"Подводные лодки советского флота 1945-1991 гг. Том 1. Первое поколение АПЛ" - читать интересную книгу автора (Апальков Юрий Валентинович)
Проект 645
Как уже говорилось, еще в период предварительных проработок по первой отечественной АПЛ, в работе комплексной группы Н.А. Доллежаля наметились два направления исследований по АЭУ: с реактором на медленных (тепловых) нейтронах с водяным теплоносителем (ВВР) и с реактором на быстрых (или промежуточных) нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем (ЖМТ) в первом контуре. Каждая из этих установок имела свои достоинства и недостатки, но так как ВВР был использован при создании первой отечественной АЭС, то именно его и решили сделать основой энергетической установки АПЛ пр. 627. Однако работы над ЖМТ не прекращались. Его разработкой под эгидой ФЭИ АН СССР занимался коллектив конструкторов ОКБ «Гидропресс» под руководством Б.М. Шилковича (а затем В.В. Стекольникова).
Идя на такой шаг, заказчик первой отечественной АПЛ – Первое Главное Управление Совмина СССР – планировало построить два корабля с одинаковыми тактико-техническими элементами, но с различными типами энергетических установок, и после этого в процессе испытаний сравнить их. Однако работы над ЖМТ осложнялись тем, что её аналогов, даже зарубежных, в отличие от «транспортируемого» ВВР, не было.
Еще на начальной стадии разработки установки научный руководитель проекта член-корреспондент А.И. Лейпунский предложил использовать в качестве теплоносителя эвтектический сплав свинца и висмута – в отличие от жидкого (расплавленного) натрия, являвшегося теплоносителем первого контура ЖМТ американской Seawolf. В тот период, какими-либо сведениями об американской установке и ее жид- кометаллическом теплоносителе наши проектанты не располагали – сравнивать предложенный А.И. Лейпунским сплав было не с чем. В итоге им пришлось исходить из технологических возможностей отечественной промышленности и свойств самого сплава. Как потом оказалось, выбор был сделан правильный – сплав свинца и висмута позволял использовать в первом контуре дешевые низколегированные стали, не склонные под давлением к коррозионному растрескиванию (из-за чего не «пошла» ЖМТ Seawolf) в присутствии ионов хлора и кислорода.
На стадии предварительной проработки (в комплексной группе Н.А. Доллежаля) стало очевидным, что при таких же объемах первого контура, как и в установке с ВВР, ЖМТ должна была иметь (и имела) большую массу теплоносителя, более разветвленную сеть основного и вспомогательных трубопроводов первого контура, газовой системы и системы обогрева. Немаловажным фактором являлось и ее высокая стоимость. Вместе с тем, ЖМТ обладала целым рядом преимуществ перед ВВР. Наиболее существенными из них являлись: низкое давление (около 20 кг/см
Для получения исходных данных ФЭИ к январю 1955 г. в Обнинске соорудила экспериментальную ЖМТ «Петля», а для поиска наиболее рациональной схемы ее размещения на АПЛ пр. 627 в Подольске – натурный деревянный макет пятого отсека корабля. В мае 1955 г. он был осмотрен представителями МСП и ВМФ, а затем утвержден соответствующим совместным решением. Эксперименты с установкой «Петля» и опыты с ее размещением в натурном отсеке лодки, показали, что теплоносителю первого контура из сплава свинца и висмута присущи серьезные недостатки, которые следовало учесть в процессе размещения ЖМТ на лодке пр. 627А. Стало очевидным, что постройка такого корабля может затянуться на неопределенный срок.
Устройство ЖМТ мы рассмотрим на примере установки РМ-1, которой оснастили АПЛ пр. 645. Она также как и установка с ВВР, была выполнена по двухконтурной схеме, но со сплавом свинца и висмута в первом контуре. Реактор также представлял собой толстостенный вертикально стоящий цилиндр, выполненный из низколегированной углеродистой стали с наглухо заваренной задней частью. Внутри корпуса реактора также находилась активная зона (A3), загруженная трубчатыми ТВЭЛ (диаметром 8-10 мм), а также стержнями системы управления и защиты (СУЗ). Снаружи корпуса реактора располагались ионизационные камеры системы автоматического регулирования его мощности. Для исключения замерзания теплоносителя при неработающей ППУ, все оборудование первого контура (в том числе и трубопроводы) на всех наружных поверхностях, имело обогрев, выполненный в виде трубок («спутников») диаметром 10 мм. Пар в систему обогрева подавался с берега или из специального электрического котла (мощностью примерно 100 кВт).
Особый интерес в ЖМТ представляет устройство и работа первого контура. Так как сплав свинца и висмута обладал высокой температурой кипения, его можно было нагревать в широком диапазоне температур, не опасаясь вскипания. Благодаря этому давление в первом контуре поддерживалось на сравнительно низком уровне, исходя лишь из гидравлического сопротивления контура. В петле первого контура использовался один трехсекционный ПГ. Каждая его секция состояла из теплообменника и сепаратора, к которому подвешивался насос многократной принудительной циркуляции (НМПЦ). Теплообменник имел испарительный и нагревательный участки. ПГ работал по следующей схеме. Питательная вода из ПТУ попадала в сепаратор и смешивалась там с конденсатом, образующимся в результате сепарации влажного пара, поступающего из испарительного участка ПГ. Эта водная смесь направлялась НМПЦ в испарительный участок, где превращалась во влажный пар, который направлялся в сепаратор. Образовавшийся в результате сепарации влажного пара насыщенный пар поступал в пароперегревательный участок секции ПГ, а конденсат смешивался в сепараторе с подаваемой в него свежей питательной водой. Перегретый пар шел на турбину ГТЗА.
Характерно то, что главный и вспомогательный ЦНПК через сальниковые уплотнения имели постоянную протечку теплоносителя, который собирался в отдельном баке протечек, а оттуда с помощью специального насоса возвращался в контур. Для исключения контакта воздуха с разогретым сплавом в первом контуре была создана газовая (гелиевая) подушка. Утечка гелия из контура в насосах предотвращалась масляным уплотнением валов, а в арматуре – сильфонами.
Помимо первого контура ЖМТ имела следующие трубопроводные системы: обогрева оборудования, газовой защиты сплава от окисления, уплотнения валов насосов, охлаждения оборудования третьего и четвертого контуров. В качестве биологической защиты реакторов в ней использовалась цистерна водо-свинцовой защиты, охлаждаемой водой третьего контура.
При всех негативных последствиях данного обстоятельства, оно, тем не менее, позволило в процессе работ над проектом 645 учесть большую часть предложений экспертной группы вице-адмирала А.Е. Орла, которые не были реализованы на первых отечественных АПЛ. Среди этих предложений особо выделялась установка: АТГ (вместо НТГ); плоских (вместо сферических) межотсечных переборок, рассчитанных на давление 10 кг/см 2 ; устройства быстрого заряжания (УБЗ) ТА; второго перископа и дополнительной биологической защиты. Впоследствии (примерно в декабре 1955 г.) со стороны СКВ-143 последовало предложение об изготовлении конструкций легкого корпуса, ограждения выдвижных и боевой рубки, а также обшивки рулей и стабилизаторов из маломагнитной стали. Благодаря этому снижалась масса размагничивающего устройства (более чем в два раза), потребляемая им мощность и число отверстий (для прохода кабелей) в прочном корпусе. Подобное решение, о чем уже говорилось, было воспроизведено на АПЛ пр. 675.
Внедрение АТГ позволило создать электроэнергетическую установку (ЭЭУ), не зависящую от режимов использования и от технического состояния ГТЗА, что в целом улучшало маневренные качества ГЭУ корабля. В частности, теперь в ней исключалась необходимость перевода питания потребителей на АБ при реверсах и работе на малых частотах вращения гребных валов, свойственная остальным отечественным АПЛ первого поколения. Однако использование АТГ со своими конденсаторами усложняло схему ЭЭУ из-за появления комплекса новых систем и вспомогательных механизмов. Для того чтобы избежать неизбежного увеличения водоизмещения лодки из схемы ЭЭС были исключены оба ДГ со всеми обслуживающими их механизмами и запасами дизельного топлива.
Очевидным недостатком такого решения стало то, что в случае выхода из строя обоих ГТЗА корабль был вынужден идти (даже в надводном положении) под ГЭД. Интересно то, что из-за сокращения мощности, потребляемой вспомогательными механизмами, и использования паровых приводов ЦНПК (вместо электрических) емкость его АБ была на 23% меньше, чем емкость батарей прототипа (пр. 627)[34*].
Одним из требований экспертной группы вице-адмирала А.Е. Орла, по результатам проектирования первой отечественной АПЛ, предусматривалось обеспечение аварийного всплытия лодки с глубины 100 м при затоплении любого из отсеков прочного корпуса. Как известно, на кораблях пр. 627и пр. 627А его можно было осуществить при затоплении лишь одного второго отсека. Внедрение плоских (вместо сферических) переборок, рассчитанных на давление 10 кг/см
Нельзя не сказать несколько слов о выявленных в процессе эксплуатации установки «Петля» свойствах сплава свинца и висмута, значительным образом осложнявших эксплуатацию «транспортируемой» ЖМТ. Во-первых, это стремление сплава «замерзнуть», что вызывало необходимость постоянно поддерживать первый контур в горячем состоянии. В море его горячее состояние обеспечивалось работой систем третьего и четвертого контуров, а в базе – гарантированной подачей пара высоких частоты и параметров (10-26 кг/см
Понятно, что вышеперечисленные свойства сплава свинца и висмута приводили к необходимости создания в пункте базирования технологических условий для приготовления, хранения, приема и подачи сплава на АПЛ. Помимо громоздких устройств, предназначавшихся для перезарядки A3 и оборудования первого контура установки, требовалось построить котельные (для подачи пара в систему обогрева), станции регенерации и мощное крановое хозяйство. Одна только потребность в столь сложной инфраструктуре могла поставить крест на всей программе постройки АПЛ с ЖМТ. Однако произошло иначе.
Положительные результаты начального этапа работ по созданию этой установки, а также проработок по кораблю, позволили уже в первой половине 1955 г. ФЭИ, ОКБ "Гидропресс" и СКВ-143 выйти на Министра судостроительной промышленности с предложением о практической реализации проекта. Данное предложение привело к тому, что 25 мая 1955 г. было принято постановление Правительства, в соответствии с которым МСП в первом квартале 1956 г. на базе АПЛ пр. 627А, надлежало завершить разработку технического пр. 645 и уже во второй половине 1956 г., по заказу МО СССР, приступить к постройке корабля. Причем работы на всех этапах должны были вестись под наблюдением ВМФ.
 |
Проектирование АПЛ с ЖМТ началось со стадии технического проекта, без выдачи какого-либо ТТЗ. Оно велось с учетом результатов отдельных конструкторских проработок в порядке уточнения ТТЭ применительно к кораблю пр. 627А. В соответствии с ними и принимались совместные решения МСП и ВМФ, которые затем реализовывались в разрабатываемом проекте. Несмотря на все усилия уложится в сроки, предусмотренные постановлением Правительства от 25 мая 1955 г., не удалось – было очевидно, что к концу года отставание составит 6-8 месяцев. Тем не менее, корабль был «вбит» в кораблестроительную программу, утвержденную уже упоминавшимся постановлением Правительства от 25 августа 1956 г., которое предусматривало продолжение работ над АПЛ пр. 645 «… с реактором на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем».
В конце концов, в декабре 1956 г. были закончены технические проекты корабля и его АЭУ. Еще четыре месяца ушло на их корректировку, связанную с внедрением в ЭЭУ АТГ и доработкой конструкции ППУ на основе результатов испытаний ее наземного прототипа (27/ВТ) в Обнинске. Откорректированный технический проект энергетической установки был принят совместным решением от 5-6 марта 1957 г., а 20 марта 1957 г. технический проект самой АПЛ представили на рассмотрение Правительства. В итоге, решение о начале постройки корабля было принято только 9 апреля 1957 г.
Водоизмещение, т:
– нормальное 3414
– подводное. 4370
Главные размерения, м:
– длина наибольшая 109,8
– ширина наибольшая 8,3
– ширина по стабилизаторам 11,9
– осадка средняя 6,28
Архитектурно-конструктивный тип двухкорпусный
Запас плавучести, % ~28
Глубина погружения, м:
– рабочая 320
– предельная ; 400
Автономность по запасам провизии, сут. 50-60
Экипаж;, чел 104
Энергетическая установка: Главная:
– тип АЭУ
ППУ:
– количество х тип (индекс) ЯР 2 хЖМТ (РМ-1)
– суммарная номинальная тепловая мощность ЯР, мВт. 146
ПТУ:
– количество х мощность (индекс) ГТЗА, л.с 2 х 17 500 (ГТЗА-601)
– число оборотов гребного винта, об/мин 500
– количество х тип движителей 2 х ВФШ
ЭЭС:
– количество х мощность (тип) основных источников, кВт. 2 х 1600 (АТГ)
– тип аварийного источника свинцово-кислотная АБ
– количество групп х элементов в каждой группе АБ 2 х 112
Вспомогательная:
– количество х мощность (тип и индекс) РСД, кВт. 2 х 390
(ГЭД на линии вала, ПГ-116)
Скорость хода, уз:
– наибольшая подводная под ГТЗА ~ 30,2[35*]
– наибольшая подводная под ГЭД 8,2
– наибольшая надводная под ГТЗА 14,9
Вооружение: Торпедное:
– количество х калибр ТА, мм 8 (Н) х 533
– боезапас 20 торпед (из них 8 в ТА)
– ПУТС. «Ленинград-627»
Радиотехническое:
– НК «Плутон-2»
– РЛ К «Альбатрос» (РЛК-101)
– станция РТР. «Накат»
– станция опознавания «Нихром-М»
– радиопеленгатор АРП-53
– ГАС «Арктика- М»
– ЙШС МГ-10
– станция обнаружения
гидроакустических сигналов. «Свет»
– станция ЗПС «Свияга» (МГ-15)
– станция миноискания «Плутоний»
– ГИСЗ «Береста-М» (МГ-23)
– эхолот «Айсберг» (НЭЛ-6)
– эхоледомер. «Лед» (ЭЛ-1)
– устройство измерения скорости звука в воде. «Береста»
– станция подводного телевидения МТ-50
– перископ зенитный. ПЗНГ-10
– перископ командирский ПЗ-8,5
АПЛ пр. 645 (шифр «Кит») была разработана ЦКБ-143 в марте 1956 г. на базе АПЛ пр. 627 под руководством В.Н. Перегудова, с ноября 1956 г. – А.К. Назарова и под наблюдением капитана 1 ранга А.Н. Донченко, а затем капитана 2 ранга А.С. Губкина.
Она имела двухкорпусную архитектуру. Прочный корпус, выполненный из стали АК-25, на большей части длины имел форму цилиндра (диаметром 6,7 м), а в оконечностях – форму усеченных конусов, которые имели такую же конструкцию, как и у прототипа. В отличие от него корабль имел боевую рубку с командирским перископом, а все посты управления кораблем и оружием по прежнему находились в центральном посту, расположенном на верхней палубе третьего отсека. Прочный корпус делился поперечными плоскими переборками, рассчитанными на давление 10 кг/см
В отличие от АПЛ пр. 627А корабль не имел единой общесудовой системы вентиляции. Ее разбили на четыре автономные магистрали (кольца), конструкция каждой из которых учитывала особенности отсеков, через которые они проходили. Реакторный отсек, например, имел автономную систему вентиляции с двойными герметичными затворами. Такая схема обеспечивала наиболее надежную защиту экипажа корабля от радиационных газов и аэрозолей. Она впоследствии, в тех или иных вариациях, была воспроизведена на АПЛ второго поколения.
Легкий корпус, ограждение выдвижных и боевой рубки, а также обшивка рулей и стабилизаторов были изготовлены из маломагнитной стали. Легкий корпус имел такие же обводы и пропорции как у прототипа. Однако его верхняя часть в носовой оконечности была выполнена конусообразной, что позволило разместить в ней антенну ГАС «Арктика-М» (антенну ШПС МГ-10 перенесли в подкильный обтекатель). В ограждении лодки, также имевшем лимузинную форму, оборудовали закрытую ходовую рубку, что предопределило его большие размеры и высоту по сравнению с ограждением прототипа.
В межбортном пространстве располагались 13 безкингстонных ЦГВ, сведенных в три группы (среднюю и две концевых). Продувание ЦГБ производилось только воздухом высокого давления.
АЭУ включала в себя два реактора типа РМ-1 с двумя трехсекционными ПГ (типа ПМ-2) и два ГТЗА. Реакторы были установлены побортно в четвертом отсеке в одной поперечной плоскости. Оба ПГ смонтировали за реакторами. ГТЗА располагались в шестом отсеке. Они были аналогичны агрегатам АПЛ пр. 627А, с некоторыми изменениями в проточной части турбины.
Вооружение корабля было таким же, как и у АПЛ пр. 627А. Однако в его состав ввели УБЗ и торпедопогрузочное устройство, обеспечивавшее «сухой» способ погрузки боезапаса через торпедопогрузочный люк (на предшествующих АПЛ использовался так называемый «мокрый» способ – через верхний ряд ТА). Кроме того, все операции по перемещению боезапаса на стеллажах полностью механизировали. Механизмы перемещения имели гидравлические привода и дистанционное управление.
Корабль оснастили двумя перископами. Один из них, командирский (ПЗ-8,5), обеспечивал выход в торпедную атаку, а второй, зенитный (ПЗНГ-10) – обнаружение надводных и воздушных целей, а также определение своего места без всплытия в надводное положение.
Для обеспечения выпуска рабочих чертежей и оптимизации постройки корабля пр. 645, в Подольске построили деревянный натурный макет реакторного отсека, а в Ленинграде – макеты центрального поста, пятого (АТГ и вспомогательных механизмов) и седьмого (электромеханического) отсеков. Технология постройки лодки была такой же, как и у АПЛ пр. 627А, да и велась она в том же самом цехе ССЗ-402 (№42). Все рабочие чертежи были доставлены в Молотовск в ноябре 1957 г., т.е. за девять месяцев до закладки корабля. Благодаря этому, а также уже имеемому опыту, на заводе составили график работ, в соответствии с которым корабль должны были ввести в строй через 45 месяцев после закладки. После его всесторонних испытаний планировали построить вторую такую же АПЛ.
Лодку, под тактическим номером К-27 (зав. №601), начали постройкой 15 июня 1958 г., которая вскоре начала отставать от намеченных темпов. Так, например, испытания прочного корпуса планировали провести в декабре 1959 г., но к этому моменту обечайка носового отсека не была изготовлена. В итоге пришлось ее гидравлические испытания проводить отдельно, В дальнейшем отставание от графика только нарастало. Происходило это, в основном, из-за срыва сроков поставки оборудования и, главным образом, ППУ (она была полностью осуществлена только в 1962 г.). Даже те его образцы, которые доставлялись вовремя, имели технологические дефекты. Кроме того, по мере испытаний, проводившихся на наземном прототипе в Обнинске, в рабочую документацию ППУ приходилось постоянно вносить изменения, что порой заставляло переделывать уже смонтированные на корабле конструкции. Об объеме этих работ можно судить по простому перечислению: внедрение дополнительной системы третьего контура; полная переделка системы обогрева в связи с заменой сальниковой сильфонной арматурой, а также замена водо-железной биологической защиты водо-свинцовой. Ситуация осложнялась плотной компоновкой оборудования и трубопроводов в реакторном отсеке.
К-27спустили на воду 1 апреля 1962 г., с 8 мая по 10 июня 1963 г. на ней провели швартовные испытания, 17 августа 1963 г. загрузили A3 и в начале декабря 1962 г. она приняла сплав теплоносителя первого контура. Единые государственные совместные ходовые испытания[36*] проводились с 29 июня по 30 октября 1963 г. Они показали, что АЭУ работала надежно, а все обнаруженные недостатки (износ сальников, налеты ржавчины и т.п.) носили эксплуатационный характер и их устранили во время ревизии. 30 октября 1963 г. Правительственной комиссией во главе с вице-адмиралом Г.Н. Холостяковым был подписан акт о приеме К-27 в состав флота. Несмотря на положительные результаты испытаний в этом акте рекомендовалось продолжить постройку АПЛ, оснащенных ЖМТ с теплоносителем из сплава свинец-висмут, но при этом отказаться от постройки однотипной лодки. Комиссия сочла, что предварительно требуется доработать установку. В частности, предлагалось сократить протяженность магистралей первого контура (для снижения массы теплоносителя и повышения надежности установки) и внедрить блочную компоновку ППУ (для их полной сборки на заводах-изготовителях). Члены комиссии также предлагали обеспечить замораживание сплава теплоносителя в первом контуре с последующим разогревом его паром, получаемым с базы или от своих котлов, а также естественную циркуляцию по первому и второму контурам (для запуска или вывода АЭУ из действия при минимальных затратах электроэнергии).
Надо сказать, что большая часть рекомендации Государственной комиссии была реализована в процессе создания АПЛ второго поколения пр. 705. Что же касается энергетической установки К-27, то ее малая надежность дала о себе знать в мае 1968 г. во время проверки параметров на режимах полного хода в подводном положении. Стержень автоматического регулирования самопроизвольно вышел на верхний концевик. В результате мощность реактора левого борта резко упала (с 83 до 7%), что сопровождалось выбросом радиоактивного газа в реакторный отсек с последующим его распространением по всей лодке. В конечно итоге, эта авария привела к тому, что в 1973 г. (т.е. через десять лет после вступления в строй) К-27 исключили из списков флота. Аналогичная ситуация с ВВР привела бы лишь к его «отравлению».
| © 2024 Библиотека RealLib.org (support [a t] reallib.org) |