Форум РПФ: Статья

От	pskovski
К	Last~Elf
Дата	16.05.2009 23:00:12
Рубрики	Прочее; Современность; Матчасть; Модели;

Re: Водомет осевого...

От	2503
К	pskovski (16.05.2009 23:00:12)
Дата	17.05.2009 11:53:04

может еще Мк-48 вспомним (с которой водомет и пришел на УМГТ-1)?

>Порясающе интересно! Только лишь иде я то не нова! И была в железе уже реализована (как концепция) на УМГТ-1 входящей в состав противолодочного комплекса "Водопад". принято на вооружение ВМФ СССР еще в 1977 году.

может еще Мк-48 вспомним (с которой водомет и пришел на УМГТ-1)?

От	2503
К	2503 (17.05.2009 11:53:04)
Дата	18.05.2009 07:20:51

Из новых типов движителей, применяемых в торпедостроении, ...

Первый образец торпеды Р.Уайтхеда оснащался одиночным двухло¬пастным гребным винтом (ГВ), спроектированным т.н. органолептическим методом. На следующем образце был установлен соосно второй винт противоположного вращения, что повысило устойчивость движения по глубине и курсу. В последующих торпедах удовлетворительное сочета¬ние параметров двигателя и гребных винтов базировалось на высокой инженерной интуиции разработчиков.
Основы вихревой теории гребного винта только начали создаваться в начале XX в. (1912-1918 гг., Н.Е.Жуковский). Значительную роль сыг¬рал труд Э.Э.Папмеля "Практический расчет гребного винта", изданный в 1936 г. В 50-60-е гг. в НИИ-400 по существу начали создаваться теоре¬тические основы и методы расчета торпедных движителей - гребных винтов. В области проектирования ГВ и расчетов ходкости основы были заложены А.АЛадновым (НИИ-400) в 50-60-е гг. С целью совершенство¬вания расчетных методов проектирования им был разработан ряд мо¬делей ГВ, систематически отличавшихся по всем геометрическим пара¬метрам: шаговому отношению, числу лопастей, относительной ширине и толщине лопастей. Всего им было испытано в малой кавитационной трубе ЦНИИ им.акад.А.Н.Крылова 69 моделей винтов. На основании результатов этих испытаний им были выведены интерполяционные формулы для расчета кривых действия ГВ в зависимости от шагового отношения, скольжения и числа кавитации. Дальнейшим обобщением этих исследований явился разработанный А.А.Ладновым метод расчета кривых действия ГВ по характерному элементу. Кроме того, им были разработаны диаграммы двух систематических серий одиночных ГВ с сечениями в виде плоского сегмента: четырёхлопастных с дисковым от¬ношением 0,466 и шестилопастных с дисковым отношением 0,7. Одна¬ко достоверность результатов расчетов по методике А.А.Ладнова огра¬ничена одиночными гребными винтами с сегментными сечениями ло¬пастей. Метод расчета соосных ГВ впервые был разработан в 60-е гг. Б.П.Антоновым (ЦНИИ "Гидроприбор"). Развитие расчетных методов исследования и проектирования неразрывно связано с развитием вы¬числительной техники. Так, если в 50-е годы единственным средством вычислительной техники были логарифмическая линейка и арифмометр типа "Рейнметалл", то к концу 60-х стали появляться электронные вы¬числительные машины: "Мир", БЭСМ и др., позволившие поднять расчётно-теоретические методы на новую ступень развития. Одним из та¬ких методов явился метод поверочного расчёта соосных гребных вин¬тов по теории несущей винтовой поверхности, разработанный в 1970 г. С.К.Егоровым (ЦНИИ "Гидроприбор") на основе идей одного из основоположников теории ГВ профессора Н.Н.Поляхова. В усовершенство¬ванном виде этот метод применяется до настоящего времени. Однако внедрение этого метода было бы невозможно без участия О.А.Федорова (ЦНИИ "Гидроприбор"), разработавшего программу расчета на ЭВМ. Им же составлена программа расчёта сопротивления и ходкости изде¬лий, используемая в настоящее время. Основой для нее послужила раз¬работанная в 1978 году под руководством С.К.Егорова "Методика рас¬четов ходкости и движителей". О.А.Федоров также разработал и внедрил на ЭВМ методику проектировочного и поверочного расчёта водомет¬ных движителей, основанную на экспериментально-теоретических раз¬работках С.В.Куликова (ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова). В настоящее вре¬мя систематизированные теоретические и экспериментальные материа¬лы позволяют выполнять проектирование ГВ с любыми заданными па¬раметрами.
Развитие и совершенствование торпедных движителей происходило в следующих направлениях:
- повышение пропульсивных качеств движителя,
- снижение шумоизлучения движителя,
- разработка и исследования новых типов движителей,
- совершенствование методов расчета движителей и ходкости,
- автоматизация производства движителей,
- снижение гидродинамического сопротивления.
Высокие пропульсивные качества движителя определяются в первую очередь оптимальным сочетанием основных параметров: диаметра, шагового и дискового отношения, числа лопастей, а для соосных вин¬тов - распределением нагрузки между передним и задним ГВ. Дальней¬шее повышение пропульсивных качеств достигается за счет оптималь¬ной профилировки лопастей и распределения нагрузки по радиусу. Если первая из этих задач успешно решалась еще в 50-е гг., то решению вто¬рой задачи долгое время препятствовали устоявшиеся традиции, в зна¬чительной степени определяемые устаревшей технологией производства гребных винтов. Так, вплоть до 60-х гг. торпедные гребные винты име¬ли традиционно четное число лопастей (2x2, 4x4, 6x6), сечения лопас¬тей имели форму плоского сегмента, форма лопастей была близка к тра¬пецевидной, с закруглением концов произвольно выбираемыми радиу¬сами. Гребные винты имели сварную, реже литую конструкцию.
Несовершенная технология изготовления ГВ ограничивала создание иных, кроме традиционных, форм лопастей. При сдаточных испытани¬ях торпед для получения заданных параметров ходкости часто приме¬нялся способ подрезки лопастей.
Получившие распространение в 60-х гг. пластмассовые цельнопрессованные гребные винты отличались от металлических только увели¬ченной толщиной лопастей, что диктовалось условиями прочности и приводило к некоторому снижению кпд.
В начале 70-х гг. в ЦНИИ "Гидроприбор" разработана съёмная кон¬струкция лопастей торпедных ГВ, что позволило, с одной стороны уп¬ростить производство и отказаться от способа доводки подрезкой лопа¬стей, а с другой - использовать более сложную форму сечений, обеспе¬чивающих более высокие пропульсивные качества. Кроме того, съём¬ная конструкция лопастей позволила провести сравнительные натурные испытания торпед с различными сочетаниями числа лопастей передне¬го и заднего винтов. При этом оказалось, что наряду с повышением пропульсивных качеств, улучшение профилировки лопастей в сочетании с использованием нечётного числа лопастей позволило значительно сни¬зить уровень внешнего акустического поля. Так на торпеде УСЭТ-80 сни¬жение интегрального уровня шума достигло 9 дБ при замене ГВ с чис¬лом лопастей 6x6 на ГВ с числом лопастей 9x11 улучшенной профили¬ровки. На торпеде 53-65 одновременно со снижением уровня шума дос¬тигнуто повышение скорости хода на ~2 узла при аналогичном мероп¬риятии. Для изделий меньшего калибра или меньшей скорости хода при соответственно меньших дисковых отношениях ГВ оптимальными ока¬зались гребные винты с числом лопастей 7x5 (изделие ТЭСТ-71) и 5x5 (опытное изделие по теме "Безмолвие"). Указанные усовершенствова¬ния конструкции ГВ защищены несколькими авторскими свидетельства¬ми на изобретения, основными авторами которых являлись С.К.Егоров, В.Н.Кузнецов и О.Д.Савинский (ЦНИИ "Гидроприбор").
До 60-х гг. в отечественном торпедостроении существовало мнение, что соосные ГВ являются единственно приемлемым типом движителя для торпед. Это мнение являлось вполне обоснованным, так как приме¬нявшиеся в то время системы управления по глубине и курсу не допус¬кали переворотов торпеды, а система креновыравнивания отсутствова¬ла. Поскольку кривые действия (безразмерные динамические характе¬ристики) переднего и заднего ГВ практически эквидистантны, система соосных ГВ при равенстве оборотов в наилучшей степени удовлетворя¬ла требованиям сбалансированности момента, в системах же с равен¬ством моментов (биротативные электродвигатели и биротативные теп¬ловые ЭСУ) это требование выполнялось автоматически на всех режи¬мах хода. С появлением систем креновыравнивания и отказом от маят¬никовых систем управления требования к кренящему моменту стали менее строгими, что сделало возможным применение одновальных движителей. Впервые одновальный движитель (слабонагруженный водомет¬ный комплекс, или СВК) был спроектирован для электрической торпе¬ды УМГТ-1 сотрудником ЦНИИ им. ак. А.Н.Крылова С.В.Куликовым. Он представлял собой высокооборотное рабочее колесо осевого насоса в сужающейся насадке, за которой был расположен спрямляющий аппа¬рат. Такая система может обеспечить полную компенсацию кренящего момента только на одном рабочем режиме относительной поступи, по¬скольку кривые крутящего и компенсирующего момента имеют произ¬водные разного знака (по относительной поступи) и пересекаются в од¬ной точке. На режимах начального движения (турбинных и разгонных) момент перегребания должен компенсироваться креновыравнивающей системой. Применение СВК на торпеде УМГТ-1 позволило сократить габариты электродвигателя, однако сравнительно низкий кпд СВК (по¬рядка 0,68) потребовал увеличения мощности батареи. В дальнейшем С.В.Куликовым был спроектирован водометный движитель аналогич¬ного типа для опытной скоростной крупногабаритной торпеды, где при¬менение одновального движителя позволило упростить конструкцию редуктора тепловой машины. Этот движитель имел более высокое зна¬чение КПД (0,7...0,72), которое в процессе испытаний было увеличено на 4% за счет использования эффекта вентиляции расширенного задне¬го среза ступицы выхлопными газами (изобретение С.К Егорова, В.Н.Куз¬нецова, О.Д.Савинского и др.). В дальнейшем были разработаны СВК с более высокими значениями кпд: 0,8 (в 1986 г. С.В.Куликовым) и 0,85 (в 1995г. С.К.Егоровым), то есть доведены до уровня соосных ГВ.
На формирование облика торпедных движителей во второй полови¬не XX столетия в значительной степени оказало влияние нарастающее с развитием торпедных и корабельных акустических систем требование к снижению шумности. Движитель, как известно, является одним из ос¬новных виновников создания внешнего акустического поля (ВАП) тор¬педы, т.н. винтовой составляющей ВАП.
Первая в российском торпедостроении попытка снизить шумы про¬изведена при модернизации одной из первых советских противокора¬бельных электроторпед САЭТ-50 с акустической пассивной системой самонаведения путем экранирования шумов гребных винтов воздуш¬ной завесой, которая создавалась при подаче сжатого воздуха через два кольца, размещенных в хвостовой части. Это позволило увеличить мощ¬ность АБ и скорость хода с 23 до 29 уз, сохранив чувствительность аппа¬ратуры (торпеда САЭТ-50М, 1955 г., С.Н.Побегалов).
Положительный эффект, как обычно, имел и негативную сторону - увеличение гидродинамического сопротивления торпеды (кольца воздушной завесы), необходимость размещения на борту дополнительного запаса сжатого воздуха и специальной системы его подачи в зону ГВ. Поэтому большое внимание уделялось различным конструктивным ре¬шениям по использованию части выхлопных газов в тепловых торпе¬дах.
Для снижения уровня шума движителя тепловой торпеды открытого цикла, работающего в кавитационном режиме (первая стадия акусти¬ческой кавитации), эффективно использование такого мероприятия, как подача части выхлопных газов в зону кавитации.
Экспериментальные оценки эффективности подачи газа в торпедные движители показали, что снижение уровня кавитационного шума дви¬жителя составило 10... 12 дБ в диапазоне частот от 1 до 15 кГц.
Безусловно, предпочтение может быть отдано движителю без допол¬нительных бортовых систем, в конструкцию которого заведомо заложе¬ны обесшумливающие средства.
Таким способом обесшумливания лопастной системы движителя яв¬ляется его заключение в достаточно длинную насадку, имеющую звуко¬поглощающее внутреннее покрытие. Одной из реализаций этого спосо¬ба явилось создание внутрикорпусного водометного движителя, у кото¬рого обвод насадки является продолжением обвода корпуса, а вода к рабочей и спрямляющей лопастным системам подводится через плавно изогнутый водовод. Движитель такого типа впервые был предложен профессором ЛВВМИУ им.Ф.Э.Дзержинского А.Н.Патрашевым и назван им "гидрореактивным движителем" (ГРД). В дальнейшем в ЦНИИ "Гид¬роприбор" был разработан целый ряд самостоятельных проектов ГРД (В.И.Величко, В.С.Титов), в том числе ГРД с соосной лопастной систе¬мой. Один из проектов был реализован на разработанном заводом "Дви¬гатель" изделии "Сирена-М".
Этот же способ обесшумливания был реализован в несколько ином типе движителя - соосных гребных винтах с обесшумливающей насад¬кой. Разработана гидродинамическая схема и методика расчета такого движителя (С.К.Егоров), выполнены экспериментальные исследования движителей на самоходном макете в опытовом бассейне (В.А.Катковым, Б.Ф.Терентиенко, ЦНИИ "Гидроприбор"). Большой вклад в выявление составляющих внешнего акустического поля (ВАП) и обесшумливание торпед внесли А.П.Ушаков, О.К.Чечот.
Из новых типов движителей, применяемых в торпедостроении, сле¬дует отметить также движитель типа "закручивающий аппарат + греб¬ной винт", гидродинамическая схема которого впервые была разрабо¬тана С.К.Егоровым в 1986 г. Преимуществом такого движителя являют¬ся его минимальные габариты, что может оказаться весьма существенным при разработке малогабаритных изделий.
Таким образом, с появлением станков с ЧПУ (числовым программ¬ным управлением), разработкой управляющих программ (О.А.Федоров) и переходом на гребные винты со съёмными лопастями стало возмож¬ным изготовление гребных винтов и рабочих колес водометных движи¬телей, имеющих сложную профилировку. Преодолены технологические ограничения на геометрию лопастей, а расчетно-теоретические методы позволяют удовлетворить любые замыслы проектировщиков торпед.

"60 лет ЦНИИ Гидроприбор"

От	Last~Elf
К	pskovski (16.05.2009 23:00:12)
Дата	17.05.2009 02:25:00

Re: Водомет осевого...

>> Порясающе интересно! Только лишь иде я то не нова! И была в железе уже реализована (как концепция) на УМГТ-1 входящей в состав противолодочного комплекса "Водопад". принято на вооружение ВМФ СССР еще в 1977 году.

Все новое - это хорошо забытое старое. По определению :-)

Я полагаю, что одно дело рассчитатъ такой водомет для УМГТ-1 - изделия с совершенно иными требованиями к нему, чем у ПЛ, и другое дело сделать это решение приемлимым на подлодке. Какие-то объективные причины, по всей видимости, долго отпугивали конструкторов от реализации водомета на Пл. Скорее всего, именно современные методы рассчетов и компъютерные модели (несмотря на всю их, не побоюсь этого слова, "беспомощьность" в большинстве случаев) и позволили реализовать эту задумку.

От	pskovski
К	Last~Elf (17.05.2009 02:25:00)
Дата	17.05.2009 17:19:13

Re: Водомет осевого...

>>> Порясающе интересно! Только лишь иде я то не нова! И была в железе уже реализована (как концепция) на УМГТ-1 входящей в состав противолодочного комплекса "Водопад". принято на вооружение ВМФ СССР еще в 1977 году.
>
>Все новое - это хорошо забытое старое. По определению :-)

>Я полагаю, что одно дело рассчитатъ такой водомет для УМГТ-1 - изделия с совершенно иными требованиями к нему, чем у ПЛ, и другое дело сделать это решение приемлимым на подлодке. Какие-то объективные причины, по всей видимости, долго отпугивали конструкторов от реализации водомета на Пл. Скорее всего, именно современные методы рассчетов и компъютерные модели (несмотря на всю их, не побоюсь этого слова, "беспомощьность" в большинстве случаев) и позволили реализовать эту задумку.

Самое главное, есть идея, позволяющая значительно снизить шумность за счет исключения кавитационных рисков на больших оборотах. В остальном дело только в реализации проекта, в том числе и за счет вкачивани значительных средств при наличии заказа. Есть концепция развития и приоритеты, есть деньги и научная база, есть политическая воля руководства страны-есть- результат превышаюший все ожидания. Выкинь хоть одно звено и проект лишен смысла. Что мы и наблюдаем на протяжении последних десятилетий.
Я перед увольнением в 1998 г. , очень близко сотрудничал с ПЯ 5921 в г. Свердловске, в том числе и разработчиками самого современно на тот момент ПЛО. Сами знаете что получилось. Это очень больная тема для спецов.
Вам большое спасибо за живую инфу.

От	georg
К	pskovski (17.05.2009 17:19:13)
Дата	18.05.2009 01:38:40

Re: Водомет осевого...

>Самое главное, есть идея, позволяющая значительно снизить шумность за счет исключения кавитационных рисков на больших оборотах.
Значительно снизить шумность по сравнению с чем? И что это за понятие-кавитационные риски на больших оборотах? О чём речь?
> Я перед увольнением в 1998 г. , очень близко сотрудничал с ПЯ 5921 в г. Свердловске, в том числе и разработчиками самого современно на тот момент ПЛО. Сами знаете что получилось.
Не знаю. Расскажите, если можно.
С уважением.