дизельные лодки. На вооружении Северного и Тихоокеанского стоят подводные лодки обоих типов, ввиду огромных морских пространств. А вот Каспийская флотилия имеет только надводный флот.

  1. На 2019 год Северный флот имеет самое большое количество ДЭПЛ, это связано с важностью данного флота, он самый сильный в Российском ВМФ. Именно он обеспечивает прикрытие Арктики и наше присутстаие в Атлантике.
Читайте также:  Как следить за турбированным двигателем

В составе Северного флота 9 ДЭПЛ, из которых семь проекта 877 «Палтус», одна проекта 677 «Лада» и одна эксперементальная проекта 20120.

  • Проект 877 «Палтус» достался нашему флоту от СССР, этот проект был кульминацией ДЭПЛ Советского ВМФ. Данные лодки были удачные, незря их построили несколько десятков, в том числе и на экспорт. Именно их на западе назвали «Черная дыра», за их потресающую малошумность. При водоизмещении до 3000 тонн, предельном погружении до 300 метров и экипаже в 57 человек, лодка была вооружена 18 торпедами или 24 минами в шести 533 мм торпедных аппаратах. Скорость порядка 20-21 узла.

Лодка даннаго проекта была в строю всех четырех флотов Советского ВМФ и по наследству перешла России. Сейчас на Северном флоте 7 таких лодок.

«Новороссийск», «Вологда», «Ярославль», «Калуга», «Владикавказ», «Магнитогорск» и «Липецк»

Две из них в резерве и ждут утилизации. Все они постройки 80-х -начала 90-х годов и их ближайшее списание вполне предсказуемо.

Что же собой представляет собой самая новейшая ДЭПЛ России. Лодка стала меньше на несколько сот тонн, экипаж снизился до 35 человек, автономность осталась прежней-45 суток, скорость осталось прежней, а предельная глубина повысилась до 300м. Вооружение состоящие из 18 торпед или 44 мин (на проекте 877-24 мины), а также ракет Калибр, запускающихся через торпедные аппараты, которых попрежнему шесть.

Итого в составе Северного флота пять старых, две готовящихся к утилизации, одна в опытной эксплуатации и одна эксперементальная. Из позитивного что две-четыре лодки проекта 677 «Лада» вступят в строй в ближайшие лет пять-семь.

2. На данный момент самым мощным и современным подводным дизельным флотом обладает наш славный Черноморский флот. В строю здесь ДЭПЛ двух типов. Это ПЛ «Алроса» проекта 877 «Палтус» ( О данном проекте рассказано выше)

На данный момент в процессе модернизации и по некоторым публикациям будет переведена на Балтику по окончанию оной

А также 6 ПЛ проекта 636.3 » Варшавянка».

«Новоросийск», » Ростов-на-Дону», » Старый Оскол», » Колпино» , «Краснодар» и » Великий Новгород»

Проект 636 является дальнейшим развитием проекта 877 (ее экспортной можификации). Данный проект также перенял прозвище «Черная дыра». Для ВМФ России строиться последняя модификация под литерой «636.3». Они еще лучше тех, которые мы поставляли Вьетнаму, Алжиру, Китаю и возможно будем поставлять Индии.

  • Все шесть ПЛ построены сравнительно недавно, в период с 2014 по 2016 года, но уже не раз участвовали в учениях, переходах и боевых стрельбах из акватории Средиземного моря по боевикам в Сирии. Лодки данного проекта вооружены 18 торпедами 533 мм, часть которых может быть заменена минами или ракетами Калибр.

Запуск ракеты Калибр происходит через носовые торпедные аппараты

Экипаж 52 человека, автономность плавания 45 суток, предельная глубина погружения 300м, максимальная (подводная) скорость 20 узлов.

Данная бригада ДЭПЛ Черноморского флота патрулирует не только воды Черного моря, но и восточного Средиземноморья и появления там новых и современных ДЭПЛ усилило наш южный фланг.

3. Тихоокеанский флот охраняет самые большие морские просторы на востоке страны, огромные пространства от Чукотки до Приморья.

В составе флота семь ДЭПЛ проекта «Палтус» постройки 1988-1994г.г.

«Святой Николай Чудотворец», «Нурлат»,»Усть-Камчатск», «Усть-Большерецк», «Комсомольск-на-Амуре», » Краснокаменцк»

Одна из них уже в резерве ( «Святой Николай Чудотворец»). Оставшиеся шесть тоже старые и походили немало, именно поэтому после получения Черноморским флотом шести ДЭПЛ проекта 636.3, Министерство обороны заказало следующие шесть (бригадный комплект, если можно так сказать) именно для Тихоокеанского флота. Эти шесть лодок должны войти в состав флота в 2019-2022г.г

4. Балтийский флот обладает самым слабым подводным флотом. На вооружении всего две лодки проекта 877 «Палтус»

Ну и как уже было сказано выше скорее всего после ремонта однотипная «Алроса» Чероморского флота также войдет в состав этой бригады ДЭПЛ.

Остается надеятся что следующие шесть «Варшавянок» после Тихоокеанского флота будут строить именно для Балтики.

Что молучаем а итоге. Все хорошо только на Черноморском флоте, Северный и Тихоокеанский флоты в стадии обновления, а вот с Балтийским флотом пока перспективы непонятны, возможно туда начнут переводить «Палтусы» с Тихого океана, которых будут вытеснять «Варшавянки», чтобы как-то сформировать полноценную бригаду из шести лодок. Но главное, что разработки и заказ новых ДЭПЛ идут.

Также предлагаю ознакомится со статьями на смежные темы:

Если Вам нравяться военные, исторические и политические обзоры подписывайтесь на канал и ставьте лайк

Источник

Adblock
detector