RU2481233C1 - Atomic submarine and marine-version gas turbine engine - Google Patents
Atomic submarine and marine-version gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2481233C1 RU2481233C1 RU2011154503/11A RU2011154503A RU2481233C1 RU 2481233 C1 RU2481233 C1 RU 2481233C1 RU 2011154503/11 A RU2011154503/11 A RU 2011154503/11A RU 2011154503 A RU2011154503 A RU 2011154503A RU 2481233 C1 RU2481233 C1 RU 2481233C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas turbine
- hull
- turbine engine
- compressor
- submarine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к судостроению, преимущественно атомному подводному. Атомная подводная лодка (АПЛ) содержит прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами и спасательную всплывающую камеру, пристыкованную к АПЛ с возможностью отделения от нее. Прочный корпус выполнен из отдельных жестко связанных между собой капсул с разделением их на капсулы для обитания экипажа и капсулы с энергетическими и другими потенциально опасными установками и системами. Капсулы прикреплены к общей силовой килевой ферме, а спасательная камера выполнена в виде самоходной и управляемой подводной лодки, в которой размещен главный пункт управления атомной подводной лодкой и которая используется для спасения всего экипажа при аварии атомной подводной лодки. Капсулы сообщены между собой переходными люками с герметичными закрытиями и через соединительный блок и разъемный шлюз - со спасательной камерой для прохода в нее экипажа. Достигается повышение безопасности и бесшумности АПЛ, а также повышение возможности спасения экипажа.The invention relates to shipbuilding, mainly nuclear underwater. A nuclear submarine (NPS) contains a robust hull covering its light hull, tanks between these hulls and a rescue pop-up camera docked to the NPS with the possibility of separation from it. The durable case is made of separate capsules rigidly interconnected with their separation into capsules for crew accommodation and capsules with energy and other potentially dangerous installations and systems. The capsules are attached to a common power keel farm, and the rescue chamber is made in the form of a self-propelled and guided submarine, which houses the main control center of a nuclear submarine and which is used to rescue the entire crew in the event of a nuclear submarine accident. Capsules are interconnected by access hatches with hermetic closures and through a connecting block and a detachable gateway with a rescue chamber for the crew to enter it. Achieved increased safety and noiselessness of nuclear submarines, as well as increasing the ability to save the crew.
Известна атомная подводная лодка (АПЛ), содержащая прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами и спасательную камеру, пристыкованную к АПЛ с возможностью отделения от нее (см. Павлов А.С. Военные корабли России 1997-1998 г.г. Справочник. Якутск, Литограф, 1997 - 151 с. Стр. 17, 18, 23, 24; Букалов В.М., Нарусбаев А.А. Проектирование атомных подводных лодок. Л., Судостроение, 1968, стр.72-83).A nuclear submarine (NPS) is known, containing a solid hull, covering its light hull, tanks between these hulls and a rescue chamber docked to the NPS with the possibility of separation from it (see Pavlov A.S. Warships of Russia 1997-1998 Handbook, Yakutsk, Lithographer, 1997 - 151 pp. Pp. 17, 18, 23, 24; Bukalov VM, Narusbaev AA Design of nuclear submarines. L., Shipbuilding, 1968, pp. 72-83 )
Существующее расчленение среды обитания в прочном корпусе путем применения "прочных" межотсечных переборок подводной лодки носит иллюзорный характер, сохраняя взаимосвязь отсеков по проходящим через переборки многочисленным трубопроводам газов и жидкостей, воздуховодам вентиляции и кабельным трассам (силовым, управления, связи и др.), что зачастую приводит к невозможности локализации повреждений и пожаров на борту, потере управления отсеками и распространению повреждений в соседние отсеки. Такие ситуации неминуемо оканчиваются катастрофами, см. Букань С.П. По следам подводных катастроф. - М.: Гильдия мастеров "Русь" - 1992.The existing dismemberment of the habitat in a robust hull through the use of "durable" intersection bulkheads of a submarine is illusory, preserving the interconnection of compartments through numerous gas and liquid pipelines passing through the bulkheads, ventilation ducts, and cable routes (power, control, communications, etc.), which often leads to the inability to localize damage and fires on board, loss of control of compartments and the spread of damage to neighboring compartments. Such situations inevitably end in disasters, see S. Bukan. In the wake of underwater disasters. - M.: Guild of Masters "Rus" - 1992.
Технические средства управления, связи, жизнеобеспечения, пожаротушения и электроснабжения показали свою несостоятельность из-за слабой инженерной защиты и отсутствия надежного локального (отсечного) резерва этих средств, не рационального построения организации при борьбе с авариями, а также опасного непосредственного контакта энергоемкого оборудования с экипажем.The technical means of control, communication, life support, fire fighting and power supply have shown their failure due to poor engineering protection and the lack of a reliable local (cut-off) reserve of these funds, the rational organization of the organization in dealing with accidents, and the dangerous direct contact of energy-intensive equipment with the crew.
Эти результаты (обеспечение безопасности экипажа) достигаются тем, что в атомной подводной лодке, содержащей прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами и спасательную камеру, пристыкованную к атомной подводной лодке, прочный корпус выполнен из отдельных жестко связанных между собой капсул с разделением их на капсулы для обитания экипажа и капсулы с энергетическими и другими потенциально опасными установками и системами, причем капсулы прикреплены к общей силовой килевой ферме, а спасательная камера выполнена в виде самоходной и управляемой подводной лодки, в которой размещен главный пункт управления атомной подводной лодкой и которая используется для спасения всего экипажа при аварии атомной подводной лодки, при этом капсулы сообщены между собой переходными люками с герметичными закрытиями и через соединительный блок и разъемный шлюз для прохода в спасательную камеру.These results (ensuring crew safety) are achieved by the fact that in a nuclear submarine containing a robust hull, covering its light hull, tanks between these hulls and a rescue chamber docked to the nuclear submarine, the robust hull is made of separate rigidly interconnected capsules with dividing them into capsules for crew accommodation and capsules with energy and other potentially dangerous installations and systems, the capsules being attached to a common power keel farm, and the rescue chamber made in the form of a self-propelled and guided submarine, in which the main control center of the nuclear submarine is located and which is used to save the entire crew in the event of an atomic submarine accident, while the capsules are interconnected by passage hatches with hermetic closures and through the connecting block and detachable gateway for passage to the rescue chamber.
Кроме того, на атомной подводной лодке установлены реакторы, имеющие ответвления первого контура на термоэлектрические генераторы с естественной циркуляцией теплоносителя.In addition, reactors are installed on a nuclear submarine having branches of the first circuit to thermoelectric generators with natural coolant circulation.
Кроме того, каждая капсула снабжена автономными системами пожаротушения и живучести, а обитаемые капсулы имеют еще и автономные системы жизнеобеспечения и связи.In addition, each capsule is equipped with autonomous fire extinguishing and survivability systems, and habitable capsules also have autonomous life support and communication systems.
Помимо повышения безопасности экипажа в капсулах, дистанцированных от капсул с энергетическими и другими опасными установками и системами, значительный функциональный эффект предлагаемой атомной подводной лодки (АПЛ) обеспечивается применением дополнительных термоэлектрических генераторов (ТЭГ), работающих со штатными реакторами ядерной энергетической установки (ЯЭУ) АПЛ (см. описание к патенту RU 2151083 С1). Это позволяет отказаться от аварийных дизель-генераторов и сократить емкость аккумуляторной батареи (резервной). Мощность ТЭГ ориентировочно на два порядка ниже, чем штатного турбогенератора, и выбирается из условий обеспечения бесшумного плавания АПЛ на малых ходах (3-7 узлов) в подводном рейсе с одновременным экономным снабжением электроэнергией основных бортовых систем управления, жизнеобеспечения, живучести и связи АПЛ, в том числе при ремонтах и/или авариях на борту без ограничения по времени пребывания в подводном положении.In addition to improving the safety of the crew in capsules distanced from capsules with energy and other hazardous installations and systems, a significant functional effect of the proposed nuclear submarine (NPS) is provided by the use of additional thermoelectric generators (TEGs) working with standard reactors of a nuclear power plant (NPP) NPS ( see the description of patent RU 2151083 C1). This allows you to abandon emergency diesel generators and reduce the capacity of the battery (backup). The power of the TEG is approximately two orders of magnitude lower than that of a standard turbo-generator, and is selected from the conditions for ensuring silent submarine navigation at low speeds (3-7 knots) in an underwater flight with simultaneous economical supply of electricity to the main onboard control systems, life support, survivability and communication of the nuclear submarine, in including during repairs and / or accidents on board without limitation on the time spent in the underwater position.
Реальность предложения подтверждается достигнутыми в настоящее время показателями надежности и возможностями дистанционного управления сложных технических систем из удаленного центра с перенесением функций активной безопасности, саморегуляции и автоматического дублирования на локальные необслуживаемые компьютерные устройства, уже давно успешно используемые, например, в наземной ядерной энергетике и в технике пилотируемых космических полетов, авиации (см., например, Отраслевой семинар Минатома "Современные методы и средства диагностики ЯЭУ. Обнинск, 2001, 98 с., а также опытом создания и эксплуатации автоматизированной АПЛ проекта 705, разработанной СКБ-142, см. Ильин В.Е. Подводные лодки России. - М.: Астраль, 2002 - 287 с., стр.62-71).The reality of the proposal is confirmed by the currently achieved reliability indicators and the capabilities of remote control of complex technical systems from a remote center with the transfer of active safety, self-regulation and automatic duplication functions to local maintenance-free computer devices that have been successfully used for a long time, for example, in terrestrial nuclear power and manned vehicles space flights, aviation (see, for example, the Minatom Industry Seminar "Modern methods and means of diagnosis Nuclear Power Plant Ostomy Obninsk, 2001, 98 pp., as well as experience in creating and operating an automated nuclear submarine of project 705 developed by SKB-142, see Ilyin V.E. Submarines of Russia. - M .: Astral, 2002 - 287 pp., pg. 62-71).
Предлагаемые капсулирование и дистанционное управление саморегулирующимися установками АПЛ из главного пункта управления (ГПУ), размещенного в спасательной камере, позволяют резко сократить численность экипажа АПЛ, оставляя за специалистами только контроль по основным служебным постам. При трехсменной вахте получается 15 человек на борту.The proposed encapsulation and remote control of self-regulating submarine installations from the main control center (GPU), located in the rescue chamber, can drastically reduce the number of submarine crew, leaving specialists with only control over the main service posts. With a three-shift shift, 15 people are obtained on board.
Ряд вспомогательных функций, таких как питание, уборка помещений, медицина, организация досуга и др., будет обеспечиваться подвахтенной сменой. Реальность такого расширения функций подтверждается практикой длительных (более 1 года!) космических пилотируемых полетов. С набором опыта плавания в подобных условиях можно ожидать дальнейшую интеграцию функций членов экипажа и снижение их численности.A number of auxiliary functions, such as nutrition, cleaning, medicine, leisure activities, etc., will be provided by a shift shift. The reality of this expansion of functions is confirmed by the practice of long (more than 1 year!) Space manned flights. With a set of experience in swimming in such conditions, we can expect further integration of the functions of crew members and a decrease in their numbers.
Известна американская атомная подводная лодка "Тритон" (SSRN-586), имеющая кормовую оконечность (КО), содержащую прочный корпус, гребные валы с гребными винтами, а также главные упорные подшипники и дейдвуды в кормовом отсеке (Быховский И.А. Атомные суда. - Ленинград, 1961 г., стр.121-128, 144, табл.13/3-я строка сверху).Known American nuclear submarine Triton (SSRN-586), having a stern tip (KO), containing a sturdy hull, propeller shafts with propellers, as well as the main thrust bearings and deadwoods in the stern compartment (Bykhovsky I.A. Nuclear ships. - Leningrad, 1961, p. 121-128, 144, tab. 13/3 row above).
Недостатком этой АПЛ является то, что ее КО не приспособлена для размещения в ней дополнительного оборудования контроля и защиты кормовой полусферы как из-за отсутствия необходимой площади для размещения, так и невозможности обеспечить условия для работы аппаратуры обнаружения.The disadvantage of this submarine is that its KO is not adapted to accommodate additional equipment for monitoring and protecting the aft hemisphere, both because of the lack of the necessary space for placement and the inability to provide conditions for the operation of detection equipment.
Известна также российская дизельная ПЛ проекта 877 (Класс "Kilo" - "Варшавянка") (см. Справочник "Военные корабли СССР и России", г.Якутск, изд. 1995 г., стр.44), имеющая КО с кормовым отсеком, через которые насквозь проходит линия вала, а гребной винт расположен кормовее по отношению к кормовым рулям - прототип.Also known is the Russian diesel submarine of project 877 (Class "Kilo" - "Varshavyanka") (see the Handbook "Warships of the USSR and Russia", Yakutsk, ed. 1995, p. 44), which has a KO with a stern compartment, through which the shaft line passes through, and the propeller is located aft in relation to the aft steering wheels - a prototype.
Недостатком КО данной ПЛ является конструктивная неприспособленность для размещения в ней дополнительных акустических и неакустических средств контроля за наиболее уязвимой кормовой полусферой пространства за ПЛ, систем подводной радиосвязи с выпускаемой антенной и средств активной и пассивной защиты от телеуправляемого и самонаводящегося оружия противника.The disadvantage of the KO of this submarine is its structural inability to place additional acoustic and non-acoustic means of monitoring the most vulnerable aft hemisphere of space behind the submarine, underwater radio communication systems with the produced antenna, and means of active and passive protection from enemy telecommand and homing weapons.
Технической сущностью настоящего изобретения является обеспечение защиты кормовой оконечности подводной лодки как наиболее уязвимой ее части.The technical essence of the present invention is the protection of the aft end of the submarine as its most vulnerable part.
Это достигается тем, что в КО, содержащей прочный и легкий корпуса, гребной винт и вал, гребной электродвигатель, главный упорный и опорный подшипники, дейдвуд и кормовые рули с приводами, гребной винт подвижно насажен на прочный корпус, например в районе кормового отсека, и имеет ступицу большого диаметра, по контуру совпадающую с образующей линией легкого корпуса ПЛ в месте установки ГВ. При этом для размещения ГВ легкий корпус ПЛ имеет разрыв, а упор винта передается на корпусные конструкции прочного корпуса непосредственно от ГВ через кольцевые поверхности на ступице винта и прочном корпусе (находящиеся в плоскости шпангоута), снабженные антифрикционным покрытием, а смазка и охлаждение трущихся поверхностей обеспечивается самопротоком окружающей забортной воды.This is achieved by the fact that in KO, containing a strong and lightweight hull, propeller and shaft, a propeller motor, main thrust and thrust bearings, deadwood and stern rudders with drives, the propeller is movably mounted on a sturdy hull, for example, in the area of the aft compartment, and has a hub of large diameter that coincides along the contour with the generatrix of the light submarine housing at the installation site of the hot water. At the same time, to accommodate the GV, the lightweight submarine housing has a gap, and the screw stop is transferred to the housing structures of the durable housing directly from the GV through ring surfaces on the screw hub and the sturdy housing (located in the frame plane) provided with an antifriction coating, and lubrication and cooling of the rubbing surfaces is provided self-flow of the surrounding sea water.
Количество лопастей данного ГВ в связи с резким увеличением диаметра ступицы увеличивается в несколько раз по сравнению с ГВ традиционной конструкции, а их высота снижена из расчета создания требуемого упора ГВ при существенно сниженной частоте вращения до супернизких оборотов.The number of blades of this hot water in connection with a sharp increase in the diameter of the hub increases several times in comparison with the hot water of a traditional design, and their height is reduced based on the creation of the required stop of the hot water at a significantly reduced rotational speed to ultra-low revolutions.
Привод ГВ осуществляется, например, несколькими радиально установленными электродвигателями, на выходном валу каждого из которых имеются шестерни, вступающие в зацепление с зубчатым колесом большого диаметра, являющимся частью конструкции ступицы ГВ.The drive of the hot water is carried out, for example, by several radially mounted electric motors, on the output shaft of each of which there are gears that engage with a large diameter gear wheel, which is part of the design of the hot water supply hub.
Далее приведен обзор схем наиболее современных ГТД и сделан анализ по их адаптации к морским условиям.The following is an overview of the schemes of the most modern gas turbine engines and an analysis is made of their adaptation to marine conditions.
Известна силовая установка по патенту РФ №2189477, которая содержит газотурбинный двигатель - ГТД, газовый тракт, соединяющий этот газотурбинный двигатель со свободной турбиной, и нагрузку в виде электрогенератора, вал которого подсоединен к валу свободной турбины через муфту.A known power plant according to the patent of the Russian Federation No. 2189477, which contains a gas turbine engine - gas turbine engine, a gas path connecting this gas turbine engine with a free turbine, and a load in the form of an electric generator, the shaft of which is connected to the shaft of the free turbine through a coupling.
Недостатком этой силовой установки является то, что она имеет низкий КПД около 20%, что почти в 2 раза меньше, чем у современных дизельных установок.The disadvantage of this power plant is that it has a low efficiency of about 20%, which is almost 2 times less than that of modern diesel plants.
Недостатками этого двигателя является низкий КПД силовой установки.The disadvantages of this engine is the low efficiency of the power plant.
Известен газотурбинный двигатель по патенту РФ №2252316, который содержит турбокомпрессор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбины, и не менее двух электрических машин (электрогенератор и электродвигатель), встроенных в турбокомпрессор. Система постоянных магнитов установлена на внутренней поверхности ротора турбокомпрессора, а статор электрической машины установлен на корпусе подшипниковой опоры, т.е. на малом диаметре.A gas turbine engine is known according to the patent of the Russian Federation No. 22252316, which contains a turbocompressor consisting of a compressor, a combustion chamber and a turbine, and at least two electric machines (electric generator and electric motor) built into the turbocompressor. The system of permanent magnets is installed on the inner surface of the rotor of the turbocompressor, and the stator of the electric machine is installed on the housing of the bearing support, i.e. on a small diameter.
Недостаток - низкая мощность электрогенератора и электродвигателя из-за их расположения на небольшом диаметреThe disadvantage is the low power of the generator and electric motor due to their location on a small diameter
Известен газотурбинный двигатель по патенту Великобритании №1341241, турбокомпрессор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбины, и не менее двух электрических машин (электрогенератор и электродвигатель), встроенных в турбокомпрессор. Система постоянных магнитов установлена на внутренней поверхности ротора турбокомпрессора, а статор электрической машины установлен на корпусе подшипниковой опоры, т.е. на малом диаметре.Known gas turbine engine according to British patent No. 1341241, a turbocompressor consisting of a compressor, a combustion chamber and a turbine, and at least two electric machines (electric generator and electric motor) built into the turbocompressor. The system of permanent magnets is installed on the inner surface of the rotor of the turbocompressor, and the stator of the electric machine is installed on the housing of the bearing support, i.e. on a small diameter.
Недостатки этого двигателя: очень маленькая мощность электрических машин, связанная с тем, что они размещены на малом диаметре и имеют по одной ступени. Кроме того, возникают проблемы с охлаждением обмоток статора, размещенных внутри двигателя в зоне высоких температур, которая достигает для современных ГТД 1500°С. Большой электрический ток дополнительно нагревает обмотки электрогенератора и электродвигателя и делает проблему их охлаждения практически неразрешимой при расположении обмоток в зоне высоких температур. Такая конструкция применима для использования электрической машины в качестве стартера или в качестве вспомогательного электрогенератора для питания агрегатов газотурбинного двигателя и самолета. Кроме того, газотурбинный двигатель имеет низкий КПД (экономичность) и для его запуска требуется большая мощность стартера из-за инерционности его роторов.The disadvantages of this engine: the very small power of electric machines, due to the fact that they are placed on a small diameter and have one step. In addition, there are problems with cooling the stator windings located inside the engine in the high temperature zone, which reaches 1,500 ° C for modern gas turbine engines. A large electric current additionally heats the windings of the electric generator and electric motor and makes the problem of their cooling practically insoluble when the windings are located in the high temperature zone. This design is applicable for using an electric machine as a starter or as an auxiliary electric generator for powering gas turbine engine and airplane units. In addition, the gas turbine engine has a low efficiency (profitability) and to start it requires a large starter power due to the inertia of its rotors.
Задачей создания изобретения является повышение скорости ПЛ в режиме атаки в надводном положении, обеспечение надежности запуска торпед и ракет при обеспечении неуязвимости АПЛ.The objective of the invention is to increase the speed of submarines in attack mode in the water position, ensuring the reliability of launching torpedoes and missiles while ensuring the invulnerability of nuclear submarines.
Решение указанных задач достигнуто в атомной подводной лодке, содержащей прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами, прочную рубку и спасательную всплывающую камеру, установленную внутри прочного корпуса под прочной рубкой, кормовую оконечность с гребным винтом, со ступицей, установленной на гребном валу, соединенном с электродвигателем, и, по меньшей мере, один ядерный реактор, соединенный трубопроводами контура циркуляции с турбогенератором, который электрическим кабелем соединен с аккумуляторами и с электродвигателем, тем, что согласно изобретению к прочному корпусу прикреплена, по меньшей мере, одна герметичная мотогондола обтекаемой формы с быстросбрасывамой торцовой заглушкой и с газотурбинным двигателем морского исполнения. Внутри прочного корпуса может быть установлен бак горючего, соединенный трубопроводом с каждым газотурбинным двигателем. Внутри прочного корпуса могут быть установлены термоэлектрические генераторы, соединенные трубопроводами контура циркуляции с ядерным реактором. Внутри прочного корпуса может быть установлен катализатор водорода и кислорода, соединенный кабелем с аккумуляторами.The solution of these problems has been achieved in an atomic submarine containing a robust hull, covering its light hull, tanks between these hulls, a robust wheelhouse and a rescue pop-up camera installed inside the robust hull under a robust pilothouse, aft tip with a propeller, with a hub mounted on a propeller a shaft connected to an electric motor, and at least one nuclear reactor connected by pipelines of the circulation circuit to a turbogenerator, which is connected to the batteries by an electric cable and with an electric motor, according to the invention, at least one hermetically sealed streamlined nacelle with a quick-release end cap and a marine gas turbine engine is attached to a sturdy case. A fuel tank can be installed inside the sturdy case, connected by a pipeline to each gas turbine engine. Thermoelectric generators connected by pipelines of the circulation circuit to a nuclear reactor can be installed inside a robust housing. A hydrogen and oxygen catalyst can be installed inside the rugged case, connected by a cable to the batteries.
Решение указанных задач достигнуто в винтовентиляторном газотурбинном двигателе морского исполнения, содержащем винт с редуктором и турбокомпрессор с корпусом, компрессором, камерой сгорания, выход из которой соединен газовым трактом с турбиной, и винт, отличающемся тем, он содержит электродвигатель с двумя выходными валами, один из которых соединен с компрессором, а другой - с редуктором. На корпусе турбокомпрессора может быть установлена магнитная муфта, которая содержит ведущую полумуфту, установленную в компрессоре, например, на его рабочих лопатках, и ведомую полумуфту, установленную внутри ступицы дополнительного компрессора, которая установлена на корпусе турбокомпрессора. Компрессор может быть выполнен двухкаскадным, с возможностью вращения каскадов в противоположные стороны, дополнительный компрессор выполнен двухступенчатым и содержит переднюю и заднюю ступени, выполненные с возможность вращения в противоположные стороны. Ступени дополнительного компрессора могут быть размещены внутри обтекателя.The solution of these problems was achieved in a marine-type propeller-driven gas turbine engine containing a screw with a gearbox and a turbocharger with a housing, a compressor, a combustion chamber, the outlet of which is connected by a gas path to the turbine, and a screw, characterized in that it contains an electric motor with two output shafts, one of which is connected to the compressor, and the other to the gearbox. A magnetic coupling can be installed on the turbocharger case, which contains a leading coupling half mounted in the compressor, for example, on its working blades, and a driven coupling half mounted inside the hub of the additional compressor, which is mounted on the turbocharger case. The compressor can be made in two stages, with the possibility of rotation of the cascades in opposite directions, the additional compressor is made in two stages and includes front and rear stages, made with the possibility of rotation in opposite directions. The stages of the additional compressor can be placed inside the fairing.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1…12, где:The invention is illustrated in figure 1 ... 12, where:
- на фиг.1 приведена схема АПЛ,- figure 1 shows a diagram of a nuclear submarine,
- на фиг.2 приведен вид сверху,- figure 2 shows a top view,
- на фиг.3 приведен второй вариант исполнения системы питания топливом АПЛ,- figure 3 shows a second embodiment of a fuel supply system for a nuclear submarine,
- на фиг.4 приведена схема электрооборудовании для первого варианта,- figure 4 shows a diagram of the electrical equipment for the first embodiment,
- на фиг.5 приведена схема электрооборудования для второго варианта,- figure 5 shows the electrical circuit for the second option,
- на фиг.6 приведен разрез А-А кормовой части АПЛ,- figure 6 shows a section aa of the aft part of the nuclear submarine,
- на фиг.7 приведена схема кормовой части АПЛ,- figure 7 shows a diagram of the aft submarine,
- на фиг.8 приведена схема газотурбинного двигателя морского исполнения,- Fig.8 shows a diagram of a gas turbine engine of marine design,
- на фиг.9 приведена схема двухконтурного газотурбинного двигателя морского исполнения,- figure 9 shows a diagram of a dual-circuit gas turbine engine of marine design,
- на фиг.10 приведена схема газотурбинного двигателя морского исполнения с воздушным винтом,- figure 10 shows a diagram of a gas turbine engine of marine design with a propeller,
- на фиг.11 приведена схема газотурбинного двигателя морского исполнения с воздушным винтом и дополнительным вентилятором,- figure 11 shows a diagram of a gas turbine engine of marine design with a propeller and an additional fan,
- на фиг.12 приведена конструкция схемы двухвального газотурбинного двигателя морского исполнения.- figure 12 shows the design of a twin-shaft marine gas turbine engine.
Атомная подводная лодка АПЛ (фиг.1…12) содержит прочный корпус 1, охватывающий его легкий корпус 2, цистерны 3 между этими корпусами 1 и 2, прочную рубку 4 и спасательную всплывающую камеру 5, установленную внутри прочного корпуса 1 под прочной рубкой 4, кормовую оконечность 6 с гребным винтом 7 со ступицей 8, установленной на гребном валу 9, соединенном с электродвигателем 10, и, по меньшей мере, один ядерный реактор 11, соединенный трубопроводами контура циркуляции 12 с турбогенератором 13, который электрическим кабелем 14 соединен с аккумуляторами 15, которые электрическим кабелем 16 соединены с электродвигателем 10. При этом к прочному корпусу 1 прикреплена обтекаемым пилоном 17, по меньшей мере, одна герметичная мотогондола 18 обтекаемой формы с быстросбрасывамой торцовой заглушкой 19 и с жидкостным ракетным двигателем морского исполнения 20 (ГТД). Внутри прочного корпуса 1 могут быть установлены баки окислителя 21 и горючего 22, соединенные трубопроводами окислителя 23 и горючего 24 с каждым жидкостным ракетным двигателем морского исполнения 20. Внутри прочного корпуса 1 могут быть установлены термоэлектрические генераторы 25, соединенные трубопроводами контура циркуляции 26 с ядерным реактором 11.The nuclear submarine submarine (Fig. 1 ... 12) contains a
Возможен вариант исполнения АПЛ, в котором внутри прочного корпуса 1 установлен катализатор водорода и кислорода 27, соединенный кабелем 28 с аккумуляторами 15. Катализатор водорода и кислорода 27 трубопроводами 29 и 30 соединен с ГТД 20.An embodiment of the nuclear submarine is possible, in which a hydrogen and
АПЛ содержит палубы 31, переборки 32, разделяющие внутреннюю полость прочного корпуса 1 на отсеки 33. В одном или двух отсеках 33 установлены торпеды 34. На легком корпусе 2 установлен силовой пояс 35 для крепления сопел крена.The nuclear submarine contains decks 31,
АПЛ может иметь установленные на пилонах 36 контейнеры 37 с быстросбрасываемой заглушкой 38 и быстросбрасываемым обтекателем 39, например, при помощи пироболтов. Внутри контейнера 37 установлены ракеты 40.The submarine may have
Газотурбинный двигатель морского исполнения 20 (фиг.8) содержит турбокомпрессор 41, содержащий в свою очередь компрессор 42, камеру сгорания 43, турбину 44 и выхлопное устройство 45. Компрессор 42 имеет ротор 46 и статор 47. Турбина 44 также имеет ротор 48 и статор 49. Ротор 46 компрессора 42 и ротор 48 турбины 44 соединены посредством вала 50 турбокомпрессора 41 (фиг.1 и 2).The marine gas turbine engine 20 (Fig. 8) contains a
Газотурбинный двигатель морского исполнения 20 (фиг.8) содержит систему топливоподачи с топливопроводом низкого давления 51, подключенным ко входу в топливный насос 52, имеющий привод 53, топливопровод высокого давления 54, вход которого соединен с топливным насосом 52, а выход соединен с кольцевым коллектором 55, кольцевой коллектор 55 соединен с форсунками 56 камеры сгорания 43.The marine gas turbine engine 20 (Fig. 8) contains a fuel supply system with a low
Газотурбинный двигатель морского исполнения 20 имеет корпус 57 турбокомпрессора 41. Компрессор 42 содержит опоры 58 и 59. Ротор 46 компрессора 42 содержит рабочие лопатки 60.The marine
Турбина 44 содержит переднюю опору 61 и заднюю опору 62, а ее ротор 49 содержит рабочие лопатки 63, а статор 49 - сопловые аппараты 64 (количество ступеней турбины может быть от одной до нескольких). Далее находится выходной обтекатель 65.The
В передней части турбокомрпессора 41 установлен электродвигатель 66, выходной вал которого 67 соединен с валом 50 турбокомпресора 41 (фиг.1). Электродвигатель 66 имеет очень большую мощность и обеспечивает до 70…90% мощности, необходимой для привода ротора 46 компрессора 42. Электродвигатель 66 для охлаждения имеет ребра 68, выполненные вдоль его корпуса, для подвода электроэнергии электродвигатель 66 кабелем 69 через коммутатор 70 соединен с аккумуляторами 15 АПЛ.An
Для управления АПЛ по крену применены блоки 71 сопел крена 72 с приводом 73. Блоки сопел крена 72 трубопроводом 74 соединены с коллектором 75, установленным на выходе из компрессора 42.To control the submarine in roll, blocks 71 of nozzles of
Возможен вариант исполнения ГТД двухконтурным (фиг.9) с первым и вторым контурами. В этом случае в передней части турбокомпрессора 41 установлен вентилятор 76, содержащий ротор 77 с рабочими лопатками 78 и статор 79. Электродвигатель 66 в этом случае выполнен с двумя валами 67 и 80. ГТД 20 может быть оборудован редуктором 81 с входным валом 82 и выходным валом 83. К выходному валу 80 электродвигателя 66 присоединен входной вал 82 редуктора 81, а выходной вал 83 соединен с ротором 77 вентилятора 76. Вентилятор 76 оборудован обтекателем 84.A variant of the performance of a gas-turbine engine with a double-circuit (Fig. 9) with the first and second circuits is possible. In this case, a
В предложенном газотурбинном двигателе 20 электродвигатель 66 может обеспечить до 70…90% энергии, необходимой для его работы. В некоторых случаях, например при израсходовании топлива или поломке топливной системы, этот газотурбинный двигатель может работать вообще без горючего. Это обеспечит выполнение боевой задачи в любых условиях. На АПЛ может быть установлен один или несколько ГТД морского исполнения. АПЛ может иметь крылья 85 (фиг.2) для обеспечения полета АПЛ на дозвуковых скоростях на очень малых высотах: от 10 до 30 м над уровнем моря, что делает АПЛ невидимой для РЛС. Это повысит неуязвимость АПЛ в режиме атаки из надводного положения и облегчит запуск торпед и ракет.In the proposed
Возможен вариант исполнения ГТД 20 (фиг.10) с воздушным винтом 86, ступица которого 87 соединена с выходным валом 83 редуктора 81.A possible embodiment of a gas turbine engine 20 (Fig. 10) with a
Возможен вариант исполнения ГТД 20 с дополнительным компрессором 88 (фиг.11). Дополнительный компрессор 88 имеет ротор 89 и статор 90. Ротор 89 имеет ступицу 91. Особенностью этого варианта ГТД является то, что ротор 89 дополнительного компрессора 88 соединен с ротором компрессора 46 посредством магнитной муфты 92, имеющей ведущую полумуфту 93 с ведущими магнитами 94 и ведомую полумуфту 95 с ведомыми магнитами 96. Конструктивно ведомая полумуфта совмещена со ступицей 91. Возможно применение схемы двигателя с двумя ступенями дополнительного компрессора 97 и 98 (фиг.12), имеющими возможность вращения в противоположные стороны. В этом варианте двигателя компрессор 42 выполнен двухкаскадным, т.е. содержит ротор компрессора низкого давления 99 и ротор компрессора высокого давления 100, соответственно с внутренним валом 101 и внешним валом 102, не связанными кинематически между собой. Валы 101 и 102 выполнены так, что при работе всегда вращаются в противоположные стороны. Это достигнуто за счет разных углов установки направляющих и рабочих лопаток в обеих каскадах компрессора. Противоположное вращение уменьшает реактивный момент, действующий на АПЛ, и гироскопический эффект, создающий радиальные нагрузки на подшипники двигателя. Дополнительные компрессоры 97 и 98 могут быть установлены внутри обтекателя 103. Это позволит устранить радиальное перетекание воздуха и увеличить КПД двигателя. Кроме того, обтекатель снижает шум двигателя.An embodiment of a
Для управления всеми системами АПЛ она оборудована бортовым компьютером 104, который электрическими 105 связями соединен со всеми крапанами и регуляторами, в том числе с приводом 53, приводом 73, коммутатором 70 и т.д.To control all nuclear submarine systems, it is equipped with an on-
АПЛ первого варианта исполнения работает следующим образом (фиг.1. и 2). Запускают ядерный реактор 13 и теплоноситель по трубопроводам циркуляции 12 подается в турбогенератор 13. Турбогенератор 13 вырабатывает электрический ток, который по электрическому кабелю 14 подается в аккумулятор 15, из которого по электрическому кабелю 16 подается в электродвигатель 10. Электродвигатель 10 через гребной вал 9 приводит во вращение ступицу 8 с гребными винтами 7. Подводная лодка движется в подводном положении. Одновременно часть теплоносителя по трубопроводам циркуляции 26 поступает в термоэлектрические генераторы 25, которые дополнительно вырабатывают электрическую энергию, например, в режиме «полета» АПЛ или при отказе турбогенератора 13.The submarine of the first embodiment works as follows (Fig. 1. And 2). The
Для значительного ускорения движения АПЛ в режиме атаки она переводится в надводное положение. Потом запускают газотурбинный двигатель морского применения 20. Газотурбинный двигатель морского применения 20 запускается следующим образом.To significantly accelerate the movement of the submarine in attack mode, it is transferred to the surface position. Then start the marine
При работе газотурбинного двигателя морского исполнения 20 осуществляют его запуск путем подачи электроэнергии на электродвигатель 66 от аккумуляторов 15. Потом включают привод 53 топливного насоса 52 и топливный насос 52 подает топливо в камеру сгорания 43, точнее в форсунки 56, где оно воспламеняется при помощи электрозапальника (на фиг.1…12 электрозапальник не показан). Ротор 48 турбины 44 раскручивается и раскручивает ротор 46 компрессора 42.When the marine
При останове винтовентиляторного авиационного газотурбинного двигателя все операции осуществляются в обратной последовательности.When the propeller-driven aircraft gas turbine engine stops, all operations are carried out in the reverse order.
АПЛ атакует цели в надводном положении в движении АПЛ в режиме полета, со скоростью М=0,5…1,0, что делает ее неуязвимой и позволяет выпустить торпеды 34 и ракеты 40 из надводного положения. Учитывая, что торпеды 34 уже имеют начальную скорость М=0,5…1,0, уклониться от торпедной атаки невозможно. Ракеты 40 могут применяться не только для решения оперативно-тактических задач, но и для решения стратегических задач, т е. стрельбы из нейтральных вод на расстояние 3000…5000 км. При этом АПЛ остается неуязвимой и если ее местонахождение будет обнаружено, то из-за большой скорости АПЛ в надводном положении и небольшого отрезка времени пребывания в надводном положении от 10 до 60 сек она не может быть поражена. После выпуска торпед 34 и ракет 20 АПЛ уходит в подводное положение. Возможна повторная атака.The submarine attacks targets in the surface position in the movement of the submarine in flight mode, at a speed of M = 0.5 ... 1.0, which makes it invulnerable and allows the launch of
Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:
1. Обеспечить кратковременное значительное увеличение скорости движения АПЛ в надводном положение и даже ее полет со скоростью М=0,5..1,0 в режим атаки для запуска торпед и ракет в надводном положении для обеспечения надежности запуска и точности попадания при неуязвимости АПЛ для средств обороны противника.1. To ensure a short-term significant increase in the speed of the nuclear submarine in the above-water position and even its flight at a speed of M = 0.5..1.0 in the attack mode to launch torpedoes and missiles in the above-water position to ensure reliable launch and accuracy when the submarine is invulnerable for enemy defenses.
2. Обеспечить надежное управление вектором тяги ЖРД и управление атомной подводной лодки по углу крену (по ракетной терминологии) за счет применения двух блоков сопел крена, содержащих по два оппозитно установленных сопла крена, и их рационального крепления на двигателе на кольцевом коллекторе и применения четырех наклонных тяг, обеспечивающих передачу вращающего момента на сопло двигателя и далее - на силовую раму при минимальном весе элементов конструкции, передающих момент вращения.2. To ensure reliable thrust vector control of the liquid propellant rocket engine and roll angle control of the nuclear submarine (according to rocket terminology) through the use of two roll nozzle blocks containing two opposite mounted roll nozzles, and their rational mounting on the engine on the annular manifold and the use of four inclined rods providing transmission of torque to the engine nozzle and further to the power frame with a minimum weight of structural elements transmitting the torque.
3. Значительно повысить надежность работы системы управления ракетой по крену за счет применения двух трехходовых кранов: газа и горючего и общего привода для них. Такая конструкция предотвращает невключение одного из сопел крена, например, вследствие отказа пускоотсечного клапана горючего.3. Significantly increase the reliability of the rocket control system by roll through the use of two three-way valves: gas and fuel and a common drive for them. This design prevents the inclusion of one of the nozzles of the roll, for example, due to a failure of the start-off fuel valve.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154503/11A RU2481233C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Atomic submarine and marine-version gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154503/11A RU2481233C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Atomic submarine and marine-version gas turbine engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2481233C1 true RU2481233C1 (en) | 2013-05-10 |
Family
ID=48789419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011154503/11A RU2481233C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Atomic submarine and marine-version gas turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2481233C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545175C2 (en) * | 2013-07-01 | 2015-03-27 | Юрий Дмитриевич Кораблев | Yk submarine |
RU2556821C2 (en) * | 2013-10-25 | 2015-07-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Power plant of underwater vehicle |
CN106516053A (en) * | 2016-11-18 | 2017-03-22 | 宁波市镇海丹发机械科技有限公司 | External hanging cabin of miniature submarine |
CN111332437A (en) * | 2018-12-19 | 2020-06-26 | 张涛 | Shaftless propulsion submarine |
RU2789092C2 (en) * | 2019-05-13 | 2023-01-30 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Submarine fuel system |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2093411C1 (en) * | 1992-01-30 | 1997-10-20 | Юрий Борисович Кашеваров | Submarine |
RU25488U1 (en) * | 2001-08-01 | 2002-10-10 | 46 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации | HOLLOW SUBMARINE |
RU2197408C2 (en) * | 2001-01-19 | 2003-01-27 | Григорчук Владимир Степанович | Submersible vehicle with single engine for surface and underwater running |
RU27917U1 (en) * | 2001-06-06 | 2003-02-27 | 46 Цнии Мо Рф | SUBMARINE ON A SUBSET REACTIVE SKI |
RU2322588C1 (en) * | 2006-08-04 | 2008-04-20 | Николай Борисович Болотин | Gas-turbine engine |
RU2358120C1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-10 | Николай Борисович Болотин | Turbopropeller gas-turbine engine |
RU2359131C1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-20 | Николай Борисович Болотин | Turboprop gas turbine engine |
-
2011
- 2011-12-29 RU RU2011154503/11A patent/RU2481233C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2093411C1 (en) * | 1992-01-30 | 1997-10-20 | Юрий Борисович Кашеваров | Submarine |
RU2197408C2 (en) * | 2001-01-19 | 2003-01-27 | Григорчук Владимир Степанович | Submersible vehicle with single engine for surface and underwater running |
RU27917U1 (en) * | 2001-06-06 | 2003-02-27 | 46 Цнии Мо Рф | SUBMARINE ON A SUBSET REACTIVE SKI |
RU25488U1 (en) * | 2001-08-01 | 2002-10-10 | 46 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации | HOLLOW SUBMARINE |
RU2322588C1 (en) * | 2006-08-04 | 2008-04-20 | Николай Борисович Болотин | Gas-turbine engine |
RU2358120C1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-10 | Николай Борисович Болотин | Turbopropeller gas-turbine engine |
RU2359131C1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-20 | Николай Борисович Болотин | Turboprop gas turbine engine |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545175C2 (en) * | 2013-07-01 | 2015-03-27 | Юрий Дмитриевич Кораблев | Yk submarine |
RU2556821C2 (en) * | 2013-10-25 | 2015-07-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Power plant of underwater vehicle |
CN106516053A (en) * | 2016-11-18 | 2017-03-22 | 宁波市镇海丹发机械科技有限公司 | External hanging cabin of miniature submarine |
CN111332437A (en) * | 2018-12-19 | 2020-06-26 | 张涛 | Shaftless propulsion submarine |
RU2789092C2 (en) * | 2019-05-13 | 2023-01-30 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Submarine fuel system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2494004C1 (en) | Nuclear submarine | |
US5417597A (en) | Vessel with machinery modules outside watertight hull | |
RU2481233C1 (en) | Atomic submarine and marine-version gas turbine engine | |
JP2009161032A (en) | Combined power generation system mounted on ship using natural energy and existing power | |
RU2466056C1 (en) | Nuclear submarine and marine-version rocket engine | |
RU2488517C1 (en) | Nuclear submarine and marine-version liquid-propellant rocket engine | |
Ragheb | Nuclear marine propulsion | |
RU2501705C1 (en) | Submarine and submarine propulsion system | |
RU2507107C1 (en) | Modular nuclear submarine | |
CN114562384B (en) | Multipurpose aeroengine | |
RU2502631C1 (en) | Submarine and submarine propulsion system | |
RU2585380C1 (en) | High-capacity universal vehicle (versions) | |
RU2506198C1 (en) | Nuclear submarine | |
Koerner | Recent developments in aircraft emergency power | |
RU2552570C1 (en) | Underwater aircraft carrier | |
RU2819164C1 (en) | Nuclear submarine | |
RU2166456C1 (en) | Submarine aft extremity | |
RU2229419C2 (en) | Emergency life-saving and rescue system for submarine crew in submerged position | |
CN111071384A (en) | Three-body ship | |
Konstam | British Escort Carriers 1941–45 | |
RU2222459C1 (en) | Nuclear submarine | |
RU64588U1 (en) | SHIP BY WATER CAPACITY OF THE FRIGATE CLASS (OPTION) | |
RU2565794C1 (en) | Underwater aircraft carrier | |
RU2572180C1 (en) | Warship | |
RU2164882C1 (en) | Non-expandable aero-space system |