Дизельныеэнергетическиеустановки
И.Г. Захаров, доктортехническихнаук, профессор, контр-адмирал; Я.Д. Арефьев, доктортехническихнаук, профессор, контр-адмирал; Н.А. Воронович, кандидаттехническихнаук, капитан 1 ранга; О.Ю. Лейкин, кандидаттехническихнаук, капитан 1 ранга
Россияявляетсяпионеромвоснащениибоевыхкораблейфлотадизельнымиэнергетическимиустановками (ДЭУ). Ещев 1908г. входевыполнениясудостроительнойпрограммынаподводнойлодке“Минога”былизамененывзрывопожароопасныебензиновыемоторынадизели. СэтоговремениДЭУзанялигосподствующееположениевподводномсудостроенииитольков 60-егодынасменуимпришлиядерныеэнергетическиеустановки.
Перваяпромышленнаямодельдизелямощностьюв 20л.с., работающаянакеросине, быласозданавАугсбурге (Германия) в 1897г. подруководствомееизобретателяР.Дизеля. Вфеврале 1899г. заводЛ. НобелявПетербургеприобреллицензиюнапроизводствоизобретения. Полученныечертежибылиполностьюпереработаны, ив 1899г. выпускаетсяпервыйотечественныйпромышленныйобразецдизелямощностьюв 25л.с., работающийнасыройнефти. Экономичностьдизеляоказаласьрекордной - расходсыройнефтисоставил 221г/л.с.ч. (расходкеросинаупрототипа - 243г/л.с.ч).
В 1902г. корганизациидизельногопроизводстваприступилиКоломенскийзавод, построившийв 1904г. первыйодноцилиндровыйчетырехтактныйдизельмощностью 18л.с.
Вдальнейшемсовершенствованииивнедрениидизелейнакорабляхисудахвыдающуюсярольсыгралиотечественныеученыеиинженеры. В 1903г. нанефтеналивнойбарже“Вандал”былавпервыевмирепримененадизель-электрическаяэнергетическаяустановкасдизелямизаводаЛ.Нобеля.
Успешноразвиваядизельноепроизводствоисовершенствуяконструкциюдвигателя, заводЛ.Нобелявышелнапередовыепозициивмировомдизелестроении. В 1913г. заводначалсоздаватьмощныйпотомувременидвухтактныйдизельподводныхлодоктипа“Барс”. Двухвальнаядизельнаяустановка (2х1320л.с.) обеспечивалаполнуюнадводнуюскоростьв 17уз. Подводныелодкитипа“Барс”втечениедвухдесятилетийявлялисьядромподводныхсилотечественногофлота.
Большойвкладвразвитиетеориирабочегопроцессадвигателейвнутреннегосгорания (ДВС) внеслиотечественныеученые. Основыеебылизаложеныещев 1907г. профессоромМосковскоговысшеготехническогоучилищаВ.И.Гриневецким. РазработанныйимметодтепловогорасчетаполучилразвитиевтрудахЕ.К.Мазинга, Н.Г.Брилинга, Н.М.Глаголева, А.С.Орлина, В.А.Ваншейдтаидругихученых. Наличиеэффективнойтеорииспособствовалобыстромутехническомупрогрессувдизелестроении. Врезультатепервоймировойигражданскойвойнотечественноедизелестроениеоказалосьвупадке. Еговозрождениеначалосьвсередине 20-хгодов, причемвтечениебуквальнонесколькихлетбылдостигнуттехническийуровеньдореволюционнойРоссии. Запервыетрипятилеткисудовоедизелестроениеразвивалосьособеннобыстрымитемпами. Ужев 1930г. выпускдизелейпревзошелдореволюционныйв 2раза, ав 1937г. - болеечемв 5раз.
ОднимиземкихпотребителейдизелейявляетсяВоенно-МорскойФлот, особенноегоподводныесилы. Ужеперваясоветскаяпрограммавоенногокораблестроенияна 1926-1933гг. предусматривалапостройку 12 дизельныхподводныхлодок. Специальнодлянихв 1926-1927гг. былсозданновыйотечественныйдизельмарки 42Б6 мощностью 1100 л.с., которымибылиоснащеныпервыесоветскиебольшиеПЛтипа“Декабрист”иподводныеминныезаградителитипа“Ленинец”. В 1933г. началосьстроительствосреднихподводныхлодоктипа“Щука”сдизелямимарки 38В8 мощностью 685л.с. Впоследующемегомощностьбылаувеличенадо 800л.с. (дизельмарки 38К8). Вовторойпятилеткепромышленностьосвоилапроизводствоновыхдизелеймощностьюв 2000л.с. марки 1ДдлясреднихПЛтипа“С”.
В 1940г. флотначалполучатьотпромышленностидвухвальныекрейсерскиеПЛтипа“К” (XIVсерии) надводнымводоизмещением 1487т. Ихглавнаяэнергетическаяустановкасостоялаиздвухдвухтактныхдизелеймарки 9ДКРагрегатноймощностью 4200л.с. каждый. ЭтидизелиобеспечивалиПЛрекорднуюполнуюнадводнуюскорость 22уз.
УжекначалувтороймировойвойныСоветскийСоюзобладалмощнымподводнымфлотом, насчитывающим 161 дизельнуюподводнуюлодкуразличныхтиповиклассов: малых, среднихибольшихторпедныхПЛиподводныхминныхзаградителей. Нанихбылиустановленыдизели, спроектированныеипостроенныенадвухведущихзаводахстраны: Коломенскоми“Русскомдизеле” (бывшемЛ. Нобеля). Некоторыетехническиепоказателилодочныхдизелейпредвоеннойпостройкипредставленывтабл.1. Основнаятенденцияразвитиядизелейэтогопериода - ростмощностей. Двигатели 1Ди 9ДКР, созданныекконцупредвоенногопериода, имеют, хотяиневысокую, ноужефорсировкурабочегопроцессазасчетгазотурбинногонаддува (1Д) ипродувки -наддуваотроторногокомпрессора (9ДКР). Дизель 9ДКР, построенныйв 1937г., помощностинеимеланалоговвмировомдизелестроении.
Таблица 1
Техническиепоказателилодочныхдизелейпредвоеннойпостройки
| Техническиепоказатели | Маркадизеля | ||||
| 42БМ6 6445/42* | 38В8 8428/38 | 38К8 8430/38 | 1Д 8ЧН43/47 | 9ДКР 9ДРН51/55 | |
| Мощность, л.с. | 1100 | 685 | 800 | 2000 | 4200 |
| Частотавращения, мин | 450 | 600 | 600 | 470 | 400 |
| Давлениенаддува, кгс/см2 | Безнаддува | Безнаддува | Безнаддува | 1,37 | 1,30 |
| Использованиевсоставе | I серия ("Д")** | VI серия ("М") | Хсерия ("Щ") | IX серия ("С") | XIV серия ("К") |
| ЭУПЛ (проекты) | II серия ("Л")XI серия ("Л") | III серия ("Щ")V серия ("Щ") | XII серия ("Щ") | XIII серия ("Л") | |
| Завод-изготовитель | Коломенский | Коломенский"Русскийдизель" | Коломенский | Коломенский | "Русскийдизель" |
| * Перваяцифра - числоцилиндров, числительдроби (косой) - диаметрцилиндра, знаменатель - ходпоршня, всм.** Вскобках "Д", "Л", "М", "Щ", "С", "К" - соответственнотиплодок, накоторыхпоставленыданныедизели: "Д" - "Декабрист", "Л "- "Ленинец", "М" - "Малютка", "К" - крейсерская, "С" - средняя, "Щ" - "Щука". | |||||
СразупослеВеликойОтечественнойвойныначалисьвосстановлениеиреконструкциядизелестроительныхзаводов. НеобходимобыловкороткиесрокипостроитьнановойтехническойбазеисучетомвоенногоопытазначительноеколичествоновыхПЛназаменуморальноустаревшихисильноизношенныхвходевойны.
ПервымпослевоеннымпроектомдлямассовойпостройкисталасредняяПЛпроекта 613 сдвумядвухтактнымидизелямимарки 37Дмощностьюпо 2000л.с. каждый, непосредственноработающиминавинты. Этидизелиимелирежимработыдизеляподводой (РДП). Головнойобразецдизеля 37ДпостроеннаКоломенскомзаводев 1949г., аголовнаяПЛпроекта 613 вступилавстройв 1951г. Ееполнаянадводнаяскоростьсоставляла 18уз., аполнаяподводная - 13уз.
В 1953 г. вступилавстройголовнаябольшаяторпеднаяПЛпроекта 611 стремягребнымиваламиидизелямимарки 37Д. Полнаянадводнаяскоростьсоставляла 17уз., аполнаяподводная -15уз. Всегов 50-60-егодыбылопостроено 215ПЛпроекта 613 и 26ПЛпроекта 611 сдизелямимарки 37Д. Впоследующемдизели 37ДприменяютсяинадругихпроектахПЛ (633, 641 и 629).
ПозаказуВМФвначале 60-хгодовКоломенскийзаводразработалдвановыхчетырехтактныхдизелядляподводныхлодокмощностьювнадводномположении 2000л.с. - 42Ди 4000 л.с. - 43Д. ЭтидизелиимеютповышенныйгазотурбинныйнаддувиприспособленыдляработыврежимеРДПприпротиводавлениинавыпускедо 5м.вод.ст. Ктомужедизель 43Доснащеноригинальнойсистемойрегулируемогонаддувапутемнепрерывногоиодновременногоизмененияпроточныхчастейкомпрессораигазовойтурбинывзависимостиотчастотывращенияколенчатоговалаивеличиныпротиводавления.
НаторпеднойПЛпроекта 877 новогопоколенияснормальнымводоизмещением 2500тпримененаодновальнаяЭУподизель-генераторнойсхемесполнымэлектродвижениемнавсехрежимаххода. Нанейустанавливаютсядвадизель-генераторамаркиЗОДГмощностьюпо 1500кВт, одинглавныйгребнойэлектродвигательмощностью 5500л.с., одинэлектродвигательэкономическогоходамощностью 130л.с. идваэлектродвигателярезервногодвиженияпо 102л.с. побортносрезервнымилиниямивала. Благодарятакойкомбинированнойустановкедостигнутыприемлемаямощностьиполнаяподводнаяскорость.
Некоторыетехническиепоказателилодочныхдизелейидизель-генераторовпослевоеннойпостройкипредставленывтабл.2. Устойчиваяиэкономичнаяработадизелейвусловияхзначительногопротиводавленияввыхлопномколлекторе (3-5м.вод.ст.) обеспечиваетсяподдержаниемвысокогодавлениявоздухавресиверах, длячегоудвухтактногодизеля 37Дпримененприводнойроторныйкомпрессор, аучетырехтактныхдвигателей 42Д, 43ДиЗОДГустановленытурбокомпрессорысвысокимКПД.
Таблица 2
Техническиепоказателилодочныхдизелейпослевоеннойпостройки
| Техническиепоказатели | Маркадизеля | ||
| 37Д 6ДН39/45* (см. табл. 1) | 42Д 6ЧНЗО/38 | 43Д 12ЧНЗО/38 | |
| Мощностьвнадводномположении, л.с. | 2000 | 2000 | 4000 |
| Частотавращенияколенчатоговала, мин-1 | 500 | 750 | 750 |
| Давлениенаддува, кгс/см2 | 1,25 | 2,8 | 2,8 |
| Удельнаямассадвигателя, кг/л.с. | 11,3 | 7,0 | 6,1 |
| Использованиевсоставе | 613,611 | 641Б | 651 |
| ЭУПЛ (проекты) | 629,633 | ||
| Примечание. Вкачественныхпараметрахдизелейпослевоеннойпостройкинагляднопросматриваетсятенденцияуменьшенияудельноймассыдвигателя. | |||
ДизелиКоломенскогозаводаотличаютсяоригинальностьюкомпоновки, высокойфорсировкойрабочегопроцесса, уникальнымисистемамивоздухоснабжения, низкимирасходамитоплива, высокимипоказателяминадежностиипередовымитехнологиямипроизводства. В 1971г. группеспециалистовзаводабылаприсужденаГосударственнаяпремияСССРзасозданиеиорганизациюпроизводствалодочныхдвигателеймарок 42Ди 43Д.
Особымнаправлениемвразвитиидизельныхэнергетическихустановокподводныхлодокявляетсяпоискпринципиальноновыхсхемсистемисредств, обеспечивающихихдлительнуюиэффективнуюработувподводномположениинахимическомтопливебездоступаатмосферноговоздуха. ИсследованияпоэтойпроблеменачалисьвСоветскомСоюзеещев 30-егодыипродолжалисьвпослевоенныйпериод. ТеоретическииэкспериментальнобылиисследованыследующиеэнергетическиеустановкиПЛсединымдвигателем (дизелем):