Майкл ДиМеркурио - Подводные лодки

Разность в размерах настолько огромна отчасти оттого, что пар чрезвычайно эффективен. Но нужно также отметить, что основные моторы являются лишь частью цикла. Если вы сложите массу и объем реакторного отсека, бортовых турбинных генераторов, основного конденсатора и всего периферийного оборудования, то окажется, что огромная дизельная силовая установка занимает меньше места, чем атомное оборудование.

Пар, выбрасываемый из основных двигателей и бортовых турбинных генераторов, имеет очень низкие давление и температуру. Их можно сравнить только с температурой и давлением, которые он имеет при входе в турбину (давление на входе в турбину 29 атм, температура на входе в турбину 235 °C; давление на выходе из турбины 0,33 атм, температура на выходе из турбины 71 °C).

Пар нужно либо выпускать за борт, иначе он заполнит все судно (открытый цикл), или он должен возвращаться в паровые котлы (закрытый цикл). Открытый цикл не имеет смысла, потому что вам тогда придется закачивать огромные объемы воды в паровые котлы. С практической точки зрения на судне лучше использовать закрытый цикл и многократно использовать пар из турбин. Опять же с практической точки зрения лучше конденсировать пар в воду и качать воду обратно в турбины.

Это производится в левом и правом основных конденсаторах. Конденсатор — огромный горизонтальный цилиндрический сосуд. Морская вода закачивается в трубы внутри него, их этих же труб выходит нар. Морская вода имеет обычно очень низкую температуру, около –2 °C, (содержание соли в ней позволяет ей иметь более низкую температуру, чем обычная температура замерзания свежей воды). Даже в тропиках морская вода достигает 21 °C, что всё равно гораздо холоднее, чем пар при температуре 76,5 °C.

В любом случае, при соприкосновении пара с холодной водой он конденсируется. Если вы вынете бутылку из холодильника в тёплый влажный день, то бутылка сразу покрывается влагой снаружи. Это как раз то, что происходит внутри конденсаторов.

Конденсат стекает вниз и собирается в ёмкости, называемой горячим колодцем, на дне конденсатора.

Она поставляет морскую воду внутрь корпуса подлодки через обратные клапаны и 48-сантиметровый трубопровод к основным насосам морской воды. Эти насосы качают воду извне через трубы конденсатора.

При отказе основного насоса подачи морской воды, конденсатор перестает работать, а впускной клапан турбины закрывается (потому что при неработающем конденсаторе пару некуда деваться).

Итак, основная система подачи морской воды необходима для сохранения хода. Но система с трубами такого большого диаметра, да ещё и испытывающая давление морской воды, способна затопить подлодку и потянуть её на дно за несколько минут. Поэтому запасные клапаны в комнате управления реактором могут изолировать корпус судна вместо основных клапанов трубопровода морской воды.

Конденсат, который скапливается в горячих колодцах конденсаторов, выкачивается оттуда конденсационными насосами. Насосы имеют относительно малую мощность, поэтому они просто перемещают воду к более мощным насосам.

Конденсат, который выкачивается насосами, отправляется к всасывающим клапанам основных подающих насосов, представляющим собой вертикальные 12-этапные осевые насосы, которые поднимают давление воды по пути к паровым котлам до давления около 30 атм. После прохождения через основной подающий насос вода больше не является конденсатом, теперь это вода паровых котлов.

Вода дальше проходит через регуляционный клапан, который либо открывается, либо закрывается, поддерживая необходимый уровень пара в паровом генераторе. Его роль достаточно важна, потому что если бы клапан был всё время открыт, то подающий насос переполнил бы паровые котлы водой.

Система контроля уровня воды в паровых генераторах использует датчики уровня и потока воды для того, чтобы верно задать положение регуляционного клапана.

Итак, вода, выходя из паровых котлов, делает полный круг — в турбины, в конденсатор, в горячий колодец, через конденсационные насосы, основной подающий насос, регуляционный клапан и обратно в паровой котёл.

Валы основных двигателей вращают шестерни внутри понижающей шестерни. Турбины основных двигателей эффективно работают на больших скоростях, а винт эффективен на малых скоростях. Чтобы эти два компонента совпадали, понижающая шестерня понижает обороты основных двигателей (10 000 оборотов в минуту) до оборотов винта (200 оборотов в минуту). Валы основных двигателей вращают малую шестерню, которая, в свою очередь, вращает большую шестерню около 5 метров в диаметре. Эта шестерня присоединена к валу.

Давайте заглянем в будущее: понижающая шестерня, хоть и является инженерным чудом, всё-таки чересчур шумна. Ей на смену придут электромоторы. В будущем основные двигатели будут представлять собой турбинные генераторы, которые будут вырабатывать переменный ток с помощью электрогенераторов. Электрический ток из этих генераторов будет подаваться к мотору, работающему на переменном гаке и расположенном снаружи корпуса судна. Он и будет вращать винт. Он будет куда более эффективным и менее шумным.

Только у инженера есть ключи для доступа к понижающей шестерне. Это предотвращает поломку шестерён вследствие попадания в них фонарей и инструментов. Это также предохраняет подлодку от саботажа: ключ, кинутый между шестерён, может поставить подлодку в док на год.

Оно ничем не отличается от сцепления на вашем автомобиле. Оно управляется с помощью гидравлики и предназначено для того, чтобы разъединять вал и понижающую шестерню, Как только понижающая шестерня и основные двигатели отсоединены от вала, зубчатая передача разгружается и её может провернуть аварийный мотор. В случае «потери» реактора судно может подняться на перископную глубину, запустить воздух через шноркель, запустить дизельную силовую установку и подать питание на аварийный мотор, Так можно продолжать двигаться, всплывая и снова погружаясь, со скоростью примерно 5 узлов.

Многие новички ошибочно полагают, что это винт обеспечивает движение судна. Это не так. Винт движет тяговый элемент, который присоединен к корпусу судна. Он-то как раз и обеспечивает движение судна.

Этот элемент — один из факторов, ограничивающих скорость. Когда судно движется с максимальной скоростью, корпус дрожит, видимо, из-за перегрузки тягового элемента.

Аварийный мотор — огромный двигатель, который приводится в движение переменным током. Он позволяет судну двигаться, даже если произошла приостановка реактора. Для этого не нужно подниматься на поверхность — аварийная дизельная установка, получая воздух через шноркель, обеспечивает его необходимой энергией. Но если вам не удалось вновь запустить реактор, то вам предстоит довольно трудное путешествие назад в порт из-за запаха дизельного топлива на борту и из-за того, что вы можете скоро почувствовать морскую болезнь. Дизельный выхлоп будет всасываться через шноркель, и поэтому у всех членов команды начнет болеть голова. Оставаясь на перископной глубине 24 часа в сутки, вы сделаете из подлодки город больных морской болезнью, и все благодаря замечательному цилиндрическому корпусу подлодки.

Валовые водяные замки окружают 30-сантиметровый вал там, где он проходит сквозь корпус, чтобы не допустить морскую воду в населенный отсек подлодки. Сделать герметичным корпус легко, а вот сделать герметичным вращающийся вал очень сложно.

Валовые водяные замки делают это благодаря воде, которую выкачивают изнутри корпуса насосы вспомогательной водяной системы, потому что вода имеет более высокое давление, чем морская вода за бортом.

Бортовые турбинные генераторы обеспечивают питанием нежизненно важные устройства. Прерыватели соединяют нежизненно важные устройства левого и правого борта с жизненно важными устройствами левого и правого борта, а последние с моторами-генераторами.

Моторы-генераторы просто соединяют сторону переменного тока электрической силовой установки со стороной постоянного тока через аккумуляторы постоянного тока. Чтобы батарея постоянного тока могла обеспечивать питанием устройства переменного тока, на стороне постоянного тока мотора-генератора находится мотор постоянного тока. Мотор постоянного тока соединен с валом, который присоединен к генератору переменного тока.