Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Реферат Ващиленко 2.docx
Скачиваний:
36
Добавлен:
15.02.2015
Размер:
12.62 Mб
Скачать

2. Склад головної гту великого протичовневого корабля проекту 61

Кораблі проекту 61 стали першими у світі досить великими бойовими одиницями зі всережимною газотурбінної установкою (ГТУ).

ГТУ була двохвальною, з чотирма газотурбінними двигунами типу М8Е потужністю по 18 000 л.с. кожен. Два таких ГТД передавали потужність на гребний гвинт через загальний редуктор і становили газотурбозубчатий агрегат М-3. Крім підсумовування потужності двох ГТД, редуктор забезпечував реверс гребного гвинта, а також підключення та відключення будь-якого ГТД за допомогою спеціальних кулачково-фрикційних і гідравлічних муфт. Це конструктивне рішення дозволило різко підвищити економічність ГТУ на малих ходах за рахунок відключення будь-яких 2-3 двигунів. Загальна потужність енергетичної установки – 72 000 л.с.

Механічна установка розміщувалася автономними ешелонами у двох відсіках, в носовому і кормовому машинних відділеннях. Носовий працював на правий гребний гвинт, кормовий – на лівий. Крім ГТЗА в кожному машинному відділенні розміщувалися по два газотурбогенератора ГТУ-6, а у відсіках між відділеннями – допоміжні механізми (котли, випарники). ГТУ-6 мала потужність 600 кВт і випускалася на заводі «Економайзер» (нині «Пролетарський завод»). Випуск агрегатів М-3 був освоєний на Південному турбінному заводі в Миколаєві, що після розпаду СРСР та відділення України призвело до швидкого списанню більшості газотурбінних кораблів (через неможливість заміни турбін після зносу).

Час пуску турбін з холодного стану до обертів холостого ходу не перевищував трьох хвилин. Попереднє прогрівання дозволяло протягом ще п'яти хвилин вийти на повну потужність ЕУ і розвинути максимально можливий хід. В екстреному випадку за п'ять хвилин можна було розвинути 60% потужності ЕУ і з холодного стану. Редуктор забезпечував можливість реверсу з повного переднього ходу на повний задній хід і назад. Питома витрата палива становила 260-289 г/л.с. на годину. Витрата палива при повному ході становила 612 кг/милю, а при оперативно-економічному ході – 266 кг/милю. Число обертів гребних валів на повному ходу – 300 об/хв.

Газотурбінні генератори забезпечували корабель змінним трифазним струмом з напругою 380 В і частотою 50 Гц. Два дизель-генератора по 200 кВт і два допоміжних парових котла з робочим тиском пари 5 кг·с/см2(паропродуктивність – 1,5 т/год.) знаходились у відділеннях допоміжних механізмів.

У машинних відділеннях корабля (на відміну від котлотурбінних кораблів) стояв надзвичайно високий рівень шуму «співаючих» турбін, і управляти головною енергетичною установкою можна було тільки з посту дистанційного керування, поєднаного з електростанціями. Контрольні функції з управління ЕУ виконував пост енергетики і живучості. Управління ЕУ вироблялося з головного командного поста і з ходового поста, причому обидва вони перебували в корпусі корабля на нижній палубі.

Кораблі проекту 61 мали по дві пари газовідвідних труб, розміщених над машинними відділеннями. Їх форма і розміри вибиралися з урахуванням можливості повної заміни газових турбін і газотурбогенераторів через люки труб.

Створення морського ГТЗА М-3 стало великим досягненням вітчизняної промисловості. Майже в два рази зменшилася маса ЕУ (порівняно з установкою на есмінцях проекту 56). Термін служби кожного двигуна визначили в 3000 годин, з яких на 100% потужності відводилося 100 годин, а на 50 - 60% потужності – 2700 годин. Всього ж термін служби кожного агрегату при швидкості ходу в 24 вузла гарантувався не менше 5000 годин.

Відносно слабкою виявилася протипожежна захищеність машинних відділень зважаючи на їх розташування близько погребів з боєзапасом і низькою термоізоляції перебирань. Станція рідинного пожежогасіння могла подати фреон тільки в одне-два приміщення, а потім розряджалася і до повторного застосування була непридатна. Була відсутня і система паротушіння належної потужності. Малася однопрохідна водяна протипожежна магістраль з відводами води споживачам, 7 пожежних насосів ЕПжН-16 (продуктивність 100 м3 / ч) або 2 пожежних насоса НЦВ-160/80 (за 160м3 / ч) і 5 насосів НЦВ-100/80 (по 100 м3 / год). Насоси могли включатися автоматично від реле тиску, вручну - з місця установки насоса і дистанційно - з ПЕЖа (малася світлова сигналізація). Пожежні ріжки забезпечували подачу двох струменів води в приміщення і трьох струменів - у будь-яке місце верхньої палуби та надбудов. Система паротушіння призначалася лише для гасіння пожежі в паливних цистернах. Система рідинного гасіння включала в себе по дві станції в машинних відділеннях (на верхній палубі), у головних двигунів, у відділеннях приводів. Вона могла подати 360 г води на 1 м3об'єму приміщення протягом 1 хвилини при ручному управлінні, що було явно недостатньо.

Запас палива (марка ДП) становив 940 т, у тому числі витратний – 930 т; на модернізованих кораблях – 950 т. Запас масла – 10 т; котельні води – 4 т, питної – до 40 т. Повний запас прісної води зазвичай не перевищував 70 т.

Швидкість ходу у кораблів проекту 61 була різною, проте не нижче 32 вузлів (для повного ходу). Перші кораблі серії розвивали на випробуваннях з піднятим обтічником ГАС не менше 35,5 вузла, але неодноразово перевищували і цей показник. Максимально зафіксованої швидкістю ходу «співаючого фрегата» стали 39 вузлів на «Комсомольці України». Формулярної швидкістю повного ходу для ВПК проекту 61 є 34 вузла, а для проекту 61М – 32. Бойовий економічний хід – 24 вузла, а економічний хід з опущеним підйомно-опускним пристроєм (ПОУ) гідроакустичної станції – 18 вузлів. Мінімально можлива швидкість переднього ходу, що допускається РЕУ, складає 8 вузлів при 62 об/хв. Вдала форма чотирьох лопастевих гвинтів (діаметр – 3,9 м) практично не викликала явищ кавітації навіть на повних ходах.

Дальність плавання корабля повним ходом не перевищувала 1520 миль, при бойовому економічному ході – 3100 миль, при оперативно-економічному – 3500 миль.

«Співаючі фрегати» мали необмежену мореплавність вельми задовільних якостей. Качка була дуже плавна. Повну швидкість ходу ВПК легко розвивав навіть при 5-бальному хвилюванні і, включивши активні заспокоювачі хитавиці, міг використовувати свою зброю. Без заспокоювача качки стрілянину можна було вести при хвилюванні до 4 балів. При хвилюванні понад 7 балів не рекомендувалося розвивати швидкість ходу більше 24 вузлів (при піднятому обтічнику ПОУ-12). Завдяки дуже гострим носовим утворенням і великій висоті надводного борту в носі ВПК проекту 61 легко йшли проти хвилі, ходовий місток майже не забризкує, а трюми залишалися сухими і відносно чистими (у порівнянні з котлотурбінними кораблями). Прийнята на кораблях цього проекту схема ГТУ стала етапною для світового кораблебудування і перспективною для кораблів класів крейсер і есмінець. У світі за такою схемою згодом побудували близько 100 бойових кораблів.[6]

Незважаючи на деякі труднощі з відпрацювання двигунів М2, Д2 як на заводі, так і в експлуатації, переваги газотурбінних силових корабельних установок все більш завойовували своїх прихильників.

Свідченням тому є рішення 1957 г. Північного ЦКБ і замовника застосувати для корабля проекту 61 газотурбінну установку в якості головної силової установки. Раніше установки М2 і ГТК Д2 (ДЗ) застосовувалися тільки як прискорювальні на додаток до дизельних.

За технічним завданням на корабель було потрібно два агрегати, кожен потужністю по 36000 к.с., ресурс двигунів 3000 годин, питома витрата палива 0,35 кг/кВт∙год. з заходами щодо поліпшення питомої витрати на проміжних і малих ходах корабля.

З метою підвищення надійності та зменшення витрати палива було вирішено на кожен борт ставити по два двигуни потужністю по 18000 к.с., що працюють на один редуктор. Так народилася так звана спарка, при якій економія палива досягається тим, що на проміжних і малих ходах на кожному борту працює тільки один двигун.

Рис.2.1. Зміна питомої витрати палива по режимах агрегату М3

Цей метод отримав назву «принцип кількісного регулювання». У майбутньому на практиці цей метод отримав подальший розвиток, коли на малих ходах працював тільки один з чотирьох двигунів силової установки корабля з відповідною перекладкою керма.

Двигуна потужністю 18000 к.с. ще не було, двигун М2 мав потужність 15000 к.с., двигун Д2 хоча і мав номінальну потужність 18000 к.с., але ще не був відпрацьований, особливо по вібрації.

Досвіду тривалої роботи газотурбінних двигунів на кораблях ще не було. Агрегат головний, потрібна надійність. Тоді вирішили для нового двигуна зупинитися на рівні параметрів двигуна М2 з моделюванням його на потужність 18000 к.с, з коефіцієнтом моделювання 1,11. Цей двигун отримав індекс М3, з витратою повітря 112 кг/с, температурою перед турбіною 820°С, мірою підвищення тиску 11,5, питомою витратою палива на номінальному режимі 0,35 кг/кВт∙год., що відповідає ККД 24%, ресурс двигуна був доведений до 5000 годин.

На кожному борту корабля встановлено два двигуни на одній рамі. Два двигуни працюють на спільний реверс-редуктор. Загальна потужність двигунів передається на вал гвинта через звукоізолюючу муфту сумуючого редуктора.

Рис.2.2. Головний газотурбінний агрегат М3

Можливість використання газотурбінного двигуна в якості головної механічної установки корабля значною мірою визначалася можливістю створення системи реверсу гребного гвинта.

Перш ніж вибрати остаточний варіант реверсивного пристрою редуктора, на ГТУ М1 було випробувано три типи модельних реверсивних пристроїв на потужність 4000 к.с.

Випробування проводилися на спеціально переобладнаному торпедному катері проекту 183ТК. Силова установка катера включала в себе два дизеля і газотурбінний двигун М1. Крутний момент від двигуна М1 передавався на гребний гвинт через реверсивний редуктор. При цьому були перевірені маневрені властивості редуктора, маневреність катера, робота гідромуфти, робота фрикційних муфт.

У агрегаті М3 завдання реверсу було вирішене шляхом включення до кінематичної схеми редуктора спеціальних кулачково-фрикційних муфт і гідравлічних муфт, що забезпечують як зміну напрямку обертання гребного гвинта, так і можливість відключення і підключення одного з двигунів працюючої установки на ходу корабля. Передній хід забезпечувався системою фрикційних і кулачкових муфт, задній хід - гідравлічною муфтою.

Рис.2.3. Конструктивна схема ГГТА М3

Розробниками редуктора агрегату М3 і гідравлічної системи реверсу були начальник відділу редукторів Н.М. Махалов, конструктори Б.М. Криницький, С.Н. Беркович, Ф.Ф. Бєляєв. Вперше перед ними виникла така складна і відповідальна задача - створити редуктор потужністю 36000 к.с., та ще й реверсивний. Висока кваліфікація фахівців дозволила виконати це завдання.

Кінематична схема для реверсу обрана найпростіша, додатково на кожен двигун довелося по одній шестірні Х5.

Робота по агрегату М3 потребувала рішення цілого ряду питань з систем управління, захисту, контролю, амортизації, теплоізоляції корпусів двигунів та ін.

Для випробування агрегату М3 на постійній випробувальної станції побудований спеціальний стенд (бокс № 4) з навантажувальним гідротормозомом на потужність 50000 к.с., який був замовлений у ФРН. Для постачання гідротормозу водою була побудована водонасосна станція на березі Південного Бугу і прокладені водогони до випробувальної станції і назад.

Перші два агрегати М3, виготовлені ПТЗ «Зоря» в 1960 р., змонтовані на протичовновому кораблі. Це був перший головний корабель, побудований заводом ім. 61 комунара і отримав назву «Комсомолець України», на якому вперше застосовані газотурбінні агрегати М3 як головні механічні установки корабля.

Враховуючи новизну газотурбінної установки М3, ВМФ, Північним ЦКБ і Херсонським Совнархозом було прийнято рішення про проведення ходових випробувань головної механічної установки до здачі корабля. Випробування почалися наприкінці 1961 30 грудня 1961 «Комсомолець України» відбуксирували по лиману з акваторії заводу ім. 61 Комунара в район Очакова. 31 грудня були запущені турбіни ГТУ М3 і корабель почав рух своїм ходом. Вперше у світі почав ходити чисто газотурбінний корабель.

Для прискорення робіт було прийнято узгоджене з замовником рішення провести на кораблі ходові випробування нової машинної установки з потужністю двигунів до 0,6 від номінальної.

Цілями ходових випробувань механічної установки були:

  • перевірка роботи всіх вузлів і систем агрегату М3 в морських умовах, перевірка маневрених якостей агрегату на реверсах на задньому ходу;

  • перевірка роботи установки на оперативно-економічному ходу при роботі двох двигунів і одного двигуна в кожному агрегаті на крейсерському ходу корабля;

  • перевірка роботи установок на повному ходу (відповідному потужності кожного агрегату 0,6 номіналу).

В ході випробувань в роботі редуктора і двигунів при здійсненні реверсу корабля виявлено ряд особливостей, які не можна було виявити при стендових випробуваннях.

З випробувань були зняті два двигуни через дефекти. На одному двигуні вийшли з ладу підшипники задніх опор ТНД і КВД через сильну виробку обойми, на іншому двигуні виявився пожог соплових і робочих лопаток ТВД. Пожог стався від закидання температури газу, пов'язаного з нестійкою роботою КВД при швидкому наборі оборотів в діапазоні 5000...5500 об/хв.

Відзначені такі недоліки:

  • підвищене димлення відхідних газів на малих режимах роботи двигунів; що викликано, з одного боку, попаданням масла в газовідвід із заднього ущільнення ТГ і, з іншого боку, неповним згорянням палива;

  • затяжний реверс по часу через повільне заповнення маслом гідромуфт і повільного набору оборотів двигунами, пов'язаного із зростанням температури газів.[5]

На рис. 2.4 зображено схему ВПК проекту 61.

Рис. 2.4. ВПК пр.61(друга серія): а – вид збоку; б – вид згори; в - повздовжній виріз[6]

Після конструкторського опрацювання ряду вузлів були розроблені і впроваджені конструктивні заходи, що дозволило наприкінці 1962 р. успішно провести державні випробування корабля на потужність ГТУ до 0,6 номіналу. У 1963 р. були закінчені міжвідомчі випробовування установки М3 і проведені державні випробування корабля на повну потужність[5].