Смекни!
smekni.com

Корабельные газотурбинные энергетические установки (стр. 2 из 3)

Период 60-хгодовхарактеренвозросшимвниманиемккораблямсдинамическимипринципамиподдержания: наподводныхкрыльяхивоздушнойподушке. СпецификауказанныхкораблейпотребоваласозданиядлянихспециальныхГТДиагрегатов, близкихпомассогабаритнымхарактеристикамкавиационным, ноотвечающихвсемтребованиям, вытекающимизтяжелыхусловийприменениянабыстроходныхкораблях. Достигнутыйкэтомувремениуровенькорабельногогазотурбостроенияпозволилприступитькрешениюпроблемысозданияэтогоновогоклассакораблей. В 1970г. былсозданкорабльнавоздушнойподушкепроекта 1232 суникальнымагрегатомДТ-4. Этотагрегатсостоитиздвухлегких, мощностьюпо 18000л.с., двигателейитрансмиссии, состоящейиз 18 планетарныхиугловыхредуктороввосьмитипов, обеспечивающейпередачумощностиодновременноначетыренагнетателяиначетыревоздушныхвинта, атакжемеханическуюсвязьнагнетателейивинтовправогоилевогобортов.

НеменееуникальнойявляетсясозданнаявэтотжепериодустановкаМ-10 длякораблейнаподводныхкрыльяхпроектов 1141 и 1240, состоящаяизгазотурбинногодвигателямощностью 20000л.с. иугловойредукторнойпередачитипа“колонка”дляприводавинтов. Исследования 1-гоЦНИИМОиЦНИИим.академикаА.Н.Крыловапоказалиреальнуювозможностьунификацииугловыхредукторныхпередачдлятрехразныхтиповкораблей.

Опытнаяэксплуатацияпервыхкораблейнавоздушнойподушкеиподводныхкрыльяхпоказаланеобходимостьрешенияцелогорядаспецифическихвопросов, аименно: обеспечениеработоспособностиГТДистабильностиегохарактеристиквусловияхинтенсивногозабрызгиванияморскойводойвоздухоприемныхустройств, вусловияхнизкихивысокихтемпературнаружноговоздухаот -40°Сдо +40°С, обеспечениеработоспособностиразветвленнойтрансмиссииприволнениивусловияхнедостаточно“жесткого”корпуса, повышениянадежности, пожаробезопасностиидр.

БольшойвкладврешениепроблемысозданияивнедрениядвигателейиагрегатоввторогопоколениявнеслиспециалистыВМФиМСП: И.А.Потапочкин, В.И.Николаев, Г.Г.Жаров, И.А.Сорокин, М.А.Богун, Б.В.Захаренко, В.П.Зимин, А.И.Айол, Л.З.Колтун, Г.А.Федяковидругие. ГлавныйконструкторагрегатовдлякораблейнавоздушнойподушкеЛ.М.ТройничудостоенГосударственнойпремии.

Такимобразом, кначалу 70-хгодовзавершилсяпериодсозданияиосвоениягазотурбинныхдвигателейиустановокпервогоивторогопоколений, характерныйдостижениемтемпературыгаза 870°С, степениповышениядавления 12, удельногорасходатоплива 220г/л.с.ч.

Вначале 60-хгодовнабазебольшогообъемапроектныхиэкспериментальныхработ, выполненныхЦКБподруководствомР.Е.Алексееваи 1-гоЦНИИМО, былаподтвержденавозможностьсозданиякораблей-экранопланов (КЭП) достаточнобольшоговодоизмещения. ОднойизосновныхпроблемсозданияКЭПявляетсявыбортипаипараметровдвигателейглавнойэнергетическойустановки, т.к. эффективностьГЭУвзначительнойстепениопределяетэффективностькорабля-экраноплана. ВцеломГЭУдолжнаобеспечиватькакрежимыдлительногооколоэкранногодвижениясмаксимальнойэкономичностью, такикратковременныестартовыережимы, требующиесуммарнуюмощностьв 3-4 разавыше. ЭнерговооруженностьКЭПвомногоразпревосходитэнерговооруженностьводоизмещающихкораблейидостигаетнавзлетныхрежимахоколо 600-650 л.с. наоднутоннувесакорабля, чтоприводиткнеобходимостисозданиялегкихдвигателейсбольшойагрегатноймощностью (до 15-17ттяги). Впротивномслучае, накораблепотребуетсяустановитьбольшоечислодвигателей, чтоприводитктрудностямихразмещенияиувеличениюаэродинамическогосопротивления. Этимусловиямотвечалитолькоавиационныедвигатели, нопотребовалсякомплексработпоихконвертации, разработкемероприятий, позволяющихнадежноэксплуатироватьавиационныедвигателивморскихусловияхиисключающихвзаимноевлияниеблизкорасположенныхсиловыхустановок. Такимобразом, вэнергетическихустановкахэтихтиповкораблейдолжныгармоничносочетатьсявесьмапротиворечивыетребования, присущиеодновременноэнергетическимустановкамкораблейисамолетов.

Следуетотметить, чтоуказанныепроблемыизадачибылирешеныотечественнымиспециалистамивдостаточнокороткийсрок. Так, ужев 1965г. экранопланКМ (корабль-макет), получившийназападеназвание“Каспийскиймонстр”, былпредъявленнавсесторонниеиспытания. Последующийтщательныйанализпоказал, чтоизчисласерийныхавиационныхдвигателейнаиболееприемлемыехарактеристикиипараметрыГЭУКЭПимеютдвухконтурныетурбореактивныедвигателидляобеспечениястартовыхрежимовитурбовинтовыедвигателидляобеспеченияоколоэкранногодвижения. ДляглавнойэнергетическойустановкипервогоКЭП“Орленок”былипринятывкачествестартовыхдвигателейдвухконтурныеТРДДНК-8-4 идляоколоэкранныхрежимов -турбовинтовойдвигательНК-12МА. Обадвигатели - конструкцииН.Д. Кузнецова. ПоследующимиработамибыларешеназадачанаиболееполногоудовлетворенияпротиворечивыхтребованийпоэкономичностиприусловиипримененияединогодвигателявсоставеГЭУКЭП. Так, наКЭП“Лунь”ГЭУсостоитиз 8турбореактивныхдвухконтурныхдвигателейПК-87.

Наиболеевесомыйвкладвисследования, разработкуидоводкуэнергетическихустановокдлякораблей-экраноплановвнеслиР.Е.Алексеев, Н.Д.Кузнецов, П.А.Булыгин, А.П.Петров, В.М.Лапшин, Г.С.Перевозкин.

Вконце 60-хгодов 1-мЦНИИМОсовместносВоенно-морскойакадемиейиНПП“Машпро-ект”, атакжеЦНИИим.академикаА.Н.Крыловавыполненкомплекснаучно-исследовательскихработпоопределениюпутейдальнейшегосовершенствованияГТДиустановок. Былодоказано, чтоосновнымнаправлениемулучшениявсехосновныххарактеристикявляетсяповышениепараметровциклаисозданиерядаунифицированных (дляводоизмещающихкораблейикораблейсдинамическимподдержанием) ГТДтретьегопоколения. Предусматривалосьразработатьтриунифицированныхдвигателямощностью 4000-5000, 10000-12000 и 20000-24000л.с., приэтомтемпературагазадолжнасоставлять 1100-1200°С, степеньповышениядавления 17-22, удельныйрасходтоплива 170-180г/л.с.ч.

Выполнениеподобнойзадачитребовалорешенияцелогорядасложныхинженерно-техническихпроблем. Вчастности: созданиежаропрочныхкоррозионно-стойкихдляморскихусловийсплавовипокрытий, высокоэффективныхсистемохлаждениядеталейдвигателейивпервуюочередьрабочихлопаток, разработкиметодовисредствглубокойочисткивоздухаотсолейморскойводы. НПП“Машпроект”, ЦНИИКМ“Прометей”совместносинститутамиАНУССРвначале 70-хгодовбылсозданкоррозионно-стойкийжаропрочныйсплав, послужившийосновойдляполучениясплавовсповышеннымипрочностнымихарактеристиками. Созданыуникальныеустановкииотработанатехнологиянанесенияпокрытий, вчастности, электронно-лучевоенапылениечетырехкомпонентногокоррозионно-стойкогопокрытияитеплозащитногокерамического. Внедреныэлектронно-лучеваясваркаипайкасплавов, применяемыхвдвигателях. РаботапосозданиюматериаловипокрытийдлягазотурбинныхдвигателейудостоенаГосударственнойпремииСССР. ЛауреатамипремиисталиВ.И.Романов, О.Г.Жирицкий, А.М.Симонов, О.С.Костырко, Н.И.Матюшенко, Г.Ф.Мяльницаидругие.

Одновременновыполнялсябольшойкомплексработпосовершенствованиюсистемохлаждениялопаток. Былаотработанаивнедрена“вихревая”системаохлаждениярабочихлопаток, обеспечивающаяперепадтемпературмеждугазомиметалломболее 200°С.

Дляразработкиэффективныхсредствзащитыдвигателейотсолейморскойводыбылисозданыизмерительныесредстваиначатысистематическиеизмеренияводностивоздуха, поступающеговГТД, навсехклассахкораблей. Полученнаяинформациипослужилаосновойдляразработкитребованийкчистотевоздухаисредствочистки. Первоначальнотребованиякочисткевоздухаотсолейморскойводыбылинаправленынаобеспечениестабильностихарактеристикдвигателейинеобходимоговременинепрерывнойработымеждупромывкамипроточнойчасти. Выполнениеэтихтребованийдостигалосьприменениемвосновномодноступенчатыхжалюзийныхсепараторов, улавливающихкрупнодисперснуювлагу. Однакодлядвигателейтретьегопоколения, имевшихтемпературуболее 1000°С, необходимобылоужесточитьтребованияпосолесодержаниюдо 0,07-0,03мгсолинакилограммвоздуханавходевдвигатель. Приэтихусловияхиприиспользованииуказанныхсплавовипокрытийвзначительноймереисключалисьвысокотемпературнаяинизкотемпературнаягорячаякоррозиялопатоктурбиниобеспечивалсяресурс. Стольвысокиетребованиямоглибытьобеспеченыпутемпримененияспециальныхвысокоэффективныхмногоступенчатыхустройствсиспользованиемнетолькожалюзийныхсепараторов, ноифильтров, ивихревыхсепараторов. Такиесистемыбылисозданыипоказаливысокуюэффективностьвпериодиспытанийипоследующейэксплуатациикораблей. ОсобыйвкладвразработкуивнедрениесистемочисткивоздухавнеслиИ.Г.Утянский, Ю.К.Пятанов, Г.П.Панасюк, В.И.Головановидругие.

В 1981-1982гг. завершилосьсозданиепервыхдвухунифицированныхГТДтретьегопоколенияМ-70 мощностью 10000-12000л.с. иМ-75 мощностью 5000л.с. Экономичностьдвигателейбылаповышеназасчетувеличениятемпературыгазапередтурбиной, степенисжатиявкомпрессоре, улучшенияаэродинамикииповышенияКПДкомпрессоровитурбин, удельныйрасходтопливасоставил 170-190г/л.с.ч. УдельнаямассаГТДсоставила 0,2-0,3кг/л.с. засчетприменениявысоконагруженныходноступенчатыхтурбин, двухопорногороторатурбокомпрессоравысокогодавления (вместотрехопорного), противоточнойкамерысгорания, новыхтехнологийит.д. ДвигательМ-70 припрактическиодинаковоймощностисГТДМ-62 имелна 15% большуюэкономичность, в 4 разаменьшуюмассуив 1,5 разаменьшиегабариты.

СерийныйвыпускМ-70 иМ-75 обеспечилстроительствоновыхкораблейпроектов 1206, 1209, 12061, 12322, 1241.1, 11451. 1164 идр.

НаиболеевесомыйвкладвсозданиеГТДтретьегопоколениявнеслиглавныеконструкторыВ.И.Игнатенко, А.М.Агранович, Л.М.Тройнич, специалисты 1-гоЦНИИМОиВМФВ.С.Князев, Н.А.Клименко, В.М.Лапшин, С.П.Кактыш, И.А.Сорокин, В.Н.Бараш, Л.В.Гандзиошин, сотрудникЦНИИим.академикаА.Н.КрыловаВ.В.Гартвиг.