Подводная лодка проекта 627 (СССР)

Предэскизные проработки, выполненные обеими всеохватывающими группами, дозволили приступить к последующей стадии проектирования первой российскей АПЛ. С этой целью, в согласовании с приказом Министра судостроительной индустрии от 18 февраля 1953 г. было реорганизовано ленинградское СКВ-143, занимавшееся проектированием высокоскоростных ПЛ с ЭУ новых типов (таких, к примеру, как пр. 617, снаряженный ПГТУ). С целью реорганизации, в течение 5 суток вся тема и большая часть служащих СКБ-143 передавались ЦКБ-18 (потом ЛПМБ «Рубин»). При этом начальник и главный конструктор СКБ-143 А.А. Антипин также переводился в ЦКБ-18 на должность головного конструктора ПЛ пр. 617. Начальником реорганизованного бюро стал В.Н. Перегудов. В нем сформировали 10 отделов, любой из которых занимался разработкой какой-нибудь из корабельных систем: 2-ой, к примеру, – вооружением, а 5-ый – энергетической установкой.

Конкретно к разработке проекта АПЛ под номерным обозначением 627 (шифр «Кит»), реорганизованное бюро приступило в марте 1953 г. Из 2-ух вариантов архитектуры АПЛ, предложенных всеохватывающей группой В.Н. Перегудова, был избран двухкорпусный, который обеспечивал больший припас плавучести, и как следствие, выполнение требований критерий непотопляемости, принятое тогда в российском флоте: сохранение положительной плавучести при полном затоплении хоть какого из отсеков и 2-ух смежных, прилегающих к нему ЦГБ 1-го борта. Исключение составляли турбинный и последующий за ним в корму отсеки. Любопытно то, что на исходной стадии проектирования в ТТЗ, разработанном СКБ-143, предусматривалось обеспечение аварийного всплытия лодки с глубины 100 м при затоплении хоть какого из отсеков крепкого корпуса. Но на оканчивающем шаге разработки технического проекта корабля это требование удалось выполнить только при затоплении только 1-го отсека - второго, ограниченного сферическими переборками, рассчитанными на гидравлическое давление 100 кг/см2.

Больший поперечник и форма крепкого корпуса АПЛ определялись габаритами паропроизводящей (ППУ) и паротурбинной (ППУ) установок. Он составил 6,7 м. Поперечник носовой крепкой переборки выбирался из расчета размещения 1-го 1550-мм и 2-ух 533-мм ТА, а кормовой – с учетом расположения управляющих приводов и необходимости «поджатия» кормовых обводов легкого корпуса в целях улучшения ходовых свойств корабля в подводном положении. 1-ый составил 4,5 м, а 2-ой – 3,2 м. По форме крепкий корпус был выполнен в виде цилиндра на большей части длины с усеченными конусами в оконечностях. При этом верхняя кромка кормового конуса шла параллельно основной плоскости, а носового – имела к ней наименьший, чем нижняя кромка, наклон. В первый раз в российском флоте на лодке отказались от боевой рубки – все посты управления кораблем и орудием перенесли в центральный пост, расположенный на верхней палубе третьего отсека. Такое решение разъясняется, сначала, рвением в очень вероятной степени уменьшить размеры огораживания и придать ему лимузинную форму – более подходящую для критерий подводного плавания на большой скорости.

По результатам испытаний, проведенных в ЦНИИ-45 и ЦАГИ, легкий корпус был принят удлиненным (с отношением длины к ширине – 13,3) цилиндрической формы на большей части длины. Его особенностью являлись оконечности, выполненные в форме эллипсоидных тел вращения с большей осью, стоящей вертикально. Такая форма была более рациональной для размещения 1550-мм ТА и для понижения сопротивления во время движения под водой. В кормовой оконечности в районе расположения гребных винтов имелись горизонтальные и вертикальный стабилизаторы, обеспечивавшие устойчивое движение на данных глубине и направлении. Вертикальный руль и кормовые горизонтальные рули расположили за гребными винтами, что увеличивало их продуктивность.

Если сопоставить обводы легкого корпуса пр. 627 и американской Scipjack – первой американской АПЛ, чей корпус имел форму отлично обтекаемого тела вращения, – то оказывается на виду разница меж отношением длины к ширине. У нашего корабля она составляла 13,3, а у южноамериканского – только 7,9. При всем этом полная скорость хода АПЛ пр. 627в подводном положении, на стадии предэскизного проектирования определялась в 25 уз, а во время ходовых испытаний она составила 23,3 уз (при 60% мощи АЭУ). В то же самое время Scipjack на контрольных пробегах развила в подводном положении ход 29 уз. Оба корабля имели практически равное обычное водоизмещение – 3065 и 3070 т соответственно, а мощность обоих ГТЗА у российскей лодки практически вдвое превосходила мощность 1-го ГТЗА Scipjack (35 000 л.с. против 22 000 л.с).

Разумеется, что ходовые свойства американской лодки были лучше. Обстоятельств тому несколько и посреди них можно выделить последующие. Во-1-х, всеохватывающая группа В.Н. Перегудова не ставила впереди себя задачку обеспечить АПЛ высшую скорость хода. Исходя из опыта 2-ой мировой войны ее спецы считали, что 25 уз будет полностью достаточно для уклонения от противолодочных сил и решения кораблем основной боевой задачки – нанесения ударов по береговым объектам. Во-2-х, невзирая на тесты моделей, форма кормовой оконечности корпуса и схема винто-рулевой группы АПЛ пр. 627 оказались далеки от совершенства. В конце концов, в-3-х, сама по себе удлиненная форма корпуса, не является хорошей для высокоскоростного движения под водой, но ее внедрение было принужденным – на лодке требовалось поместить огромный торпедный аппарат длиной практически 24 м и поперечником 1550 мм, занимавший два носовых отсека.

Если проблемы, связанные с конструкцией и формой корпусов удалось решить сравнимо стремительно, то разработка АЭУ отставала от установленных сроков. В конечном итоге, когда был закончен технический пр. 627, СКВ-143 получило от ее разработчиков только эскизные проекты. Это могло бы вызвать удивление, ведь принципная схема АЭУ была на сто процентов разработана еще сначала 1953 г. всеохватывающей группой под управлением Н.А. Доллежаля. Не достаточно того, уже к тому времени было завершено проектирование прямоточных парогенераторов с перегревом пара (СКБК Балтийского завода), циркуляционных насосов первого контура (ОКБ Ленинградского Кировского завода) и ПТУ большой мощи (СКВ Ленинградского Кировского завода), пригодной к размещению в отсеке АПЛ. Но основным камнем преткновения стал реактор.

В подавляющем большинстве «транспортируемые» (либо лодочные) АЭУ, которыми обустроены АПЛ, выполнены по двухконтурной схеме: вода под давлением в первом контуре и паротурбинный цикл с парогенератором во 2-м контуре. Грубо говоря, они состоят из 2-ух главных частей: паропроизводящей (ППУ) и паротурбинной (ПТУ) установок. Основой ППУ является реактор. Он представляет собой толстостенный вертикально стоящий цилиндр, выполненный из низколегированной углеродистой стали. Его нижняя часть (дно) наглухо заварена. Снутри корпуса реактора находится каркас активной зоны (A3), защищенный оболочкой. A3 является источником термический энергии. Она загружается тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ), в каких, за счет реакции деления ядер урана U235 появляется тепло. Каркас A3 – цилиндр, вставленный в корпус реактора, служит для размещения ТВЭЛ и направления движения регулирующих стержней системы управления и защиты. Сверху и снизу каркас закрыт опорными плитами, сразу поддерживающими его снутри корпуса реактора. Сверху реактор запирается крышкой, которая соединяется с его корпусом с помощью стандартных фланцев и крепежных болтов. В процессе установки крышки употребляются уплотнительные прокладки либо тороидальные уплотнения, снутри которых особая система поддерживает завышенное давление. На некоторых реакторах (к примеру, в южноамериканском S-5W, установленном на Skipjack) заместо фланцевого соединения было применено соединительное кольцо.

Автоматическое регулирование мощи реактора и остановка его в случае трагедии осуществляется с помощью системы управления и защиты (СУЗ). Стержни (регулирующие, компенсирующие и аварийной защиты) изготавливают из отлично всасывающих нейтроны материалов: бористой стали, кадмия либо гафния. Регулирующие стержни СУЗ созданы для управления мощью реактора. Они снабжены электромеханическим реечным приводом, обеспечивающим введение в активную зону со сравнимо низкими скоростями. Чем выше подняты регулирующие стержни, тем больше мощность реактора, и, напротив – по мере их опускания мощность реактора падает. Когда регулирующие стержни доходят до концевиков, реактор стопроцентно расхолаживается. Стержни аварийной защиты созданы для аварийной остановки реактора. При аварийном сбросе защиты стержни «выстреливаются» при помощи гидравлического либо хоть какого другого быстродействующего привода, в итоге чего ядерная реакция мгновенно прекращается.

Компенсирующие стержни употребляются для борьбы с «отравлением» в A3 реактора. Это явление вызвано тем, что во время работы реактора в активной зоне скапливаются продукты деления ядер. Некие из них, в особенности ксенон-135, захватывают нейтроны лучше, чем ядерное горючее, действуя как вредные поглотители, нарушая баланс нейтронов в реакторе. По мере скопления товаров деления, компенсирующие стержни выдвигаются в A3 до момента заслуги равновесия концентрации вредных поглотителей.

«Отравление» очень небезопасно во время аварийного сброса защиты. После остановки реактора происходит резкий скачок концентрации ксенона, что может привести к тому, что запуск реактора возможно окажется неосуществимым в течение нескольких часов. Не случаем, на российских (в том числе и в пр. 627), также американских АПЛ емкость АБ рассчитана таким образом, что в случае аварийного сброса защиты реактора (либо обоих реакторов) она обеспечивает кораблю движение в подводном наложении и сразу его запуск (либо реактора 1-го из бортов). Плановая остановка реактора осуществляется с помощью регулирующих стержней СУЗ. Они опускаются с таким расчетом, чтоб не допустить «отравления» A3, потому, когда АПЛ ворачивается в базу, приведение реактора в начальное состояние занимает несколько часов.

ТВЭЛы делаются из уран-циркониевого сплава в виде железных пластинок либо спиралевидных трубок. Меж ними циркулирует дистиллят воды высочайшей чистоты, именуемый водой первого контура. Она с помощью циркуляционных насосов первого контура (ЦНПК) подается в парогенератор (ПГ), который представляет собой вертикально стоящий теплообменный аппарат. Он насыщен секциями из огромного числа изогнутых (для компенсации температурного расширения) трубок, именуемых трубной системой. Через стены этой системы тепло первого контура передается питательной воде конденсатно-питательной системы (воде второго контура) и превращает ее в перегретый пар. В высшей части ПГ смонтированы паросборники и сепараторы, которые поддерживают влажность свежайшего насыщенного пара в определенных параметрах (менее 0,25%). На корабле пр. 627, к примеру, были установлены два прямоточных ПГ, любой из которых состоял из восьми камер и работал на собственный борт. На российских АПЛ второго и третьего поколений использовались более надежные ПГ с естественной циркуляцией воды второго контура. При этом каждую автономную петлю первого контура на них обслуживали четыре ПГ. Из них один являлся запасным. В случае необходимости этот ПГ можно бьшо подключить к любому из 3-х контуров теплоносителя.

Все оборудование ППУ размещено в специальной герметичной необитаемой выгородке. Она закрыта экранами био защиты. Место этой выгородки, для поддержания разряжения, обустроено системой вакуумирования. Для контроля и управления ППУ (кроме пультов удаленного управления) в реакторном отсеке размещены контрольно-измерительная аппаратура и клапаны с удаленным (гидравлическим и электрическим) либо ручным приводами. Если на корабле два реактора, то таких выгородок две.

2-ой основной составляющей АЭУ является ПТУ. Пар от трубной системы ПГ собирается в паросборнике и от него по главному паропроводу поступает маневровому устройству ГТЗА. В турбине фронтального либо заднего хода энергия пара преобразуется в кинетическую энергию вращения ее ротора. Вращающий момент через редукторную передачу (РП), шинно-пневматическую и зубчатую муфты передается гребному валу. На российских АПЛ первого поколения (в том числе и на пр. 627) от ведущей шестерни 2-ой ступени РП крутился ротор турбогенератора (так именуемый навешенный турбогенератор либо НТГ) корабельной электростанции. На АПЛ второго и третьего поколений устанавливались автономные турбогенераторы (АТГ), чьи роторы приводились во вращение паром от второго контура. Отработанный в турбине пар сбрасывается на главный конденсатор, через систему трубопроводов которого с помощью циркуляционного насоса (ЭЦН) прокачивается забортная вода. Конденсат из головного конденсатора забирается конденсатным насосом (ЭКН) и по напорно-питательному трубопроводу подается в ПГ для следующего цикла работы.

Управление работой ППУ осуществляется со специального пульта заданием расхода питательной воды в ПГ и мощи реактора. Управление частотой вращения ротора ГТЗА, и как следует, скоростью движения корабля, осуществляется либо удаленно, с пульта управления, либо с местного поста в турбинном отсеке методом воздействия на маневровое устройство (чем больше оно открыто тем выше скорость, и – напротив).

Для компенсации конфигурации объема теплоносителя первого контура при его разогреве либо охлаждении, также регулирования давления в нем при изменении мощи реактора, в ППУ предусмотрена система газа высочайшего давления, включающая в себя компенсаторы объема, ресиверные, пусковые и запасные баллоны газа высочайшего давления.

Остывание оборудования ППУ (теплообменника, фильтра первого контура, бака железноводной био защиты, привода компенсирующей решетки) делается пресной водой третьего контура. В ее систему входят насосы, теплообменник третьего и 4-ого контуров, трубопроводы и арматура. Теплоотвод от теплообменника третьего контура осуществляется при помощи забортной воды, подаваемой насосами 4-ого контура. Новые АПЛ имеют естественную циркуляцию воды 4-ого контура, что значимым образом понижает уровень шума АЭУ во время работы.

Применение ППУ и ПТУ с бессчетными очень шумящими обслуживающими механизмами, привело к необходимости разработки комплекса мер, направленных на понижение уровня шума корабля. По существу, личные ТТЗ, выданные СКБ-143, свелись к требованиям по понижению уровня создаваемого оборудованием воздушного шума, а вопрос об уровне его вибраций даже не ставился, потому что не был достаточно отлично исследован. Все же, все вспомогательные механизмы главной энергетической установки АПЛ расположили на виброизолирующих амортизаторах, а фундаменты под них облицевали вибропоглащающим резиновым покрытием, меж насосами и трубопроводами смонтировали гибкие патрубки. Для понижения уровня шума, на крепкий корпус корабля в районе расположения более шумящих основных и вспомогательных устройств нанесли звукоизолирующие покрытия.

Электроэнергетическая система (ЭЭС), как и у ДЭПЛ пр. 611, строилась на использовании неизменного тока. С одной стороны, такое решение разъяснялось желанием сделать проще схему запасного питания от АБ, и приемущественно для ЦНПК, а с другой – использовать уже переработанные эталоны оборудования и радиотехнических средств.

Базу ЭЭС корабля составляли два навешенных на ГТЗА турбогенератора (НТГ). Их применение позволило отрешиться от трубопроводов и устройств, нужных для автономных турбинных агрегатов, что, в итоге, позволило уменьшить водоизмещение корабля приблизительно на 200 т и уменьшить количество личного состава, нужного для обслуживания всей ЭЭС. Совместно с тем, НТГ, работая от редуктора ГТЗА, могли обеспечивать потребители электроэнергией только во время движения корабля. Ну и само по себе их внедрение приводило к усложнению переключения питания оборудования при реверсах гребного вала. В итоге такие электрогенераторы устанавливались лишь на российских АПЛ первого поколения.

В дополнение к НТГ на корабле были установлены: два дизель-генератора (ДГ) – как запасные и АБ – как аварийные источники электроэнергии. Особенностью последней являлось то, что в первый раз в российском флоте она могла заряжаться в подводном положении корабля без какой- либо связи с атмосферой. Для этого имелся особый комплекс, включавший в себя вентиляционную систему с фильтрами для поглощения аэрозолей, электролита и печь для дожигания водорода.

Внедрение атомной энергетики на ПЛ безизбежно поставило вопрос об обитаемости экипажа. При всем этом приходилось решать две взаимосвязанные задачки: обеспечение жизнедеятельности личного состава в критериях долгого пребывания в корпусе корабля без связи с атмосферой и обеспечение его защиты от радиационного воздействия работающей АЭУ. 1-ая задачка, в главном, была решена за счет использования портативных регенеративных установок с регенеративными субстанциями (в пластинках), поддерживающими в отсеках корабля воздух с нужной концентрацией кислорода и углекислого газа, также за счет внедрения в общекорабельные системы вентиляции особых фильтров для чистки воздуха от вредных примесей и кондюков. Для экспериментальной проверки критерий обитаемости, обеспечиваемых всеми этими системами, была подходящим образом модернизирована ДЭПЛ Народоволец, которая потом провела вкупе с экипажем под водой 50 суток без какой-нибудь связи с атмосферой.

2-ая задачка решалась конструктивной био защитой ППУ и корабельной дозиметрической установкой, обеспечивавшей измерение мощи гамма-излучения и интенсивности нейтронных потоков, концентрации радиоактивных газов и аэрозолей в отсеках корабля, радиоактивного загрязнения поверхностей помещений, оборудования, спецодежды и кожных покровов личного состава.

Особенной неувязкой для проектантов стало вооружение АПЛ, точнее сказать, огромная 1550-мм так именуемая особая торпеда Т-15, массой около 40 т. Вправду, уже 1-ые проработки проявили, что комплекс средств ее погрузки (выгрузки) и хранения на корабле, также система выстреливания должны были представлять собой очень сложные и почти во всем эксклюзивные конструкции. Чего стоила, к примеру, система выстреливания. Ее создание представлялось более сложной задачей. Дело в том, что принудительное выбрасывание таковой торпеды, длиной практически 24 м, с помощью сжатого воздуха (возможность использования для этой цели гидравлики даже не рассматривалась), добивалось размещения на лодке очень сильной системы боевых клапанов со значительными массогабаритными чертами. Кандидатурой мог бы стать самовыход, но для его реализации (по условиям неопасного выхода при всех вероятных скоростях хода относительно ТА) требовалось обеспечить торпеде практически нулевую плавучесть, а это безизбежно вело к повышению ее и без того огромных поперечника либо длины. Не много того, дальность стрельбы – 30 км со скоростью 29 уз – усложняла систему управления движением таковой торпеды. Достаточно сказать, что до момента окончания разработки технического проекта АПЛ пр. 627 (в мае 1954 г.) так и не удалось решить такие задачки, как удержание торпедой данного курса и выдачу ей четкого целеуказания корабельными средствами – по расчетам навигационный комплекс «Плутон» не обеспечивал требуемой точности определения места корабля. Для самообороны на корабле предполагалось установить два носовых 533-мм ТА, для которых запасные торпеды не предусматривались. Управление стрельбой большой торпедой должно было обеспечиваться устройствами управления стрельбой (ПУТС) «Тантал», а 533-мм торпедами – ПУТС «Торий».

В октябре 1953 г. разработка эскизного проекта первой российскей АПЛ была завершена, а в ноябре 1953 г. 5-ое Основное Управление МСП выдало по нему экспертное заключение. В нем, а именно, указывалось, что тактико-технические элементы корабля соответствуют требованиям ТТЗ кроме обычного водоизмещения (2900 т при данном значении 2650-2700 т) и численности экипажа (75 при данном значении 70 человек). Повышение водоизмещения было вызвано, сначала, повышением массы ПТУ (на 85 т), системы кондиционирования воздуха (на 15 т) и легкого корпуса (на 23 т), что было признано полностью обоснованным. Исходя из заключения, СКБ-143 уже в ноябре 1953 г. было предложено приступить к разработке технического проекта, не дожидаясь утверждения эскизного проекта Совмином, которое последовало только 21 декабря 1953 г.

Источник: dogswar.ru