RU2093411C1

RU2093411C1 - Submarine

Info

Publication number: RU2093411C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Борисович Кашеваров
Original assignee: Юрий Борисович Кашеваров
Priority date: 1992-01-30
Filing date: 1992-01-30
Publication date: 1997-10-20

Abstract

FIELD: coast defence. SUBSTANCE: submarine is provided with ramjet water-and-gas engine and propeller for surface and submerged running. Ballast tank is used as reservoir for fresh and sea water; flexible partition separates fresh water for sea water. This partition is mounted horizontally. It separates upper portion of tank containing fresh water from its lower portion containing ballast water. Flexible partition may sag up and down thus making it possible to fill the entire tank with fresh or sea water. Engine is provided with spherical combustion chamber with ball- shaped thermoinertial evaporator mounted in its central portion. Combustion chamber is surrounded by dome-shape and circular chambers for feeding the compressed air or water to combustion chamber through radial tubes. Combustion chamber is also provided with injector for injection of diesel fuel and electric plug. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к боевым военным кораблям, предназначенными для нанесения скрытных торпедных ударов по кораблям и транспортам противника. The invention relates to military warships intended for causing covert torpedo strikes on enemy ships and vehicles.

Предлагаемая подводная лодка относится к малым подлодкам и предназначается, главным образом, для оборонительных операций по защите стратегических морских путей, участков побережья, портов и военных баз. The proposed submarine belongs to small submarines and is intended mainly for defensive operations to protect strategic sea lanes, coastal areas, ports and military bases.

Аналогом подводной лодки ПЛК являются все виды подводных лодок, включая атомные подводные лодки. Основными недостатками атомных подводных лодок являются их огромная стоимость и опасность радиционного заражения мирового океана. An analogue of a PLC submarine is all types of submarines, including nuclear submarines. The main disadvantages of nuclear submarines are their huge cost and the danger of traditional infection of the world's oceans.

Прототипом предлагаемой подводной лодки является малая подводная лодка с дизельным двигателем в надводном положении и с электрическим двигателем в подводном, использующая в качестве движителя два гребных винта. Основными недостатками этих подводных лодок являются: малый суммарный КПД установки двигатель-движитель, составляющий 15-20% малая скорость в надводном положении (18-32 км/час) и подводном (15-18 км/час) положениях, демаскирующий шум винтов, обнаруживаемый гидроакустическими приборами противника, малая скорость и малый радиус действия торпед, состоящих на вооружении подлодки, сложность двигателя и малая надежность его работы. The prototype of the proposed submarine is a small submarine with a diesel engine in the surface position and with an electric motor in the submarine, using two propellers as a propeller. The main disadvantages of these submarines are: low total efficiency of the engine-mover installation, which is 15-20%; low speed in the above-water position (18-32 km / h) and underwater (15-18 km / h) positions; unmasking screw noise detected sonar devices of the enemy, low speed and small radius of action of torpedoes, armed with a submarine, the complexity of the engine and the low reliability of its operation.

Предлагаемая подводная лодка ПЛК исключает эти недостатки прототипа за счет применения нового прямоточного водно-газового реактивного двигателя и движителя в надводном и подводном положениях с использованием дизельного топлива со сжатым кислородом в подводном положении и с сжатым воздухом в надводном положении. The proposed submarine PLC eliminates these disadvantages of the prototype through the use of a new ramjet water-gas jet engine and propulsion in the surface and underwater positions using diesel fuel with compressed oxygen in the underwater position and with compressed air in the above-water position.

Актуальность создания предлагаемой подводной лодки определяется тем, что стратегия конфронтации с промышленно развитыми странами капиталистического мира заменена стратегией партнерства, изменившей военную доктрину, в которой теперь оборонительные виды вооружений получили приоритет перед наступательными. В соответствии с этим наибольший вес должны иметь малые подводные лодки, вооруженные торпедами, относящимися к оборонительной системе вооружений, по сравнению с большими (атомными) подводными лодками, вооруженными ракетами и относящимися к наступательным видам вооружений. К тому же предлагаемая подводная лодка дешевле атомных подводных лодок во многие десятки раз, что имеет существенное значение для весьма тощего бюджета России. В результате применения водно-газового реактивного двигателя и движителя КПД двигательной установки увеличивается в 3-4 раза, удельная мощность двигателей в несколько раз, скорость в 1,5-2 раза, радиус действия -в 3-4 раза, боевые характеристики торпедного вооружения повышаются в несколько раз и достигается скрытность движения подводной лодки и торпед благодаря отсутствию в них гребных винтов, работа которых обнаруживается гидроакустическими приборами разведки. The relevance of creating the proposed submarine is determined by the fact that the strategy of confrontation with the industrialized countries of the capitalist world has been replaced by a partnership strategy that has changed the military doctrine, in which now defensive weapons have gained priority over offensive ones. In accordance with this, small submarines armed with torpedoes related to the defensive weapons system should have the greatest weight compared to large (nuclear) submarines armed with missiles and related to offensive weapons. In addition, the proposed submarine is many tens of times cheaper than nuclear submarines, which is essential for Russia's very skinny budget. As a result of the use of a water-gas jet engine and propulsion system, the efficiency of the propulsion system increases by 3-4 times, the specific power of the engines by several times, the speed by 1.5-2 times, the radius of action by 3-4 times, the combat characteristics of torpedo weapons increase the secrecy of the movement of the submarine and torpedoes is achieved several times due to the absence of propellers in them, whose work is detected by sonar reconnaissance devices.

На фиг. 1 дан вид сверху подводной лодки; на фиг. 2 вид сбоку; фиг. 3 -сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 сечение А-А одного двигателя и движителя на фиг. 2 в увеличенном виде; на фиг. 6 -сечение Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 сечение Г-Г на фиг. 4. In FIG. 1 is a top view of a submarine; in FIG. 2 side view; FIG. 3-section AA in FIG. 2; in FIG. 4 section BB in FIG. 3; in FIG. 5 is a section AA of one engine and propulsion device in FIG. 2 enlarged view; in FIG. 6-section BB in FIG. 5; in FIG. 7 section GG in FIG. 4.

Подводная лодка ПЛК имеет два прямоточных реактивных двигателя 1 и движителя 2, установленных по бортам ее корпуса 3, компрессор 4 для получения сжатого воздуха при надводном движении ПЛК, трубу 5 для забора воздуха, необходимого компрессору, баллоны 6 и 7 соответственно со сжатым воздухом и кислородом, баки 8 с дизельным топливом, торпедные аппараты 9 с торпедами, цистерну 10 с пресной водой, аккумуляторы 11, пневматический двигатель-редуктор 12 с электрогенератором, рули 13 и 14 соответственно глубины и курса с электродвигателями 15, перископ 16, радиоантены 17, балластную камеру 18, заполняемую морской водой, крышку люка 19. The PLC submarine has two ramjet engines 1 and a propulsion device 2 mounted on the sides of its hull 3, a compressor 4 for receiving compressed air during surface movement of the PLC, a pipe 5 for intake of air required by the compressor, cylinders 6 and 7, respectively, with compressed air and oxygen , tanks 8 with diesel fuel, torpedo tubes 9 with torpedoes, a tank 10 with fresh water, batteries 11, a pneumatic gear motor 12 with an electric generator, rudders 13 and 14, respectively, of depth and course with electric motors 15, periscope 16, rad oanteny 17, a ballast chamber 18 that is filled with seawater, the hatch cover 19.

Двигатель 1 имеет оголовник 20 с камерой сгорания 21, кольцевой камерой 22 и куполообразной камерой 23 для сжатого воздуха при надводном движении лодки ПЛК, при подводном движении лодки ПЛК камера 23 предназначена для кислорода, а камера 22 для воды. Камера сгорания 21 сферической формы образована жаропрочным материалом 24, в центральной части которой установлен термоинерционный испаритель 25 на трех опорах 26. Между слоем жаропрочного материала 24 и корпусом оголовника 20 установлен теплоизолирующий слой 27, обозначенный на фиг. 5 крестообразной штриховкой. Камеры 22 и 23 соединены радиальными трубками 28 с камерой сгорания 21. Через форсунки 29 и 30 в камеру сгорания 21 впрыскивается соответственно дизельное топливо и вода. Через трубки 31 и 32 с клапанами 33 и 34 в камеры 22 и 23 поступают соответственно вода и кислород при подводном движении лодки и через трубки с клапанами 36 и 34 сжатый воздух при надводном движении лодки. Форсунки 29 и 30 имеют клапаны 37 и 38. The engine 1 has a head-end 20 with a combustion chamber 21, an annular chamber 22 and a dome-shaped chamber 23 for compressed air during surface movement of a PLC boat, while underwater movement of a PLC boat, chamber 23 is designed for oxygen, and chamber 22 for water. A spherical-shaped combustion chamber 21 is formed by a heat-resistant material 24, in the central part of which a thermal inertia evaporator 25 is mounted on three supports 26. A heat-insulating layer 27, shown in FIG. 5 crosswise hatching. The chambers 22 and 23 are connected by radial tubes 28 to the combustion chamber 21. Through nozzles 29 and 30, respectively, diesel fuel and water are injected into the combustion chamber 21. Through the tubes 31 and 32 with valves 33 and 34, water and oxygen respectively enter the chambers 22 and 23 during the underwater movement of the boat and through the tubes with the valves 36 and 34 compressed air during the surface movement of the boat. The nozzles 29 and 30 have valves 37 and 38.

От камеры сгорания 21 отходит газовод 39 к кольцевому зазору 40 между патрубком 41 и трубой 42 движителя 2. Патрубок 41 установлен коаксиально в передней части трубы 42. Передний конец патрубка 41 расширяется до диаметра трубы 42. Поверхности трубы 42, патрубка 41 и газовода 39, соприкасающиеся с выхлопными газами, имеют теплоизолирующий слой 27, изображенный крестообразной штриховкой на фиг. 5. Патрубок 41 укреплен в кронштейне 43 корпуса 3 лодки. From the combustion chamber 21, the gas duct 39 departs to the annular gap 40 between the pipe 41 and the pipe 42 of the propeller 2. The pipe 41 is installed coaxially in the front of the pipe 42. The front end of the pipe 41 expands to the diameter of the pipe 42. The surface of the pipe 42, pipe 41 and the gas pipe 39, in contact with the exhaust gases, have a heat-insulating layer 27, depicted as a crosswise hatching in FIG. 5. The pipe 41 is mounted in the bracket 43 of the hull 3 of the boat.

В камере сгорания установлены электросвечи 44. В куполообразной камере 23 установлена форсунка 45, через которую впрыскивается вода, когда в камеру 23 подается кислород с целью уменьшения его окислительной способности и охлаждения камеры 23. Electric candles 44 are installed in the combustion chamber. A nozzle 45 is installed in the dome-shaped chamber 23, through which water is injected when oxygen is supplied to the chamber 23 in order to reduce its oxidizing ability and cool the chamber 23.

Вода в форсунки 30, 45 и камеру 22 подается насосом 46 из цистерны 10, разделенной эластичной перегородкой 47 на верхнюю часть, в которой находится пресная вода, и нижнюю часть, в которой находится морская вода. Перед выходом лодки ПЛК в рейс вся цистерна 10 заполняется пресной водой, при этом эластичная оболочка 47 продавливается до дна цистерны 10 пресной водой, а по мере ее расходования оболочка 47 прогибается вверх под давлением морской воды, которая поступает в цистерну 10 через ее донное отверстие с клапаном 48. Такой же клапан 48 обеспечивает поступление морской воды в балластную камеру 18. Water is supplied to the nozzles 30, 45 and chamber 22 by a pump 46 from a tank 10, which is divided by an elastic partition 47 into the upper part, in which fresh water is located, and the lower part, in which sea water is located. Before the PLC boat enters the voyage, the entire tank 10 is filled with fresh water, while the elastic shell 47 is pressed to the bottom of the tank 10 with fresh water, and as it is consumed, the shell 47 bends upward under the pressure of sea water, which enters the tank 10 through its bottom opening with valve 48. The same valve 48 ensures the flow of sea water into the ballast chamber 18.

В командном отсеке лодки 49 установлена вся аппаратура, необходимая для управления лодкой ПЛК и, в том числе, компьютер, определяющий режим работы двигателей в надводном и подводном положениях лодки. In the command compartment of boat 49, all the equipment necessary to control the PLC boat is installed, including a computer that determines the operation of the engines in the surface and underwater positions of the boat.

Работа лодки ПЛК начинается с ее подготовки к рейсу и производится в следующем порядке. К вводам трубопроводов, идущим к баллонам 7 и 6, к бакам 8 и к цистерне 10, подключаются трубопроводы, по которым все емкости заполняются соответственно кислородом, сжатым воздухом, дизельным топливом и водой (пресной). The work of the PLC boat begins with its preparation for the voyage and is performed in the following order. Pipelines are connected to the pipeline inlets going to the cylinders 7 and 6, to the tanks 8 and to the tank 10, through which all tanks are filled with oxygen, compressed air, diesel fuel and water (fresh), respectively.

Производится зарядка торпедных аппаратов 9 торпедами с помощью специальных зарядных устройств, к которым лодка ПЛК причаливает в начале носом, а затем кормой. Посадка экипажа в лодку производится через воздухозаборную трубу 5. Torpedo tubes are charged with 9 torpedoes with the help of special chargers, to which the PLC boat moors at the beginning with bow and then stern. The crew is put into the boat through the intake pipe 5.

Если выход лодки производится при надводном положении, то запускается двигатель 1 в режиме работы с использованием сжатого воздуха с предварительным запуском компрессора 4. If the boat exits at the above-water position, engine 1 is started in operation using compressed air with the preliminary start of compressor 4.

Если выход лодки предполагается при подводном положении, то опускается крышка люка 19, опускается труба 5, заполняются балластные камеры 18 морской водой до уровня, при котором лодка получает нулевую плавучесть, и запускается двигатель 1 в режиме работы с использованием кислорода, который поступает из баллонов 7. If the boat is supposed to exit underwater, then the manhole cover 19 is lowered, the tube 5 is lowered, the ballast chambers 18 are filled with sea water to the level at which the boat gets zero buoyancy, and engine 1 is started in operation using oxygen, which comes from cylinders 7 .

Горение дизельного топлива в кислороде происходит при более высокой температуре, чем в воздухе, которая может привести к разрушению камеры сгорания, если учесть высокую химическую активность чистого кислорода. Для предотвращения этих отрицательных последствий в камеру 23 с кислородом впрыскивается вода через форсунку 45. Кроме того, в камеру сгорания 21 впрыскивается вода через форсунки 30 и поступает вода через трубки 28 из камеры 22, заполняемой водой через трубку 31 с клапаном 32. Суммарное количество воды, поступающее вместе с кислородом в камеру сгорания 21, в 5 раз превышает по массе количество кислорода, в результате чего горение дизельного топлива происходит в газовой среде из водяного пара и кислорода, содержание которого будет в процентном отношении к пару близким к его (О₂) содержанию в воздухе. Объем и давление выхлопных газов, выходящих из камеры сгорания 21 в газовод 39, будет таким же, как и при работе двигателя со сжатым воздухом вместо кислорода.The combustion of diesel fuel in oxygen occurs at a higher temperature than in air, which can lead to the destruction of the combustion chamber, given the high chemical activity of pure oxygen. To prevent these negative consequences, water is injected into the oxygen chamber 23 through the nozzle 45. In addition, water is injected into the combustion chamber 21 through the nozzles 30 and water flows through the tubes 28 from the chamber 22, filled with water through the tube 31 with the valve 32. The total amount of water coming with oxygen into the combustion chamber 21, is 5 times the mass of oxygen, resulting in the combustion of diesel fuel in a gaseous medium from water vapor and oxygen, the content of which will be in percentage terms enii to steam close to its (O ₂₎ content in the air. The volume and pressure of the exhaust gases leaving the combustion chamber 21 into the gas duct 39 will be the same as when the engine was operating with compressed air instead of oxygen.

До разогрева термоинерционного испарителя 25 до температуры, при которой происходит самовоспламенение дизельного топлива, попадающего из форсунки 29 на испаритель 25, воспламенение газовой смеси из кислорода, водяного пара и паров дизельного топлива производится с помощью электросвечей 44. При этом в период запуска двигателя вода из форсунки 45 не подается до тех пор, пока испаритель 25 не разогреется до расчетной температуры. Before heating the thermal inertia evaporator 25 to a temperature at which self-ignition of diesel fuel falling from the nozzle 29 onto the evaporator 25 takes place, the gas mixture is ignited from oxygen, water vapor and diesel fuel vapor using electric candles 44. At the same time, during the engine start-up, water from the nozzle 45 is not supplied until the evaporator 25 is warmed up to the design temperature.

Большой КПД двигателя 1 обусловлен тем, что оголовник 20 с камерой сгорания 21 почти не имеет тепловых потерь. Та тепловая энергия, которая, преодолевая теплоизоляцию 27, проходит до камер 22 и 23 и нагревает кислород и воду, возвращается в камеру сгорания 21 с подогретым кислородом и водой. The high efficiency of the engine 1 is due to the fact that the ogolovnik 20 with the combustion chamber 21 has almost no heat loss. That thermal energy, which, overcoming the thermal insulation 27, passes to the chambers 22 and 23 and heats the oxygen and water, returns to the combustion chamber 21 with heated oxygen and water.

Выхлопные газы, содержащие почти на 80% водяной пар и на 20% углекислый газ при температуре 400-500^oC и при среднем давлении в 20-30 кг/см² (и более), попадают из газовода 39 в кольцевой зазор 40 и создают тягу, равную произведению давления этих газов на площадь кольцевого зазора 40. При соприкосновении паро-газовой струи, исходящей из зазора 40, с морской водой происходит дополнительное образование пара из морской воды, увеличивающего объем паро-газовой струи и ее давление на воду перед кольцевым зазором 40. В результате этого процесса увеличиваются тяга двигателя и его КПД. С целью сохранить высокую температуру паро-газовой струи стенки патрубка 41 и трубы 42 по всей длине поверхности, соприкасающейся с выхлопными газами (паро-газовой струи), покрыты теплоизолирующим материалом 27.Exhaust gases containing almost 80% water vapor and 20% carbon dioxide at a temperature of 400-500 ^o C and with an average pressure of 20-30 kg / cm ² (or more) fall from the gas duct 39 into the annular gap 40 and create thrust equal to the product of the pressure of these gases by the area of the annular gap 40. When the steam-gas jet coming from the gap 40 comes into contact with seawater, additional steam is formed from the sea water, increasing the volume of the steam-gas jet and its pressure on the water before the annular gap 40. As a result of this process, traction increases. engine and its efficiency. In order to maintain the high temperature of the vapor-gas jet, the walls of the pipe 41 and pipe 42 along the entire length of the surface in contact with the exhaust gases (steam-gas jet) are coated with heat-insulating material 27.

При прохождении пара и углекислого газа через воду в трубе 42 они растворяются в воде, и при движении лодки ПЛК на глубине более 10 м пузырьки пара и углекислого газа поверхности воды не достигнут и демаскирующего эффекта не создадут. When steam and carbon dioxide pass through water in a pipe 42, they dissolve in water, and when the PLC boat moves at a depth of more than 10 m, bubbles of steam and carbon dioxide will not reach the surface of the water and will not create a unmasking effect.

Камера сгорания 21 работает в виде колебательного процесса, период которого определяется промежутком времени между воспламенениями дизельного топлива, впрыскиваемого через форсунку 29 на термоинерционный испаритель 25. The combustion chamber 21 operates in the form of an oscillatory process, the period of which is determined by the time interval between ignitions of diesel fuel injected through the nozzle 29 onto the thermal inertia evaporator 25.

В момент воспламенения дизельного топлива давление в камере 21 поднимается с 30-40 кг/см² до 150-200 кг/см², а температура до 1500^oС, через тысячные доли секунды после впрыска дизельного топлива и его воспламенения производится впрыск воды через форсунку 26, в результате чего температура уменьшается до 400-500^oС и паро-газовая смесь устремляется в газовод 39 и далее в зазор 40 между патрубком 41 и трубой 42. Давление в камере сгорания падает до 30-40 кг/см², а давление в камере 23 возрастает до 60 кг/см² в силу инерционности потока кислорода, поступающего в камеру 23 из баллона 7 через редуктор-двигатель 12, снижающий давление до 50 кг/см². Повышение давления в камере 21 выше 50 кг/см² содействует также проходу небольшой части продуктов сгорания дизельного топлива и пара через трубки 28 до камеры 23 под воздействием давления до 150-200 кг/см² в камере 21 в момент воспламенения дизельного топлива. Длина и диаметр трубочек 28 подбираются с расчетом, чтобы выхлопные газы не успели дойти до камеры 23 в результате того, что давление в камере 21 будет быстро падать до 30 кг/см², а в камере 23 -возрастать до 60 кг/см².At the moment of ignition of diesel fuel, the pressure in the chamber 21 rises from 30-40 kg / cm ² to 150-200 kg / cm ² , and the temperature is up to 1500 ^o C, in thousandths of a second after injection of diesel fuel and its ignition, water is injected through the nozzle 26, with the result that the temperature decreases to 400-500 ^o C and the vapor-gas mixture rushes into the gas duct 39 and then into the gap 40 between the pipe 41 and the pipe 42. The pressure in the combustion chamber drops to 30-40 kg / cm ² and the pressure in the chamber 23 increases to 60 kg / cm ² by the inertia of the oxygen stream entering the kama 23 of the cylinder 7 through a reduction gear-motor 12, reducing the pressure to 50 kg / cm ^2. The increase in pressure in the chamber 21 above 50 kg / cm ² also facilitates the passage of a small part of the combustion products of diesel fuel and steam through the tubes 28 to the chamber 23 under the influence of pressure up to 150-200 kg / cm ² in the chamber 21 at the time of ignition of the diesel fuel. The length and diameter of the tubes 28 are selected so that the exhaust gases do not have time to reach the chamber 23 as a result of the fact that the pressure in the chamber 21 will quickly drop to 30 kg / cm ² and increase in the chamber 23 to 60 kg / cm ² .

Таким образом, уже через 2-3 сотых секунды кислород вытеснит выхлопные газы из трубок 28 и начнет заполнять пространство вокруг форсунки 29. Одновременно произойдет впрыскивание в камеру 21 воды из форсунок 30 и дизельного топлива из форсунки 29 и новый цикл воспламенения дизельного топлива в паро-кислородной смеси, имеющей температуру, давление и химический состав, отвечающий условиям самовоспламенения дизельного топлива. Thus, in just 2-3 hundredths of a second, oxygen will displace exhaust gases from the tubes 28 and begin to fill the space around the nozzle 29. At the same time, water will be injected into the chamber 21 from the nozzles 30 and diesel from the nozzle 29 and a new cycle of ignition of diesel into steam oxygen mixture having a temperature, pressure and chemical composition that meets the conditions of self-ignition of diesel fuel.

При всплытии лодки на поверхность работа двигателя переключается на режим, при котором вместо кислорода используется сжатый воздух, поставляемый в камеры 22 и 23 с помощью компрессора 4 через баллон 6, который играет роль накопителя и регулятора давления воздуха, поступающего в камеры оголовника 20. Компрессор получает воздух через воздухозаборную трубу 5, которая занимает положение, показанное на фиг. 4. В этом режиме работы расход воды уменьшается в 1,5-2 раза за счет того, что прекращается подача воды в форсунку 45 и в камеру 22. В остальном режим работы двигателя со сжатым воздухом будет аналогичен режиму работы с кислородом. When the boat ascends to the surface, the engine switches to a mode in which instead of oxygen, compressed air supplied to the chambers 22 and 23 is used with the help of the compressor 4 through the cylinder 6, which plays the role of a storage device and a regulator of air pressure entering the chamber of the head unit 20. The compressor air through the intake pipe 5, which occupies the position shown in FIG. 4. In this mode of operation, the water flow is reduced by 1.5-2 times due to the fact that the flow of water to the nozzle 45 and to the chamber 22 is stopped. Otherwise, the mode of operation of the engine with compressed air will be similar to the mode of operation with oxygen.

Изменение курса движения лодки производится поворотом рулей 14 с помощью электродвигателя 15 и секторной шестерни 50 вала 51 вращения рулей, находящейся в зацеплении с шестерней на валу электродвигателя. Для увеличения скорости изменения курса лодки двигатель 1, в сторону которого необходимо повернуть лодку, выключается на время изменения курса лодки. Changing the course of the boat is made by turning the rudders 14 with the help of an electric motor 15 and a sector gear 50 of the rudder rotation shaft 51, which is meshed with the gear on the electric motor shaft. To increase the rate of change of the course of the boat, engine 1, in the direction of which it is necessary to turn the boat, turns off for the time the course of the boat changes.

Изменение глубины хода лодки производится с помощью носовых и кормовых рулей 13 при нулевой плавучести лодки. The change in the depth of the boat is carried out using the bow and stern rudders 13 at zero buoyancy of the boat.

В случае экстренного подъема лодки на поверхность в дополнение к действию рулей 13 производится вытеснение морской воды из цистерны 10 с помощью сжатого воздуха, который из баллона 6 поступает в верхнюю часть цистерны 10 при открытом клапане 48, в результате чего лодка получает положительное значение плавучести. In case of emergency lifting of the boat to the surface, in addition to the action of the rudders 13, sea water is displaced from the tank 10 using compressed air, which from the cylinder 6 enters the upper part of the tank 10 with the valve 48 open, as a result of which the boat receives a positive buoyancy value.

Пневматические двигатели-редукторы с электрогенераторами 12, работая за счет снижения давления кислорода, поступающего в камеру 23 из баллонов 7 до 50 кг/см², производят подзарядку аккумуляторов 11.Pneumatic gear motors with electric generators 12, working by reducing the pressure of oxygen entering the chamber 23 from the cylinders 7 to 50 kg / cm ² , recharge the batteries 11.

Для определения показателей эффективности применения лодки ПЛК произведем ориентировочный расчет основных характеристик водно-газового реактивного прямоточного двигателя 1 и движителя 2. Для расчета примем, что скорость хода лодки ПЛК равна 15 м/с (54 км/ч). Длина трубы 42 движителя 12,5 м, а ее диаметр 1 м, тогда масса воды в движителе будет равна 10 т. To determine the performance indicators of using a PLC boat, we will make an approximate calculation of the main characteristics of the water-gas jet ramjet engine 1 and propulsion unit 2. To calculate, we assume that the speed of the PLC boat is 15 m / s (54 km / h). The length of the pipe 42 of the mover is 12.5 m, and its diameter is 1 m, then the mass of water in the mover will be 10 tons.

При силе тяги, развиваемой одним двигателем в 7 т, вода в трубе движителя получит ускорение в сторону кормы, равное 6,8 м/с². Средняя скорость воды в трубе движителя относительно этой трубы будет равна 19,5 м/с, а время прохождения 10 т воды через трубу 4" будет равно
12,5 м 19,5 м/с 0,64 с.With a traction force developed by one engine of 7 tons, the water in the propulsion tube will receive an acceleration towards the stern equal to 6.8 m / s ² . The average speed of the water in the propulsion pipe relative to this pipe will be 19.5 m / s, and the transit time of 10 tons of water through the 4 "pipe will be
12.5 m 19.5 m / s 0.64 s.

Принимая среднее давление паро-газовой струи в зазоре 40 равным 30 кг/см², получим, что площадь кольца зазора 40 будет равна
7000 кг 30 кг/см² 234 см².Assuming the average pressure of the vapor-gas jet in the gap 40 is equal to 30 kg / cm ² , we obtain that the area of the ring of the gap 40 will be equal to
7000 kg 30 kg / cm ² 234 cm ² .

Так как окружность средней линии кольца зазора равна 310 см, то ширина кольца зазора 40 будет равна 0,75 см. Since the circumference of the midline of the gap ring is 310 cm, the width of the gap ring 40 will be 0.75 cm.

Мощность двух двигателей 1 будет равна

Масса водяного потока, выходящего из трубы 42 за 1 с, будет равна:
10 т0,64 с 15,6 т/с.The power of two engines 1 will be equal to

The mass of the water stream leaving the pipe 42 in 1 s will be equal to:
10 t 0.64 s 15.6 t / s.

Мощность движителя, затраченная на сообщение воде, прошедшей через трубу 42, за 1 с, кинетической энергии, будет равна

Эта мощность затрачена бесполезно для движения лодки. К потерям мощности относится также мощность, затраченная на преодоление трения воды о внутренние стенки трубы 42, которую можно принять равной 32 кВт, тогда общие потери мощности в движителе будут равны
1 180 кВт 2060 кВт 0,91
Принимая КПД двигателя равным 0,7, получим общий КПД водно-газового реактивного прямоточного двигателя и движителя лодки ПЛК равным
0,7 х 0,91 0,64,
т. е. в 4 раза выше, чем у известных судовых двигателей с гребным винтом при скорости хода в 54 км/ч.The power of the propulsion device spent on communicating to the water passing through the pipe 42, for 1 s, of kinetic energy, will be equal to

This power wasted useless for the movement of the boat. The power loss also includes the power spent on overcoming the friction of water on the inner walls of the pipe 42, which can be taken equal to 32 kW, then the total power loss in the propulsion will be
1,180 kW 2,060 kW 0.91
Taking the engine efficiency equal to 0.7, we obtain the total efficiency of the water-gas jet ramjet engine and PLC boat propulsion equal
0.7 x 0.91 0.64,
i.e., 4 times higher than that of known marine engines with a propeller at a speed of 54 km / h.

Следовательно, мощность двигательной установки лодки ПЛК эквивалентна мощности дизельных двигателей с гребным винтом равной
2060 кВт х 4 8200 кВт
Из сравнения с известными надводными кораблями, имеющими скорость хода в 50-55 км/ч, и с известными подводными лодками с пересчетом их скорости на скорость 54 км/ч получим, что при скорости 54 км/ч лодка ПЛК может иметь водоизмещение в подводном положении 1000 т. Исходя из водоизмещения в 1000 т габаритные размеры лодки ПЛК примем равными: длина -25 м, площадь поперечного сечения в средней части 60 м² и диаметр 4,4 м.Consequently, the power of the propulsion system of a PLC boat is equivalent to the power of diesel engines with a propeller equal to
2060 kW x 4 8200 kW
From a comparison with known surface ships having a speed of 50-55 km / h, and with known submarines with the conversion of their speed to 54 km / h, we get that at a speed of 54 km / h the PLC boat can have a displacement in the underwater position 1000 tons. Based on a displacement of 1000 tons, the overall dimensions of the PLC boat are assumed to be equal: length -25 m, cross-sectional area in the middle part of 60 m ² and diameter 4.4 m.

Для расчета радиуса действия лодки ПЛК примем, что на дизельное топливо и на кислород вместе с баллонами, в которых он содержится, представляется 50 т грузоподъемности лодки. Пресную воду, необходимую для работы двигателя, можно отнести за счет балластной воды, т.к. она не превосходит массу балластной воды, необходимой лодке для обеспечения ее нулевой плавучести, имеет максимальную массу в начале маршрута движения лодки, и по мере ее расходования она замещается в цистерне 10 под эластичной оболочкой 47 морской водой. To calculate the radius of action of a PLC boat, we assume that for diesel fuel and oxygen, along with the cylinders in which it is contained, 50 tons of boat capacity are presented. Fresh water necessary for the operation of the engine can be attributed to ballast water, because it does not exceed the mass of ballast water necessary for the boat to ensure its zero buoyancy, has a maximum mass at the beginning of the route of movement of the boat, and as it is consumed, it is replaced in the tank 10 under elastic shell 47 with sea water.

Для хранения кислорода под давлением в 200 кг/см² предусмотрены баллоны, изготовленные из многослойного стеклополотна.For storage of oxygen under a pressure of 200 kg / cm ² provided cylinders made of multilayer fiberglass.

Баллон, изготовленный из стеклополотна, имеет коэффициент эффективности тары, т.е. отношение объема газа к массе пустого баллона, равный 2,67 м³/кг. Так как 1 м³ кислорода при нормальных условиях имеет массу, равную 1,43 кг, то на 1 кг кислорода приходится 0,26 кг баллона.A container made of fiberglass has a container efficiency factor, i.e. the ratio of gas volume to the mass of the empty cylinder, equal to 2.67 m ³ / kg Since 1 m ^{3 of} oxygen under normal conditions has a mass equal to 1.43 kg, then 0.26 kg of cylinder is accounted for 1 kg of oxygen.

Для полного сгорания 1 кг дизельного топлива необходимо затратить 3 кг кислорода (или 15 кг воздуха) и еще иметь тару для кислорода в 0,78 массы баллона. Округляя, примем, что 1 кг дизельного топлива требует еще 4 кг массы кислорода с баллоном. Следовательно, из 50 т на дизельное топливо будет приходиться 10 т и 40 т кислорода с баллонами (30 т кислорода и 10 т баллонов). При этом 30 т кислорода потребуют объем, равный
30000 кг (1,43 кг/м³ х 200) 105 м³
Принимая, что КПД двигателя равен 0,7, получим, что на 1 кВт/ч его работы потребуется затратить 0,1 кг дизельного топлива, а 10000 килограмм дизельного топлива обеспечат получение 100000 кВт/ч. Имея мощность двух двигателей, равную 2060 кВт, получим, что они смогут работать на этом топливе
100000 кВт/ч 2060 кВт 48 ч
За это время лодка ПЛК пройдет расстояние, равное
54 км/ч х 48 ч 2600 км в подводном положении.For complete combustion of 1 kg of diesel fuel, it is necessary to spend 3 kg of oxygen (or 15 kg of air) and still have a container for oxygen in 0.78 mass of the cylinder. Rounding, we assume that 1 kg of diesel fuel requires another 4 kg of oxygen mass with a cylinder. Consequently, out of 50 tons, diesel fuel will account for 10 tons and 40 tons of oxygen with cylinders (30 tons of oxygen and 10 tons of cylinders). In this case, 30 tons of oxygen will require a volume equal to
30000 kg (1.43 kg / m ³ x 200) 105 m ³
Assuming that the engine efficiency is 0.7, we get that 0.1 kg of diesel fuel will be required per 1 kW / h of its operation, and 10,000 kilograms of diesel fuel will provide 100,000 kW / h. Having the power of two engines equal to 2060 kW, we get that they can operate on this fuel
100,000 kWh 2060 kW 48 h
During this time, the PLC boat will travel a distance equal to
54 km / h x 48 h 2,600 km underwater.

Таким образом, лодка ПЛК не только в 3 раза превосходит известные подводные лодки по скорости подводного хода, но также превосходит их по радиусу действия. При этом, если принять скорость хода лодки ПЛК в подводном положении 27 км/ч, то тогда лодка ПЛК сможет пройти под водой более 5000 км. Thus, the PLC boat not only 3 times surpasses well-known submarines in submerged speed, but also surpasses them in radius of action. Moreover, if we take the speed of the PLC boat in the underwater position of 27 km / h, then the PLC boat will be able to go under water for more than 5000 km.

Для обеспечения работы двигателя на кислороде и дизельном топливе потребуется на каждый кг кислорода затрачивать до 5 кг воды. Следовательно, цистерна должна иметь в начале маршрута 200 т пресной воды, выполняющей одновременно роль балластной воды, обеспечивающей нулевую плавучесть лодки ПЛК. To ensure that the engine runs on oxygen and diesel fuel, up to 5 kg of water will be required for each kg of oxygen. Therefore, the tank should have 200 tons of fresh water at the beginning of the route, which simultaneously serves as ballast water, ensuring zero buoyancy of the PLC boat.

Большим преимуществом лодки ПЛК перед подводными лодками с дизельными двигателями является простота устройства ее двигателя 1, не имеющего движущихся деталей, имеющего в несколько раз меньшее число деталей, имеющего большую удельную мощность, меньшую стоимость изготовления и эксплуатации, больший срок службы, большую надежность работы, меньший обслуживающий персонал, больший КПД. The great advantage of a PLC boat over diesel submarines is the simplicity of the arrangement of its engine 1, which does not have moving parts, has several times fewer parts, has a higher specific power, lower cost of manufacture and operation, a longer service life, greater reliability, less attendants, greater efficiency.

Использование сжатого кислорода в предлагаемых баллонах позволило отказаться от электродвигателей и электроаккумуляторов к ним как источника энергии. Очевидно, что по простоте устройства и обслуживания, по стоимости изготовления и сроку службы баллоны для сжатого кислорода имеют также большое преимущество перед электромотором с электроаккумуляторами. The use of compressed oxygen in the proposed containers made it possible to abandon electric motors and electric accumulators to them as an energy source. Obviously, the simplicity of the device and the maintenance, the manufacturing cost and the service life of compressed oxygen cylinders also have a great advantage over an electric motor with electric accumulators.

Двух-трехкратным преимуществом обладает прямоточный реактивный движитель по своему КПД перед гребным винтом, особенно при больших скоростях движения лодки. Большое преимущество предлагаемый движитель перед гребным винтом имеет по уровню шума при работе. Это преимущество исключает возможность обнаружения лодки ПЛК с помощью гидроакустических приборов противника и тем самым позволяет проходить незамеченной вблизи кораблей противника. The direct-flow jet propulsion device has two or three-fold advantages in its efficiency over the propeller, especially at high boat speeds. A great advantage of the proposed propulsion over the propeller is the noise level during operation. This advantage eliminates the possibility of detecting a PLC boat with the help of sonar equipment of the enemy and thereby allows it to pass unnoticed near enemy ships.

Большое преимущество дает лодке скорость движения в подводном положении, позволяющая лодке уходить от надводных кораблей в случае, если она будет обнаружена. Решающее превосходство по боевой эффективности лодки ПЛК дают торпеды, имеющиеся в ее носовом и кормовом отсеках, которые обладают в несколько раз большим радиусом действия и большей скоростью движения, чем известные торпеды, находящиеся на вооружении известных подводных лодок. К тому же, торпеды ПЛК движутся бесшумно с помощью прямоточного движителя, работа которого не обнаруживается гидроакустическим приборами разведки противника. A great advantage gives the boat underwater speed, allowing the boat to move away from surface ships in case it is detected. The decisive superiority in the combat effectiveness of the PLC boats is provided by the torpedoes available in its bow and stern compartments, which have several times longer range and greater speed than the known torpedoes in service with the known submarines. In addition, PLC torpedoes move silently using a ramjet, the operation of which is not detected by sonar reconnaissance devices of the enemy.

Claims

1. A submarine including an engine and propulsion device, bow and stern torpedo tubes with torpedoes, compressed air and oxygen cylinders, fresh and sea water tanks, characterized in that a direct-flow water-gas jet engine and propulsion device are used as an engine and propulsion device for the surface and underwater course of the boat, and as a container for fresh and sea water, a ballast tank was used, in which fresh water is separated from the sea by an elastic partition.

2. The boat according to claim 1, characterized in that the engine has a ogolovnik with a spherical combustion chamber, consisting of a heat-resistant thermal inertia body and heat-insulating material, laid between the thermal inertia body and the body of the headband, a spherical thermal inertia evaporator is installed in the central part of the combustion chamber, the headband contains domed and annular chambers in the form of concentric sections of the sphere surrounding the combustion chamber, which is connected to the domed and annular chambers by radial tubes, a tube with a valve is connected to the domed chamber for supplying compressed air or water to it, moreover, water is also supplied through the nozzles to the combustion chamber and to the domed chamber, and the combustion chamber is equipped with a nozzle for injecting diesel fuel into it, is electrically lit and connected by a gas duct with an annular gap, formed between the propulsion tube and the nozzle installed coaxially in its front part, while the propulsion tubes are fixed along the sides of the boat hull in its middle part and have a length equal to 1/2 1/3 of the length of the boat.

3. The boat according to claim 1, characterized in that the elastic partition in the ballast tank is installed horizontally in its middle part and separates the upper part of the fresh water tank intended for engine operation from its lower part with sea ballast water, while the elastic partition can bend down to fill the entire tank with fresh water and up to fill the entire tank with sea water.