Военное образование в России

Общекорабельные системы и корабельные устройства

 

Общекорабельные системы и корабельные устройства

 

Боевая и повседневная деятельность обуславливает необходимость оборудование кораблей различными техническими средствами, при помощи которых могли бы эффективно решаться следующие задачи:

1. Борьба за непотопляемость корабля путем удаления воды из за­топленных отсеков, а также приемом и перекачиванием жидкого балласта для спрямления поврежденного корабля.

2. Борьба с пожарами на корабле.

3. Противоатомная защита корабля от радиоактивного заражения.

4. Поддержание необходимых параметров воздушной среды для улучше­ния обитаемости жилых и служебных помещений, а также для создания не­обходимых условий хранения боезапаса и пищевых продуктов на корабле.

5. Обеспечение подачи пресной и забортной воды в различные поме­щения для удовлетворения хозяйственных и бытовых нужд л\с.

6. Удаление с корабля трюмной воды, различных нечистот и грязной воды.

Все эти задачи на корабле решаются при помощи корабельных систем.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БОЕВЫХ И ПОВСЕДНЕВНЫХ ОБЩЕКОРАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.

Корабельными системами называется совокупность специализированных трубопроводов, механизмов, аппаратов и приборов, предназначенных для выполнения определенных функций по обеспечению боевой и повседневной деятельности корабля, бытовых и хозяйственных нужд л/с.

На современных кораблях корабельные системы представляют собой автоматизированные комплексы с ДУ и централизованной системой контро­ля.

По назначению и характеру выполняемых задач все системы корабля делятся следующим образом:

- общекорабельные системы(ОКС), обеспечивающие деятельность корабля в целом;

- специальные системы, обеспечивающие работу отдельных механизмов и устройств, ЭУ или оружия.

Все ОКС по назначению и характеру выполняемых задач делятся на следующие:

- трюмные;

- балластные;

- противопожарные;

- защиты от ОВ, РВ и БС;

- бытового водоснабжения;

- отопления, хозяйственного пароснабжения и пропаривания;

- сточно-фановые;

- вентиляции и кондицианирования воздуха;

- холодильную.

По роду использования все корабельные системы делятся на две группы :

- боевые;

- повседневные.

К числу боевых систем, которые обеспечивают боевую деятельность корабля, относятся: трюмные, балластные, противопожарные, защиты от ОВ, РВ и БС.

К повседневным относятся: системы бытового водоснабжения, отопле­ния, хозяйственного пароснабжения, обогревания и пропаривания, венти­ляции и кондиционирования, а также холодильные системы.

В зависимости от типа перемещаемой среды трубопроводы делятся на водопроводы, воздухопроводы, газопроводы, паропроводы.

 

 

В группу трюмных систем входят водоотливная, осушительная и пере­пускная системы. Эти системы играют большую роль в обеспечении непо­топляемости корабля.

Водоотливная система предназначена для удаления из корабельных помещений большого количества воды, поступившей в корпус при его пов­реждении или в результате тушения пожара водой. Эта система состоит из водоотливных средств (насосов и эжекторов), приемных и водоотливных трубопроводов с арматурой, системы управления и приборов контроля. Производительность водоотливных средств 50-350 м³/ч, при напоре 7-8 м.вод.ст.

Осушительная система предназначена для периодического удаления небольшого количества воды, скапливающейся в выгородках из-за мелких течей, отпотевания корпуса и т.п. В качестве осушительных средств обычно используются водоструйные эжекторы и электронасосы. Их произво­дительность составляет 5-50 м³/ч. На малых кораблях осушительная сис­тема обычно совмещается с водоотливной.

Перепускная система обеспечивает перепуск и спуск воды из помеще­ний, не имеющих осушительных или водоотливных средств, в соседние и нижерасположенные помещения, имеющие средства осушения или водоотлива.

Балластные системы служат для перемещения водяного балласта или топлива в целях изменения осадки, дифферента и крена корабля. В группу балластных систем входят: балластная, дифферентная и креновая системы. Эти системы играют важную роль в обеспечении непотопляемости корабля, обеспечивая его спрямление. На кораблях малого и среднего водоизмеще­ния нет возможности устраивать специальные балластные, креновые и диф­ферентные цистерны. Их роль выполняют топливные цистерны, которые обо­рудуются системами затопления, осушения и перекачки топлива. В некото­рых случаях предусматривается искусственное затопление каких-либо вто­ростепенных помещений и кладовых в носу или корме для устранения диф­ферента.

 

 

 

Противопожарные системы предназначены для обеспечения взрыво- и пожаробезопасности корабля. К ним относятся: водяная противопожарная система, системы водораспыления, водяного орошения, затопления, водя­ных завес, пенотушения, жидкостного тушения, углекислотного тушения, паротушения. На кораблях всех классов системы пожаротушения широко развиты, однако не обязательно, чтобы каждый корабль имел все перечис­ленные системы.

На любом корабле имеется водяная противопожарная система (ВППС), которая предназначена для подачи воды из-за борта для тушения пожара. Но кроме этой основной функции ВППС используется для приведения в действие водоотливных и осушительных эжекторов, снабжения водой других систем, охлаждения ВМ и обеспечения бытовых корабельных нужд. В ка­честве пожарных насосов используются турбопожарные, электропожарные насосы и мотопомпы производительностью 50-250 м³/ч при напоре 80-160 м.вод.ст. Магистраль проложена вдоль всего корабля и имеет ответвления к пожарным кранам, эжекторам и другим потребителям. Система водораспы­ления предназначена для тушения пожара жидкого топлива в МКО распылен­ной водой. Питание водой производится от ВППС.

Системы водяного орошения предназначены для подачи воды из-за борта или из специальных цистерн к оросительным насадкам для тушения пожаров в хранилищах, взрывчатых и легковоспламеняющихся веществ, а также для орошения боевых постов, шахт и сходов. Система орошения пог­ребов боезапаса предназначена для предупреждения и тушения пожара в погребах путем охлаждения боезапаса. Система питается от ВППС, включа­ется вручную и автоматически при достижении температуры 72°С.

Система затопления предназначена для тушения или предотвращения пожара в погребах боеприпасов или хранилищах легковоспламеняющихся ма­териалов путем их преднамеренного затопления. Погреба или хранилища, расположенные ниже ВЛ, затопляются водой из-за борта через трубопрово­ды затопления. Погреба или хранилища расположенные выше ВЛ, заполняют­ся водой с помощью ВППС. Осушение погребов и хранилищ производятся с помощью систем осушения или перепускной системы.

Система водяных завес предназначена для подачи воды из-за борта для создания сплошных водяных завес, препятствующих распространению пламени, пара, газа, а также для охлаждения корпусных конструкций. От систем водораспыления и орошения эта система отличается только типом насадки.

Система жидкостного (химического) тушения предназначена для туше­ния горящего топлива в машинно-котельных отделениях и пожара на элект­ростанциях посредством подачи в эти помещения огнегасительной жидкости (хладон 114В-2, состав 3,5, ОЖ-1, БФ-2).

Система углекислотного тушения предназначена для тушения пожара жидкого топлива в машинно-котельных отделениях путем заполнения их уг­лекислым газом.

Система паротушения предназначена для тушения пожара топлива в топливных отсеках и под котлами в машинно-котельных отделениях путем заполнения их насыщенным паром от главных и вспомогательных котлов.

Системы защиты от ОВ, РВ и БС предназначены для защиты людей, оборудования, снаряжения и оружия, а также корабля в целом от пораже­ния отравляющими, радиоактивными веществами и бактериологическими средствами.

В эту группу входят системы противохимической вентиляции, дегаза­ции, дезактивации и водяной защиты.

Система противохимической вентиляции предназначена для предотвращения проникновения внутрь корпуса корабля различных видов отравляющих веществ и предусматривает перевод корабельной вентиляции на замкнутый цикл, очищение и обогащение кислородом воздуха и создание внутреннего подпора воздуха.

Системы дегазации и дезактивации предназначены для приготовления и подачи специального раствора на верхнюю палубу для удаления отравляющих и радиоактивных веществ с наружных корабельных конструкций.

Система водяной защиты наряду с другими задачами (тушение пожаров на верхней палубе, снижение теплового поля корабля), снижает степень загрязнения корпуса отравляющими веществами за счет создания над кораблем купола распыленной воды. Если в состав системы водяной защиты входит бак-дозатор для приготовления раствора, то такая система называется универсальной системой водяной защиты (УСВЗ).

 

Повседневные корабельные системы

 

 

Повседневные корабельные системы обеспечивают повседневную дея­тельность корабля, а также бытовые и хозяйственные нужды личного сос­тава.

К повседневным относятся системы бытового водоснабжения, отопле­ния, хозяйственного пароснабжения, обПовседневные корабельные системыогревания и пропаривания, системы вентиляции и кондиционирования, холодильные и др.

Системы бытового водоснабжения предназначены для обеспечения хо­зяйственно-бытовых и санитарных нужд пресной и забортной водой. В эту группу входят системы пресной, питьевой, мытьевой и забортной воды. На кораблях малого водоизмещения система пресной воды выполняет функции систем питьевой и мытьевой воды.

Система забортной воды обеспечивает подачу забортной воды к оп­реснительным установкам, на охлаждение различных приборов и механиз­мов, промывания унитазов и в исключительных случаях для помывки лично­го состава. Питание системы обеспечивается забортной водой или от ВППС.

Системы отопления, хозяйственного пароснабжения, обогревания и пропаривания объединены в одну систему и предназначены для обогрева жилых и служебных помещений корабля в холодное время года, пропарива­ние цистерн топлива и масла, подогрева мытьевой воды в водонагревате­лях, кипячения питьевой воды в паровом самоваре и т.п.

Сточно- фановые системы предназначены для удаления с корабля сточных и фекальных вод. К ним относятся сточная, фановая, система шпигатов с открытых палуб.

Сточная система предназначена для удаления грязной воды из умы­вальников, бань, прачечных, душевых.

Фановая система служит для отвода фекальных вод из гальюнов. Система шпигатов с открытых палуб обеспечивает отвод за борт воды, попавшей на открытые палубы.

Система вентиляции предназначена для поддержания в корабельных помещениях требуемого газового состава воздуха путем удаления загряз­ненного и подачи свежего воздуха в необходимом количестве. На эту сис­тему возлагается задача коллективной противохимической и противоатом­ной защиты личного состава, находящегося на боевых постах и в меди­цинских учреждениях. Система вентиляции разделяется на две основные группы: повседневную, или обиходную, которая обслуживает жилые, куль­турно-просветительные и бытовые помещения, и боевую, которая обслужи­вает помещения и боевые посты, обеспечивающие боевую деятельность ко­рабля.

На современных кораблях устанавливаются системы кондиционирования воздуха, которые кроме нормального газового состава воздуха создают заранее его температуру и влажность, т.е. благоприятный для человека микроклимат.

Холодильная система предназначена для охлаждения провизионных ка­мер и поддерживания в них низких температур, необходимых для длитель­ного хранения скоропортящихся продуктов.

Все корабельные системы должны поддерживаться в постоянной исп­равности и готовности к действию, так как от них зависит живучесть ко­рабля, и в первую очередь такие ее составные части, как непотопляе­мость и взрывобезопасность.

 

 

 

 

НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ И ОСОБЕННОСТИ РАСПОЛОЖЕНИЯ КОРАБЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ.

Корабельными устройствами называются комплексы механизмов, прис­пособлений и систем, предназначенные для обеспечения кораблю необходи­мых маневренных и эксплуатационных качеств.

К основным корабельным устройствам на надводных кораблях относят­ся: рулевое, якорное, швартовое, буксирное, катерное и шлюпочное, гру­зовое, успокоения бортовой качки, леерное, тентовое, устройство для приема и передачи топлива и грузов на ходу, а также спасательные средства.

У различных классов кораблей перечисленные устройства имеют раз­личную степень развития, а некоторые из них могут совсем отсутствовать.

Рулевое устройство предназначено для обеспечения управляемости корабля. Потеря кораблем управляемости может привести к серьезной ава­рии, а в боевых условиях - к гибели корабля. Поэтому рулевое устройс­тво является одним из важнейших устройств на корабле. Оно состоит из одного или нескольких рулей, рулевого привода, рулевой машины и систе­мы управления рулевой машины.

Руль является рабочей частью рулевого устройства, так как он не­посредственно воспринимает гидродинамическое давление и обеспечивает тем самым поворот корабля в нужном направлении. Предельный угол перек­ладки руля составляет не более 30-35 градусов, скорость перекладки достигает 2-3 градусов в секунду.

Рулевой привод обеспечивает передачу вращающего момента от руле­вой машины на руль. Рулевые приводы могут быть механическими и гидрав­лическими. На современных кораблях наиболее широкое применение получи­ли гидравлические приводы, отличающиеся плавностью действия и надеж­ностью в эксплуатации.

Неотъемлемой частью всякого рулевого привода является румпель, который устанавливается непосредственно на баллер руля и обеспечивает его поворот в нужную сторону. Он может иметь форму сектора, стержня или поперечины.

Рулевая машина соединена непосредственно с рулевым приводом и вы­рабатывает усилие, необходимое для перекладки руля. Обычно она уста­навливается в корме корабля в так называемом румпельном отделении. На­иболее широкое развитие получили электрические и электрогидравлические рулевые машины.

Система управления рулевой машиной соединяет штурвальную тумбу внешнего поста управления с рулевой машиной, находящейся в кормовой части корабля. Передача управляющих сигналов к рулевой машине может осуществляться механическим, электрическим и электрогидравлическим способами. Обычно на корабле три пульта управления рулем: основной пульт - на ГКП; запасной - на ЗКП и аварийное управление рулем - не­посредственно из румпельного отделения. В настоящее время большинство кораблей оборудованы системами автоматического управления, которые поз­воляют удерживать корабль на заданном курсе без вмешательства рулевого

Якорное устройство предназначено для постановки корабля на якорь, надежного удерживания его на месте и для съемки с якоря. Оно располо­жено в носовой части корабля и состоит из якоря якорных цепей и прис­пособления для отдачи, крепления и хранения якоря и якорных цепей.

Якоря обеспечивают прочную связь корабля с грунтом и создают удерживающую силу. Каждый корабль имеет обычно два якоря, которые хра­нятся в якорных клюзах. Например, на эскадренном миноносце имеются два якоря по 2250 кг.

Якорные цепи связывают якорь с кораблем. Они состоят из звеньев и изготавливаются отрезками, называемыми смычками. Длинна смычки 25-27 м. Вся цепь состоит из нескольких смычек и может достигать длины 200-300 метров. Необходимо иметь ввиду, что корабль будет надежно удерживаться на месте, если длина вытравленной якорной цепи будет составлять при­мерно три глубины места якорной стоянки. Например, если глубина 80 м, то длина вытравленной якорной цепи должна быть не менее 240 м. Якорные цепи хранятся в цепных ящиках. С кораблем якорная цепь соединяется с помощью специального устройства (жвака-галса), которое позволяет в случае экстренной надобности быстро отдать конец якорной цепи. Крепле­ние якорной цепи к корпусу при стоянке корабля на якоре и временное задержание ее при отдаче якоря производится с помощью различных типов стопоров. Подъем якоря при съемки корабля с якоря производится с по­мощью якорных шпилей. После съемки якорь втягивается в клюз и надежно закрепляется в нем походными стопорами.

Швартовное устройство предназначено для надежного удержания ко­рабля на месте при стоянке его у стенки, причала или у борта другого корабля. Оно размещается на верхней палубе по бортам и состоит из швартовых кнехтов, киповых планок, тросовых отводов, швартовых клюзов, швартовых шпилей и тросовых вьюшек.

Швартовые тросы (канаты) обеспечивают закрепление (швартовку) ко­рабля у места стоянки. В качестве швартовов у них применяются сталь­ные, пеньковые, капроновые и нейлоновые канаты (тросы).

Швартовые кнехты представляют собой парные чугунные или стальные тумбы с общей плитой (фундаментом), установленные на верхней палубе по бортам. Обычно на корабле устанавливаются 2-3 пары кнехтов.

Киповые планки, тросовые отводы и швартовные клюзы обеспечивают направление тросов к кнехту или шпилю и предохраняют их от перетирания об острые края корпусных деталей.

Швартовые шпили служат для выбирания швартовных тросов при подтя­гивания корабля к месту стоянки или для обтягивания швартовов. Обычно на баке устанавливается якорно-швартовный шпиль, а на юте - швартовный шпиль. Якорно-швартовный шпиль более мощный и имеет два барабана - цепной и швартовный, а у швартовного шпиля - один только швартовный барабан.

Тросовые вьюшки обеспечивают хранение швартовных тросов по-поход­ному.

Корабль может швартоваться к стенке или причалу бортом или кор­мой. В последнем случае швартование производится с отдачей якоря.

Буксирное устройство предназначено для буксировки кораблей, не имеющих возможности самостоятельного движения, и для буксировки данно­го корабля другими кораблями. Оно состоит из буксирных тросов (букси­ров), устройств для закрепления буксирного троса на корабле, буксирных клюзов, киповых планок на носу и корме. Буксировка корабля может про­изводится носом и кормой. На тихой воде возможна буксировка борт о борт. В этом случае для буксировки применяется швартовное устройство. В последнее время широко применяется буксировка за лапы якоря. При этом буксировочный трос огоном (петлей) надевается на лапы якоря, а якорная цепь потравливается смычки на две и берется на стопор. Может быть буксировка за два якоря.

Катерное и шлюпочное устройства предназначены для спуска, подъ­ема, хранения и закрепления катеров и шлюпок по-походному. Корабельные катера и шлюпки предназначены для обеспечения связи корабля с берегом и другими кораблями при стоянке на рейде, для спасательных целей, при производстве всевозможных работ, для обучения личного состава морской практике (шлюпки) и других целей. Спуск и подъем шлюпок обычно произ­водятся шлюпбалками, а катера спускаются и поднимаются грузовыми стре­лами.

Грузовое устройство предназначено для механизации всевозможных погрузочно-разгрузочных работ, таких, как прием и выгрузка боеприпа­сов, провизии, снабжения, спуск и подъем катеров и т.п. В качестве грузовых устройств на кораблях ВМФ наиболее широкое распространение нашли грузовые стрелы.

Леерное устройство обеспечивает защиту личного состава от случай­ного падения за борт. Оно состоит из стоек, поручней и ограждающих ле­еров - стальных тросов или прутков. На случай штормовой погоды вдоль верхней палубы и в других местах выставляться штормовые леера и поруч­ни для удобства передвижения личного состава.

Тентовое устройство устанавливается для защиты личного состава, находящегося на открытых участках палубы и надстроек, от солнца и ат­мосферных осадков. На военных кораблях тентовые устройства обычно съ­емные и устанавливаются при стоянке на якоре или швартовах.

Устройство для передачи и приема топлива и грузов на ходу обеспе­чивает пополнение запасов кораблей в море и увеличивает тем самым эф­фективность их боевого использования. Прием и передача грузов, топли­ва, а в отдельных случаях и личного состава производятся с помощью подвесных канатных дорог или вертолетов. При передаче топлива и грузов корабли могут следовать в кильватере (кильватерный способ) или нахо­диться в траверзе друг друга (траверзный способ). Скорость кораблей при приеме и передаче составляет 8-10 уз, волнение моря не должно пре­вышать 4 баллов.

Спасательные средства предназначены спасания личного состава ко­рабля. Количество и виды спасательных средств устанавливаются по нор­мам. Они делятся на коллективные (плоты, шлюпки, катера) и индивиду­альные (спасательные жилеты, круги, пояса, нагрудники, спасательные буи). Количество спасательных средств устанавливается по числу личного состава плюс 5% запасных.

 

 

 

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ОРУЖИЯ, ВООРУЖЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НА КОРАБЛЕ.

Каждый корабль предназначен для решения боевых задач, свойствен­ных его классу. Поэтому на корабле в первую очередь обеспечивается це­лесообразное и удобное расположение вооружения и технических средств, а также помещений, из которых в боевой обстановке ведется управление как самим кораблем, так и его оружием.

Размещение оружия, технических средств и помещений на различных кораблях имеет свои особенности.

Пусковые установки крылатых ракет, главная артиллерия и противо­лодочное бомбовое вооружение размещаются обычно на верхней палубе, преимущественно в носовой и кормовой частях.

Пусковые установки зенитных ракетных комплексов и зенитная артил­лерия размещаются на верхней палубе и надстройках с расчетом обеспече­ния наибольших углов обстрела и наибольшей плотности огня в каждом секторе обстрела.

Погреба боезапаса размещаются по возможности ниже ватерлинии вблизи соответствующих установок.

Торпедное вооружение, если таковое предусмотрено на корабле, рас­положено в средней части верхней палубы в диаметральной плоскости или по бортам.

Мины принимаются на корабль перед выходом на минную постановку и устанавливаются на минные рельсовые пути на верхней палубе, преиму­щественно в кормовой части. Специальные минные заградители имеют, кро­ме того, погреба минного боезапаса и соответствующее оборудование для приготовления и постановки мин.

Энергетическая установка, как правило, располагается в средней части корабля и занимает 20 - 40% его длинны. Топливо, смазочное мас­ло, котельная и питьевая вода размещаются в междудонном пространстве под котлами или дизелями, а также в бортовых цистернах.

Внутренний объем корабля переборками, палубами и платформами раз­делен на большое количество жилых и служебных помещений.

Все корабельные помещения в зависимости от их назначения, а также работ, выполняемых в этих помещениях, подразделяются на три группы:

- помещения, предназначенные для управления кораблем в целом;

- помещения, занимаемые боевыми частями и службами корабля;

- жилые, служебные, санитарно-бытовые и прочие общекорабельные помещения.

На дверях, люках или горловинах каждого помещения должны быть надписи, указывающие названия помещений.

 

Общекорабельные системы и устройства играют важную роль не только в обеспечении жизнедеятельности корабля, но в первую очередь придают кораблю необходимые боевые качества. Например, противопожарные, трюм­ные и балластные системы обеспечивают живучесть корабля, рулевое уст­ройство обеспечивает кораблю необходимые маневренные качества, уст­ройство для передачи и приема топлива и грузов на ходу позволяет уве­личить автономность корабля, эффективность его боевого применения. По­этому от состояния и работоспособности общекорабельных систем и уст­ройств зависит деятельность корабля в целом.

 

 

 

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ КОРАБЛЕЙ

 

История войн на море непосредственно связана с непрекращающимися поисками наиболее эффективных способов передвижения кораблей. В тече­нии многих веков для этой цели использовались весла, а парус выполнял вспомогательную роль, ибо морской сражение обычно заканчивалось абор­дажным боем, паруса же не обеспечивали достаточной маневренности при подходе к противнику и уклонении от него. Так продолжалось до тех пор, пока водоизмещение кораблей не возросло настолько, что возможности ве­сельного движителя стали тормозом для дальнейшего развития кораблест­роения. Это повлекло за собой усовершенствование конструкции парусного вооружения и способов управления парусами, что позволило отказаться от весел сначала на крупных, а затем и на остальных кораблях.

По мере роста водоизмещения кораблей приходилось развивать их па­русную оснастку. Однако несмотря на талант и усилия кораблестроителей, самые быстрые парусные корабли не могли плавать со скоростью более 12-13 узлов. Эта скорость так и не была превышена до последних дней парусного флота.

В истории техники содержится множество примеров, когда открытия в одной области вызывали в другой полную переоценку ценностей. Это в равной мере относится к кораблестроению, которое претерпело кардиналь­ные изменения с появлением паровой машины. За несколько десятилетий благодаря прогрессу науки и техники паровые корабли претерпели значи­тельные изменения. Быстрыми темпами шло совершенствование их вооруже­ния, усиливалась техническая оснащенность. Это обусловило появление новых дополнительных функций энергетических устройств. Наряду с обес­печения движения корабля они стали снабжать оружие и технику различны­ми видами энергии, а также использоваться для улучшения обитаемости.

Прошло немногим более 170 лет с той поры, как впервые корабль вы­шел в море под котломашинной установкой. А как за этот относительно небольшой исторический период изменились корабли! И первостепенная роль в этой эволюции принадлежит прогрессу в корабельной энергетике.

НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ И ОСОБЕННОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НА НАДВОДНЫХ КОРАБЛЯХ.

Современная корабельная энергетическая установка (КЭУ) представ­ляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих движение ко­рабля, его маневрирование, действие вооружения и средств борьбы за жи­вучесть, а также нормальную жизнедеятельность личного состава.

КЭУ включает в себя большое число различных элементов, тип и число которых зависит от типа и конструктивной схемы установки, целе­вого предназначения корабля, на котором она размещена. В общем случае в составе КЭУ можно выделить 4 основные части:

- главную энергетическую установку (ГЭУ),

- вспомогательную энергетическую установку (ВЭУ),

- электроэнергетическую систему (ЭЭС),

- независимые механизмы, обеспечивающие работу корабельных устройств и систем общекорабельного назначения.

 

 

 

Главная энергетическая установка

Главной энергетической установкой называют часть КЭУ, обеспечи­вающую движение корабля и его маневрирование.

Она является важнейшим элементом энергетической установки корабля и во многом определяет его боевые возможности. Главная энергетическая установка состоит из одной или нескольких автономных групп движения, каждая из которых объединяет механизмы, обеспечивающих работу одного движителя. Как правило, автономная группа движения включает в свой состав главный двигатель, передачу мощности и валопровод с обслуживаю­щими их системами, а также корабельный движитель, о котором мы говори­ли при рассмотрении мореходных качеств корабля.

Главный двигатель обеспечивает ход корабля. Именно в нем происхо­дит превращение химической энергии топлива в механическую энергию, не­обходимую для вращения движителя. Наиболее важными параметрами, харак­теризующими главный двигатель как элемент автономной группы движения, является его мощность N_e и частота вращения n.

В настоящее время на кораблях ВМФ в качестве главных используются средние и высокооборотные двигатели внутреннего сгорания, паровые тур­бины и газотурбинные двигатели. По причинам, о которых будет сказано ниже, мощность от корабельного главного двигателя не может передавать­ся к движителю напрямую. Это обусловило применение в составе автоном­ной группы движения промежуточного элемента, называемого передачей мощности.

Передача мощности представляет собой агрегат, расположенный между главным двигателем и валопроводом, предназначенный для изменения час­тоты вращения и крутящего момента двигателя по определенному закону, определяемому типом передачи и движителя, а также условиями работы главной энергетической установки. Передача мощности может также выпол­нять некоторые дополнительные функции, в частности «собирать» мощности нескольких главных двигателей на один движитель, «раздавать» мощность одного главного двигателя на несколько движителей, разобщать двигатели от движителей, осуществлять реверс и т.д.

Различают передачи мощности зубчатые, гидравлические, электричес­кие и комбинированные.

Появление зубчатых передач мощности (редукторов) в составе ГЭУ было связано с применением в корабельной энергетике начиная с середины 90-х годов прошлого века надежных и пригодных для практического ис­пользования паровых турбин. По целому ряду показателей они значительно превосходили паровые машины и быстрыми темпами стали вытеснять послед­них из практики кораблестроения того времени. Однако создатель паровых турбин английский инженер Чарльз Парсонс (1854-1931) столкнулся с проблемой, связанной с резким падением экономичности турбинной уста­новки по мере снижения скорости хода корабля. Оказалось, что турбина сохраняет свое значительное преимущество по КПД перед паровой маши­ной только при высоких оборотах ее вала. В тоже время гребной винт имеет наибольший КПД при относительно умеренных частотах вращения.

В стремлении кардинально решить проблему увеличения экономичности Парсонс отказался от применения турбин, непосредственно связанных с гребным валом, так называемых «прямодействующих», и применил редук­тор, позволяющий снизить обороты гребного вала при сохранении высоких оборотов турбины.

Наряду с созданием оптимальных условий для совместной работы вы­сокообортного двигателя и движителя зубчатые передачи позволяют обес­печить возможность суммирования мощности нескольких двигателей на один вал. Существуют также установки, где зубчатая передача может переда­вать мощность одного главного двигателя на две линии вала. Среди всех типов передач мощности зубчатые обладают наименьшими массой и габари­тами. Основными их недостатками являются высокий уровень шумности и дополнительные потери на трение в зубчатых зацеплениях (КПД редукто­ров равен 0,96 - 0,98).

В поисках эффективных способов передачи мощности от двигателя к движителю конструкторы обратились к электродвижению, принцип которого впервые был реализован в 1903 году на первом дизельном судне - речном танкере «Вандал» водоизмещением 1150 тонн.

В кораблестроении электродвижение получило признание, особенно в США, несколько позже, когда были достаточно полно разработаны теорети­ческие основы, подготовлены конструкторские кадры и что особенно важ­но, освоены промышленностью достаточно мощные гребные электродвигатели и турбогенераторы с приемлемыми для корабельных условий массой и габа­ритами. С 1915 года в США началось серийное строительство линкоров с применением электродвижения, первый из которых «Нью-Мехико» водоиз­мещением около 35 тысяч тонн с турбоэлектрической установкой мощностью 40 тысяч л.с. и скоростью хода 21,5 уз. вошел в строй в 1918 году.

К преимуществам энергетических установок с электропередачей можно отнести: возможность использования нереверсивных главных двигателей, удобство управления установкой, отсутствие жесткой связи между движи­телем и главным двигателем, а также повышенная надежность установки в связи с применением нескольких турбогенераторов, питающих гребные электродвигатели.

Основными недостатками энергетических установок с электропереда­чей являются: пониженная экономичность вследствие двойного преобразо­вания энергии (КПД электропередачи на переменном токе 0,86-0,94, на постоянном 0,81-0,89), более высокая стоимость и большая масса по сравнению с другими типами передач.

В современном военном флоте установки с электродвижением практи­чески не применяются, за исключением дизель-электрических подводных лодок, а также нескольких атомных подводных лодок США и Франции (для снижения шумности). Однако нельзя исключить появления в будущем над­водных кораблей с электродвижением на основе использования в качестве главных двигателей магнитогидродинамических генераторов (МГДГ), позво­ляющих получать электрическую энергию из тепловой прямым преобразова­нием.

Сочетание главного двигателя и передачи мощности, входящих в сос­тав одной автономной группы движения, принято называть главным агрега­том. Связующим звеном между ним и движителем служит валопровод, предс­тавляющий собой систему взаимно соединенных валов с опорными и упорны­ми подшипниками, соединительными, разобщительными и уплотнительными устройствами. Он предназначен для передачи движителю крутящего момен­та, развиваемого главным двигателем, восприятия осевой силы - упора, создаваемого движителем при его вращении в воде, и передачи упора че­рез главный упорный подшипник корпусу корабля.

Взаимодействие основных элементов входящих в состав ГЭУ автоном­ных групп движения происходит следующим образом. Крутящий момент дви­гателя, работающего на некоторой мощности при некоторой частоте враще­ния, преобразуется в передаче мощности и подводится к движителю. Дви­житель, потребляя подведенную к нему энергию, вращается, создавая упор, который через валопровод и главный упорный подшипник передается корпусу корабля. Корабль начинает двигаться и разгоняется до некоторой скорости V, пока сопротивление воды его движению не станет приблизи­тельно равным по величине суммарному упору, создаваемому движителями.

Для увеличения скорости хода необходимо увеличить подводимую к движителя мощность и его частоту вращения, что достигается увеличением подачи топлива в главном двигателе.

Практически все боевые корабли, за исключением некоторых типов подводных лодок, оснащены многовальными главными энергетическими уста­новками. Это позволяет, кроме выполнения основной функции - обеспече­ния движения корабля, управлять им при помощи главных двигателей, из­меняя частоту вращения движителей, что особенно важно при выходе из строя рулевого устройства.

Несмотря на первостепенную значимость главной энергетической ус­тановки, без взаимодействия со всем комплексом элементов КЭУ, она не может в полной мере обеспечить высокие боевые качества корабля. Поэто­му важное место в составе КЭУ, наряду с главной энергетической уста­новкой, занимает вспомогательная энергетическая установка (ВЭУ). Она предназначена для поддержания боеспособности корабля и жизнедеятель­ности личного состава при стоянке на якоре или швартовах, а также вво­да в действие ГЭУ при приготовлении корабля к бою и походу. В общем случае в ее состав могут входить вспомогательные котлы, опреснительные установки, стояночные электрогенераторы, компрессоры воздуха высокого давления.

Появление в 90-е годы ХIХ века на кораблях флота вспомогательных котлов было обусловлено существенным увеличением доли отводимого от главных котлов пара бля обеспечения вспомогательных нужд (привода вспомогательных механизмов, отопления и т.п.). Наиболее широкое приме­нение в качестве вспомогательных получили в русском флоте того времени паровые котлы системы инженера В.Г.Шухова. Благодаря удачной конструк­ции и исключительной надежности предложенный им в 1896 году водотруб­ный котел безотказно служил отечественной энергетике более 50 лет.

В настоящее время более широкое распространение на кораблях полу­чили вспомогательные котлы огнетрубного типа, в которых, в отличие от водотрубных, по трубкам протекает не вода, а образовавшиеся при сжига­ния топлива газы.

На современных кораблях пар от вспомогательных котлов расходуется на бытовые нужды (паровое отопление, подогрев воды для душа, для рабо­ты камбузных котлов и самоваров), для поддержания заданной температуры масла в расходных цистернах (баках) главных двигателей и редукторов, а также для обеспечения некоторых работ (пропаривание топливных цистерн перед чисткой, продувка забортных отверстий при плавании во льдах).

По мере совершенствования конструктивных схем котельных установок все более жесткие требования по солесодержанию стали предъявляются к котловой воде. Для ее получения из забортной и были созданы специаль­ные установки - опреснители.

Стояночные электрогенераторы предназначены для снабжения электро­энергией повседневных потребителей корабля при его стоянке на рейде или у необорудованного пирса.

Компрессоры воздуха высокого давления обеспечивают поддержание необходимого давления воздуха в пусковых баллонах дизелей, в баллонах воздушных систем управления энергетической установкой, в воздушных баллонах некоторых противопожарных систем, а также работу пневмоинс­трумента.

С изобретением П.Н.Яблочковым маломощной дуговой лампы, названной впоследствии свечой Яблочкова, с 1878 г. на кораблях русского флота стало внедряться палубное электроосвещение. В 1882 г. на смену свечам Яблочкова пришли лампы накаливания, изобретенные Л.Н.Лодыгиным и усо­вершенствованные Эдисоном.

Широкое применение электроосвещения на кораблях вызвало усовер­шенствование конструкции электромашин, что в свою очередь способство­вало использованию их в качестве двигателей корабельных механизмов и, таким образом, привело к появлению корабельного электропривода. Внед­рение электродвигателей на кораблях начинается с 1888 г. вначале в ка­честве приводов для вентиляторов, а затем в артиллерийских установках для подачи боеприпасов и вращения башен.

Массовая электрификация корабельных механизмов (вентиляторов, на­сосов, рулевых устройств, арт.установок и других) на кораблях русского флота была осуществлена к 1900 - 1902 г.г.

Так в начале XX века в составе корабельной энергетической уста­новке сформировалась еще одна из составных ее частей, названная впос­ледствии электроэнергетической системой корабля. Электроэнергетическая система корабля в современном ее виде представляет собой совокупность источников и преобразователей электроэнергии, распределительных уст­ройств и кабельных трасс, обеспечивающих корабельные потребители электроэнергией.

За свою относительно короткую историю корабельная электроэнерге­тика претерпела громадные изменения. Сегодня на корабле нет практичес­ки ни одного комплекса вооружения или другого технического средства, где бы не применялись электроприводы, электрофицированные приборы и устройства. Степень электрификации корабля достигает 900 - 1000 Вт на тонну водоизмещения и устойчивая тенденция к ее росту сохраняется.

По мере усиления технической оснащенности кораблей флота из сос­тава вспомогательной энергетической установки в самостоятельную часть КЭУ стали выделять группу механизмов, обеспечивающих работу корабель­ных устройств и общекорабельных систем. Их принято называть независи­мыми механизмами. К ним относятся: якорные и якорно-швартовые шпили (брашпили), лебедки, рулевые машины, активные успокоители качки, холо­дильные машины, вентиляторы, насосы общекорабельных систем.

В качестве одного из прообразов независимых механизмов, применен­ном на корабле, можно назвать центробежный вентилятор с ручным приво­дом, установленный на подводной лодке, построенной в России в 1834 г. инженер-генералом Карлом Шильдером. Он обеспечивал работу системы вен­тиляции, предназначенной для очистки воздуха внутри лодки при ходе ее вблизи поверхности воды.

Насосы, как независимые механизмы общекорабельных систем, стали применяться на кораблях в 70-е годы XIX столетия, когда перед специа­листами встал вопрос о защите кораблей от вторжения больших масс воды во внутреннее пространство через подводные пробоины.

В это же время корабли стали оснащаться шпилями, брашпилями и ру­левыми машинами с паровым приводом.

Начало широкого использования холодильных машин на военных кораб­лях различных государств было положено русским флотом после опытов, проведенных на канонерской лодке "Хивинец", вступившей в строй боевых кораблей флота в 1906г. Холодильная машина на этом корабле использова­лась, в частности, и для охлаждения воздуха в жилых помещениях, что по тому времени было весьма прогрессивным и положило начало зарождению кондиционирования воздуха на кораблях.

Увеличение числа независимых механизмов - это объективная тенден­ция развития корабельной энергетики. Более развитая сеть независимых механизмов полнее обеспечивает потребности корабля, позволяет расши­рить его боевые возможности.

Рассмотренные составные части КЭУ, несмотря на различие выполняе­мых ими функций, глубоко взаимосвязаны и представляют собой единый ор­ганизм. Любые нарушения работоспособности отдельных его элементов не­избежно влекут за собой ограничение возможностей установки в целом, что в свою очередь приводит к снижению боевых и мореходных качеств ко­рабля. В итоге корабль может стать неспособным к выполнению в полной мере свойственных ему боевых задач. Для недопущения подобного все тех­нические средства КЭУ должны поддерживаться в исправном состоянии и постоянной готовности к действию. Это должно быть предметом повседнев­ной заботы личного состава электромеханической боевой части корабля.

Элементы энергетической установки размещаются в специальных поме­щениях (отсеках): реакторный отсек (РО), котельное отделение (КО), ма­шинное отделение (МО), машинно-котельное отделение ( МКО) и т.д.

Как правило, главная энергетическая установка размещается в сред­ней части корабля. Для повышения живучести КЭУ основные ее элементы обычно размещаются в разных отсеках. Например, в носовом машинном от­делении (НМО) и кормовом машинном отделении (КМО).

Таким образом, КЭУ не только обеспечивает кораблю боевые и море­ходные качества, но и непосредственно влияет на работу всех его час­тей, приборов, механизмов и вооружения. Поэтому от выбора того или иного типа КЭУ зависит деятельность корабля в целом.

 

 

 

СХЕМЫ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ОСНОВНЫХ ТИПОВ КОРАБЕЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК.

Каждый корабль в зависимости от боевого назначения и характера выполняемых задач, возможностей размещения и многих других факторов оснащается определенным типом энергетической установки.

В общем случае тип современной КЭУ определяется родом используе­мых в ней главных двигателей (дизель, ГТД или паровая турбина), а так­же способом получения тепловой энергии для нагрева рабочего тела (сжи­гание органического топлива или использование энергии деления ядер изотопов урана). В зависимости от этого различают котлотурбинные, ядерные, газотурбинные, дизельные и комбинированные ЭУ.

Котлотурбинная энергетическая установка (КТЭУ).

Рассмотрим состав, тепловую схему и принцип действия котлотурбин­ной энергетической установки (КТЭУ).

Основными элементами КТЭУ являются:

- главная котельная установка, обеспечивающая паром паротурбинную установку и бытовые нужды личного состава на ходу корабля;

- паротурбинная установка, преобразующая тепловую энергию пара в механическую работу для вращения валопроводов с гребными винтами;

- главная конденсационная установка, которая служит для конденса­ции пара поступающего от главных турбин, вспомогательных турбомеханиз­мов и теплообменных аппаратов;

- валопроводы и гребные винты, создающие упор для обеспечения движения корабля;

- вспомогательные механизмы, трубопроводы и аппараты, обслуживаю­щие КТЭУ.

Главные котлы, турбины и конденсаторы с обслуживающими их меха­низмами и системами, в/проводы с гребными винтами объединены в две турбокотельные группы, каждая из которых размещена в своем машинно-ко­тельном отделении (МКО) и составляет машинно-котельную установку (МКУ).

В состав каждой турбокотельной группы входят: паротурбинная уста­новка (ПТУ), котельная установка (КУ), включающая в себя два главных паровых котла (ГПК) и обслуживающие их ВМ, системы и аппараты, в/про­вод с гребным винтом.

Тепловая схема КТУ представляет собой замкнутый процесс движения пара и конденсата. В КТУ рабочим телом является пар, полученный из во­ды, с определенными требованиями по чистоте.

От ГПК отбирается перегретый пар давлением до Pп = 65 кгс/см² и температурой Tп = 470°C и насыщенный пар давлением Pп = 26 кгс/см². Перегретый пар через быстрозапорный главный стопорный клапан парового котла поступает в главный и вспомогательный трубопроводы.

Пар, проходя через быстрозапорный клапан, по главному паропроводу поступает к органам управления и паровой турбине ПХ или маневровому устройству и от него к паровой турбине 3Х.

По вспомогательному трубопроводу перегретый пар поступает к части паровых турбин ВМ. Насыщенный пар от стопорного клапана насыщенного пара поступает по трубопроводу к механизмам, теплообменным аппаратам и системам (отопления, паротушения, свисток и сирена и т.д), работающим на насыщенном паре.

Процесс превращения потенциальной энергии пара в механическую ра­боту осуществляется в паровых турбинах и вспомогательных турбомеханиз­мах. Отработавший пар от паровых турбин поступает через автоматический клапан в деаэратор, на испарительную установку, уплотнение турбин и турбогенераторов, теплообменные аппараты.

Избыток отработавшего пара в трубопроводе сбрасывается в главный конденсатор, а недостаток восполняется из трубопровода насыщенного па­ра через автоматический клапан.

В главном конденсаторе отработавший пар омывает охлаждающие труб­ки, внутри которых прокачивается забортная вода, охлаждается и конден­сируется.

Конденсат из нижней части главного конденсатора откачивается кон­денсатным насосом и подается по трубопроводу в деаэратор. В деаэраторе конденсат подогревается и разбрызгивается, в результате чего из него выделяется воздух, содержащий кислород, что способствует уменьшению коррозии внутренних поверхностей котлов и т.п. Подогретый и деаэриро­ванный конденсат из деаэратора откачивается бустерным насосом, который повышает давление конденсата и подает его питательному насосу. Пита­тельный насос повышает давление конденсата до величины, превышающей давление пара в главном котле и по трубопроводу нагнетает его в паро­вой котел. В главном паровом котле конденсат (теперь котельная вода) испаряется за счет теплоты топлива, сжигаемого в топке котла, и прев­ращается в пар. Затем замкнутый круговой процесс давления пара и кон­денсата повторяется.

Поддержание необходимого уровня конденсата в главном конденсаторе и деаэраторе обеспечивается автоматически специальным регулятором уровня.

Пополнение утечек конденсата из системы через неплотности армату­ры, фланцевые соединения и т.п. осуществляется автоматически из урав­нительной цистерны в главный конденсатор. В уравнительную цистерну ко­тельная вода подается из запасных цистерн, расход воды в которых по­полняется испарительными установками.

Первое судно с котло-турбинной ЭУ под названием «Турбиния» было построено Ч.Парсонсом в 1897г. На ходовых испытаниях оно показало фан­тастическую для того времени скорость 32,8 узла. С этого времени в военном флоте Англии, а затем и других стран, началось постепенное вытеснение котломашинных установок более совер­шенными котлотурбинными.

Достоинствами КТЭУ являются: наибольшая агрегатная мощность среди установок, работающих на органическом топливе, достаточно высокая на­дежность установки, большой технический ресурс, сопоставимый со сроком службы корабля, возможность использования низкосортного топлива.

Основными недостатками являются: большие масса и габариты, слож­ная система водоподготовки, сложность управления установкой, длитель­ное время ввода в действие.

 

 

 

Дизельная энергетическая установка (ДЭУ).

Практически одновременно с котлотурбинными в военных флотах ряда стран получили распространение дизельные энергетические установки. Ос­новным их элементом является дизель - двигатель внутреннего сгорания, изобретенный талантливым немецким ученым и инженером Рудольфом Дизелем (1858-1913).

Дизельная энергетическая установка состоит из дизеля, вспомога­тельных механизмов, систем и устройств.

Дизель - это двигатель внутренного сгорания с воспламенением топ­лива от сжатия.

Работает данный двигатель следующим образом.

При движении поршня вниз выпускной клапан закрыт, а впускной отк­рыт и через него в цилиндр поступает атмосферный воздух, который затем при движении поршня вверх и закрытых клапанах сжимается до давления, при котором температура воздуха возрастает до величины необходимой для воспламенения топлива.

В конце сжатия впрыскивается топливо и сгорает в среде раскаленного воздуха. Образовавшиеся газы толкают поршень вниз - рабочий ход. Вто­ричным движением поршня вверх газы выталкиваются из цилиндра наружу через открытый выпускной клапан. Посредством шатуна поршень соединяет­ся с коленчатым валом, преобразующим возвратно-поступательное движение во вращательное.

Работу дизеля обеспечивают системы: топливная, смазки, охлажде­ния, пуска, воздухоснабжения и газовыпуска.

Первым идею применения дизелей на судах и кораблях выдвинул в 1898 году известный русский инженер-кораблестроитель, профессор Конс­тантин Петрович Бокалевский (1862-1928). В военном флоте она была реа­лизована практически только в 1910 году, когда на Балтийском заводе были построены и спущены на воду 8 канонерских лодок с ДЭУ для Амурс­кой флотилии. При водоизмещении 946 т, при мощном артиллерийском воо­ружении скорость хода кораблей составляла 12 узлов при дальности пла­вания 2000 миль. Так в России впервые в мире появились дизельные ко­рабли.

В современном военно-морском флоте ДЭУ широко применяются на ко­раблях малого и среднего водоизмещения. ДЭУ обладают хорошими мас­со-габаритными показателями, высокой экономичностью, высокими манев­ренными качествами, практически немедленной готовностью к действию.

К недостаткам ДЭУ относятся: сравнительно небольшая агрегатная мощность, повышенная шумность и вибрация при работе.

В течении нескольких десятилетий дизельные и котлотурбинные уста­новки безраздельно господствовали в военных флотах. Однако вскоре у них появился серьезный конкурент.

 

 

 

Газотурбинная энергетическая установка (ГТЭУ).

Быстрое развитие газотурбостроения в годы после второй мировой войны, что в немалой степени объясняется применением ГТД в авиации, привело к созданию нового типа КЭУ - газотурбинной.

В 1947 году на испытания вышел английский трехвальный патрульный катер "MGB-2009" водоизмещением около 100 тонн, на котором один из трех бензиновых моторов мощностью 1250 л.с., был заменен ГТД мощностью 2500 л.с. удельной массой 1,2 кг/л.с. На испытаниях, продолжавшихся в течении почти 5 лет корабль был проверен по широкой программе и пока­зал скорость полного хода 34 узла, в то время как до модернизации она составляла около 30 узлов.

Однако первая попытка применить ГТД на кораблях была предпринята задолго до этого инженером-механиком российского флота Павлом Дмитрие­вичем Кузьминским (1840-1900). По его чертежам на Балтийском заводе в Петербурге еще в 1894 году была построена и испытана газотурбинная ус­тановка, предназначенная для катера. Несмотря на успешно проведенные испытания Морское министерство интереса к двигателю не проявило. Но он получил признание видных ученых, и Русское техническое общество сочло целесообразным представить газотурбинный двигатель на Всемирную выс­тавку 1900 г. в Париже. Однако 7 апреля 1900 г. П.Д.Кузьминский вне­запно скончался. ГТД на выставку не попал, так как некому было подго­товить его к демонстрации. Таким образом, начало применения ГТД в во­енном флоте было надолго отодвинуто.

Принцип работы ГТД довольно прост. Компрессор засасывает воздух из атмосферы, сжимает его и подает в камеру сгорания, куда одновремен­но поступает топливо. Смешиваясь с воздухом, топливо воспламеняется и сгорает. Продукты сгорания под давлением, создаваемым компрессором, поступают в газовую турбину, вращают ее, а также закрепленные на общем валу компрессор и топливный насос, после чего удаляются в атмосферу. Часть мощности газовой турбины расходуется на привод компрессора и топливного насоса, а остальная мощность через редуктор и валопровод передается на движитель. Запуск ГТД производится от постороннего ис­точника, обычно электродвигателя, который вращает газовую турбину до тех пор, пока из камеры сгорания не начнет поступать достаточное коли­чество нагретого до нужной температуры газа, после чего электродвига­тель отключается.

В настоящее время корабли с газотурбинными энергетическими уста­новками входят в состав военных флотов всех ведущих морских держав. Их достоинствами являются малые массо-габаритные характеристики, хорошая

маневренность установки, возможность быстрой агрегатной замены, быст­рый ввод установки в действие.

Недостатками являются: высокие требования к качеству топлива и воздуха, повышенная воздушная шумность, невысокая экономичность на ре­жимах повышенной мощности.

 

 

 

Ядерная энергетическая установка (ЯЭУ)

Новые перспективы в развитии корабельной энергетики открылись, когда стало известно о возможности получения самоподдерживающейся ядерной реакции с выделением огромного количества тепловой энергии.

Новому источнику энергии сразу же пристальное внимание уделило Морское инженерное управление (ныне управление кораблестроением) США. В декаб­ре 1945 года в этой стране была разработана обширная программа, пре­дусматривающая создание атомных ПЛ и энергетических установок для них, а 18 января 1955 года вышла на ходовые испытания первая атомная под­водная лодка США «Наутилус».

В основе работы ядерной энергетической установки (ЯЭУ) лежит превращение ядерной энергии в механическую путем использования ядерно­го реактора в качестве источника теплоты. Таким образом, уместно про­вести аналогию между реакторной частью ЯЭУ и котельной частью КТУ, но с той огромной разницей, что пар в котле генерируется за счет сжигания органического топлива, в то время как в паропроизводящей части ЯЭУ ге­нерация происходит за счет теплоты, выделяющейся при делении ядер ато­мов ядерного горючего. Принципиальное преимущество ЯЭУ вытекает из ог­ромной концентрации ядерной энергии в веществе по сравнению с концент­рацией химической энергии в органическом топливе. Так, если при сжига­нии 1 кг мазута выделяется 10 тыс. ккал теплоты, то при делении такого же количества ядерного топлива ее выделяется примерно в два миллиона раз больше.

В общем случае работа ядерного реактора водо-водяного типа на тепловых нейтронах происходит следующим образом. В активной зоне раз­мещено делящееся вещество (U235) и замедлитель нейтронов - вода. Снижение скорости нейтронов необходимо, так как эффективность взаимодействия нейтронов с ядрами делящегося ве­щества зависит от их энергии. Вероятность захвата нейтронов ядрами атомов повышается при снижении их энергии и, следовательно, скорости.

Процесс замедления быстрых нейтронов можно сравнить с ударяющими друг друга бильярдными шарами, только в роли встречных шаров выступают легкие ядра водорода, масса которых примерно равна массе нейтронов. При столкновениях нейтроны теряют примерно половину своей энергии и превращаются в тепловые (V=500-600 м/сек), которые легко захватываются ядрами делящегося вещества. После захвата нейтрона и последующего де­ления ядра атома из него вылетают 2-3 нейтрона, которые в свою очередь замедляются и вызывают деление других ядер - возникает цепная реакция деления.

Активная зона реактора окружена оболочкой из материала с высокой отражательной способностью, который не поглощает нейтроны, а отражает их, возвращая в активную зону. В каналы активной зоны погружены тепло­выделяющие элементы (ТВЭЛы), представляющие собой тонкостенные трубки из сплавов алюминия или нержавеющей стали, заполненные таблетками ядерного горючего. Размер активной зоны реактора невелик, но в то же время для отвода большого количества тепловой энергии требуется боль­шая поверхность теплообмена. Это достигается расположением в активной зоне многочисленных каналов, в которые и погружены ТВЭЛы. Отвод тепло­ты достигается прокачкой воды через зазоры между стенками каналов и ТВЭЛами.

В результате реакции деления ТВЭЛы нагреваются. Интенсивность нагрева, а следовательно и тепловая мощность реактора регулируется с помощью специальных стержней, изготовленных из графита, хорошо погло­щающего нейтроны. Степенью погружения этих стержней в активную зону и регулируется энергетический уровень реакции деления. При полном погру­жении стержней реакция прекращается. На случай необходимости в срочном прекращении реакции деления предусмотрена аварийная защита в виде стержней, которые в любой момент могут быть сброшены в активную зону под воздействием пружин и собственной массы.

Корабельная ЯЭУ с реактором водо-водяного типа работает следующим образом. Нагретая в активной зоне реактора вода, являющаяся одновре­менно теплоносителем и замедлителем, отдает в парогенераторе теплоту воде второго контура, превращающая ее в пар, поступающий в турбинную часть установки, мало чем отличающуюся от применяемых в обычных КТЭУ.

Для того, чтобы получить во втором контуре пар заданных парамет­ров, вода первого контура должна иметь достаточно высокую температуру, превышающую таковую производимого пара. Для исключения выкипания воды в первом контуре в нем необходимо поддерживать соответствующее избы­точное давление, обеспечивающее так называемый «недогрев до кипения». Так, в первом контуре зарубежных ЯЭУ поддерживается давление 140-180 кгс/см² , позволяющее нагревать воду до 250-280°С. При этом во втором контуре генерируется насыщенный пар давлением 15-20 кгс/см² при темпе­ратуре 200-250°С.

Для компенсации колебаний объема теплоносителя в 1 контуре при изменении режима работы установки и поддержания в контуре заданного давления предусмотрен компенсатор объема, представляющий собой балло­ны, частично заполненные водой контура, частично инертным газом (па­ром), соединенные с контуром напрямую, в которых постоянно поддержива­ется высокое давление.

В результате ядерной реакции около 23% энергии выделяется в виде излучения нейтронов и гамма-квантов. Будучи нейтральными, эти излуче­ния проникают в вещества на большие расстояния. Чтобы предохранить личный состав от облучения, паропроизводящая часть ЯЭУ окружена биологической защитой, в состав которой входит во­да, сталь, свинец, бетон, карбид бора, графит.

Отработавший в турбинной части пар поступает в главный конденса­тор, где конденсируется, а затем фильтруется, и с помощью питательного насоса снова направляется в паропроизводящую часть ЯЭУ.

По сравнению с другими энергетическими установками ЯЭУ значитель­но увеличивают боевую эффективность кораблей, так как имеют ряд досто­инств: обеспечивают практически неограниченную дальность плавания, не требуют больших запасов топлива, воздуха для работы.

В то же время ЯЭУ имеют высокую стоимость, большие массы и габа­риты (из-за необходимости применения тяжелой биологической защиты).

На сегодняшний день ЯЭУ устанавливаются на ПЛ России, США, Фран­ции, Великобритании и Китая. Кроме того, ряд боевых кораблей ВМС США и ВМФ РФ оснащены установками такого типа. К применению ЯЭУ на надводных кораблях вплотную подошла и Франция.

 

 

 

Комбинированные энергетические установки

Опыт показал, что ни одна из рассмотренных типов КЭУ не может в полной мере удовлетворять всем требованиям из-за присущих каждой из них специфических недостатков. Выход был найден в создании комбиниро­ванных ЭУ, включающих в свой состав либо разнородные главные двигате­ли, либо однотипные, но различной мощности.

Первым к идее корабельной комбинированной ЭУ в 1878 г. привлек внимание С.О.Макаров. Он предложил устанавливать на минных катерах специально для кратковременного увеличения скорости при выходе в атаку торпедные поршневые пневматические машинки.

В 1888 г. С.О.Макаров составил докладную записку «Об устройстве вспомогательных двигателей на кораблях с целью сохранения и экономии горючего», в которой рекомендовал применять на кораблях с большой дальностью плавания специальные паровые машины экономического хода: «Самое правильное решение вопроса заключается в том, чтобы малый ход получать вспомогательными машинами, приводящими в движение винты, ра­зобщенные от главных машин».

Идея Макарова была реализована на ряде иностранных крейсеров, гребные валы которых соединялись с двумя отключаемыми паровыми машина­ми, каждая мощностью примерно 50% от полной.

В ином варианте предложил комбинированную установку известный русский кораблестроитель Николай Евлампиевич Кутейников (1854-1906). В трехвальной КЭУ на средний вал работала паровая машина экономического хода. По такой схеме была выполнена ЭУ крейсера «Россия» водоизмещени­ем 12500 т, построенного в 1896 г.

Первая комбинированная ЭУ с разнородными главными двигателями бы­ла спроектирована в 1903 г. Г.Парсонсом для истребителя английского флота «Велокс» водоизмещением 440 т. Согласно проекту корабль имел че­тырехвальную турбомашинную установку, на внутренние валы которой рабо­тали турбины высокого давления, а на наружные - турбины низкого давле­ния и расположенные перед ними паровые машины мощностью 100 л.с. Для малого хода и реверса предназначались паровые машины, а при скорости свыше 13 узлов машины отключались и пар подавался помимо них в турби­ны. Комбинированная установка позволила обеспечить заданную дальность плавания и в то же время превысить контрактную скорость (26 уз) почти на 8 узлов.

Большие перспективы в развитии комбинированных ЭУ открылись с по­явлением на кораблях ГТД. Благодаря своим высоким техническим характе­ристикам они стали ядром всех современных комбинированных установок. В настоящее время наиболее широкое распространение в военных флотах пе­редовых морских держав получили комбинированные ЭУ: паро-газотурбин­ные, дизель-газотурбинные, и газо-газотурбинные ( с маршевыми и уско­рительными ГТД ). В перспективе возможно появление на кораблях комби­нированных ядерно-газотурбинных установок, которые пока находятся в стадии разработки.

Благодаря наличию довольно широкого многообразия принципиальных и конструктивных схем ЭУ современные кораблестроители имеют возможность в каждом конкретном случае выбрать для корабля установку, наиболее со­ответствующую ему по своим тактико-техническим характеристикам.

 

За каких-то неполных два столетия истории развития КЭУ прошли ог­ромный путь от первых примитивных котломашинных до современных ядер­ных. Но и это еще не предел. Уже сегодня лучшие умы человечества упор­но работают над идеями создания принципиально новых ЭУ, таких как, например, магнитогидродинамических генераторов, позволяющих получить электрическую энергию из тепловой прямым преобразованием, без посред­ников - котла, в котором образуется водяной пар, и турбины, вращающей генератор.

За последние 40 лет об МГДГ немало сказано и написано. Сторонники заманчивой идеи не скупятся на прогнозы. В начале 60-х годов ряд аме­риканских экспертов заявили, что к 2000 году электростанции с МГДГ в США составят половину вновь вводимых мощностей. Но все оказалось нам­ного сложнее, хотя прогресс в физике плазмы, а также новые жаропрочные металлы и мощные сверхпроводящие магнитные системы, позволили достичь определенных успехов в этой области энергетики.

В нашей стране, США, Японии, Франции созданы экспериментальные и полупромышленные МГДГ мощностью до 250 МВт. Не прекращаются исследова­ния возможности применения МГДГ в судостроении и кораблестроении. По мнению специалистов США, в условиях корабля эффективность МГДГ опреде­ляется уменьшением массо-габаритных показателей установки и повышенной экономичностью.

Конечно, прежде чем МГДГ появится в составе судовых, а тем более корабельных энергетических установок, он должен будет пройти освоение и доводку в стационарных условиях. Поэтому, отдавая должное этому эф­фективному способу получения энергии, лучше пока от прогнозов воздер­жаться.

 

 

 

ЗАЩИТА КОРАБЛЯ

 

В целях более успешного решения кораблем своих боевых задач в ус­ловиях интенсивного развития средств обнаружения и поражения, необхо­димо всему офицерскому составу знать физические поля корабля и Мирово­го океана, способы обеспечения физической защиты, уметь грамотно ис­пользовать технические средства защиты и режимы движения корабля, а также необходимо обратить серьезное внимание на выбор грамотных такти­ческих приемов для обеспечения скрытности корабля и уменьшения вероят­ности обнаружения и поражения неконтактным оружием.

При проектировании и постройке кораблей различных классов уделя­ется большое внимание обеспечению их конструктивной защиты от воздейс­твия различных видов оружия и средств наведения.

 

ПОНЯТИЕ О КОНСТРУКТИВНОЙ ЗАЩИТЕ И ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЯХ КОРАБЛЯ.

С началом ведения боевых действий на море началось противостояние оружия, применяемого для уничтожения кораблей и защиты корабля от это­го оружия.

Так в период, когда основным оружием был таран начали применять бронирование бортов корабля. С началом применения артиллерии значи­тельное внимание наряду с бронированием уделялось пожарозащищенности кораблей. В этот период появились первые противопожарные системы.

Бронирование кораблей, как основной вид защиты широко применялся на кораблях вплоть до начала 20 века. В этот период существовал класс броненосных кораблей - броненосцев. Кроме того, другие корабли строи­лись также с применением бронирования. Представителем этих кораблей является знаменитый крейсер "АВРОРА" построенный в этот период. Корпус данного корабля состоит из двух частей: тяжелой бронированной подвод­ной части и легкой надводной.

С увеличением мощи артиллерийского оружия и появлением торпедного оружия бронирование перестало удовлетворять требованиям защиты кораб­ля. Поэтому применение бронирования стало не целесообразным.

В этот период начинается бурное развитие основных положений живу­чести корабля, основоположником которых стал русский офицер, адмирал С.О. Макаров.

Применение принципа разделения корабля на герметичные, водонепро­ницаемые отсеки, широкое использование водоотливных и противопожарных средств, аварийно-спасательного имущества и материалов, а также науч­ные подходы к организации борьбы за живучесть корабля, все это позво­лило кораблю эффективно противостоять боевому воздействию оружия того времени.

С началом применения неконтактных взрывателей и возникновением систем самонаведения основным направлением защиты кораблей стала защи­та по физическим полям. Данный вид защиты в настоящее время продолжает развиваться и совершенствоваться, а с появлением мощного ракетного оружия необходимость обеспечения защиты корабля еще более возросла.

На современных кораблях конструктивная защита обеспечивается про­ведением следующих мероприятий:

- придание кораблю необходимых запасов местной и общей прочности;

- деление корабля на водонепроницаемые отсеки;

- применение технических средств борьбы с водой и пожарами;

- обеспечение снижения уровня различных физических полей.

В настоящее время для обнаружения кораблей, их классификации, слежения за ними, а также их уничтожения используются различные неконтактные системы, основанные на принципах регистрации различных физических полей корабля. С началом применения неконтактных взрывателей и возникновением систем самонаведения основным направлением защиты кораблей стала защи­та по физическим полям.

 

 

 

 

Физическим полем называется часть пространства или все пространс­тво, которому присущи некоторые физические свойства. В каждой точке этого пространства некоторая физическая величина имеет определенное значение.

К полям, как своеобразным формам материи можно отнести магнитное, тепловое (инфракрасное), световое, гравитационное и другие поля.

Некоторые физические поля являются своеобразными формами движения вещества, как, например акустическое поле. А некоторые поля проявляются в виде электромагнитных и гравитационных явлений в совокупности с дви­жением вещества, как, например гидродинамическое поле.

Каждому месту Мирового океана присущи определенные уровни физи­ческих полей - это естественные природные поля. В зависимости от среды в которой зарождаются физические поля океана, их можно разделить на:

1. Геофизические поля, обусловленные наличием всей массы земли:

- магнитное поле;

- гравитационное поле;

- электрическое поле; поле рельефа океана.

2. Гидрофизические поля, обусловленные наличием водных масс океа­на, к которым относятся:

- поле температуры морской воды;

- поле солености морской воды;

- поле радиоактивности морской воды;

- гидродинамическое поле;

- гидроакустическое поле;

- гидрооптическое поле;

- поле теплового излучения поверхности океана.

При создании технических средств обнаружения кораблей и неконтактных систем оружия тщательно учитываются характеристики и параметры полей океана, они рассматриваются как естественная помеха, с учетом которой средства должны быть настроены так, чтобы выделить на фоне естественной помехи физическое поле корабля. С другой стороны, корабли могут использовать поля океана в целях маскировки или уменьшения уровней собственных полей.

Корабль (ПЛ) при нахождении в данном месте мирового океана вносит изменения в естественные поля. Он искажает (возмущает) то или иное по­ле Мирового океана с определенной закономерностью и сам в некоторых случаях подвергается воздействию физических полей, например, намагни­чивается.

Физическим полем корабля назы­вается область пространства, прилегающая к кораблю, в пределах которой обнаруживается искажение соответствующего поля Мирового океана.

Надводный корабль является источником различных физических полей, которые являются характеристиками корабля, определя­ющими его скрытность, защиту и боевую устойчивость.

Параметры физических полей широко используются при обнаружении и классификации кораблей, в системах наведения оружия, а также в системах управления неконтактным минно-торпедным и ракетным оружием.

В настоящее время еще не установлена строгая классификация и терминология по физическим полям и следности корабля. Одним из вариантов является классификация представленная на таблице №1.

Физические поля кораблей по месту расположения источников поля подразделяют на первичные (собственные) и вторичные (вызванные).

Первичными (собственными) полями кораблей называются поля, источники которых расположены непосредственно на корабле либо в сравнительно тонком слое воды, прилегающем к его корпусу.

Вторичным (вызванным), полем корабля, называется отраженное (искаженное) поле корабля, источники которого находятся вне корабля (в пространстве, на другом корабле и т.д.).

Поля, которые создаются искусственно с помощью специальных устройств, (радио-, гидролокационных станций, оптических приборов) называются активными физическими полями.

Поля, которые создаются естественно кораблем в целом как конструктивным сооружением, называются пассивными физическими полями корабля.

По функциональной зависимости параметров физических полей от времени их можно подразделить на статические и динамические.

Статическими полями являются такие физические поля, интенсивность (уровень или мощность) источников которых остается в течении времени воздействия полей на неконтактную систему постоянной.

Динамическими (переменными во времени) физическими полями называются такие поля, интенсивность источников которых изменяется в течении времени воздействия поля на неконтактную систему.

Физические поля корабля в настоящее время широко исрользуются по трем направлениям:

- в неконтактных системах различных видов оружия;

- в системах обнаружения и классификации;

- в системах самонаведения.

Степень использования физических полей в технических средствах обнаружения, слежения за кораблями и в неконтактных системах оружия неодинакова. В настоящее время нашли широкое применение в практике следующие физические поля корабля:

- акустическое поле,

- тепловое (инфракрасное) поле,

- гидродинамическое поле,

- магнитное поле,

- электрическое поле.

Причины возникновения и способы снижения этих физических полей корабля рассмотрим в следующих вопросах занятия.

 

 

 

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ КОРАБЛЯ И СПОСОБЫ ИХ СНИЖЕНИЯ.

Акустическое поле корабля

Акустическим полем корабля называется область пространства, в которой распределяются акустические волны, образованные или собственно кораблем или отражающиеся от корабля.

Волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой среды принято называть звуком.

Скорость распространения звука зависит от упругих свойств среды (в воздухе 330 м/сек, в воде 1500 м/сек, в стали около 5000 м/сек). Скорость распространения звука в воде зависит, кроме того, от ее физического состояния, увеличиваясь с повышением температуры, солености и гидростатического давления.

Движущийся корабль является мощным источником звука, создающим в воде акустическое поле большой интенсивности. Это поле называют гидроакустическим полем корабля (ГАПК).

В соответствии с классификацией рассмотренной ранее, ГАПК подразделяется на:

- первичное ГАПК (шумность), которое формируется кораблем собс­твенным источником акустических волн;

- вторичное ГАПК (гидролакационное), которое формируется в следс­твии отражающихся от корабля акустических волн излучаемых посторонним источником.

Гидроакустическое поле (шумность) корабля широко используется в стационарных, корабельных и авиационных системах обнаружения и классификации, а также системах самонаведения и неконтактных взрывателях минно-торпедного оружия.

Гидроакустическое поле корабля представляет собой совокупность наложенных друг на друга полей, создаваемых различными источниками, основными из которых являются:

1. Шумы, создаваемые движителями (винтами) при их вращении. Подводный шум корабля от работ гребных винтов разделяется на сле­дующие составляющие:

- шум вращение гребного винта,

- вихревой шум,

- шум вибрации кромок лопастей винтов («пение»),

- кавитационный шум.

2. Шумы, излучаемые корпусом корабля на ходу и на стоянке как результат его вибрации от работы механизмов.

3. Шумы, создаваемые обтеканием корпуса корабля водой при его движении.

Уровни подводного шума зависят от скорости хода корабля и от глубины погружения (для ПЛ). На скоростях хода выше критической начинается область интенсивного шумообразования.

В процессе эксплуатации корабля шумность его по ряду причин может измениться. Так увеличению шумности способствует выработка техническо­го ресурса корабельных механизмов, что приводит к их расцентровки, расбалансировки и увеличению вибрации. Колебательная энергия механизмов вызывает вибрации корпуса, что приводит к возмущениям в забортной сре­де, определяющим подводный шум.

Вибрации механизмов передаются на корпус:

- через опорные связи механизмов с корпусом (фундаменты);

- через неопорные связи механизмов с корпусом (трубопроводы, во­допроводы, кабели);

- через воздух в отсеках и помещениях НК.

Насосы, связанные с забортной средой, передают колебательную энергию кроме указанных путей по рабочей среде трубопровода непосредс­твенно в воду.

Шумность корабля характеризует не только его скрытность от гидро­акустических средств обнаружения и степень защиты от минно-торпедного оружия вероятного противника, но и определяет условия работы собствен­ных гидроакустических средств обнаружения и целеуказания, создавая по­мехи работе этих средств.

Шумность имеет большое значение для подводных лодок (ПЛ) так как она во многом определяет их скрытность. Контроль за шумностью и ее снижение является важнейшей задачей всего личного состава корабля и особенно ПЛ.

В целях обеспечения акустической защиты корабля проводится ряд организационно-технических и тактических мероприятий.

К данным мероприятиям относятся следующие:

§ улучшение виброакустических характеристик механизмов;

§ удаление механизмов от конструкций наружного корпуса, излучаю­щего подводный шум, путём их установки на палубы, платформы и перебор­ки;

§ виброизоляция механизмов и систем от основного корпуса с по­мощью звукоизолирующих амортизаторов, гибких вставок, муфт, амортизи­рующих подвесок трубопроводов и специальных шумозащищающих фундамен­тов;

§ вибропоглащение и звукоизоляция звуковых вибраций фундаментных и корпусных конструкций, систем трубопроводов с помощью звукоизолирую­щих и вибродемфирующих покрытий;

§ звукоизоляция и звукопоглащение воздушного шума механизмов за счет применения покрытий, кожухов, экранов, глушителей в воздуховодах;

§ применение в системах забортной воды глушителей гидродинамичес­кого шума.

Кавитационный шум снижается выполнением следующих меропри­ятий:

§ применение малошумных гребных винтов;

§ применение низкооборотных винтов;

§ увеличение числа лопастей;

§ балансировка гребного винта и линии вала.

Совокупность конструктивных мероприятий и действий личного соста­ва направленных на снижение шумности, позволяют в значительной степе­ни снизить уровень гидроакустического поля корабля.

 

 

 

Тепловое поле корабля

Основными источниками теплового поля корабля (инфракрасного излу­чения) являются:

- поверхности надводной части корпуса, надстроек, палуб, кожухов дымовых труб;

- поверхности газоходов и газовыхлопных устройств отработавших газов;

- газовый факел;

- поверхности корабельных конструкций (мачт, антенн, палуб и т.д.), находящихся в зоне действия газового факела, газовых струй ра­кет и летательных аппаратов при запуске;

- бурун и кильваторный след корабля.

Обнаружение надводных кораблей и подводных лодок по их тепловому полю и выдача целеуказания оружию производится с помощью теплопеленгаторной аппаратуры. Такая аппаратура устанавливается на самолетах, спутниках, надводных кораблях и подводных лодках, береговых постах.

Тепловыми (инфракрасными) устройствами самонаведения снабжаются также различные типы ракет и торпеды. Современные тепловые устройства самонаведения обеспечивают захват целей на расстоянии до 30 км.

Наиболее эффективным способом снижения теплового поля корабля является применение технических средств тепловой защиты.

К техническим средствам тепловой защиты относятся:

§ охладители отработавших газов корабельной энергетической уста­новки (камера смешения, внешний кожух, жалюзийные окна приёма воздуха, насадки, системы водовпрыска и т.д.);

§ теплоутилизационные контуры (ТУК) корабельной энергетической установки;

§ бортовые (надводные и подводные) и кормовые газовыхлопные устройства;

§ экраны инфракрасного излучения от внутренних и наружных поверх­ностей газоходов (двухслойные экраны, профильные экраны с водяным или воздушным охлаждением, экранирующие тела и т.д.);

§ система универсальной водяной защиты;

§ покрытия для корпуса и надстроек корабля, в том числе и лакок­расочные, с пониженной излучающей способностью;

§ тепловая изоляция высокотемпературных корабельных помещений.

Тепловую заметность надводного корабля можно также уменьшить применением тактических приемов. К таким приемам относятся следующие:

§ использование маскирующего воздействия тумана, дождя и снега;

§ использование в качестве фона предметов и явлений с мощным инфракрасным излучением;

§ использование носовых курсовых углов по отношению к носителю теплопеленгаторной аппаратуры.

Тепловая заметность подводных лодок уменьшается при увеличении глубины их погружения.

 

 

 

Гидродинамическое поле корабля

Гидродинамическим полем корабля (ГПК) называется область прост­ранства, прилегающая к кораблю, в которой наблюдается изменение гид­ростатического давления, вызываемое движением корабля.

По физической сущности ГПК это возмущение движущимся кораблем ес­тественного гидродинамического поля Мирового океана.

Если в каждом месте Мирового океана параметры его гидродинамического поля обусловлены в наибольшей степени случайными явлениями, учесть которые заранее очень трудно, то движущийся корабль вносит не случайные, а вполне закономерные изменения в эти параметры, учесть которые можно с необходимой для практики точностью.

При движении корабля в воде частицы жидкости, расположенные на определенных расстояниях от его корпуса, приходят в состояние возмущенного движения. При движении этих частиц меняется величина гидростатического давления в месте движения корабля, образуется гидродинамическое поле корабля определенных параметров.

При движении ПЛ под водой область изменения давления распространяется на поверхность воды так же, как и на грунт. Если движение осуществляется на небольших глубинах погружения, то на поверхности воды появляется визуально хорошо заметный волновой гидродинамический след.

Таким образом, гидродинамическое поле корабля создается при его движении относи­тельно окружающей жидкости и зависит от водоизмещения, главных разме­рений, формы корпуса, скорости корабля, а также от глубины моря (расстояние до днища корабля).

Гидродинамическое поле корабля (ГПК) широко используется в неконтактных гидродинамических взрывателях донных мин.

Обеспечить гидродинамическую защиту корабля любого типа или су­щественным образом снизить параметры ГПК с помощью конструктивных средств очень трудно. Для этого необходимо создавать сложную форму корпуса, что приведет к увеличению сопротивления движению. Поэтому ре­шение вопроса гидродинамической защиты осуществляется в основном орга­низационными мероприятиями.

Для обеспечения гидродинамической защиты любого корабля необходимо и достаточно, чтобы параметры его ГПК по величине не превосходили параметров настройки неконтактного гидродинамического взрывателя.

Уровни гидродинамического поля уменьшаются при уменьшении скорос­ти корабля. Снижение скорости корабля до безопасной является основным способом защиты кораблей от гидродинамических мин.

Графики безопасных скоростей корабля и правила пользования ими даются в инструкции по выбору безопасных скоростей корабля при плава­нии в районах возможной постановки гидродинамических мин.

Наряду с эксплуатационными физическими полями корабля, существуют также поля зависящие практически только от физических и химических свойств материалов из которых построен корабль. К таким физическим полям корабля относятся магнитное и электрическое поле.

 

 

 

Электрическое поле корабля

Следующим физическим полем корабля является электрическое поле. Из курса физики известно, что если в какой-либо точке пространства появляется электрический заряд, то вокруг этого заряда возникает электрическое поле.

Электрическим полем корабля (ЭПК) называют область пространства, в которой протекают постоянные электрические токи.

Основными причинами образования электрического поля корабля явля­ются:

1. Электрохимические процессы между деталями, изготовленными из разнородных металлов и находящимися в подводной части корабля (гребные винты и валы, рулевые устройства, донно-забортная арматура, системы протекторной и катодной защиты корпуса и т.д.).

2. Процессы, обусловленные явлением электромагнитной индукции, которые заключаются в том, что корпус корабля при своем движении пере­секает силовые линии магнитного поля Земли, в результате чего в корпу­се корабля и близлежащих массах воды возникают электрические токи. Аналогично такие токи появляются в корабельных винтах при их вращении в МПЗ и МПК.

3. Процессы, связанные с утечкой токов корабельного электрообору­дования на корпус корабля и в воду.

Основной причиной образования ЭПК являются электрохимические процессы между разнородными металлами. Около 99 % от максимальной величины ЭПК приходится именно на электрохимические процессы. Поэтому для снижения уровня ЭПК стремятся устранить эту причину.

Электрическое поле корабля значительно превосходит естественное электрическое поле Мирового океана, что позволяет использовать его для создания неконтактного морского оружия и средств обнаружения подводных лодок.

С целью снижения электрического поля корабля проводится ряд мероприятий, основными из которых являются следующие:

- применение неметаллических материалов для изготовления корпуса и деталей, омываемых морской водой;

- подбор металлов по близости значений их электродных потенциалов для корпуса и деталей, омываемых морской водой;

- экранирование источников ЭПК;

- разъединение внутренней электрической цепи источников ЭПК;

- покрытие источников ЭПК электроизолирующими материалами.

 

 

 

Магнитное поле корабля

 

Магнитным полем корабля (МПК) называется область пространства, в котором естественное магнитное поле Земли искажено из-за присутствия или движения корабля, намагниченного в поле земли.

Магнитное поле корабля (МПК) широко используется в неконтактных взрывателях минно-торпедного оружия, а также в стационарных и авиаци­онных системах магнитометрического обнаружения ПЛ.

Причины возникновения магнитного поля корабля заключаются в сле­дующем. Любое вещество всегда магнитно, т.е. изменяет свои свойства в магнитном поле, но степень изменения свойств, для различных веществ не одинакова.

Различают слабомагнитные вещества, (например алюминий, медь, титан, вода), и сильномагнитные, (такие как железо, никель, кобальт и некоторые сплавы). Вещества, способные сильно намагничиваться, получили название ферромагнетиков.

Для количественной характеристики магнитного поля служит специальная физическая величина – напряженность магнитного поля Н.

Другой важной физической величиной, характеризующей в первую очередь магнитные свойства материала является интенсивность намагничивания I. Кроме того существуют понятия остаточного намагничивания и индуктивного намагничивания.

Остаточным намагничиванием называется постоянное намагничивание корабля, которое сохраняется на достаточно длительный промежуток времени неизменным при изменении или отсутствии МПЗ.

Индуктивным намагничиванием корабля называется величина, которая непрерывно и пропорционально изменяется при изменении МПЗ.

Корабль, корпус которого построен из ферромагнитного материала, или имеющий другие ферромагнитные массы (главные двигатели, котлы, и т.д.) находясь в магнитном поле Земли намагничивается, т.е. приобретает собственное магнит­ное поле.

Магнитное поле корабля в основном зависит от магнитных свойств материалов, из которых построен корабль, технологии постройки, разме­ров и распределения ферромагнитных масс, места постройки и районов плавания, курса, качки и некоторых других факторов.

Способы снижения магнитного поля корабля рассмотрим более подробно в следующем вопросе занятия.

 

 

 

РАЗМАГНИЧИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОРАБЛЯ.

Задача снижения магнитного поля корабля может решаться двумя путями:

- применение в конструкции корпуса, оборудования и механизмов корабля маломагнитных материалов;

- проведение размагничивания корабля.

Применения маломагнитных и немагнитных материалов для создания корабельных конструкций позволяет в значительной степени снизить магнитное поле корабля. Поэтому при строительстве специальных кораблей (тральщиков, минных заградителей) широко используются такие материалы как стеклопластик, пластмассы, алюминиевые сплавы и т.д. При строительстве некоторых проектов атомных подводных лодок применяется титан и его сплавы, который наряду с высокой прочностью является маломагнитным материалом.

Однако прочность и другие механические и экономические показатели маломагнитных материалов позволяют применять их при строительстве боевых кораблей в ограниченных пределах.

Кроме того, если даже корпусные конструкции кораблей выполнять из маломагнитных материалов, то целый ряд корабельных механизмов остается выполненным из ферромагнитных металлов, которые также создают магнитное поле. Поэтому в настоящее время основным способом магнитной защиты большинства кораблей является их размагничивание.

Размагничиванием корабля называется комплекс мероприятий направленных на искусственное уменьшение составляющих напряженности его магнитного поля.

Основными задачами размагничивания являются:

а) уменьшение всех составляющих напряженности МПК до пределов, установленных специальными нормами;

б) обеспечение стабильности размагниченного состояния корабля.

Одним из методов решения этих задач является проведение обмоточного размагничивания.

Сущность метода обмоточного размагничивания заключается в том, что МПК компенсируется магнитным полем тока специально смонтированных на корабле штатных обмоток.

Совокупность системы обмоток, источников их питания, а также аппаратуры управления и контроля составляет размагничивающее устройство (РУ) корабля.

В систему обмоток РУ корабля могут входить следующие обмотки (в зависимости от типа и класса корабля):

а) Основная горизонтальная обмотка (ОГ), предназначенная для компенсации вертикальной составляющей МПК. Для размагничивания большей массы ферромагнитного материала корпуса ОГ разбивается на ярусы, при этом каждый ярус состоит из нескольких секций.

б) Курсовая шпангоутная обмотка (КШ), предназначенная для компенсации продольного индуктивного намагничивания корабля. Она состоит из ряда последовательно соединенных витков, расположенных в шпангоутных плоскостях.

а) Основная горизонтальная обмотка ОГ.

б) Курсовая шпангоутная обмотка КШ.

в) Курсовая батоксовая обмотка КБ.

в) Курсовая батоксовая обмотка (КБ), предназначенная для компенсации поля индуктивного поперечного намагничивания корабля. Она монтируется в виде нескольких контуров, расположенных побортно в батоксовых плоскостях, симметрично относительно диаметральной плоскости корабля.

г) Постоянные обмотки, применяются на кораблях большого водоизмещения. К этим видам обмоток относятся постоянная шпангоутная обмотка (ПШ) и постоянная батоксовая обмотка (ПБ). Эти обмотки прокладываются по трассе обмоток КШ и КБ и никаких видов регулирования тока в процессе эксплуатации не имеют.

д) Специальные обмотки (СО), предназначенные для компенсации магнитных полей от отдельных крупных ферромагнитных масс и мощных электрических установок (контейнеры с ракетами, тральные агрегаты, аккумуляторные батареи и т.д.)

Питание обмоток РУ осуществляется только постоянным током от специальных агрегатов питания РУ. Агрегатами питания РУ являются электромашинные преобразователи, состоящие из приводного двигателя переменного тока и генератора постоянного тока.

Для питания преобразователей и обмоток РУ на кораблях устанавливаются специальные щиты питания РУ, получающие питание от двух источников тока, расположенных на разных бортах. На щитах РУ устанавливается необходимая коммутационная, защитная, измерительная и сигнальная аппаратура.

Для автоматического управления токами в обмотках РУ устанавливается специальная аппаратура, которая производит регулировку токов в обмотках РУ в зависимости от магнитного курса корабля. В настоящее время на кораблях используются регуляторы тока типа «КАДР-М» и «КАДМИЙ».

Наряду с обмоточным размагничиванием, т.е. использованием РУ, надводные корабли и подводные лодки периодически подвергаются безобмоточному размагничиванию.

Сущность безобмоточного размагничивания заключается в том, что корабль подвергается кратковременному воздействию сильных, искусственно созданных магнитных полей, уменьшающих МПК до определенных норм. Сам корабль при этом методе никаких стационарных размагничивающих обмоток не имеет. Безобмоточное размагничивание производится на специальных стендах СБР (стенд безобмоточного размагничивания).

Основными недостатками метода безобмоточного размагничивания являются недостаточная стабильность размагниченного состояния корабля, невозможность компенсации индуктивных составляющих МПК, зависящих от курса и длительность процесса безобмоточного размагничивания.

Таким образом, максимальное снижение магнитного поля корабля достигается путем применения двух методов размагничивания – обмоточного и безобмоточного. Применение РУ позволяет скомпенсировать МПК в процессе эксплуатации, но так как магнитное поле корабля с течением времени может значительно изменяться, то корабли нуждаются в периодической магнитной обработке на СБР. Кроме того на СБР производятся замеры величины магнитного поля корабля, с целью поддержания МПК в установленных приделах.

 

Таким образом, рассмотренные физические поля корабля связаны непосредственно с его эксплуатацией. На использовании этих физических полей построены различные системы обнаружения кораблей и ПЛ, системы наведения оружия, а также неконтактные взрыватели минно-торпедного оружия.

В связи с этим, снижение уровней физических полей корабля и поддержание их в допустимых пределах, является важной задачей всего экипажа корабля.

Обнаружение корабля любыми средствами наблюдения, а также сраба­тывание неконтактных систем самонаведения и взрывателей оружия проис­ходит тогда, когда интенсивность поля корабля превысит порог чувстви­тельности указанных средств.

Существует несколько принципиально различных способов уменьшения вероятности обнаружения и поражения кораблей боевыми средствами и не­контактными системами. Сущность их сводится к следующему:

1. Использовать маскирующие особенности полей Мирового океана, особенности водной или воздушной среды, тактические приемы с таким расчетом, чтобы по возможности наблюдая за противником, обеспечить на определенном расстоянии собственную скрытность и наименьшую вероят­ность поражения неконтактным оружием.

2. Снизить интенсивность источников физического поля корабля с помощью конструктивных и организационных мероприятий. Этот способ на­зывают обеспечением физической защиты корабля.

Защищенность корабля от обнаружения и воздействия различных видов оружия в значительной степени влияют на боеспособность корабля и на эффективное выполнение стоящих перед кораблем задач. Чем лучше обеспе­чена защита корабля, тем меньше вероятность получения им различных повреждений.

Если же корабль все же получает повреждения от воздействия оружия противника (или аварийные повреждения) то он должен обладать способностью противостоять этим повреж­дениям и восстанавливать свою боеспособность. Таким качеством является живучесть корабля.

Данное качество будет рассмотрено на следующем занятии.