Подводные лодки XII серии - [8]
Подводная лодка Р-1
Этой лодке XII серии довелось оставить заметный след в истории развития энергетики в советском флоте. В 1935 г. в системе НКОП по личному указанию Г.К.Орджоникидзе начались работы по созданию единого двигателя (ЕД) для лодок. Предполагалось разработать проект крейсерской подводной лодки водоизмещением около 1000 т, причем в качестве ЕД планировалось использовать паротурбинную силовую установку. Перспективные типы ЕД предстояло предварительно испытать на малых подводных лодках серии VI-бис.
Наиболее интересный проект предложил инженер ЦКБ-18 С.А.Базилевский. Основная его идея заключалась в том, что продукты сгорания любого теплового двигателя содержат углекислоту, водяной пар, избыточный кислород. Если охладить газы, удалить из них воду и углекислоту, довести содержание кислорода до 20 – 22%, то восстановленную (регенерированную) газовую смесь можно вновь использовать для работы двигателя. Подобный проект предлагал еще мичман М.Н.Никольскйй в 1913 г., но в то время хранение на лодке достаточного объема кислорода, необходимого для регенерирования газовой смеси или автономное пополнение его запасов представлялось технически невозможным.
С.А.Базилевский впервые в мире предложил использовать на подводной лодке чистый кислород, в сжиженном виде при атмосферном давлении и температуре-180 °С, хранящийся в цистернах. Подобный способ большинство специалистов категорически отрицало из-за быстрого испарения жидкого кислорода. Только поддержка профессора Ленинградского политехнического института В.Д.Менделеева и директора завода «Красный Автоген» М.А.Куропаткина помогла начать работу в этом направлении.
К весне 1936 г. коллектив бюро завершил разработку двух вариантов проекта ЕД, получившего сокращенное обозначение РЕДО (регенеративный единый двигатель особый). В первом варианте предусматривалось использование паросиловой турбинной установки с высоконапорным котлом типа «Велокс», второй вариант предполагал применение в качестве главного двигателя (ГД) дизеля любого типа, пригодного к установке на подводной лодке. Вместе с С.А.Базилевским в проектировании активно участвовали инженеры Н.В.Анучин, Я.Ф'.Мансуров, В.В.Пересыпкин, Н.Ф.Полотнов и другие.
В окончательном варианте принципиальная схема работы установки РЕДО выглядела следующим образом. В надводном положении выхлопные газы направлялись в холодильник предварительного охлаждения и через клапан отводились за борт; при работе двигателя по замкнутому циклу этот клапан перекрывался, и газы направлялись в сепара.тор, где отделялась сконденсированная в холодильнике вода, а осушенные газы через распределительный клапан вновь поступали во всасывающий коллектор дизеля. Избыток продуктов сгорания отбирался в точке «А» (см. принципиальную схему) и, через холодильник, отправлялся в сепаратор для удаления водного конденсата. Остаток газообразных продуктов сжимался компрессором высокого давления до 70 – 100 кгс/см: и подавался, через вымораживающий холодильник в оконечный сепаратор, откуда сжиженная углекислота отводилась в емкости для хранения, а очищенная и осушенная газовая смесь направлялась в главный газопровод для дальнейшего использования. Кислород из специальной емкости поступал в газообразном виде к диффузору, где засасывался и смешивался с очищенными газами. В целом, проект предусматривал регенерирование выхлопных газов механическим путем, с использованием холодильников и сепараторов.
С.А.Базилевский настаивал на немедленной установке РЕДО на одной из лодок XII серии, но, после обсуждения этого вопроса в самых различных инстанциях, включая Наркомат обороны, учитывая мнение многих специалистов, в том числе начальника НИВК военинженера 1 ранга К.Л.Григайтиса, в марте 1936 г. на заводе № 196 смонтировали специальный стенд для испытаний ЕД различных конструкций. Вначале опробовали систему РЕДО с дизелем MAN-16/22 (80л.с., 800 об/мин), с подачей газообразного кислорода. Результат оказался положительным, и на совещании в У ВМС в августе 1937 г. было принято решение включить в план судостроения на 1938 г. строительство четырех малых подводных лодок с ЕД различных конструкций, в том числе и с РЕДО.
Принципиальная схема РЕДО; I – главный двигатель; 2,7 – холодильники предварительного охлаждения; 3 – клапан переключения выхлопа на замкнутый цикл; 4, 8 – сепараторы; 5 -диффузор; б – клапан подачи воздуха; 9 – компрессор высокого давления; 10 – вымораживающий холодильник; 11 – оконечный сепаратор; 12 – углекислотные емкости; 13 – кислородная цистерна; 14 – невозвратные клапаны; 15 – главный газопровод; 16,17,18 – конденсационный, углекислотный и кислородный трубопроводы; 19 – место отбора части выхлопных газов (точка «А»)
1 декабря 1937 г. начались стендовые испытания с реверсивным дизелем 38-КРНС-8 – модификацией серийного двигателя 38-К-8. До 24 января 1938 г. установка проработала в общей сложности 34 ч 47 мин, из них 22 ч 17 мин – по замкнутому циклу. Удалось устранить ряд конструктивных недостатков, таких, например, как наличие в выхлопных газах водяных паров, создающих в надводном режиме демаскирующее облако; потребовалось заменить поверхностный холодильник на вымораживающий, в котором охлаждение газов и конденсация воды происходили при температуре – 30 °С благодаря подаче жидкого кислорода. Для устранения влияния продуктов распада и окисления топлива, вызывавшего коррозию клапанов компрессора высокого давления, установили два газовых фильтра. Наиболее сложной задачей оказалась регулировка дозирующего кислородного клапана - при увеличении подачи кислорода свыше 22% от газового объема наблюдались взрывы топливной смеси в цилиндрах двигателя.
