Изобретение относится к судостроению и касается создания энергетической установки подводной лодки. Эта установка имеет заключенные в корпусе подводной лодки систему хранения и подачи жидких топлива и кислорода, камеру сгорания высокого давления, паровой котел, паропровод, соединяющий паровой котел с высокотемпературной паровой турбиной, генератор, конденсатор пара с деаэратором, а также эжектор, теплообменники, насосы, трубопроводы и арматуру.
Энергетическая установка снабжена высокотемпературным пароперегревателем, сепаратором, компрессором и абсорберами. К высокотемпературному пароперегревателю подведены трубопроводы подачи жидкого топлива и кислорода, а также паропровод с расходом водяного пара 10-20% от суммарного количества пара, производимого паровым котлом, а отведен паропровод перегретого пара, который соединен с паропроводом перед высокотемпературной паровой турбиной.
Трубопровод неконденсирующихся газов после конденсатора и эжектора подведен к сепаратору, который посредством газопровода и компрессора соединен с одним абсорбером, а трубопровод отработавших газов после парового котла подведен к другому абсорберу. Абсорберы с помощью трубопроводов и насосов сообщены с забортным пространством подводной лодки. В установке трубопровод отработавших газов после парового котла до абсорбера может быть последовательно соединен с теплообменниками, которые установлены на трубопроводах подачи жидких топлива и кислорода в камеру сгорания высокого давления. Изобретение позволяет повысить эффективность и коэффициент полезного действия энергетической установки посредством повышения температуры водяного пара перед его поступлением в паровую турбину, а также снизить вероятность обнаружения подводной лодки. 1 з.п. ф.-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области энергетики, а именно к энергетическим установкам, и может быть использовано для производства электроэнергии и тепла.
Известно устройство по патенту РФ 2376481 «Электрогенерирующий комплекс с комбинированным топливом», содержащее паровую турбину, паровой котел, конденсатор, высокотемпературный водородный пароперегреватель, установку для производства кислорода, установку для паровой конверсии природного газа в водород, теплообменники, трубопроводы, арматуру.
Недостатком этого комплекса является невозможность его эксплуатации в замкнутом пространстве подводной лодки из-за ограниченных запасов воздуха.
Известна энергетическая установка французского проекта MESMA, (УДК: 629.5.073.4, книга «Подводные лодки с анаэробными энергетическими установками», автор Э.Л.Мышинский, г.Санкт-Петербург, ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, 2006 г., стр.65), которая содержит систему хранения жидких топлива и кислорода, камеру сгорания высокого давления, паровой котел, паровую турбину, конденсатор, насосы, теплообменники, трубопроводы и арматуру.
Недостаток описанной в вышеупомянутой книге анаэробной энергетической установки подводной лодки (ПЛ) заключается в том, что продукты сгорания выводятся за борт подводной лодки без предварительного растворения. Нерастворенные продукты сгорания являются признаками, по которым можно определить наличие, местонахождение, курс ПЛ, т.е. демаскировать ПЛ.
Кроме того, температура водяного пара, генерируемого в паровом котле, ограничена температурой разрушения теплообменных труб котла. Передача тепла топлива перегретому пару через стенки теплообменных труб при высоком давлении пара внутри них возможна при умеренных температурах и в настоящее время не превышает 600-620°С, это ограничение не позволяет повысить энергетическую эффективность установки.
Задача изобретения заключается в повышении эффективности энергетической установки ПЛ, коэффициента полезного действия, а также в улучшении скрытности ПЛ.
Задача решена тем, что энергетическая установка ПЛ, содержащая заключенные в корпусе ПЛ систему хранения и подачи жидкого топлива и кислорода с трубопроводами подачи их в камеру сгорания высокого давления, паровой котел, паропровод, соединяющий паровой котел с высокотемпературной паровой турбиной, генератор, конденсатор пара со встроенным деаэратором, эжектор, теплообменники, насосы, трубопроводы и арматуру, согласно изобретению, она снабжена высокотемпературным пароперегревателем, сепаратором, компрессором и абсорберами, причем к высокотемпературному пароперегревателю подведены трубопроводы подачи жидкого топлива и кислорода, а также паропровод с расходом водяного пара 10-20% от суммарного количества пара после парового котла, а отведен паропровод перегретого пара, который соединен с паропроводом перед высокотемпературной паровой турбиной, при этом трубопровод неконденсирующихся газов после конденсатора и эжектора подведен к сепаратору, который посредством газопровода и компрессора соединен с одним абсорбером, а трубопровод отработавших газов после парового котла подведен к другому абсорберу, причем абсорберы посредством трубопроводов и насосов сообщены с забортным пространством подводной лодки.
Кроме того, трубопровод отработавших газов после парового котла, до абсорбера последовательно соединен с теплообменниками, которые установлены на трубопроводах подачи жидких топлива и кислорода в камеру сгорания высокого давления.
Сжигание топлива с кислородом в среде водяного пара в высокотемпературном пароперегревателе позволяет подвести тепло к пару непосредственно, а не через стенку теплообменных труб, находящихся под давлением. При этом можно получить пар с существенно более высокой температурой и, следовательно, повысить коэффициент полезного действия энергоустановки, уменьшить расход топлива, увеличить длительность движения ПЛ без всплытия на поверхность.
Топливо с кислородом целесообразно сжигать не во всем потоке пара, а в части (10-20%) потока пара, так как при большем количестве пара уменьшается концентрация компонентов топлива и увеличивается доля несгоревшего топлива, что неблагоприятно сказывается на экономичности установки и на работе конденсатора, куда поступает неконденсирующийся газ (кислород и пары топлива).
За счет абсорберов наилучшим образом реализованы параметры, сопутствующие растворению газа, образовавшегося после сгорания топлива в высокотемпературном пароперегревателе и в камере сгорания парового котла: увеличение давления, площади и времени контакта газа с водой. В соответствии с законом Генри количество растворенного в воде газа пропорционально давлению его над поверхностью воды. После абсорберов нерастворенная часть углекислого газа будет отсутствовать или существенно уменьшится.
Предложенное техническое решение энергетической установки за счет введения в ее состав высокотемпературного пароперегревателя позволяет повысить температуру пара перед подачей в турбину до 800-900°C, что позволит увеличить коэффициент полезного действия установки, ее эффективность. Введение сепаратора и абсорберов позволяют разделить газовую и жидкую фазы неконденсирующихся газов после конденсатора и эжектора и растворить газовую фазу при помощи абсорбера в забортной воде, откачав ее насосом за борт подводной лодки, что благоприятно сказывается на скрытности ПЛ.
Техническое решение энергетической установки пояснено чертежом, на котором изображена принципиальная схема энергетической установки.
Энергетическая установка подводной лодки содержит заключенные в корпусе 1 ПЛ систему 2 хранения и подачи жидких топлива и кислорода, камеру сгорания высокого давления 3, паровой котел 4, высокотемпературный пароперегреватель 5, высокотемпературную паровую турбину 6 с генератором 7, конденсатор пара 8 со встроенным деаэратором, эжектор 9, сепаратор 10, компрессор 11, абсорберы 12, 13, теплообменники 14, 15. Энергетическая установка ПЛ содержит также паропровод 16 подачи пара от парового котла с расходом 10-20% от суммарного количества пара после парового котла к высокотемпературному пароперегревателю 5, для чего на паропроводе 17, соединяющем паровой котел 4 с турбиной 6, установлено регулирующее устройство, трубопроводы 18 жидкого топлива и кислорода, трубопровод 19 отработавших газов из парового котла, трубопровод 20 отработавшего водяного пара и неконденсирующихся газов, трубопровод 21 неконденсирующихся газов, трубопровод конденсата 22, трубопровод 23 забортной воды, другие трубопроводы и арматуру.
Устройство работает следующим образом.
Из системы 2 хранения и подачи жидкого топлива и кислорода последние, испаряясь в теплообменниках 14, 15, поступают в камеру сгорания высокого давления 3. Продукты сгорания поступают в паровой котел 4. Из парового котла 4 отработавшие газы по трубопроводу 19 поступают в абсорбер 13 и, растворяясь в забортной воде, при помощи насоса откачиваются за пределы корпуса 1 ПЛ. Образованный в котле 4 водяной пар максимально достижимой температуры поступает в паропровод 17.
Часть пара при помощи регулирующего устройства, установленного на паропроводе 17, в количестве 10-20% от суммарного по трубопроводу 16 поступает в высокотемпературный пароперегреватель 5, в который также после теплообменников 14, 15 поступают топливо и кислород по трубопроводам 18, которые сгорают в присутствии водяного пара без промежуточной теплообменной поверхности и затем продукты сгорания смешиваются в паропроводе 17 с потоком водяного пара после парового котла 4, повышая температуру пара до 800-900°C и более. Высокотемпературная паровая турбина 6 преобразует энергию пара в механическую и передает ее потребителю посредством генератора 7. Отработавший водяной пар и неконденсирующиеся газы поступают по трубопроводу 20 в конденсатор пара 8, где пар конденсируется и газы охлаждаются. Конденсат водяного пара, пройдя встроенный в конденсатор деаэратор, посредством насосов через регенеративные теплообменники 14, 15 по трубопроводу 22 поступает в паровой котел 4. Неконденсирующиеся газы отсасываются эжектором 9 из конденсатора 8 и поступают по трубопроводу 21 в сепаратор 10, в котором разделяются газовая и жидкая фаза. При помощи компрессора 11 газовая фаза с невысоким относительно замкнутого пространства давлением поступает в абсорбер 12 и, растворяясь в забортной воде, поступающей в абсорбер, при помощи насоса откачивается за пределы корпуса 1 ПЛ.
Предложенное техническое решение энергетической установки ПЛ позволяет повысить ее эффективность и коэффициент полезного действия за счет повышения температуры водяного пара перед его поступлением в высокотемпературную паровую турбину посредством сжигания жидкого топлива и жидкого кислорода в среде небольшого количества пара после парового котла, 10-20% от суммарного в высокотемпературном пароперегревателе.
Благодаря растворению отработавших газов после парового котла, а также выделенной газовой фракции после конденсатора в забортной воде перед удалением их за борт снижена вероятность обнаружения ПЛ.
1. Энергетическиая установка подводной лодки, содержащая заключенные в корпусе подводной лодки систему хранения и подачи жидких топлива и кислорода, камеру сгорания высокого давления, паровой котел, паропровод, соединяющий паровой котел с высокотемпературной паровой турбиной, генератор, конденсатор пара с деаэратором, а также эжектор, теплообменники, насосы, трубопроводы и арматуру, отличающаяся тем, что она снабжена высокотемпературным пароперегревателем, сепаратором, компрессором и абсорберами, причем к высокотемпературному пароперегревателю подведены трубопроводы подачи жидкого топлива и кислорода, а также паропровод с расходом водяного пара 10-20% от суммарного количества пара, производимого паровым котлом, а отведен паропровод перегретого пара, который соединен с паропроводом перед высокотемпературной паровой турбиной, при этом трубопровод неконденсирующихся газов после конденсатора и эжектора подведен к сепаратору, который посредством газопровода и компрессора соединен с одним абсорбером, а трубопровод отработавших газов после парового котла подведен к другому абсорберу, причем абсорберы посредством трубопроводов и насосов сообщены с забортным пространством подводной лодки.
2. Энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что в ней трубопровод отработавших газов после парового котла до абсорбера последовательно соединен с теплообменниками, которые установлены на трубопроводах подачи жидких топлива и кислорода в камеру сгорания высокого давления.
Источник: findpatent.ru
В ЦКБ «Рубин» заявили о создании новейшей силовой установки для ПЛ «Калина»
5.2 K 11:32 — 30/Июн/16 pob_ol (8 лет 5 месяцев)
Создание воздухонезависимой силовой установки (ВНЭУ) для подлодок 5-го поколения проекта «Калина» завершено, приводит РИА Новости выдержку из отчета ЦКБ «Рубин» за 2015 г.
Ранее директор ЦКБ Игорь Вильнит сообщал, что морские испытания ВНЭУ должны быть проведены в 2016 г.
«В рамках научно-исследовательской работы «Калина-ВМФ» успешно завершены работы с целью создания ВНЭУ для неатомных подводных лодок», – говорится в отчёте.
По словам конструкторов, «главным преимуществом воздухонезависимой энергетической установки являются увеличение скрытности подводной лодки и получение субмариной возможности находиться под водой без всплытия для зарядки батарей».
Как рассказал агентству источник в ВМФ, новейшая подлодка «Калина» будет заложена в 2018 г.
«Проект «Калина» для нас безусловно актуален, этот проект должен быть очень удачный. Головную лодку заложим в 2018 году», – сообщил собеседник.
Предполагается, что строительством лодки займутся «Адмиралтейские верфи».
Справка
Анаэробные энергетические установки на основе двигателей Стирлинга
Современные тенденции развития подводного флота свидетельствуют о необходимости оснащения неатомных подводных лодок (НАПЛ) воздухонезависимыми (анаэробными) вспомогательными энергетическими установками.
Наиболее перспективным направлением в области создания анаэробных энергетических установок является использование в них двигателей Стирлинга. Б есшумность в работе, высокий к.п.д. (до 40%), многотопливность и значительный моторесурс современных двигателей Стирлинга (около 60 тыс. часов), позволяют рекомендовать его как универсальный двигатель для всех типов НАПЛ — малого, среднего и большого водоизмещения, а также для большинства типов подводных аппаратов, использование которых возможно в интересах геологоразведки, освоения континентального шельфа, экологического монито ринга, ликвидации последствий аварий на море и т.д.
Существующие типы анаэробных установок для подводных лодок
№ схемы Схема АНЭУ Топливо ПЛ, фирма
1 ДЭУ дизельное топливо+кислород «Малахит» Россия
2 ЭХГ водород+кислород»212″ Германия
3 Двигатель Стирлинга метан+кислород «ИИЦ «Стирлинг-технологии» Россия
4 Двигатель Стирлинга дизельное топливо+кислород Kockums Швеция
5 ПТУ дизельное топливо+кислород Mesma Фраеция
Инновационно-исследовательский центр «Стирлинг-технологии» является единственной в России компанией, специалисты которой имеют многолетний опыт проектирования анаэробных установок с двигателями Стирлинга для специальных объектов различного функционального назначения: объектов космического назначения, подводных технических средств и др. Технические решения защищены более 40 патентами РФ.
Специалистами компании разработана анаэробная энергетическая установка для перспективной подводной лодки XXI века на основе двигателя Стирлинга и сжиженного природного газа в качестве горючего.
Перспектиная неатомная подводная лодка с анаэробной установкой на основе двигателя Стирлинга и криогенных компонентов топлива (жидкий метан, жидкий кислород)
Анаэробные энергетические установки на основе двигателей Стирлинга, созданные специалистами ООО «ИИЦ «Стирлинг-технологии» защищены патентами РФ. ООО «ИИЦ «Стирлинг-технологии» владеет исключительными правами на использование данных технических решений на территории Российской Федерации.
На подлодке Б-585 «Санкт-Петербург» пока смонтирована традиционная дизель-электрическая энергетическая установка, состоящая из двух дизель-генераторов с выпрямителями, которые обеспечивают подзарядку аккумуляторных батарей. Однако вместе с традиционными дизелями на лодки нового поколения предполагается установить анаэробную энергетическую установку «Кристалл-27». В течение двух лет такая установка, работающая на специальных топливных элементах, проходила испытания на опытной неатомной подводной лодке Б-90 «Саров». Какой-либо конкретной информации о принципе действия и характеристиках данной энергетической установки в открытом доступе нет, но Б-90 «Саров» может находиться под водой до 90 суток.
Источник: aftershock.news
Чем обернётся для России отказ от анаэробной установки
Второй тип ВНЭУ, электрохимические генераторы, прочно ассоциируется с германскими проектами подлодок типов 212А и 214. Немецкие проектанты создали подлодку с почти что «абсолютной» ВНЭУ – бесшумной, низкотемпературной, на выходе процесса – обычная вода. Плата за это – сложность и высокая стоимость установки, существенный рост размеров корабля, высокие требования к береговой инфраструктуре.
Процесс создания этой ВНЭУ оказался весьма длительным. От начала работы до сдачи боевого корабля прошло более 25 лет, и это несмотря на давно и целенаправленно идущие в Европе работы по внедрению водородной энергетики во все сферы техники.
Основной вопрос установок с ЭХГ – хранение водорода. Выбранное германскими проектантами интерметаллидное хранение водорода (хранение водорода в сплаве металла) позволяет обеспечить высокую безопасность, но требует больших весов и объемов, что не позволяет создавать лодки с большой подводной автономностью – для лодок типов 212А она составляет около двух недель. Впрочем, для ВМС Германии и Италии, действующих на Балтике, в Северном море и в Средиземноморье, эта величина вполне достаточна. Германские и итальянские субмарины большую часть времени действуют в условиях господства на море союзных сил, в силу чего они могут использовать скрытные режимы ВНЭУ не постоянно, а лишь при необходимости.
Аналогичную ВНЭУ имеют экспортные лодки типа 214. Их подводная автономность оказалась вполне достаточной для Португалии, Греции и Турции, чьи ВМС действуют в тех же условиях Средиземноморья. Страны Европы, которые покупают подлодки с такой установкой, с одной стороны, могут опираться на уже созданную инфраструктуру производства и хранения водорода, а с другой – новые пользователи эту инфраструктуру расширяют.
В Восточной Азии подлодки типа 214 и германскую версию ВНЭУ выбрали пока только ВМС Южной Кореи. Замкнутый театр, сравнительно небольшие отстояния районов патрулирования от собственных баз, наличие крупных собственных и союзных сил – все это имеет много общего с ситуацией в Средиземном море.
Таким образом, ВНЭУ с ЭХГ и интерметаллидным хранением водорода имеет множество преимуществ с «лодочной» точки зрения, но не позволяет создавать подлодки с подводной автономностью свыше двух недель и требует наличия дорогостоящей водородной инфраструктуры.
Спуск на воду южнокорейской подводной лодки класса U214 Son Won-II, оснащенной ВНЭУ.
Современная подводная лодка: мощная и воздухонезависимая – не миф, а реальность
Неразличимые в морской глубине, практически бесшумные и, что самое главное – полностью автономные. Именно таковой будет неатомная субмарина «Лада». Эту возможность лодке обеспечит новейшая анаэробная – воздухонезависимая энергетическая установка (ВНЭУ). Она избавит корабль от необходимости постоянно всплывать на поверхность для подзарядки аккумуляторов и пополнения запаса воздуха, необходимого для работы дизель-генераторов в подводном положении. Благодаря новым агрегатам, «Лада» сможет находиться в подводном положении до нескольких недель, не выдавая своего присутствия.
Неатомные подводные лодки приводятся в движение моторами с помощью накопленной аккумуляторами электроэнергии. Однако, заряда батарей хватает ненадолго. Передвижение в зоне боевого патрулирования со скоростью 2-4 узла в подводном положении может длиться максимум четверо суток; при этом батареи разряжаются на 80%. И для их подзарядки требуется двое суток.
При движении с максимальной скоростью, аккумуляторы вообще разряжаются за считанные часы. После этого их приходится подзаряжать с помощью дизеля, которому для работы нужен воздух. То есть, лодка должна обязательно всплыть на поверхность на подзарядку аккумуляторов, тем самым полностью себя демаскировав.
Именно по этой причине во Время второй мировой войны погибло больше экипажей лодок, чем их было уничтожено глубинными бомбами или минами в подводном положении. Всплывавшие на поверхность лодки становились легкой мишенью для барражирующей над морем авиации противника. И зачастую, спасаясь от авиаудара, экипаж совершал экстренное погружение, даже не успев закрыть люк рубочной шахты. Анаэробный, или воздухонезависимый двигатель – это двигатель, которому для работы не нужен атмосферный воздух. Корабль может не всплывать постоянно на поверхность для подзарядки, а значит, будет оставаться незамеченным для противника.
Пионерами в мировой разработке ВНЭУ считаются немцы с субмариной проекта U-212/214. В 2014 году об успехах в создании аналогичных систем сообщила французская оборонная компания DCNS. Созданная ей установка предназначена для подлодок типа «Scorpene». Другой проект DCNS – более крупная субмарина, известная под именами «SMX Ocean» и «Shortfin Barracuda», был выбран ВМС Австралии для своей программы.
Однако самой успешной и опасной считается шведская лодка HSwMS Gotland. Этот корабль стал настоящей легендой. Причем не шведского, а американского флота. Корабль построен из маломагнитной стали. На его борту стоят 27 компенсирующих электромагнитов, которые полностью исключают обнаружение корабля детекторами магнитных аномалий.
Благодаря всережимному электродвигателю и виброзащите механизмов, Gotland практически не различается локаторами даже в непосредственной близости от американских кораблей. Лодка сливается с естественным тепловым и шумовым фоном океана. Но самое главное, что она, вооруженная 18 торпедами, может не всплывать на поверхность до 20 суток.
Самые совершенные российские неатомные подводные лодки проекта 636.3 «Варшавянка» за малошумность и скрытность получили название «черная дыра». Сегодня они вооружены самыми совершенными торпедами и крылатыми ракетами «Калибр». Первые способны потопить любой корабль или даже авианосец. Вторые – уничтожить береговую цель на дальности до 2,5 тысяч километров. Но, как и корабли второй мировой войны, «Варшавянка» вынуждена часто всплывать для подзарядки аккумуляторов, а значит, в длительном противостоянии экипаж такого корабля всегда будет уязвим.
Новейшие подлодки «Лада» идут на смену «Варшавянкам». Сегодня в составе Военно-морского флота уже несет боевую вахту первая субмарина этого проекта «Санкт-Петербург». Вторую – «Кронштадт» сдадут флоту в 2020 году. Третья – «Великие Луки» еще на стапелях судостроительного завода.
Предполагается, что следующая за ней лодка будет спущена на воду уже с отечественной анаэробной энергетической установкой. По своим характеристикам она будет существенно отличатся от тех, что стоят на западных кораблях.
Над этим сегодня работают два конструкторских бюро традиционно занимающиеся проектированием подводных кораблей: Санкт-петербургское морское бюро машиностроения «Малахит» и Центральное конструкторское бюро морской техники «Рубин». Детали проекта пока находятся в тайне.
Известно, что в основу российской разработки заложен паровой реформинг с электрохимическим генератором на твердотельных элементах. Уже создан его промышленный образец.
Из принципиальных технологий в нем реализовано получение из дизельного топлива водорода, создание электрохимического генератора, извлекающего из водорода электрический ток и удаление отходов жизнедеятельности первого цикла. То есть, того, который получается в ходе реакции СО2. Это принципиально отличает российскую систему от зарубежных аналогов, поскольку не нужно возить запас водорода на борту. Его получают непосредственно в установке с помощью реформинга дизельного топлива.
Профессор академии военных наук Вадим Козюлин говорит, что появление воздухонезависимых кораблей серьезно повысит боевой потенциал дизель-электрических подводных лодок. Основное место их применения – внутренние моря с малыми глубинами. Это Балтийское, Черное, Каспийское или Южно-Китайское.
Типы риформинга
Указанные выше проблемы заставили разработчиков искать новые решения. Одним из ответов стало хранение водорода в виде химических соединений с последующим расщеплением этих соединений и извлечением из них водорода (риформингом). Наиболее известны риформинг спиртов (метилового и этилового) и дизельного топлива. Передача на подлодку и хранение на ее борту этих жидкостей значительно проще, чем водорода.
Получение водорода из спиртов достаточно несложно, этот процесс дает мало углекислого газа (выхлопа). Однако метиловый спирт ядовит, да и этиловый спирт, по замечанию опытного германского подводника, «представляет для экипажа не меньшую угрозу, чем метиловый». Цистерны, арматура и трубопроводы со спиртом требуют тщательной герметизации и контроля как при эксплуатации, так и при погрузке этого топлива. Для использования спиртов необходима дорогостоящая береговая инфраструктура.
С точки зрения эксплуатации наиболее привлекателен риформинг дизельного топлива. Дизельное топливо на подлодках используется давно, оно недорого и вполне безопасно, все военно-морские базы мира имеют нужную инфраструктуру. На лодке хранится всего один вид топлива – как для дизель-генераторов (при их наличии), так и для ВНЭУ. Это ощутимая экономия, потому что за 30 лет службы корабля расходы на топливо «съедают» львиную долю эксплуатационных затрат.
Однако эти преимущества не даются даром. Риформинг дизельного топлива требует наибольшего расхода кислорода, он идет при самых высоких температурах и дает наибольшее количество выхлопа, а получаемый водород нужно тщательно очищать. Есть некоторое сходство с ядерным реактором – ядерная установка также весьма сложна, но она является «единым двигателем» и дает подлодке самые большие возможности.
Исторические факты
Самая первая информация о подобных плавательных средствах датируется 1190 годом. В одном из германских сказаний главный персонаж построил нечто вроде подводной лодки из кожи и сумел скрыться на ней от судов врага на морском дне. Это плавательное средство пробыло на дне 14 дней. Воздух внутрь подавался через трубку, второй конец которой был на поверхности. Каких-либо подробностей, чертежей, информации, как устроена подводная лодка, не сохранилось.
Более-менее реальные основы подводного плавания изложил Уильям Буэн в своем труде в 1578 году. Буэн на базе закона Архимеда впервые научно обосновывает способы всплытия и погружения при помощи изменения характеристик плавучести судна, изменяя его водоизмещение. По этим трудам удалось построить судно, способное погружаться и всплывать. Плыть под водой судно не могло.
Далее, в эпоху научно-технического прогресса, в Санкт-Петербурге тайным образом инженеры заложили принцип устройства подводной лодки, предназначенной для вооруженных сил. Она строилась по проектам Ефима Никонова. Проект осуществлялся с 1718 по 1721 год. Далее прототип спустили на воду, и он смог успешно пройти все испытания.
Через 50 лет в США построили первую подводную лодку, которая использовалась в ведении боевых действий. Корпус имел форму чечевицы из двух половинок, которые соединялись при помощи фланцев и кожаных вставок. На крыше была устроена полусфера из меди с люком. На лодке было балластное отделение, которое опорожнялось и заполнялось при помощи помпы. Имелся и аварийный балласт из свинца.
Первой серийной подводной лодкой стало судно Джевецкого. Серия составляла 50 штук. Затем конструкция была усовершенствована, и вместо весельного привода появился вначале пневматический, а затем и электропривод. Эти конструкции строили с 1882 по 1888 год.
Первой электрической субмариной стало судно разработки Клода Губэ. Прототип спустили на воду в 1888 году, судно имело водоизмещение в размере 31 тонны. Для передвижения использовался электрический двигатель мощностью 50 лошадиных сил. Питание осуществлялось от 9-тонной аккумуляторной батареи.
В 1900 году французские инженеры создали первую лодку с паровым и электрическим двигателем. Первый предназначался для движения над водой, второй – под ней. Конструкция была уникальна. Американское судно по подобию разработки французов работало на бензиновом двигателе для плавания над поверхностью воды.
Системы для погружения и всплытия
В устройстве подводной лодки имеются и эти системы. Для погружения подводная лодка, в отличие от надводной, должна иметь отрицательную плавучесть. Этого достигали двумя способами – повышением веса или снижением водоизмещения. Для повышения веса в подводных лодках имеются балластные цистерны, которые заполняются водой либо воздухом.
Для обычного всплытия или погружения лодки применяют кормовые, а также носовые цистерны или цистерны главного балласта. Они нужны для заполнения водой в целях погружения и для заполнения воздухом для всплытия. Когда лодка находится под водой, цистерны заполнены.
Чтобы быстро и точно контролировать глубину, применяют цистерны с контролем глубины. Взгляните на фото устройства подводной лодки. Через изменение объема воды контролируют изменение глубины.
Чтобы управлять направлением лодки, применяются вертикальные рули. На современных машинах рули могут достигать огромных размеров.
Лодка внутри
Внутри подводная лодка представляет собой несколько отсеков. Если рассмотреть, как устроена подводная лодка на примере одного из экспонатов выставки «Из истории подводного флота России», то сразу же в первом отсеке можно видеть шесть носовых торпедных аппаратов, устройство для стрельбы, запасные торпеды.
Во втором отсеке находятся офицерские и командирские каюты, рубка специалиста по гидроакустике и комната радиоразведчика.
Третий отсек представляет собой центральный пост. В данном отсеке масса различных приборов и устройств для управления движением, погружением, всплытием.
Четвертый представляет собой кают-компании для старшин, камбуз, радиорубку. В пятом отсеке находятся три дизельных двигателя мощностью 1900 л. с. каждый. Они работают, когда лодка находится над водой. В следующем отсеке находятся три электрических двигателя для подводного хода.
В седьмом установлены торпедные аппараты, прибор для стрельбы, койки личного состава. Можно посмотреть, как устроена подводная лодка внутри. Фото позволит ознакомиться со всеми приборами и отсеками.
Источник: dosaafvlg-kotovo.ru