Wundefwaffe

Суть эксперимента

 

Популяризаторы кораблестроительной науки часто сравнивают ЭУ корабля с человеческим сердцем. Такая образность не лишена оснований. А коль скоро исправно работающее сердце в немалой степени определяет здоро­вую наследственность, при перспективном проектирова­нии ему необходимо уделять особое внимание. Опреде­лившее на долгие годы "энергетическую наследствен­ность" советских надводных боевых кораблей новое "сер­дце" 41-го проекта, как это ни парадоксально, во многом стало причиной его не слишком счастливой судьбы.

Одним из основных недостатков наших надводных кораблей в условиях военного времени оказалась низкая экономичность их КТУ, что обусловило недостаточную дальность плавания, влиявшую на полноценность выпол­нения ими своих боевых задач. Возвращаясь к предвоен­ной истории, стоит напомнить, что весомость этого ТТЭ была оценена лишь в августе 1937 г., когда "вдруг" выяс­нилось, что проектная дальность плавания новых ЭМ явно недостаточна для решения значительно расширившегося круга боевых задач.

Оставляя в стороне политические причины появле­ния вопроса, отметим, что доведенной использованием под хранение котельного топлива цистерн пресной воды до теоретической величины 2.500 миль дальности плава­ния кораблей пр.7 часто катастрофически не хватало в боевых условиях, что заставляло командование флотов ограничивать планирование операций. Так, например, ЭМ Северного флота «Громкий» при плавании в штормовую погоду, имея на борту полный запас котельного топлива (480 т), до полного его израсходования прошел лишь 920 миль. Поэтому североморские ЭМ для встречи конвоев выходили в открытое море на 400-450 миль, примерно на такое же расстояние удалялись корабли от баз, провожая караваны транспортов в Англию. Вследствие израсходо­вания топлива советский ЭМ «Сокрушительный» вынуж­ден был покинуть тяжело поврежденный английский КР «Edinburgh».

Серьезность проблемы заставила заняться ее изуче­нием специалистов. Анализ боевого опыта привел к но­вому подходу при установлении требований к задаваемо­му при проектировании экономическому ходу, а также к необходимости определения состава действующих в бое­вой обстановке технических средств ЭУ.

Дело в том, что на практике заложенная в ТТЗ вели­чина экономического хода (т.е. скорости корабля, при плавании с которой за счет наиболее экономичного режи­ма работы ГЭУ должна достигаться наибольшая дальность плавания) оказывалась в большинстве случаев не соответ­ствующей оптимальному по критерию расходования топ­лива и пара режиму работы котлов и турбин.

Причину такого явления следовало искать в сложив­шемся в 1920-е — 1930-е гг. подходе к проектированию корабельных КТУ, в основном ориентированному на по­лучение рекордных мощностей, без должного внимания к нормальным, повседневным режимам работы, на которые выпадает большая часть времени жизненного цикла КТУ (Заметим, что установленные в этот период скоростные рекорды принадлежали итальянцам и французам, для которых ограниченный акваторией Средиземного моря оперативный рай­он снижал актуальность достижения значительной дальности пла­вания. Англичане и американцы, привыкшие иметь дело с океа­ном, не спешили приносить в жертву скорости другие ТТЭ своих кораблей).

На основании военного опыта в 1946 г. в ВМФ СССР принимается решение установить для боевых кораблей с КТУ две разновидности экономического хода — опера­тивно-экономический (или боевой экономический) и тех­нико-экономический.

На технико-экономическом ходу действует такой состав механизмов и котлов, который обеспечивает толь­ко движение корабля, потребности его жизнеобеспечения и вахтенной службы. Боевой экономический ход соответ­ствует режиму ГЭУ, при котором работающие механиз­мы и котлы создают возможность быстрого перехода на полную скорость и немедленного введения в действие оружия и всех средств борьбы за живучесть.

Одновременно было решено перейти на единый для всех классов боевых надводных кораблей стандарт повы­шенных параметров пара: 64 кгс/см2 и 450°С. Здесь слово "стандарт" употреблено не случайно — решение было за­креплено ГОСТ 3292-46.

Следует пояснить, что за рубежом в корабельных КТУ на повышенные параметры пара перешли еще до начала Второй мировой войны. Так, например, промыш­ленность США к концу 1930-х гг. создала 4 типа стандар­тизированных ГТЗА и паровые котлы двух систем раз­личной производительности на стандартных параметрах пара: 43,5 кг/см2 и 455'С. На ЭМ типа «Fletcher» появи­лись ГТЗА полной проектной мощностью 30 тысяч л.с., что при двухвальной установке давало 60 тысяч. Котель­ная установка этих кораблей — 4 котла фирм "Foster-Whe­eler" или "Babcock & Wilcox" паропроизводительностью 55 т/ч — была оборудована системой закрытого питания с деаэратором. Благодаря использованию пара повышенных параметров достигалась высокая экономичность ГЭУ, что позволяло американским ЭМ при полном запасе топлива около 500 т иметь расчетную дальность плавания 12-узло-вым ходом до 5.000 миль.

От нас требовалось теперь то же самое.

Другим серьезным нововведением в КТУ являлось применение т.н. закрытого дутья, т.е. подачи воздуха не­посредственно в топки главных котлов, что значительно повышало живучесть ГЭУ корабля в целом — в случае боевого повреждения КО падение давление воздуха в нем уже не приводило к резкому снижению производительно­сти котлов. Закрытое дутье появилось как следствие но­вой конструкции котла, требовавшей для работы воздуха повышенного давления. Позднее, когда были введены в действие нормы противоатомной защиты, закрытое ду­тье, по понятным причинам, стало обязательным для всех паротурбинных корабельных ЭУ.

Общее повышение стандартов КТУ, естественно, потребовало соответствующего повышения качества ко­тельной воды, точнее — водоподготовки (деаэрация и т.п.).

Справедливость требует отметить, что события 1946 г. следует рассматривать как возвращение к прерванным войной спорам и решениям 6-летней давности. Тогда на основании анализа информации, полученной работавши­ми в США нашими специалистами, развернулись работы по созданию КТУ для ЭМ пр.35 и 40. Многие из опреде­ляющих концепцию технических решений были приняты в 1940 г., но большую часть пути после окончания войны пришлось пройти заново.

В 1947 г., когда началась работа над проектом КТУ для нового ЭМ, в ее идеологию заложили принцип соче­тания высоких и низких параметров пара в одной тепло­вой схеме: на высоких параметрах ЭУ работает только при больших скоростях корабля, а на промежуточных и малых ходах работа осуществляется на низких парамет­рах пара, что позволяет повысить ее экономичность.

Состав ГЭУ, которая теоретически должен был стать стандартным элементом при наборе комбинаций и для более крупных кораблей, определили следующим: 2 ГТЗА полной мощностью по 33 тысячи л.с. и 4 водотрубных кот­ла производительностью 72 т/ч каждый. Однако сразу же выяснилось, что рациональная идея унификации нежизнес­пособна (В результате с пр.82, для которого промышленности за­казывалась большая часть энергетического оборудования и ме­ханизмов, удалось унифицировать только часть вспомогатель­ных механизмов: нефтяной турбонасос гл. котла (производитель­ностью 10 т/ч), турбовентилятор гл. котла (110.000 м'/ч) и турбо-привод питательного насоса гл. котла (160 т/ч)): в эскизном пр.82 КРТ ГТЗА, спроектирован­ные Харьковским турбогенераторным заводом им. С.М.Кирова, рассчитывались на развитие мощности 55.000 л.с. (при 280 об./мин. гребного вала), а главные котлы раз­работки СКБК завода №189 имели паропроизводительность 85 т/ч.

Новизна ГЭУ — требующего тщательной отработ­ки и доводки в процессе создания и длительного освое­ния в производстве элемента системы "боевой корабль" — стала вполне естественной и объяснимой причиной отношения к ЭМ пр.41 как к экспериментальному, ото­двинув в трудно обозримую перспективу постройку се­рийных кораблей и предопределив мучительно длитель­ный процесс постройки и испытаний головного.

Конструктивно ГТЗА ТВ-8 полной проектной мощ­ностью 33.000 л.с. состоял из двух турбин, конденсатора и зубчатой передачи с гл. упорным подшипником, валоповоротным и тормозным устройствами. ТВД — актив­ного, ТНД — реактивного типа, двухпроточная. Между протоками переднего хода ТНД располагалась двухпро­точная турбина заднего хода. Зубчатая передача — двух­ступенчатая, с раздвоением мощности. Циркуляционная система гл. конденсатора в режимах от технико-экономи­ческого (14 узлов) до т.н. 2-го крейсерского (27,6 узлов) хода — самопроточная.

Опытный образец ТВ-8 был изготовлен в 1950 г. на Кировском заводе в Ленинграде. В начале августа он про­шел стендовые испытания, подтвердив повышенную при­способленность к быстрой перемене режимов: пуск из холодного состояния, резко уменьшенное время реверса. К этому времени был построен и испытан и гл. котел КВ-41, спроектированный в СКБК Балтийского завода.

КВ-41 относился к типу вертикальных водотрубных котлов с естественной циркуляцией. Он имел вертикаль­ный двухколлекторный пароперегреватель и водяной реб­ристый экономайзер. Для осуществления форсированно­го дутья непосредственно в топку в кожухах МКО уста­навливались по 2 наддувочных агрегата ТВК-9. КПД кот­ла при полной нагрузке достигал 78% (устанавливавший­ся на "тридцатках-бис" КВ-30 имел КПД 72%).

Наибольший габаритный размер котла не превышал 6 м, что позволило в проекте ЭМ разместить по 2 котель­ных агрегата в одном отсеке с ГТЗА, обеспечив при этом удобство обслуживания и не стеснив МКО.

В каждом из двух совмещенных МКО, разделенных для повышения живучести двумя промежуточными 8-мет­ровыми отсеками, котлы устанавливались фронтами друг к другу.

 

Таблица 9 : Основные характеристики паровых котлов эсминцев пр.30бис и 41

	КВ-30	КВ-41
Паропроизводительность, т/ч	80	72
Рабочее давление, кг/см2:	27	64
Температура перегретого пара, "С	350	450
К.П.Д., %	72	78
Расход воздуха, кг/с	49,8	.
Расход топлива, кг/ч	7200	6340
Масса сухого котла, т	52,2	39,0
Объем топки, м	12,3	.
Габариты, мм: длина х ширина х высота	6400 х 5300 х 6300	5000 х 5240 х 6000

 

В отличие от менее мощной ГЭУ ЭМ пр.30бис, ГЭУ "41-го проекта" была приспособлена к пуску без предва­рительного прогрева — экстренное развитие полного хода из холодного состояния было возможно осуществить все­го за 15 мин. Установка также имела лучшую маневрен­ность (резко уменьшенное время реверса), пониженное число оборотов гребного вала, уменьшенную массу (на 100 т легче, чем у "тридцатки-бис) и габариты. "Двухрежимность", т.е. возможность работы на высоких и низких па­раметрах пара, по расчетам д.б. снизить расход топлива на экономических ходах по сравнению с "тридцатками-бис".

Пар для вспомогательных нужд планировалось полу­чать от автономного вспомогательного котла КВС-41, ко­торый вырабатывал в час 5 т пара давлением 28 кгс/см2.

В идеологию энергетики ЭМ пр.41 закладывалась цель получения автономной вспомогательной электроме­ханической установки, полностью обеспечивающей паром и электроэнергией повседневную службу и боевую под­готовку корабля без применения берегового питания. Это свидетельствует о проявлении элементов "океанского мышления" специалистов-механиков, но в конечном ито­ге задача не была выполнена в полной мере (в части снаб­жения электроэнергией).

Электрооборудование впервые на отечественном корабле класса ЭМ проектировалось и изготавливалось для работы на трехфазном переменном токе (Переход на переменный ток, так и не осуществленный в нашем военном кораблестроении в предвоенные годы, был сделан с явным опозданием. Напомним, что впервые предложение об этом прозвучало в 1934 г. применительно к экспериментальному ЭМ пр.45, позднее было решено строить "на переменном токе" один из кораблей пр.7-У.

«Страшный» — корабль пр.7-УЭ, вступивший в строй 22 июня 1941 г., уже 16 июля "получил возможность" проверить преиму­щества своей электроэнергетики. Корабль, следовавший в составе соединения из пролива Мухувяйн в Таллинн, подорвался на немец­кой мине заграждения. Поврежденный ЭМ не потерял возможность движения и в  течение почти 2 ч шел задним ходом под обеими машинами, после чего был взят на буксир и доставлен в базу. Спе­циалисты отметили значительно более высокую надежность и жи­вучесть генераторов и электродвигателей переменного тока.

«Страшный» вновь вошел в состав ВМФ только после оконча­ния войны, поэтому справедливо вести отсчет именно с этого вре­мени) напряже­нием 220 В и частотой 50 Гц.

На КРТ пр.82 электроэнергетическая система про­ектировалась под трехфазный переменный ток напряже­нием 380 В, но для ЭМ и СКР столь решительный шаг, видимо, посчитали преждевременным.

Источниками электроэнергии на ЭМ пр.41 служили 2 турбогенератора ТД-12 мощностью по 400 кВт и столько же дизель-генераторов ДГ 200/1 по 200 кВт. Кроме того, на корабле устанавливался стояночный турбогенератор ТД 8/1 на 100 кВт. Повышение суммарной мощности ЭЭУ до 1.300 кВт требовалось для обеспечения значительно выросшего количества как "традиционных", так и новых потребителей, в т.ч. радиолокационного и гидроакусти­ческого вооружения.

Основные источники электроэнергии размещались в двух электростанциях, что существенно повышало жи­вучесть электроэнергетической системы корабля. Сило­вая электрическая сеть на ЭМ выполнялась из кабеля в резиновой оболочке с металлическим панцирем, что так­же должно было резко повысить живучесть и надежность не только ЭЭСК, но и всей ЭУ.