(ОБЩЕЕ) Кузин, Никольский - ВМФ СССР 1945-1991

6.13. Радиосвязное вооружение:

Несмотря на значительное внимание к развития средств радиосвязи в ВМФ СССР, опыт ВОВ показал, что отечественные средства радиосвязи уступали своим аналогам ведущих морских держав, а некоторые образцы радиоаппаратуры вообще отсутствовали (аппаратура автоматического засекречивания, аппаратура сверхбыстродействия). Крупным недостатком отечественной радиосвязи было отсутствие надежных средств связи с подводными лодками находящимися в подводном положении.

Большое влияние на разработку послевоенного поколения радиоаппаратуры оказали трофейные образцы радиосвязи ВМС Германии. В 1946-1950 гг. на вооружение ВМФ были приняты образцы новой системы радиовооружения флота "Победа" (передатчики Р-641 - Р-647, приемники Р-670 - Р-674 и приемопередатчики Р-607 и Р- 609). Новая система дистанционного управления позволила приблизить радиосвязь к командирам

иштабам. Для ПЛ была создана новая выдвижная антенна. В 1955 году на вооружение была принята первая сверхбыстродействующая аппаратура радиосвязи с ПЛ - "Акула" и первая засекречивающая аппаратура связи (ЗАС) в УКВ радиоканалах Р-754 ("Сирена") и Р-555 ("Ландыш"), опередившая зарубежные аналоги почти на 10 лет. В это же время на вооружение была принята

ипервая аппаратура буквопечатающей связи "Берилл-М" и ряд др. В 60-70-х гг. эти новые виды радиосвязного вооружения были значительно усовершенствованы.

В60-80-х годах средства радиосвязи развивались по линии их автоматизации и комплексирования. Первым автоматизированным комплексом радиосвязи (КРС), установленным на ПЛ, был комплекс "Молния" (1970 г. главный конструктор А.А.Леонов), в дальнейшем модифицированный в комплексах "Молния-Л" и "Молния-М" (1974-76 гг.). В состав этих комплексов вошли наиболее совершенные средства связи, в том числе первое комплексное автоматизированное радиоприёмное устройство "Базальт", обеспечивающее приём по нескольким каналам KB и одному СДВ. Специально для этого комплекса разработано радиопередающее устройство "Скумбрия", который позволял осуществлять скрытую автоматическую настройку на любую частоту рабочего диапазона. Были повышены надёжность радиоприёма и быстродействие радиопередач. Значительным достижением в развитии радиосвязи явилось принятие на вооружение выпускной буксируемой приёмной СДВ антенны ПЛ "Параван" (1967 г.). После принятия таких антенных устройств была обеспечена радиосвязь ПЛ в подводном положении.

Во второй половине 70-х гг. на вооружение НК были приняты уже комплексы связи типа "Тайфун" (1977г., главный конструктор К.А.

Серебров) в следующих модификациях этого комплекса: "Тайфун-1", "Тайфун-2", "Тайфун-3", "Тайфун-4". Каждый вариант комплекса "Тайфун" разрабатывался для группы проектов - кораблей соответствующего класса. В последующих разработках новых комплексов предусматривалось

включение в их состав станций спутниковой связи. Все последующие улучшения позволили повысить достоверность коротковолновых каналов и обеспечили ведение автоматического межмашинного обмена информацией через средства связи по линии информационно-управляющей системы. Позже на вооружение НК было принято семейство комплексов радиосвязи типа "Буран", которые размещались практически на всех классах кораблей от авианосца до катера.

С конца 60-х гг. началось работы по созданию систем космической связи. Эти работы велись одновременно как в интересах радиосвязи, так и в интересах навигации. Экспериментальное использование космической навигационносвязной системы производилось под руководством главного конструктора М.Ф.Решетнева. В 1976 г. на вооружение была принята первая боевая космическая навигационно-связная система "Парус". В её состав входили три аппаратурных комплекса: "Цунами-АМ" (на космических аппаратах), "Цунами-БМ" (Р-790 на ПЛ и НК), "Цунами-ВМ" (на наземных пунктах приёма и передачи информации). В дальнейшем на вооружение кораблей и береговых пунктов стала поступать аппаратура системы единой космической связи Министерства обороны СССР

"Кристалл" (корабельные "Кристалл-К" - 1971 год и "Кристалл-БК" - 1984 год).

За период с 1946 по 1956 годы для кораблей было создано несколько образцов автоматических телефонных станций от 3 до 300 абонентов. В 1956 году на вооружение была принята аппаратура безбатарейной телефонной связи "ФрегатКорвет" (П-452) на 3-20 абонентов, которая устанавливалась на кораблях всего послевоенного периода, вплоть до 90-х годов.

В конце 40-х годов начался процесс модернизации радиоцентров ВМФ на вооружение которых стали поступать новые мощные радиостанции KB и СДВ диапазонов. Так, созданная радиостанция СДВ "Таран" обеспечивала связь с погруженными ПЛ в операционной зоне флотов. В 1952 году в строй был введен трофейный радиопередатчик "Голиаф" мощностью 100 кВт, обеспечивающий совместно с системой радиосвязи "Победа" связь с ПЛ под перископом на удалении в несколько тысяч километров. В 50-х годах на ТОФ, СФ и в центре страны были построены новые радиоцентры вначале KB диапазона, а в 60-х годах и СДВ диапазона. Радиоцентры флотов и ВМБ также подверглись модернизации. В результате к началу 70-х годов в ВМФ СССР

была создана постоянно действующая система дальней оперативной связи ВМФ СССР. В эти же периоды времени была проведена большая работа по расширению кабельных линий связи на всех морских театрах. В результате к 80-м гг. практически все стационарные объекты ВМФ были связаны между собой наиболее надёжным кабельным видом связи.

В заключение хотелось бы отметить, что отечественные средства радиосвязи по многим качественных параметрам не только не уступали иностранным аналогам, но и превосходили их. Отечественному ВМФ принадлежит безусловный приоритет в создании аппаратуры ЗАС, систем связи с ПЛ в подводном положении. Вместе с

тем огромное желание руководства ВМФ СССР

управлять всем и в любой момент времени, привело к тому, что не смотря на создание комплексов радиосвязи количество "ответственных вахтенных по связи" на корабле не уменьшилось, а увеличилось. Вместе с нарастанием возможностей средств связи постоянно росли их массогабаритные характеристики, количество антенн и увеличивалась численность обслуживающего личного состава (даже на обычных БНК численность личного состава боевой части связи приблизилась к численности боевых частей, обслуживающих оружие, а в ряде случаев даже превзошла). Понимая всю важность связи, нельзя согласиться с тем, что обслуживающая система (радиосвязь) стала даже доминировать по отношению к главным системам (оружию, т.е. к тому что наносит поражение противнику). В какой-то момент в развитии радиосвязного вооружения идеологи и разработчики потеряли чувство меры с точки зрения возможностей его размещения на корабле. Это привело, в конце концов, к ограниченному распространению на кораблях многих нужных видов радиосвязи. Однако всё сказанное не умаляет заслуг конструкторов создавших много великолепных образцов радиосвязного оборудования для ВМФ СССР.

6.14. Навигационное вооружение.

ВОВ показала, что практически все отечественные навигационные инструменты и приборы были на уровне иностранных аналогов или даже превосходили их. Однако в СССР до войны не было производства собственных хронометров и приходилось пользоваться импортными. Только в 1950 году удалось наладить производство отечественных морских хронометров на 1 -м Московском часовом заводе. В 50-60-х годах были усовершенствованы все типы навигационных приборов и инструментов. На вооружение НК были приняты гирокомпасы "Курс-4", "Курс-5", а для ПЛ - "Маяк". В этот период на вооружение были приняты новые лаги (ЛР-2, ЛР-4, ЛР-6 и ЛР-8), эхолоты (НЭЛ-5, НЭЛ-6, ГЭЛ-2, ПЭЛ-1 и ПЭЛ-2), радиопеленгаторов (АРП-53, АРП-50). В 1954 году была принята на вооружение специальная приставка "Пальма" к РЛС "Нептун", которая совмещала радиолокационное изображение обстановки на индикаторе кругового обзора с морской навигационной картой. В этот же период были созданы первые автопрокладчики пути и начались работы над принципиально новыми навигационными средствами.

Выход ВМФ СССР в океан потребовал как создания стороны новых средств навигации, так глубокого изучения океанов морей и всего земного шара, что, в свою очередь, потребовало создания крупнейшего в мире гидрографического флота. Интенсивные исследования мирового океана позволили уже в 1970 г. создать в Гидрографической службе ВМФ СССР самую большую в мире и наиболее достоверную коллекцию морских карт и полный набор морских лоций на все воды мирового океана.

В начале 60-х гг. на вооружение был принят принципиально новый навигационный инстру-

мент - радиосекстан. В этот же период осуществлялось комплексирование навигационного вооружения ПЛ в комплексы ("Плутон" - 1958 г., "Сила" - 1960 г.). Навигационные комплексы непрерывно совершенствовались в направлении повышения точности выработки и времени хранения навигационных параметров. В связи с освоением подлёдного плавания в высоких широтах потребовалось создание всеширотных навигационных комплексов ("Сигма" -1960 г., главный конструктор В.И.Маслевский).

Следующее поколение навигационных комплексов разрабатывались как инерциальные навигационные системы, определяющие место корабля по ускорению центра его массы относительно инерциального пространства, а для поддержания заданной точности этих систем, устранения накапливаемых ошибок были созданы средства астро- и радиокоррекции. Особую актуальность развитие навигационных комплексов по вполне понятным причинам приобрело для ПЛАРБ.

Первым отечественным навигационным комплексом с инерциальной системой, абсолютным гидроакустическим лагом, измеряющим скорость относительно морского дна, и системами обработки информации на базе цифровой вычислительной техники явился комплекс "Тобол" (1972 г., главный конструктор О.В.Кищенков). В последующем он развился в пять модификаций, в том числе "Тобол-Б", "Тобол-М", "Тобол-МЛ" и др. Затем на вооружение были приняты более совершенные комплексы с временем хранения навигационных параметров между обсервациями от одних до нескольких суток). Для ПЛ с КР на борту и ракетно-торпедных (торпедных ПЛ) были разработаны навигационные комплексы "Сож" (1970 г.), "Мост" (1973 год), "Андога" (1980 г.), "Медведица" (1981 год, с инерциальной системой), "Симфония" (1981 год, главный конструктор В.Г.Пешехонов). Все эти комплексы отличались последовательным улучшением качества вырабатываемых навигационных параметров. Последние комплексы имели гироскопы с электростатическим подвесом чувствительного элемента или лазерные гироскопы и гравиметрические системы.

Для НК были созданы навигационные комплексы типа "Салгир" (1975 г.), "Бейсур" (1990 г.) и т.д. Однако создание сложных и высокоточных навигационных комплексов для надводных кораблей всегда было менее актуально, чем для подводных лодок. Это положение могло бы измениться в случае принятия на вооружение НК стратегических крылатых ракет.

Уже с 1947 года началось оборудование морских театров различными радионавигационными системами ("Координатор" - с дальностью действия до 200 км, "Рым" - до радиогоризонта ), а с 1950 года радиомаяками (ВРМ-5 - до 2000 км, КРМ-50 и КРМ-250 - от 130 до 300 км). В 70-80-е годы на вооружение поступили радионавигационные системы РСДН-20 (1979 г., дальность действия до 10 000 км), "Кальмар" (1983 г., 250300 км) и др. Эти системы обеспечили сплошное радионавигационное поле на внутренних морях

СССР и покрывали значительные площади Мирового океана.

С конца 60-х гг. началось экспериментальное использование космической навигационно-связ- ной системы (главный конструктор М.Ф.Решетнев). В 1976 г. на вооружение была принята боевая космическая навигационно-связная система "Парус". В 1979 году началось создание космической навигационной системы "Цикада", предназначенной для обеспечения безопасности плавания кораблей ВМФ и судов гражданских министерств в любой точке Мирового океана.

Отечественное навигационное вооружение кораблей ВМФ СССР весь послевоенный период не уступало зарубежным аналогам, а по многим параметрам и превосходило. Отметим также, что в 50-80-х годах в своей операционной зоне ВМФ СССР создал надёжное и эффективное навигационное обеспечение мореплаванию. Кроме того, была накоплена исчерпывающая информация для безопасного мореплавания в любой точке мирового океана и в любых условиях.

6.15. Боевые информационноуправляющие системы.

Прообразом современных боевых информа- ционно-управляющих систем в ВМФ СССР стала аппаратура боевого информационного поста (БИП) "Звено", разработанная для НК в 1949 году НИИ-10 МСП. Она предназначалась для координации работы корабельных средств освещения обстановки, отображения её на планшетах, обработки информации, определения элементов движения целей, наведения истребительной авиации и торпедных катеров. При этом обеспечивалась одновременная обработка данных по 4-5 надводным и 7-9 воздушным целям, наведение одной группы истребителей на одну воздушную цель, двух групп торпедных катеров на одну надводную цель. Эта аппаратура была установлена на КР, ЭМ и СКР. В 1950 году на вооружение поступила аппаратура "Цепь". На её основе была создана самая массовая аппаратура - "Планшет", которая в различных модификация устанавливалась на многих надводных кораблях в 50-70-х годах. Позже была создана аппаратура БИП "Дозор", "Сапфир" и др. Эта аппаратура благодаря своей простоте и компактности устанавливалась на многих НК постройки 70-90-х годов.

Первые автоматизированные системы управления боевыми действиями стали создаваться в 60-х гг. на базе электронно-вычис- лительных машин (ЭВМ) второго поколения. В этой области лидером явились США, где в начале 60-х гг. был создан унифицированный ряд боевых информационно-управляющих систем (БИУС) для кораблей NTDS (1961 год). Эта система осуществляла автоматизированный сбор, обработку и наглядное отображение информации, необходимой для оценки тактической обстановки и принятия решения на маневрирование, боевое использование оружия и управление стрельбой.

Разработка первой отечественной БИУС "Туча" для ПЛАРБ была закончена лишь в 1967 году (главный конструктор Р.Р.Вельский). В дальнейшем были созданы лодочные БИУС:

"Алмаз" (1972 год) и "Омнибус" (1981 год). Ввиду особой ответственности решение задач управления ракетной стрельбой на ПЛАРБ было выделено в самостоятельные ракетные боевые управляющие системы (РБУС). Такой системой явилась РБУС "Альфа". В дальнейшем для других ПЛ были созданы БИУС: "Брест" (1967 г.), "Аккорд" (1972), "Узел" (1973 г.), "Антей" (1981 г.). БИУС "Омнибус" (главный конструктор Э.В.Рыков) стала базовой, модификации которой стали устанавливаться на ПЛ всех классов. В этой БИУС впервые были использованы двухцветные устройства наглядного отображения информации и выдачи результатов решения ряда задач в графическом виде. Первые модификации этой БИУС решали более 50 задач, причём одновременно их могло решаться несколько.

Применительно к ПЛ, развитие систем управления шло по линии жёсткой централизации с замыканием на БИУС задач управления всем вооружением (за исключением МБР).

На НК вначале развитие получили электронные средства обработки и обмена радиолокационной информацией: "Байкал", "Море-У" (1962 г.), в частности, система "Море-У" предназначалась только для обеспечения автоматизированного обмена информацией о целях между кораблями тактической группы и выдачи целеуказания для применения оружия. Эту систему в принципе можно рассматривать как первую БИУС, созданную для НК. Однако она не решала задач по управлению корабельным вооружением. Поэтому для автоматизированного управления оружием и РТВ, а также для наведения вертолётов и противолодочных КР была создана БИУС "Корень" (1967 г). Для замены "Море-У" в 1969 г. была создана и в 1972 году принята на вооружение следующая БИУС "Аллея"(пр.1134А) и его модификация "Аллея-1" (пр.1134Б). Главным конструктором этой БИУС был В.Г.Тодуров. Следующей БИУС стала "Аллея-2", созданная (главный конструктор В.И.Кидалов) для авианесущих кораблей. Однако в целях дальнейшего повышения оперативности управления ПВО соединения и корабля была создана новая базовая БИУС "Лесоруб". Перечень задач, решаемых этими системами, включал вопросы тактического маневрирования, централизованного распредепения целей ЗРК тактической группы кораблей, применения ударного ракетного и противолодочного оружия тактической группы, управления авиационными средствами. Для небольших кораблей в конце 80-х гг. был создан БИУС "Трон" и ряд других.

Интересно отметить, что БИУС на НК не смогли полностью вытеснить аппаратуру БИП, и она устанавливалась на тех НК, на которых по разным причинам не размещались БИУС (или по своим размерам не подходили или функционально они были не нужны).

Наряду с созданием корабельных БИУС, начиная с 1970 года, началось оснащение штабов и командных пунктов АСУ, а в 1981 году была создана командная система боевого управления ВМФ. Эти системы были созданы под руководством академика В.С.Семенихина. Важной функцией этой системы стал контроль состояния

сил и средств ВМФ, их дислокации, а так же контроль за гидрометеорологической обстановки на морских театрах (в этой области отечественная система превосходила все зарубежные аналоги).

Развитие БИУС постоянно шло в направлении совершенствования элементной базы, повышения степени автоматизации управления, расширения круга решаемых задач, оперативности, наглядности отображения информации, надёжности работы, скрытности и других параметров управления. Вместе с тем выйти на уровень БИУС ведущих морских держав полностью так и не удалось. Кроме того, само развитие БИУС в конце 80-х годов вступило в полосу идеологического кризиса: вновь подверглись ревизии те задачи, которые они должны решать. Несмотря на значительную централизацию в БУИС НК (так

же как и в БИУС ПЛ) во всех системах вооружения в процессе их автоматизации фактически стали создаваться боевые управляющие системы (БУС). Наиболее обосновано это было для решения задач БР и ПВО, поскольку лишние звенья управления отрицательно сказывались на время реакции в скоротечном бою, особенно с воздушными целями. Поэтому реально последние БИУС были способны влиять только на процессы управления кораблем и соединения в целом. Полезно заметить, что США, создав МФКС "Иджис" с функциями управления всем вооружением, за БИУС фактически оставили лишь функции информационного обеспечения и решения задач управления кораблем и соединением.

7.1. Тенденции и общая направленность развития энергетических установок флота.

Развитие корабельных энергетических установок неразрывно связано с историей военного кораблестроения и боевого использования кораблей, а история войн на море непосредственно связана с непрекращающимся поиском наиболее эффективных способов передвижения кораблей.

Так, опыт Второй Мировой войны нашел отражение во взглядах на ТТЭ кораблей, что сказалось на требованиях к их энергетическим установкам. Например, изменился подход к скорости экономического хода, которая возросла с 14-15 до 18-20 узлов, а это повлекло за собой увеличение расхода топлива на милю пройденного пути. Новое оружие, вооружение и технические средства потребляли больше электроэнергии, а в конечном счете, опять-таки топлива. С учетом возросших требований к дальности плавания запас топлива нельзя было уменьшать, его, наоборот, нужно было увеличивать. Оснащение кораблей более современным вооружением и техническими средствами требовало соответствующего увеличения объема корпуса для их размещения. В создавшейся обстановке кораблестроители в очередной раз главные надежды связывали с улучшением показателей энергетических установок.

Активную деятельность при реализации опыта войны в кораблестроении развили США, начав в 1946 году переоборудование под экспериментальный, заложенного в период войны эсминца типа "Аллан М. Самнер" водоизмещением 3 320 т с двухвальной котлотурбинной установкой мощностью 60 000 л.с. и скоростью полного хода 35 узлов. Основной целью переоборудования эсминца, названного "Тиммерман", являлось, не изменяя водоизмещения корабля, разместить на нем энергетическую установку мощностью 100 000 л.с., позволявшую получить скорость 40 уз, при одновременном увеличении дальности плавания 15 уз ходом на 40% и 20 уз ходом на 25%. Для выполнения столь жестких требований потребовался принципиально новый подход к проектированию энергетической установки. Опыт проектирования и испытаний эсминца, который вошел в строй только в 1952 г., был широко использован США при осуществлении послевоенной кораблестроительной программы.

После войны на новых кораблях СССР вначале устанавливали модернизированные котлотурбинные (КТУ) и дизельные установки (ДУ). Одновременно отечественные ученые и конструкторы проводили научные исследования и проектные проработки по совершенствованию этих установок. Это позволило создать новые установки указанного типа, в которых заметно повысилась тепловая экономичность установок, уменьшен их удельный вес, увеличена агрегат-

ная мощность, применена автоматизация. Автоматизация изменила принцип управления установкой, дала возможность значительно сократить численность обслуживающего персонала и обходиться без постоянного контроля с местных постов за работой механизмов.

Наряду с совершенствованием корабельных КТУ и ДУ начались работы по созданию принципиально новых корабельных энергетических установок - газотурбинных (ГТУ) и атомных (АЭУ).

Корабельной энергетической установкой принято называть комплекс технических средств, обеспечивающий движение и стоянку корабля, а также питание его всеми видами энергии в боевой и повседневной обстановке. Энергетическая установка включает следующие составные части: главную энергетическую установку; вспомогательную энергетическую установку; электроэнергетическую систему (ЭЭС).

Все элементы корабельной энергетической установки обслуживаются системами, под которыми понимается совокупность специализированных трубопроводов с механизмами, аппаратами, приборами и устройствами, предназначенных для определенных функций эксплуатации установки.

ЭЭС - комплекс взаимосвязанных устройств электрооборудования, предназначенный для генерирования, передачи, распределения электроэнергии и ее преобразования в другие виды энергии (тепловую, световую, механическую, химическую). Основными частями ЭЭС являются электростанции - комплексы генераторных агрегатов и главных распределительных щитов, кабельная сеть, система электродвижения, электроприводы корабельных механизмов, сети освещения и зарядки аккумуляторов.

Основными типами, применяемых на корабле ВМФ корабельными энергетическими установками, являются КТУ, ДУ, ГТУ, АУ и комбинированные энергетические установки, а также установки с электродвижением. Некоторые характеристики современных корабельных энергоустановок представлены в таблице 7.1.

КТУ - разновидность паросиловой энергоустановки, в которой в качестве главного двигателя используются паровые турбины, а рабочее тело (пар) генерируется в паровых котлах. Современные корабельные котлотурбинные установки имеют удельный расход топлива 300-350 г/л.с.•ч, удельную массу 9-10 кг/л.с., мощность турбин достигает 50-70 000 л.с.

В ДУ в качестве главных двигателей используются дизели. Сегодня дизель явпяется самой экономичной по расходу топлива тепловой машиной. Это качество явилось основной причиной широкого распространения дизелей на кораблях и судах, в транспортной и стационарной энергетике. Удельный расход топлива современных корабельных высокооборотных дизелей на полной (номинальной) мощности составляет 160170 г/л.с.•ч. Этот показатель выше в 1.8-2 раза у

КТУ и в 1.2-1.5 раз у ГТЭУ. На кораблях применяются среднеоборотные, повышенной оборотности и высокооборотные дизели.

ВГТУ в качестве главного двигателя используются газотурбинные двигатели (ГТД), представляющие собой совокупности газовых турбин, компрессоров и камер сгорания, конструктивно объединенных в единое целое. У современных ГТУ удельный расход топлива составляет 180190 г/л.с.•ч. Удельная масса приготовленной к действию ГТУ - 2-5 кг/л.с.

ВАЭУ в качестве главного двигателя используется паровая турбина, рабочее тело генерируется в ядерной паропроизводящей установке. Первая атомная энергоустановка для ПЛ создана в США в 1955 г., а в СССР - в 1958 г. АЭУ используются на ПЛ и крупных БНК и судах. Удельная масса таких установок составляет 2428 кг/л.с.

Вкомбинированных установках используются маршевые двигатели, обеспечивающие экономические скорости хода корабля и ускорительные (форсажные) двигатели, обеспечивающие получение повышенных и полных скоростей хода. Маршевые и ускорительные двигатели могут быть разнотипными и одного типа с различными свойствами (мощность, экономичность, компактность). В зависимости от конструктивной схемы установки они могут работать раздельно или совместно на свои собственные или общие движители.

На надводных кораблях и катерах чаще всего применяются комбинированные дизель-газо- турбинные энергетические установки (ДГТУ). В них наиболее удачно сочетаются достоинства дизелей в качестве маршевых двигателей и ГТД в качестве ускорительных двигателей.

Кроме ДГТУ на корабле применяются и другие комбинированные энергоустановки: газогазотурбинная (ГГТУ), дизель-дизельная (ДДУ), из которых чаще применяется ГГТУ. В этой установке в качестве маршевого двигателя применяются ГТД небольшой мощности с повышенным ресурсом и, по возможности, с лучшей топливной экономичностью, а в качестве ускорительного двигателя - обычные ГТД большой мощности.

В установках с электродвижением в качестве главного двигателя применяются гребные электродвигатели (ЭД) постоянного или переменного тока, а в качестве источников электроэнергии - дизель-генераторы (ДГ), турбогенераторы (ТГ) или газотурбогенераторы (ГТГ). Наиболее распространенной является дизель-электрическая энергетическая установка (ДЭУ), в которой роль источников тока выполняют ДГ. Турбоэлектрическая энергоустановка (ТЭУ) применяется на крупных судах и атомных ледоколах. Электродвижение применяется на подводных лодках и судах, буксирах, плавкранах, подводных аппаратах, ледоколах.

Общая направленность развития отечест-

венной корабельной энергетики характеризуется увеличением агрегатной мощности, улучшением экономичности, показателей надежности и виброакустических характеристик, внедрением автоматизации, расширением внутри и межпроектной унификации как основных элементов, так и установок в целом.

Несмотря на то, что условия создания и особенно эксплуатации кораблей различного назначения неодинаковы, можно отметить ряд общих черт и тенденций развития их разнотипных энергетических установок.

•Увеличение мощности пропульсивных установок и мощности электростанций, достигающих у наиболее крупных кораблей соответственно 200 000 л.с. и 20 000 кВт.

•Рост мощности отдельных главных и вспомогательных двигателей и агрегатов при сокращении их количества в составе энергетической установки.

•Преобладающее применение до 60-х годов энергетических установок с паровыми турбинами и двигателями внутреннего сгорания (дизелями) и их совершенствование.

Успехи науки и техники, прошедшие с той поры, когда корабельные высоконапорные котлы, запатентованные в 1931 году швейцарской фирмой "Броун-Бовери" под названием "Велокс", были применены во французском флоте, позволили отечественным энергетикам к 60-м годам создать высокоэффективные, хотя и довольно сложные высоконапорные котлоагрегаты КВН95/64. С 1962 года котлами такого типа оборудуются все паросиловые корабли ВМФ. По сравнению с обычным водотрубным котлом высоконапорный легче и гораздо компактнее. В качестве привода компрессора, нагнетающего воздух в топку, применена газовая турбина. С повышением напряжения топочного обьема до 14 млн. ккал/мЗ•ч вместо 6.07 млн. ккал/мЗ•ч, свойственных предыдущим котлам, можно констатировать, что КТУ приблизилась к максимуму разумной эффективности. Конечно, в ней можно еще что-то улучшить, усовершенствовать. Так, например, экономичность можно было поднять за счет таких известных технических решений, как промежуточный перегрев пара, многоступенчатый регенеративный подогрев питательной воды паром и др. В таком направлении задача повышения экономичности КТУ с успехом решается на судах коммерческого флота, позволяя получить удельный расход топлива 175-190 г/л.с.•ч. И это в то время когда у КТЭУ БНК удельный расход топлива на полном ходу составляет 280350 г/л.с.•ч и 400-450 г/л.с.•ч на экономическом ходу. Но это преимущество достигается усложнением установки и ее более низкими (худшими) массогабаритными показателями. Таким образом, к настоящему времени все более отчетливую форму приобретает кризис корабельных КТУ. Анализ показал, что для обеспечения потребной скорости полного хода легких кораблей без ущерба для их боевых качеств необходимо располагать энергетической установкой с удельной массой не более 5 кг/л.с. В создавшейся

обстановке внимание было привлечено к ГТД. При общности термодинамических процес-

сов в ГТД и КТУ они в то же время значительно отличаются друг от друга. Наиболее существенное различие состоит в том, что рабочее тело в газотурбинном двигателе не претерпевает фазовых превращений: в жидкость при отводе теплоты и в пар в процессе ее подвода. Это различие влияет на состав энергетической установки и процессы в ее отдельных элементах. По мере увеличения степени сжатия в компрессоре (отношение давления рабочего тела на выходе из компрессора к давлению перед ним), с возрастанием которой связано улучшение массогабаритных и экономических показателей, требуется большая затрата мощности на работу компрессора. Характерно, что многоопытный создатель паровой турбины Чарльз Парсон (1854 - 1931), ряд лет работавший над конструированием компрессоров для газотурбинных двигателей и не добившийся успеха, в 1902 г. заявил: "Я думаю, что газовую турбину никогда создать не удастся. Об этом не может быть двух мнений". Однако пессимизм именитого конструктора не остудил энтузиазм изобретателей. Уж слишком заманчива была цель.

Теоретические основы и некоторые конструктивные принципы создания корабельных газовых турбин еще в 30-х годах разработал инженер, капитан 1 ранга, доктор технических наук, профессор Григорий Иванович Зотиков (1898-1970), который настойчиво проводил их в жизнь, работая в 1 ЦНИИ МО.

Создание ГТД потребовало творческих усилий инженеров, рабочих и техников многих отраслей промышленности. Практическое применение ГТУ и ДГТУ приходится на середину 60-х гг. Обычно корабельный ГТД состоит из двух газовых турбин, механически не связанных между собой, одна из которых - высокого давления - вращает компрессор, а вторая - низкого давления, называемая силовой - работает на гребной винт. По сравнению с другими типам установок газотурбинные имеют следующие основные особенности, важные для военного кораблестроения: малый вес при большой мощности в одном агрегате; хорошая маневренность и немедленная готовность к развитию хода вплоть до самого полного; небольшое число вспомогательных механизмов; возможность агрегатного ремонта; высокая степень автоматизации всех процессов, упрощающая управление установкой; простота обслуживания, требующая небольшого числа личного состава.

Будущее газотурбинных кораблей связано с дальнейшим совершенствованием газотурбинных двигателей. Существенным недостатком двигателей этого типа является конструктивная сложность в осуществлении реверса. Применяемый в паровых турбинах способ реверсирования с помощью турбины заднего хода или специальных ступеней заднего хода, встроенных в главную турбину, в газотурбинных двигателях трудно осуществим из-за возникающей при этом необходимости в дополнительных газопроводах и переключающих клапанах большого диаметра, работающих в высокотемпературных условиях. Среди известных схем реверсивных газовых

турбин, отметим газовую турбину с встроенной ступенью заднего хода, состоящей из двухярусных рабочих лопаток. Профиль лопаток заднего хода развернут на 180 градусов по отношению к лопаткам переднего хода. Распределение потока газа на ступени переднего или заднего хода осуществляется соплами с поворотными лопатками, которые закрывают сопла неработающих ступеней турбины. Создание такой схемы реверса стало крупным достижением отечественных учёных и конструкторов. На ряде ранее построенных кораблей использовали реверсивные двухступенчатые зубчатые редукторы с гидромуфтами. До настоящего времени проблема реверсивного ГТД остаётся трудноразрешимой, в связи с чем на большинстве зарубежных газотурбинных кораблей применяется винт регулируемого шага.

Серьезным недостатком газотурбинных двигателей является высокое требование к качеству топлива. Особенно большую опасность представляют сера и ванадий, а также их соединения, содержащиеся в топливах и способствующие образованию отложений в проточной части турбины, вызывающих коррозию. От качества топлива зависит и надежность оборудования, расположенного в газовом тракте. Кроме того, применяемые для газотурбинных установок дизельные и специальные газотурбинные топлива дороже мазута. Большое внимание уделяется дальнейшему улучшению массогабаритных и экономических показателей газотурбинных установок. Примерно 50 % массы корабельного газотурбинного двигателя приходится на редуктор. В этой связи большие надежды конструктора связывают с применением более легких и компактных планетарных редукторов.

Улучшение экономичности ГТД в основном достигается путем дальнейшего увеличения степени сжатия в компрессоре и температуры газа перед турбиной. Однако с увеличением степени сжатия существенно возрастает мощность, затрачиваемая на работу компрессора. Чтобы при больших степенях повышения давления эту мощность снизить, компрессор как бы разбивают на отдельные, последовательно соединенные по воздушному тракту секции, между которыми устанавливают охладители, прокачиваемые забортной водой. При этом уменьшается температура воздуха перед последующей секцией, а, следовательно, и его объем, в результате чего снижается затрата мощности на сжатие меньшего количества воздуха (по объему). При этом влияние промежуточного охлаждения воздуха на снижение КПД (за счет его "недогрева") в гораздо большей степени компенсируется эф-

фектом увеличения мощности силовой турбины, получаемым за счет снижения мощности, потребляемой компрессором. ГТД сложного цикла, т.е. с регенераторами или охладителями, не применяются на кораблях ВМФ РФ.

Для повышения температуры газа на входе в турбину наряду с улучшением существующих способов охлаждения элементов ГТД изыскиваются новые, а также создаются более жаропрочные сплавы и специальные покрытия для деталей турбин. Все это достаточно сложно, но дает ощутимый эффект. Так, например, если ГТД США типа LM 2500 мощностью 27000 л.с. при температуре газа на входе в турбину 1200 град.С имеет удельный расход топлива 172 г/л.с.•ч, то у английского газотурбинного двигателя типа "Олимп" мощностью 28 000 л.с. с температурой газа перед турбиной 925 град.С этот показатель составляет 218 г/л.с.•ч, а удельная масса двигателей - соответственно 1.46 и 1.84 кг/л.с.

Эффективность воздушного охлаждения лопаток турбин практически достигла предела, и при дальнейшем увеличении температуры газа возникает необходимость в сложных способах охлаждения, в том числе жидкостных и комбинированных.

Параллельно с совершенствованием ГТД в 80-х гг. у нас в стране были развернуты работы по увеличению экономичности ГТУ за счет более полного возврата в цикл теплоты отработавших газов. Их использованию в так называемом теплоутилизационном контуре (ТУК) способствуют присущие ГТД большой расход и высокая температура отработавших газов, позволяющие применить их в качестве теплоносителя парового котла, генерирующего пар для паровой турбины. Будучи термодинамически связанной, такая комбинированная установка позволяет рационально использовать температурные пределы пароводяного и газового циклов.

В первом достигается относительно полное использование температурного потенциала "холодного" источника - забортной воды, - в то время как средняя температура подвода теплоты относительно невелика. Во втором - газовом цикле, более совершенном, чем проводяной, в части использования температурного потенциала "горячего" источника - теплоты сгорания топлива,

но при этом имеющего довольно высокую температуру уходящих газов, становится возможным существенно снизить эту потерю.

Эффект использования теплоты в ГТД с ТУК виден из сопоставления балансов расхода тепловой энергии в КТУ, обычном ГТД и ГТД с ТУК приведённом в таблице 7.2.

энергетической установкой в ВМФ СССР является РКР пр.1164, на котором применен агрегат М- 21. Двухвальная ГТУ корабля состоит из четырех ГТД, каждый мощностью по 22 500 л.с., и двух маршевых ГТД М70, мощностью по 10 000 л.с. с ТУК. Следующим кораблем с подобной установкой стал ККС пр.1833 снабжён агрегатом ГТД М24, включающим в свой состав ГТД с ТУК.

Одним из недостатков ГТУ является относительно небольшая агрегатная мощность, ограниченная примерно 40000 л.с. Эта задача может быть решена в будущем путем создания установки, работающей по замкнутому циклу, включающей в себя контур подогрева газа в вариантах с подогревателем на органическом топливе и в атомном реакторе.

Основное достоинство замкнутого контура, по сравнению с открытым, заключается в том, что он позволяет значительно увеличить давление и соответственно уменьшить объем теплоносителя в контуре, а это позволяет существенно уменьшить габариты и массу компрессора, связанного с газовым трактом. При этом появляются условия для значительного увеличения мощности установки, по сравнению с ГТД открытого цикла, элементы которой (воздуховоды, газоводы и т.п.) выполненные в приемлемых для корабля габаритах, не могут пропустить нужного количества воздуха и газа, имеющих при низком давлении большой объем.

Однако все перечисленные выше мероприятия, связанные с повышением экономичности и агрегатной мощности ГТУ, лишают их главного преимущества - простоты - и приводят к значительному усложнению. Здесь уместно напомнить предупреждение С.Карно, заложившего краеугольный камень в фундамент теории, который сегодня называется термодинамика, написавшего в 1824 г.: "...Экономия топлива - это лишь одно из условий, которые должны выполнять тепловые машины; при многих обстоятельствах оно второстепенно и часто должно уступать первенство надежности, прочности и долговечности машины, малому занимаемому месту, дешевизне ее установок и т.д."

Основными направлениями развития дизелей являются: приспособление высококооборотных и повышенной оборотности дизелей для работы на дешевых (тяжелых) сортах топлива; дальнейшее увеличение агрегатной мощности дизелей за счет повышения давления наддува и среднего эффективного давления в цилиндрах; повышение надежности, главным образом, ресурса; улучшение массогабаритных характеристик; снижение трудоемкости обслуживания; утилизация тепла отработавших газов в утилизационных вспомогательных котлах и утилизация тепла охлаждающей воды главных и вспомогательных дизелей в вакуумных водоопреснительных установках.

Применение АЭУ на ПЛ открывало перед кораблями, и в первую очередь, подводными, исключительные возможности, позволяя кардинально решить две проблемы, являвшиеся главными на протяжении всей истории подводного плавания: увеличение подводной скорости хода и длительности нахождения ПЛ под водой без всплытия на поверхность для зарядки акку-

муляторных батарей.

Для надводного корабля АЭУ открывает менее грандиозные возможности, по сравнению с ПЛ, но позволяет решать первостепенные проблемы, и главным образом, в отношении дальности плавания с большой скоростью без дозаправки топливом. Дальность плавания стала почти неограниченной, а мощность лимитируется теперь только размером и весом реактора. В 50-х гг. США развернули строительство атомных БНК, однако не столь широкое, как ПЛА. В СССР

первый атомный БНК вступил в строй в 1980 году.

Основным недостатком, сдерживающим распространение АЭУ в надводном кораблестроении, является их большая удельная масса. Для более широкого применения АЭУ на легких кораблях ее удельная масса не должна превышать 15-16 кг/л.с. Удельная масса АЭУ составляет 24-28 кг/л.с.

После единичных попыток в ВМС США и ВМФ СССР улучшить удельные показатели корабельных АЭУ путем применения установок с жидкометаллическим теплоносителем (ЖМТ), в течении более 30 лет на ПЛА и БНК монопольно применяются двухконтурные установки с реакторами водо-водяного типа (ВВТ).

В течении всех лет применение атомной энергетики в кораблестроении не прекращаются поиски более эффективных типов атомных энергоустановок. Определенные надежды связывают с кипящими водо-водяными и газоохлаждаемыми реакторами по типу атомных энергоустановок, эксплуатирующихся в стационарной энергетике. Однако жесткие требования к корабельным установкам в части надежности и безопасности обслуживания не позволяет на современном уровне развития науки и техники внедрить на корабли какие-либо новые типы атомных энергетических установок. К сдерживающим факторам широкого применения АЭУ в надводном флоте следует отнести также проблемы, связанные с утилизацией атомных установок после истечения их срока службы.

В заключение анализа развития корабельных энергетических установок можно отметить, что в течении целого столетия выбор типа главного двигателя для первых кораблей с механическим приводом ограничивался поршневой паровой машиной с котлом. В конце прошлого века появилась паровая турбина и дизельный двигатель внутреннего сгорания и почти сразу же - комбинированные установки с электроприводом - турбоэлектрические и дизель-электрические. В двадцатом столетии началось практическое использование газовых турбин, которые на кораблях применяются все чаще, и перспектива их применения еще более возрастает. 50-е годы этого столетия характеризовались в кораблестроении обращением к атомным энергетическим установкам.

Все применяемые или предполагаемые для использования энергетические установки могут быть классифицированы в соответствии с основными видами термодинамических циклов:

цикл Брайтона - газовые турбины; цикл Отто - поршневые бензиновые двигатели внутреннего сгорания;