Техника - молодёжи 1966-02, страница 6

нально мощными лилипутами. И все-таки она не менее совершенна и современна, чем любой авиационный двигатель.

Легкость и компактность авиационных газовых турбин достигнута за счет малого моторесурса, измеряемого десятками, редко сотнями часов. Установка же «Парижской коммуны» должна отработать 80 тыс. часов. Это требование сразу накладывает ограничение на температуру газа, выходящего из камеры сгорания. Если в авиационных турбинах ее можно принять равной 900—1000° С, то в судовых — только 750° С. Но от начальной температуры газа сильно зависит экономичность турбины. Чтобы компенсировать ограничение температуры и повысить кпд, приходится усложнять установку, идти на увеличение веса и размеров. Так появляется огромный регенератор, в котором тепло выхлопных газов идет на подогрев сжатого воздуха перед камерой сгорания. Так появляется промежуточный охладитель, позволяющий уменьшить мощность, затрачиваемую на сжатие воздуха в компрессоре.

Но, пожалуй, самый крупный вклад в дело увеличения веса и размеров установки дает ограничение, накладываемое гребным винтом. Для того чтобы быть наиболее экономичным, то есть передавать судну максимальную часть энергии двигателя, винт должен иметь большой диаметр и вращаться со сравнительно малым числом оборотов. Турбина же, наоборот, компактна и экономична при больших скоростях вращения. Чтобы как-то разрешить это противоречие и связать воедино «коня и трепетную лань», между винтом и турбиной ставят обычно зубчатую передачу — редуктор. На «Парижской коммуне» на долю огромного двухступенчатого редуктора, снижающего скорость вращения с 6350 об/мин до 102 об/мин, приходится немалая часть веса всей установки. И все же машина советского газотурбохода почти вдвое легче паротурбинной и вчетверо легче дизельной установок, применяемых на флоте.

В отличие от паровой газовая турбина запускается из холодного состояния за несколько минут. Причем для запуска не нужен запас сжатого воздуха, как у дизеля, а достаточно небольшого пускового электромотора.

Но самыми удивительными качествами «Парижская коммуна» обязана тому, что на ней установлен винт регулируемого шага...

«ПОЛНЫЙ НАЗАД» — ЭТО ПРОБЛЕМА—

Старинные медлительные пароходы, проигрывая современным теплоходам и турбоходам в экономичности, размерах и скорости, превосходили их в маневренности. С полного переднего хода они останавливались, пройдя всего 4—5 собственных длин. А современный турбоход проходит 7—10 длин. И объясняется это не только тем, что за 50 лет водоизмещение и скорость торговых судов в среднем увеличились вдвое.

Тормозить судно лучше всего вращающимся на полный задний ход винтом. У паровой машины направление вращения можно было изменить очень быстро, при этом мощность ее оставалась такой же, как и на полном переднем ходу.

К сожалению, дизель и турбина, «сменив, не заменили» паровую машину с точки зрения маневренности. Прежде чем запустить дизель в обратную сторону, надо дождаться, пока число его оборотов не снизится вдвое. А паровая турбина вообще не может вращаться в обратную сторону, поэтому специально для заднего хода нужна вторая турбина. Двойной комплект двигателей — один для переднего, другой для заднего хода—оказался бы слишком накладным, поэтому судостроители ограничились несколькими ступенями заднего хода, развивающими всего 30% от мощности переднего хода.

Впрочем, нельзя сказать, что не было попыток избавиться от недостатков дизелей и паровых турбин. Существует немало судов е гидравлическими и электрическими передачами, высокая маневренность которых досталась ценой увеличения стоимости, . веса и расхода топлива. Для газовой турбины проблема реверса стоит еще более остро, чем для дизеля и паровой турбины.

Но обязательно ли для заднего хода менять направленна вращения двигателя? Ведь в конечном итоге важно изменить направление упора гребного винта, а этого проще всего добиться поворотом его лопастей. Эта идея была высказана давно, и не только высказана, но и применена на некоторых кораблях (в частности, на русских подводных лодках «Минога», «Барс», «Акула»).

Однако полстолетия назад не было настоятельной необ

ходимости в широком применении таких винтов: в морском флоте еще господствовала маневренная и удобная паровая машина. Только в 1930-х годах снова появились винты регулируемого шага. На первых порах новое направление вызвало немало сомнений и возражений. Прежде всего винт регулируемого шага значительно дороже и сложнее обычного винта, и изготовлять его надо из более прочных и дорогих сплавов. В его ступице надо разместить довольно сложный механизм, который невозможно вписать в размеры ступицы обычного винта. Приходится увеличивать диаметр ступицы, винт хуже обтекается струями воды, его кпд несколько ухудшается, раньше начинается кавитация. Больше того, исследования показали, что не так-то просто повернуть лопасти винта «Парижской коммуны» с полного переднего на полный задний ход. Для этого требуется усилие большее, чем для перекладки лопастей турбины Братской ГЭС — 400 т1 А время перекладки всего 30 секунд!

Тем не менее конструктивные трудности удалось преодолеть, а некоторое снижение кпд на полном переднем ходу с лихвой окупается другими достоинствами новой установки. Во-первых, сильно упростилось управление и сократилась численность машинной команды. Капитан с мостика простым поворотом рукоятки может установить лопасти Винта в любое положение. Турбина и винт все время вращаются в одну сторону, в то время как судно может идти вперед, назад, полным ходом или малым или даже стоять на месте при работающих двигателях. Маневренность его значительно улучшается — оно с полного переднего хода останавливается, пройдя расстояние в 2 раза меньшее, чем такое же дизельное судно.

«ДЕСЯТКИ лиц в одном*

Было бы неверно считать винт регулируемого шага лишь

усовершенствованием (пускай даже очень важным) обычного гребного винта. Ибо он — первый движитель, позволивший нарушить жесткую связь между характеристиками корпуса и характеристиками Двигателя и освободивший работу двигателя от режимов хода судна. Возьмите, например, судно на подворных крыльях. На разгонном участке ему в идеальном случае нужен винт, который отбирал бы у двигателя полную мощность и создавал бы большой упор при умеренной скорости. После выхода на крылья требуется другой винт, который при высокой скорости развивал бы несколько меньший упор, но опять-таки использоаал бы полную мощность двигателя. А вместо зтих двух винтов на судне стоит один, «компромиссный», который иа разгонном участке перегружает двигатель, а при движении на крыльях недоиспользует его мощность.

То же самое и у других судов. Все кораблй с обычными винтами выгодно использовать только на одном расчетном режиме. При перемене режима (а это случается сплошь да рядом — изменение осадки, ветер, волнение) им нужны в принципе десятки винтов, по одному на каждый режим.

Винт регулируемого шага как раз и совмещает в одном устройстве все зти винты. Ясно, что сфера применения винтов регулируемого шага не ограничивается только газовыми турбинами. В сочетании с дизелями и паровыми турбинами они не менее выгодны. Например, дизельные суда не могут ходить с очень малой скоростью, поскольку двигатели глохнут, когда число оборотов снижается до 30—50% от номинальных. Винты регулируемого шага снимают зто ограничение, позволяя получить сколь угодно малую скорость при работающем двигателе. На дизельных судах, где по условиям эксплуатации приходится часто останавливать и запускать Двигатели, такие винты сильно уменьшают износ двигателей и позволяют снизить запас пускового сжатого воздуха в баллонах. А на двухвинтовых судах они при поломке руля с успехом используются для управления' судном. Но самое удивительное — то, что даже, несмотря иа значительно большую стоимость изготовления винтов, .установки с ними в целом получаются дешевле.

Каковы же перспективы дальнейшего развития винтов регулируемого шага? Судя по всему, в будущем морской и речной флот перейдет иа такие винты. Основная трудность в освоении более высоких мощностей — большие усилия при перекладке лопастей с полного заднего на полный передний ход, приводящие к раздуванию размеров ступицы. Правда, зти усилия резко снижаются на установках, где число оборотов винтов повышено. Это уже сейчас делает реальной постройку установок в 30—40 тыс. л. &

В. СМИРНОВ, инженер

4