Главная > Развитие подводных лодок

Вторая жизнь идеи.

ПГТУ являлась не единым двигателем, как иногда ошибочно указывается в литературе, а ускорительной (форсажной) установкой подводного хода. После израсходования в течение нескольких часов бортового запаса раствора перекиси водорода, подводная лодка превращалась в обычную дизель-электрическую с умеренными ходовыми качествами. Конечно, ПГТУ наделяла подводный корабль серьезным тактическим преимуществом, но проблему единого двигателя она не решала. Вот почему в Германии, стремившейся любой ценой обеспечить себе господство в подводных вооружениях, велись обширные работы и в направлении создания единого двигателя.

Определенные надежды немцы связывали с дизельной установкой, работающей по замкнутому циклу и получившей название "крейслауф" (круговорот). Принцип работы такого двигателя основан на повторном использовании содержащихся в отработавших газах азота и избыточного кислорода. При работе двигателя по замкнутому циклу отработавшие газы не удаляются, а, очищенные от углекислоты и обогащенные кислородом, снова поступают в двигатель. В зависимости от нахождения лодки в надводном или подводном положении двигатель можно переключать с открытого цикла на замкнутый и наоборот. Основная сложность заключается в обеспечении строгой пропорции количества топлива и кислорода, подаваемых в двигатель, с учетом состава отработавших газов.

Первые опыты с подобными двигателями проводились в России и Германии в начале 20 в. В июле 1909 г. капитан Корпуса корабельных инженеров Л. М. Мациевич и упоминавшийся автор проекта подводного крейсера Б. М. Журавлев представили на конкурс, объявленный морским министерством, два проекта подводных лодок с дизелями, работавшими по замкнутому циклу. Проекты были отклонены, как не подкрепленные испытаниями энергетических установок такого типа.

Значителен вклад в это направление корабельной энергетики мичмана М. Н. Никольского, который в 1912 г. разработал оригинальное приспособление для работы двигателей внутреннего сгорания по замкнутому циклу. Изобретатель предложил переоборудовать для работы по его схеме двигатели подводной лодки С. К. Джевецкого Почтовый, к тому времени исключенной из списков флота, утверждая при этом, что лодка сможет идти под водой в течение 20 ч под одним двигателем и в течение 10 ч под двумя. Председатель Морского технического комитета А. Н. Крылов, рассмотрев материалы, представленные Никольским, сделал заключение:

Предложение заслуживает самого серьезного внимания и обстоятельного исследования опытным путем...

Испытания двигателя с "кислородным приспособлением системы М. Н. Никольского" были начаты в апреле 1913 г. на Балтийском заводе. Двигатель проработал 85 ч и был положительно оценен комиссией, рекомендовавшей засекретить всю документацию, относящуюся к изобретению. Однако Главное управление кораблестроения, ссылаясь на неудачу подобных опытов в Германии, дало резко отрицательный отзыв, который утвердил морской министр. Никольского поддержал начальник балтийской бригады подводных лодок контр-адмирал П. II. Левицкий, который, протестуя против умозрительной оценки изобретения Главным управлением кораблестроения, обратился за содействием к А. Н. Крылову. В мае 1914 г. морской министр распорядился продолжить работы по единому двигателю для подводной лодки, но вскоре началась первая мировая война и мичман Никольский приступил к исполнению своих прямых обязанностей.

Следует заметить, что в то время целесообразность применения на подводной лодке двигателя, работающего по замкнутому циклу, не являлась бесспорной. Основная трудность заключалась в размещении на подводном корабле запаса кислорода. Необходимое количество можно было разместить только в жидком состоянии, при котором кислород занимает примерно в пять раз меньший объем, чем при хранении в баллонах под давлением 150 кгс/см2. Сосуд для хранения жидкого кислорода намного легче, чем стальные толстостенные баллоны для хранения такого же количества кислорода под давлением. При размещении на подводной лодке кислородных баллонов их масса была бы не меньше, чем у эквивалентной по энергоемкости аккумуляторной батареи, но при этом площадь и объем, занимаемые баллонами, были бы намного большими. Однако жидкий кислород непрерывно испаряется, а способы, исключающие этот процесс, в рассматриваемый период времени не были разработаны.

Значительный вклад в создание подводных лодок с единым двигателем, работающим по замкнутому циклу, внесли советские ученые и конструкторы. В 1936 г. инженер-кораблестроитель (впоследствии профессор) С. А. Базилевский разработал энергетическую установку с единым двигателем РЕДО (регенеративный единый двигатель особого назначения), которым в 1938 г. была оснащена одна из подводных лодок типа М. До начала войны лодка закончила швартовные испытания и выполнила пробное погружение. В 1939 г. по проекту конструктора В. Л. Бжезинского началась постройка сверхмалой подводной лодки с единым двигателем, работающим по замкнутому циклу. А в ноябре того же года была заложена опытная подводная лодка конструктора А. С. Касациера с единым двигателем, идея которого принадлежала В. С. Дмитриевскому, погибшему во время стендовых испытаний двигателя. Накануне войны лодку спустили на воду и испытали на Каспийском море.

Немцы начали работы по созданию "крейслауф"-двигателя тоже в 30-х годах, но лишь в ходе второй мировой войны сумели его построить и испытать. В 1942 г. было принято решение оснастить одну из подводных лодок, построенных под ПГТУ, водоизмещением 308/340 т дизелем, работающим по замкнутому циклу, мощностью 1500 л. с. Из 65 т бортового запаса кислорода 25 т под давлением 400 кгс/см2 было размещено в стальных баллонах, а 40 т в жидком состоянии в сосудах Дьюара.

Сосуд Дьюара в общем случае представляет собой емкость с двойными стенками, пространство между которыми вакуумируется, чем устраняется конвективный теплообмен, и заполняется фольгой для уменьшения радиационного нагрева. Классической моделью сосуда Дьюара является колба обычного термоса.

Лодка оказалась неудачной. При скорости подводного хода 16 уз суммарный расход топлива и кислорода составил внушительную цифру - 1340 г/(л. с. o ч), из которых 1100 г/(л. с. o ч) приходилось на кислород. В результате дальность плавания подводным ходом оказалась намного меньше предусмотренных проектом 1200 миль. Кроме того, для снижения чрезмерной шумности в подводном положении на лодке пришлось установить гребной электродвигатель и аккумуляторную батарею, что противоречило самой идее единого двигателя. Испытания затянулись и к окончанию войны не были завершены. Единственное, что немцы успели сделать в этой области, - оборудовать дизелем, работающим по замкнутому циклу, мощностью 60 л. с. одну из карликовых подводных лодок водоизмещением около 15 т.

В 30-х годах появились сообщения об едином двигателе для подводной лодки, сконструированном немецким инженером Рудольфом Эрреном. Предложенный им дизель при нахождении лодки в надводном положении должен был работать по обычной схеме, а в подводном - при перекрытом топливно-воздушном тракте на водороде и кислороде, подававшихся в цилиндры двигателя в соответствующей пропорции с добавлением водяного пара, служившего охлаждающим балластом. Смесь кислорода и пара подавалась во время всасывающего хода поршня, а водорода во время сжатия. Водяной пар, образующийся при сгорании водорода в кислороде, конденсировался. Конденсат накапливался в специальной емкости для дальнейшего использования в электролизере, разработанном соотечественником Эррена доктором Ноггеретом, позволявшем получать из воды кислород и водород в практически чистом виде. Таким образом, процесс являлся безотходным, так как никакие продукты, даже вода, за борт не отводились. Работа электролизера и зарядка баллонов кислородом и водородом осуществлялись при подаче электроэнергии от генератора с приводом от двигателя, работающего по обычной схеме, при нахождении лодки в надводном положении. Согласно иностранным источникам, двигателями Эррена были даже оснащены опытные подводные лодки, однако немецкие трофейные документы эту версию не подтверждают. Не исключено, что сообщения о двигателе Эррена являлись отвлекающей информацией, предназначенной для зарубежных разведывательных служб.