Подводные лодки XII серии
Шрифт:
С.А.Базилевский впервые в мире предложил использовать на подводной лодке чистый кислород, в сжиженном виде при атмосферном давлении и температуре-180 °С, хранящийся в цистернах. Подобный способ большинство специалистов категорически отрицало из-за быстрого испарения жидкого кислорода. Только поддержка профессора Ленинградского политехнического института В.Д.Менделеева и директора завода «Красный Автоген» М.А.Куропаткина помогла начать работу в этом направлении.
К весне 1936 г. коллектив бюро завершил разработку двух вариантов проекта ЕД, получившего сокращенное обозначение РЕДО (регенеративный единый двигатель особый). В первом варианте предусматривалось использование паросиловой турбинной установки с высоконапорным котлом типа «Велокс», второй вариант предполагал применение в качестве главного двигателя (ГД)
В окончательном варианте принципиальная схема работы установки РЕДО выглядела следующим образом. В надводном положении выхлопные газы направлялись в холодильник предварительного охлаждения и через клапан отводились за борт; при работе двигателя по замкнутому циклу этот клапан перекрывался, и газы направлялись в сепара.тор, где отделялась сконденсированная в холодильнике вода, а осушенные газы через распределительный клапан вновь поступали во всасывающий коллектор дизеля. Избыток продуктов сгорания отбирался в точке «А» (см. принципиальную схему) и, через холодильник, отправлялся в сепаратор для удаления водного конденсата. Остаток газообразных продуктов сжимался компрессором высокого давления до 70 – 100 кгс/см: и подавался, через вымораживающий холодильник в оконечный сепаратор, откуда сжиженная углекислота отводилась в емкости для хранения, а очищенная и осушенная газовая смесь направлялась в главный газопровод для дальнейшего использования. Кислород из специальной емкости поступал в газообразном виде к диффузору, где засасывался и смешивался с очищенными газами. В целом, проект предусматривал регенерирование выхлопных газов механическим путем, с использованием холодильников и сепараторов.
С.А.Базилевский настаивал на немедленной установке РЕДО на одной из лодок XII серии, но, после обсуждения этого вопроса в самых различных инстанциях, включая Наркомат обороны, учитывая мнение многих специалистов, в том числе начальника НИВК военинженера 1 ранга К.Л.Григайтиса, в марте 1936 г. на заводе № 196 смонтировали специальный стенд для испытаний ЕД различных конструкций. Вначале опробовали систему РЕДО с дизелем MAN-16/22 (80л.с., 800 об/мин), с подачей газообразного кислорода. Результат оказался положительным, и на совещании в У ВМС в августе 1937 г. было принято решение включить в план судостроения на 1938 г. строительство четырех малых подводных лодок с ЕД различных конструкций, в том числе и с РЕДО.
Принципиальная схема РЕДО; I – главный двигатель; 2,7 – холодильники предварительного охлаждения; 3 – клапан переключения выхлопа на замкнутый цикл; 4, 8 – сепараторы; 5 -диффузор; б – клапан подачи воздуха; 9 – компрессор высокого давления; 10 – вымораживающий холодильник; 11 – оконечный сепаратор; 12 – углекислотные емкости; 13 – кислородная цистерна; 14 – невозвратные клапаны; 15 – главный газопровод; 16,17,18 – конденсационный, углекислотный и кислородный трубопроводы; 19 – место отбора части выхлопных газов (точка «А»)
1 декабря 1937 г. начались стендовые испытания с реверсивным дизелем 38-КРНС-8 – модификацией серийного двигателя 38-К-8. До 24 января 1938 г. установка проработала в общей сложности 34 ч 47 мин, из них 22 ч 17 мин – по замкнутому циклу. Удалось устранить ряд конструктивных недостатков, таких, например, как наличие в выхлопных газах водяных паров, создающих в надводном режиме демаскирующее облако; потребовалось заменить поверхностный холодильник на вымораживающий, в котором охлаждение газов и конденсация воды происходили при температуре – 30 °С благодаря подаче жидкого кислорода. Для устранения влияния продуктов распада и окисления топлива, вызывавшего коррозию клапанов компрессора высокого давления, установили два газовых фильтра. Наиболее сложной задачей оказалась регулировка дозирующего кислородного клапана - при увеличении подачи кислорода свыше 22% от газового объема наблюдались взрывы топливной смеси в цилиндрах двигателя.
Для дальнейших опытов выделили подводную лодку со строительным номером С.92. Каких-либо дополнительных работ по корпусу не потребовалось, только объем дизельного отсека увеличили, передвинув на 0,5 м в нос носовую водонепроницаемую переборку.
4 августа 1938 г. лодку спустили на воду и уже на следующий день под руководством С.А.Базилевского начались монтажные работы; 5 октября экипаж под командованием военинженера 3 ранга Р.Ю.Гинтовта приступил к швартовным испытаниям. Лодка продолжала числиться под своим строительным номером, иногда в служебной документации она именовалась подводной лодкой «РЕДО», и только 25 сентября 1940 г. приказом наркома ВМФ №00241 ей присвоили литерно-цифровое обозначение Р-1.
Установленная на С.92 система РЕДО (производительность 5200 кг газа в час) состояла из главного двигателя, конденсационного, кислородного и углекислотного трубопроводов, последний предназначался для отбора части выхлопных газов, сжижения водяных паров и углекислоты. В состав комплекса углекислотного трубопровода входили: вымораживающий холодильник предварительного охлаждения (в надстройке, рядом с глушителем), два газовых фильтра, промежуточный сепаратор, отделявший воду из холодильника, сдвоенный вымораживающий холодильник, серийный компрессор высокого давления ЛК2-150 (16 л/мин, 225 кгс/см² ), сжимавший отобранный и осушенный газ, два трубчатых конденсатора, сжижавших углекислый газ, охлаждаемые газообразным кислородом, и оконечный сепаратор, отделявший жидкую углекислоту от газов, возвращаемых для работы двигателя.
Отобранная углекислота при нахождении лодки в подводном положении направлялась по углекислотному трубопроводу в баллоны, большинство из которых (40 шт.) находились в коробчатом киле, а остальные 12- в прочном корпусе. При всплытии лодки на перископную глубину углекислота отводилась за борт, растворяясь в морской воде. Вместо аккумуляторных батарей установили две цистерны для хранения жидкого кислорода емкостью по 4 т, снабженные автономными трубопроводами с испарителем, подогревателем, использовавшим тепло выхлопных газов, вспомогательными газификатором и радиатором охлаждения воздуха в дизельном отсеке; такое разделение трубопровода позволяло подавать кислород из каждой цистерны в отдельности или из двух цистерн вместе, что повышало живучесть установки.
Изготовление емкостей для хранения окислителя при сверхнизкой температуре вылилось в отдельную инженерно – технологическую проблему. Опыты с дюралюминием оказались неудачными и инженер лаборатории завода И.Н.Никитин разработал специальную технологию с использованием 10-мм мунцевой латуни ЛС-59. Старший мастер лаборатории И.П.Трофимов изготовил цистерны, испытанные гидравлическим давлением 12 кгс/см² ; емкости установили на дубовые подушки и фарфоровые опоры, все свободное пространство трюмов заполнили шлаковатой. Такой способ хранения себя оправдал, хотя при первом заполнении цистерн на лодке, 5 октября 1938 г., струя жидкого кислорода массой около 400 кг ударила из цистерны № 1 через клапан вентиляции во внутреннюю сторону обшивки надстройки и стекла в прочный корпус; из- за резкого перепада температур обшивка и прочный корпус дали трещину длиной 1 м. Через два дня произошел выброс кислорода из цистерны № 2, вызвавший появление термических трещин в районе клапана вентиляции. После улучшения теплоизоляции клапанов в дальнейшем подобных ситуаций не возникало.
В кормовом отсеке установили кислородную станцию Московского автогенного завода № 1 (производительность – 40 кг/час), сжатый воздух для которой подавался компрессором высокого давления. Вспомогательные электромеханизмы питались от генератора (40 кВт), который при 140 – 200 об/мин использовался для зарядки резервной аккумуляторной батареи.
Отсутствие гребного электродвигателя, используемого на серийных лодках при швартовке, потребовало установки винта регулируемого шага (ВРШ) диаметром 1,2 м с шагом 0,6 – 1,5 м, конструкции Н.В.Анучина. Для уменьшения шумности (особенно в подводном положении) практически все механизмы, в том числе и дизель, установили на амортизаторы. Замена тяжелой дизель- электрической установки на ЕД дала экономию в весе и позволила установить на лодку второе 45-мм орудие, одновременно увеличив боезапас.