Потрага за новим типовима електрана које би могле да обезбеде велику брзину када су потопљене подморнице вршене у Русији, а затим иу СССР-у, стално. Посебно су се широко развиле тридесетих година нашег века. Затим су кренули путем коришћења течног кисеоника како би осигурали рад дизел мотора у потопљеном положају. Наш талентовани инжењер С.А. може се сматрати пиониром у овој области. Базилевски. Након њега, предложено је и спроведено још неколико опција за коришћење течног кисеоника, од којих су неке уведене у праксу бродоградње. Поред тога, крајем 1944. године спроведени су експерименти о употреби водоник-пероксида као носача кисеоника. Био је намењен за оксидацију горива у радној комори генератора паре. Ови експерименти нису изазвали велики ентузијазам, очигледно из два разлога - због ниске концентрације коришћеног водоник-пероксида и несавршености предложене шеме за његову употребу.
1945. године, по завршетку рата, из СССР-а су у Немачку послате посебне групе инжењера да савладају немачко искуство у разним индустријама. Међу њима су били и бродоградитељи и подморничари. Инжењери Владимир Константинович Станкевич и Исак Самојлович Толтраф упознали су се у дрезденској фирми Брунер-Канис-Редер са оригиналном парно-гасном турбином коју је раније наручило поморско одељење. Имала је снагу од 7500 КС. при 10000 о/мин, а време за излазак из хладног стања до пуне брзине износило је 5 минута. Његов радни флуид био је парни гас, за који је коришћен висококонцентровани водоник пероксид.
Развој турбине извршио је биро под називом „Глукауф“ („срећно горе“ – немачки). Окупљено је око 15 бивших радника овог бироа, којима је понуђено да наставе са радом, почевши од рестаурације изгубљене документације за пројекат подморнице серије КСКСВИ са комбинованим погоном са накнадним сагоревањем Валтер (ПГТУ). За то је у Немачкој организован „заједнички“ дизајнерски биро.
На њеном челу је био инжењер-капетан 1. ранга А.А. Антипин, који је био на челу Лењинградског конструкторског бироа (ЦКБ-18), који је пројектовао све совјетске подморнице предратне и војне конструкције и израстао из бироа који је створио изванредни инжењер бродоградње, дизајнер првих домаћих борбених подморница И.Г. Бубнов. За главног инжењера новог пројектантског бироа постављен је Б.Д. Златопољског, који је водио одељење специјалних електрана Централног истраживачког института за бродоградњу, где је тих година био концентрисан значајан део посла на проблемима стварања електрана дизајнираних да обезбеде велике брзине подморница у потопљеном положају.
Нови конструкторски биро, назван по имену свог шефа, Антипин биро, састојао се од запослених у ТсКБ-18, Централног истраживачког института за бродоградњу и немачких стручњака, чији је шеф био инжењер др Статехни. У бироу су били С.Н. Коваљев, који је водио одељење корпуса, и В.К. Станкевич, који је руководио машинским одељењем.
Пре свега, Биро се заузео за рестаурацију немачког пројекта подморнице серије КСКСВИ, а затим су Антипин, Станкевич и виша група немачких стручњака Статехни обишли све компаније које су производиле опрему за постројење за парно-гасну турбину и закључиле уговоре са њима. Било је могуће наручити комплетан сет опреме, осим вијчаног компресора Лисхолм, јер се налазио не у Немачкој, већ у Шведској.
Посао је прошао брзо. У Лењинград је послата сва документација коју је припремио Антипин биро, као и добијена опрема за комбинациону гасну турбину. Тамо је 1946. године ТсКБ-18 рестаурирао пројекат подморнице серије КСКСВИ у оном облику у којем га је представио биро Гљукауф у мери преднацртне верзије. Овај рад је обављен под руководством С.А. Егорова, посматрање тока и консултације извршили су Б.М. Малињин је први главни конструктор већине совјетских подморница, који је у то време радио у Централном истраживачком институту за бродоградњу.
Пројекат је добио број 616. Међутим, бројна техничка решења коришћена на подморницама немачке серије КСКСВИ нису задовољила наше морнаре и дизајнере (мала граница узгона, уграђене торпедне цеви усмерене на крму; велика запремина одељака јаке труп итд.). Стога је одмах након критичког прегледа ове опције, ТсКБ-18 започео развој новог пројекта подморнице са комбинованим циклусом гасне турбине, којој је додељен број 617.
На подморницама овог пројекта сва опрема, са изузетком парно-гасног турбинског постројења, била је домаћа. Преднацрт пројекта 617 појавио се крајем 1947. године. Рад на њему је обављен под руководством најискуснијег машинског инжењера П.С. Савинов, учесник у стварању свих совјетских подморница, и млади инжењер С.Н. Коваљов, који је касније постао генерални конструктор нуклеарних подморских носача ракета. Пројекат је изведен под надзором раније поменутог Б.М. Малинин, за кога је постао последњи у животу, који се завршио 1949. године.
Након анализе различитих опција за преднацрт пројекта, израђен је и одобрен тактичко-технички задатак за његову даљу израду. Томе је придато посебно значење, јер је очекивана велика подводна брзина ових подморница омогућила да се на другачији начин процени тактика њихове употребе и места у руској морнарици.
За даљи развој подморнице са новом енергијом, у мају 1948. године створен је други подводни конструкторски биро у СССР-у, СКБ-143. Укључивао је групу стручњака из ТсКБ-18, запослене у Антипин бироу у Немачкој (укључујући 10 немачких стручњака), као и тим одељења специјалних електрана Централног истраживачког института за бродоградњу. А.А. је постављен за шефа бироа и главног конструктора подморница пројекта 617. Антипин, његов помоћник - С.Н. Ковалев.
Вреди напоменути да је у пролеће 1953. године тим који је радио на изради пројекта 617 враћен у Централни конструкторски биро бр. 18 заједно са читавим „портфолијом наруџби“, а од тог тренутка СКБ-143 је пренамењен. да развијемо пројекат наше прве нуклеарне подморнице.
Након израде нацрта и техничких делова пројекта 617, који нису битно променили првобитно планирани изглед подморнице, тим бироа предао је фабрици Судомек комплет радних цртежа за конструкцију брода. Треба напоменути да је јединственост пројекта довела до одлуке да се у почетку изгради само једна, експериментална, подморница, док је питање изградње такве серије одложено до краја њеног тестирања. Паралелно са овим, дизајнери су развили још неколико перспективних пројеката подморница користећи водоник пероксид (МПВ) са мало воде, али ово је тема за посебну причу.
Приликом израде експерименталне подморнице пројекта 617, конструкторски биро је преузео низ додатних функција које обично нису биле у надлежности конструктора. На пример, по пуномоћју грађевинског постројења, запослени у бироу су преузимали опрему од снабдевача, вршили надзор над уградњом и одржавањем испитивања парне и гасне турбине; завршио инсталацију система водоник-пероксида са мало воде, укључујући вреће за складиштење за МПВ. Набавку, транспорт, складиштење и утовар маловодног водоник-пероксида на подморницу извршио је и пројектантски биро.
Снабдевање грађевинског погона главним материјалима за испитивање комбинованог турбинског агрегата (ПГТУ): МПВ, горивом, катализатором за разградњу водоник-пероксида и другим стварима извршено је преко пројектантског бироа. У једној од радионица фабрике Судомех, пребаченој у конструкторски биро, налазио се испитни сто, чије су главне компоненте биле складиште водоник-пероксида и кућиште турбинског одељка будуће подморнице. У овом објекту постављено је клупно парно-гасно турбинско постројење, које је максимално одговарало условима за чамце и направљено је од елемената и делова добијених из Немачке. Делови који недостају израђени су на лицу места, у машинској радионици пројектантског бироа. Да би се обезбедила могућност тестирања ПГТУ у целом опсегу снаге, до пуне снаге, ван одељка је уграђен хидраулични мотор, који је помоћу изменљивих точкова репродуковао карактеристике подморничког пропелера пројекта 617. „ванбродски“ хладњак кондензата се такође налазио овде.
Програм тестирања за ПСТУ на тестном полигону био је подељен у пет главних фаза: И фаза - испитивање коморе за разлагање водоник-пероксида у специјалној оклопној кутији; ИИ - испитивање напајања: трокомпонентна пумпа, четворокомпонентни регулатор и трокомпонентни прекидач; ИИИ - испитивање јединице за генерисање смеше гас-пара; ИВ - испитивања кондензатног система, који се састоји од турбинског кондензатора, ванбродског хладњака кондензата и кондензат пумпе, и В - свеобухватна испитивања целокупне инсталације, укључујући одређивање времена покретања и прелаза из режима у режим, до 100% снаге и 6-часовни континуирани режим пуне снаге.
Испитивање ПСТУ-а водио је његов главни дизајнер В.К. Станкевич. Лидери прве четири етапе били су инжењери Јевгениј Николајевич Гурфејн, Иља Мојсејевич Озеров, Петр Петрович Петров и Олга Владимировна Ковалевскаја. Немачке колеге су учествовале у раду као консултанти за низ нових техничких питања и били су смештени у посебној просторији. Са акумулацијом искуства, њихова улога је постајала све мања, а 1951. године ови специјалисти су се вратили у домовину.
На самом почетку 1951. године завршена су клупска испитивања ПСТУ-а. У мају исте године, клупа ПСТУ је демонтирана, сви њени механизми, уређаји и уређаји су подвргнути темељној ревизији и откривању кварова. Након елиминисања коментара и замене елемената који су исцрпели своје ресурсе, сама инсталација и њена контролна табла су укинута и пребачени у фабрику Лењинград Судомех ради уградње на експерименталну подморницу чија је изградња била у пуном јеку.
Полагање експерименталне подморнице пројекта 617 са тактичким бројем С-99 обављено је 5. фебруара 1951. године. Тачно годину дана касније ова подморница је поринута, а 16. јуна 1952. године почела су њена привезна испитивања.
Релативно кратак, са благо вертикално издуженим трупом, малом, добро обликованом оградом улазног отвора (није било торња) и перјем који су дизајнери правилно одабрали, Ц-99 је показао потребне карактеристике брзине и маневрисања. Чамац је имао 6 преграда одвојених водонепропусним преградама: торпедо, батерија (стамбена), централни стуб, дизел, турбина, крма. У двотрупном простору налазило се осам кингстон танкова главног баласта, резервоара за гориво и пропусних баријера са 32 пластичне кесе за складиштење водоник-пероксида са мало воде.
Добра граница узгона и одвајање чврстог трупа чамца водонепропусним преградама обезбедили су површинску непотопивост подморнице у случају плављења било којег од преграда снажног трупа, заједно са уграђеним баластним резервоаром који се налази поред њега.
Електрана је постала главна одлика подморнице С-99. Као што је раније поменуто, као накнадно сагоревање ове инсталације уграђен је ПГТУ, чија је максимална снага достигла 7250 КС. Када се подморница кретала на дубини од око 40 метара, снага пренета на елисно вратило била је једнака 6050 КС, остатак је потрошио вијчани компресор, који је испумпао угљен-диоксид преко брода. Лансирање инсталације могло се извести на дубинама од перископа до 80 метара, време лансирања је било 2 мин 10 с; принудни старт из хладног стања са приступом максималној снази изведен је за девет и по минута.
Када је ПСТУ радио пуном снагом, брзина подморнице С-99 прелазила је 20 чворова. Овако велика подводна брзина и 6-часовни домет крстарења на њој (120 миља) значајно су проширили могућности борбене употребе оваквих подморница. Иако је данас принципијелни дијаграм рада гасно-парне турбине са маловодничним водоник-пероксидом (СХП) добро познат, подсећамо га укратко за оне који су први пут упознати са подморницама овог типа.
Под притиском морске воде, МПВ је истиснут из еластичних ПВЦ кеса до трансферне и трокомпонентне пумпе (МПВ, гориво, кондензат) и стављен у посебну комору за разлагање, где је претворен у гасовити кисеоник (37% запремине). ) и водене паре (63%) коришћењем катализатора. Пар-кисеоник је усмераван у комору за сагоревање, где је убризгаван керозин са ниским садржајем нечистоћа и високом тачком паљења. Продукти сагоревања, који се састоје од 15% ЦО2 и 85% водене паре, прошли су кроз акумулатор топлоте, који је служио за изједначавање топлотне инерције паре и гаса, и ушли у турбину. Температура парног гаса је била константна (550°Ц), док је притисак варирао у зависности од оптерећења и износио је око 21 кгф/ск.цм при ротацији турбине на 9500 о/мин. После турбине, издувни парни гас је одлазио у кондензатор, где се одвајала вода од угљен-диоксида, који је вијчаним компресором компримован до ванбродског притиска и избачен помоћу специјалног распршивача са 10000 малих рупа, чиме је обезбеђено добро растварање ЦО2. За хлађење кондензата коришћен је самопроточни хладњак, смештен у простору са две плоче испод чврстог трупа чамца; део охлађеног кондензата је коришћен за подешавање температуре паре и гаса.
Двостепени мењач смањио је брзину на 480 обртаја у минути и пренео их на осовину пропелера. Кретање подморнице при мањим брзинама и на површини вршено је помоћу дизел-електричне инсталације, која се састојала од главног осмоцилиндричног четворотактног и помоћног шестоцилиндричног дизел агрегата истог дизајна. Главни дизел мотор је радио преко спојница за пропелер или само за генератор; помоћно обезбеђено или пуњење батерије или рад пропелер мотора. На пропелеру је било могуће радити оба дизел мотора, како у површинском, тако и у перископском положају уз помоћ рушилачке РДП мине (рад дизел мотора у перископском положају).
Електрични погон је извођен главним погонским мотором или економским мотором, спојеним нераскидивим квачилом на вод вратила који пролази унутар њега. Упркос дугогодишњим испитивањима парно-гасне турбине на штанду, током привезивања и испитивања подморнице С-99 појавио се низ проблема: цурење врећа за складиштење водоник-пероксида; појава цурења водоник-пероксида, при чему је услед његовог брзог распадања у контакту са контаминираним и, посебно, зауљеним предметима, дошло до пожара и слабих експлозија, названих "попс"; недовољна стабилност катализатора итд.
У току фабричких испитивања, такође је утврђено да зона торзионих вибрација главног дизел мотора има већи опсег брзине него што је израчунато. Отклањање ових недостатака одложило је период испитивања и тек 20. марта 1956. године, након успешно завршених државних испитивања, подморница С-99 је пуштена у пробни рад, чиме је завршен готово дванаестогодишњи пут њеног стварања. Рад пројектантског бироа, градитеља подморница, низа истраживачких и пројектантских организација завршен је успешно.
Од 1956. до 1959. експериментална подморница С-99, која је била у засебној бригади балтичких чамаца за обуку flota, завршио 98 излаза у море, прешавши у њима преко 6000 миља у површинском положају и око 800 миља у потопљеном положају.
19. маја 1959. године догодила се тешка несрећа на С-99. Приликом следећег лансирања ПГГУ на дубини од 80 м, дошло је до експлозије у одељку турбине - инсталација није почела. Командир чамца дао је команду да се главни баласт одмах издува системом за хитно издувавање. Чамац је изронио са тримом до крме. Примљен је извештај из одељка за дизел: „Пожар и експлозија у 5. (турбинском) одељку, наводњавање је дато у 5. одељак.
Брод је добио хитну узбуну. Користећи наочаре за посматрање суседних одељака, установљено је да је 5. био поплављен водом. Пошто се подморница држала на површини, командант је одлучио да сам дође до базе. Покренути су компресори високог притиска, а оштећени главни баластни танкови су непрекидно дувани. Неколико сати касније, С-99 се вратио у базу. Након пражњења одељка турбине, установљено је да се срушио уграђени вентил цевовода за пуњење водоник-пероксида; експлозија у горњем делу потисног трупа пробила је пролазну рупу пречника 80 мм кроз коју је поплављен одељак турбине. Експлозија је настала услед распадања водоник пероксида услед прљавштине која је доспела у вентил.
Након несреће, експериментална подморница С-99 није обновљена, јер је требало да замени значајан део механизама ПГГУ, што је захтевало значајне трошкове. У то време, прва нуклеарна подморница, пр.627 - К-3, ушла је у састав совјетске морнарице. Сложена и занимљива потрага за новим електранама је приведена крају. Подморница С-99 је разоружана и расходована, али је искуство стечено у употреби парно-гасних турбинских постројења на подморницама одиграло веома значајну улогу у стварању нуклеарних парних турбинских постројења за подморнице.
Извори:
Баданин В. "Подморнице са једним мотором", Санкт Петербург: Гангут, 1998. С. 48-86.
Боецхин И. Совјетски и британски Валтерс // Тецхникуе-Иоутх. 1996. бр. 5.С.32-36
Широкорад А. Подморница пројекта 617 // Совјетске подморнице послератне конструкције. Москва: Арсенал-Прес. 1997. П.160-166.
Спасски И., Семенов В. Пројецт 617 // Марине цоллецтион. 1995. број 7. стр.65-69.
Антонов А. Фром приче стварање подморница са комбинованим турбинама. // Схипбуилдинг. 1994. бр. 5-6. стр.64-67.