Атомная подводная лодка и жидкостный ракетный двигатель морского исполнения

Группа изобретений относится к подводному кораблестроению и может быть использована преимущественно для подводных лодок. Атомная подводная лодка содержит прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами, прочную рубку и спасательную всплывающую камеру, установленную внутри прочного корпуса под прочной рубкой, а также, по меньшей мере, один ядерный реактор, соединенный трубопроводами контура циркуляции с турбогенератором, который электрическим кабелем соединен с электродвигателем. К прочному корпусу прикреплена, по меньшей мере, одна герметичная мотогондола обтекаемой формы с быстросбрасываемой торцовой заглушкой и с жидкостным ракетным двигателем. Жидкостный ракетный двигатель морского исполнения содержит силовую раму, камеру сгорания, закрепленную на узле подвески к силовой раме, имеющую головку, цилиндрическую часть и сопло, газогенератор и турбонасосный агрегат, содержащий, в свою очередь, турбину, насос окислителя, насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с головкой камеры сгорания через узел подвески. Сопла крена сгруппированы в блоки сопел крена попарно и установлены на силовом кольце, установленном на наружной поверхности легкого корпуса в его поперечном сечении. К соплам крена через трехходовые краны газа и горючего присоединены, соответственно, трубопровод подачи газогенераторного газа, другой конец которого соединен сначала трубопроводом отбора газа, и трубопровод горючего. Блоки сопел крена закреплены на силовом кольце при помощи двух наклонных тяг. Технический результат заключается в значительном повышении скорости движения подводной лодки в режиме атаки из надводного положения и улучшении управления подводной лодкой. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к судостроению, преимущественно атомному подводному. Атомная подводная лодка (АПЛ) содержит прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами и спасательную всплывающую камеру, пристыкованную к АПЛ с возможностью отделения от нее. Прочный корпус выполнен из отдельных жестко связанных между собой капсул с разделением их на капсулы для обитания экипажа и капсулы с энергетическими и другими потенциально опасными установками и системами. Капсулы прикреплены к общей силовой килевой ферме, а спасательная камера выполнена в виде самоходной и управляемой подводной лодки, в которой размещен главный пункт управления атомной подводной лодкой и которая используется для спасения всего экипажа при аварии атомной подводной лодки. Капсулы сообщены между собой переходными люками с герметичными закрытиями и через соединительный блок и разъемный шлюз - со спасательной камерой для прохода в нее экипажа. Достигается повышение безопасности и бесшумности АПЛ, а также повышение возможности спасения экипажа.

Известна атомная подводная лодка (АПЛ), содержащая прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами и спасательную камеру, пристыкованную к АПЛ с возможностью отделения от нее (см. Павлов А.С. Военные корабли России 1997 - 1998 г.г. Справочник. Якутск, Литограф, 1997 - 151 с. Стр.17, 18, 23, 24; Букалов В.М., Нарусбаев А.А. Проектирование атомных подводных лодок. Л.: Судостроение, 1968, стр.72-83).

Существующее расчленение среды обитания в прочном корпусе путем применения "прочных" межотсечных переборок подводной лодки носит иллюзорный характер, сохраняя взаимосвязь отсеков по проходящим через переборки многочисленным трубопроводам газов и жидкостей, воздуховодам вентиляции и кабельным трассам (силовым, управления, связи и др.), что зачастую приводит к невозможности локализации повреждений и пожаров на борту, потере управления отсеками и распространением повреждений в соседние отсеки. Такие ситуации неминуемо оканчиваются катастрофами, см. Букань С.П. По следам подводных катастроф. М.: Гильдия мастеров "Русь" - 1992.

Технические средства управления, связи, жизнеобеспечения, пожаротушения и электроснабжения показали свою несостоятельность из-за слабой инженерной защиты и отсутствия надежного локального (отсечного) резерва этих средств, не рационального построения организации при борьбе с авариями, а также опасного непосредственного контакта энергоемкого оборудования с экипажем.

Эти результаты (обеспечение безопасности экипажа) достигаются тем, что в атомной подводной лодке, содержащей прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами и спасательную камеру, пристыкованную к атомной подводной лодке, прочный корпус выполнен из отдельных жестко связанных между собой капсул с разделением их на капсулы для обитания экипажа и капсулы с энергетическими и другими потенциально опасными установками и системами, причем капсулы прикреплены к общей силовой килевой ферме, а спасательная камера выполнена в виде самоходной и управляемой подводной лодки, в которой размещен главный пункт управления атомной подводной лодкой и которая используется для спасения всего экипажа при аварии атомной подводной лодки, при этом капсулы сообщены между собой переходными люками с герметичными закрытиями и через соединительный блок и разъемный шлюз для прохода в спасательную камеру.

Кроме того, на атомной подводной лодке установлены реакторы, имеющие ответвления первого контура на термоэлектрические генераторы с естественной циркуляцией теплоносителя.

Кроме того, каждая капсула снабжена автономными системами пожаротушения и живучести, а обитаемые капсулы имеют еще и автономные системы жизнеобеспечения и связи.

Помимо повышения безопасности экипажа в капсулах, дистанционированных от капсул с энергетическими и другими опасными установками и системами, значительный функциональный эффект предлагаемой атомной подводной лодки (АПЛ) обеспечивается применением дополнительных термоэлектрических генераторов (ТЭГ), работающих со штатными реакторами ядерной энергетической установки (ЯЭУ) АПЛ (см. описание к патенту RU 2151083 С1). Это позволяет отказаться от аварийных дизель-генераторов и сократить емкость аккумуляторной батареи (резервной). Мощность ТЭГ ориентировочно на два порядка ниже, чем штатного турбогенератора, и выбирается из условий обеспечения бесшумного плавания АПЛ на малых ходах (3-7 узлов) в подводном рейсе с одновременным экономным снабжением электроэнергией основных бортовых систем управления, жизнеобеспечения, живучести и связи АПЛ, в том числе при ремонтах и/или авариях на борту без ограничения по времени пребывания в подводном положении.

Реальность предложения подтверждается достигнутыми в настоящее время показателями надежности и возможностями дистанционного управления сложных технических систем из удаленного центра с перенесением функций активной безопасности, саморегуляции и автоматического дублирования на локальные необслуживаемые компьютерные устройства, уже давно успешно используемые, например, в наземной ядерной энергетике и в технике пилотируемых космических полетов, авиации (см., например. Отраслевой семинар Минатома "Современные методы и средства диагностики ЯЭУ". Обнинск, 2001, 98 с.), а также опытом создания и эксплуатации автоматизированной АПЛ проекта 705, разработанной СКБ-142 (см. Ильин В.Е. Подводные лодки России. М.: Астраль, 2002 - 287 с., стр.62-71).

Предлагаемые капсулирование и дистанционное управление саморегулирующимися установками АПЛ из главного пункта управления (ГПУ), размещенного в спасательной камере, позволяют резко сократить численность экипажа АПЛ, оставляя за специалистами только контроль по основным служебным постам. При трехсменной вахте получается 15 человек на борту.

Ряд вспомогательных функций, таких как питание, уборка помещений, медицина, организация досуга и др., будет обеспечиваться подвахтенной сменой. Реальность такого расширения функций подтверждается практикой длительных (более 1 года!) космических пилотируемых полетов. С набором опыта плавания в подобных условиях, можно ожидать дальнейшую интеграцию функций членов экипажа и снижение их численности.

Известна американская атомная подводная лодка "Тритон" (SSRN-586), имеющая кормовую оконечность (КО), содержащую прочный корпус, гребные валы с гребными винтами, а также главные упорные подшипники и дейдвуды в кормовом отсеке. (Быховский И.А. Атомные суда. Ленинград, 1961 г., стр.121-128, 144, табл.13/3-я строка сверху).

Недостатком этой АПЛ является то, что ее КО не приспособлена для размещения в ней дополнительного оборудования контроля и защиты кормовой полусферы как из-за отсутствия необходимой площади для размещения, так и невозможности обеспечить условия для работы аппаратуры обнаружения.

Известна также российская дизельная ПЛ проекта 877 (Класс "Kilo" -"Варшавянка") (см. Справочник "Военные корабли СССР и России", г.Якутск, изд. 1995 г., стр.44), имеющая КО с кормовым отсеком, через которые насквозь проходит линия вала, а гребной винт расположен кормовее по отношению к кормовым рулям - прототип.

Недостатком КО данной ПЛ является конструктивная неприспособленность для размещения в ней дополнительных акустических и неакустических средств контроля за наиболее уязвимой кормовой полусферой пространства за ПЛ, систем подводной радиосвязи с выпускаемой антенной и средств активной и пассивной защиты от телеуправляемого и самонаводящегося оружия противника.

Далее приведен обзор схем наиболее современных ЖРД и сделан анализ по их адаптации к морским условиям.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2095607, предназначенный для использования в составе космических разгонных блоков, ступеней ракетоносителей и как маршевый двигатель космических аппаратов, включает в себя камеру сгорания с регенеративным трактом охлаждения, насосы подачи компонентов - горючего и окислителя с турбиной на одном валу, в который введен конденсатор. Выход конденсатора по линии хладагента соединен с входом в камеру сгорания и с входом в тракт регенеративного охлаждения камеры сгорания.

Недостатком этого двигателя является отсутствие управления вектором тяги.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2187684. Способ работы жидкостного ракетного двигателя заключается в подаче компонентов топлива в камеру сгорания двигателя, газификации одного из компонентов в тракте охлаждения камеры сгорания, подводе его на турбину турбонасосного агрегата с последующим сбросом в форсуночную головку камеры сгорания. Часть расхода одного из компонентов топлива направляют в камеру сгорания, а оставшуюся часть газифицируют и направляют на турбины турбонасосных агрегатов. Отработанный на турбинах газообразный компонент смешивают с жидким компонентом, поступающим в двигатель при давлении, превышающем давление насыщенных паров получаемой смеси.

Недостатком этой схемы является то, что тепловой энергии, снимаемой при охлаждении камеры сгорания, может оказаться недостаточно для привода турбонасосного агрегата двигателя очень большой мощности.

Известен ЖРД по патенту РФ на изобретение №2190114, МПК 7 F02K 9/48, опубл. 27.09.2002 г. Этот ЖРД включает в себя камеру сгорания с трактом регенеративного охлаждения, турбонасосный агрегат ТНА с насосами окислителя и горючего, выходные магистрали которых соединены с головкой камеры сгорания, основную турбину и контур привода основной турбины. В контур привода основной турбины входят последовательно соединенные между собой насос горючего и тракт регенеративного охлаждения камеры сгорания, соединенный с входом в основную турбину. Выход из турбины ТНА соединен с входом второй ступени насоса горючего.

Этот двигатель имеет существенный недостаток. Перепуск подогретого в тракте регенеративного охлаждения камеры сгорания горючего на вход во вторую ступень насоса горючего приведет к его кавитации. Большинство ЖРД используют такие компоненты топлива, что расход окислителя почти всегда больше расхода горючего. Следовательно, для мощных ЖРД, имеющих большую тягу и большое давление в камере сгорания, эта схема не приемлема, т.к. расхода горючего будет недостаточно для охлаждения камеры сгорания и привода основной турбины. Кроме того, не проработана система запуска ЖРД, система воспламенения компонентов топлива и система выключения ЖРД и его очистки от остатков горючего в тракте регенеративного охлаждения камеры сгорания.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2232915, опубл. 10.09.2003 г., который содержит камеру турбонасосный агрегат, газогенератор, систему запуска, средства для зажигания компонентов топлива и топливные магистрали. Выход насоса окислителя соединен с входом в газогенератор. Выход первой ступени насоса горючего соединен с каналами регенеративного охлаждения камеры и со смесительной головкой. Выход второй ступени насоса горючего соединен с регулятором расхода с электроприводом.

Недостаток - двигатель не имеет системы регулирования вектора тяги и управления по крену.

Известен жидкостный ракетный двигатель и ТНА по патенту РФ на изобретение №2161263, прототип ЖРД.

Этот двигатель содержит силовую раму, камеру сгорания, выполненную с возможностью качания в двух плоскостях, газогенератор и турбонасосный агрегат, подстыкованный к газогенератору посредством газовода, содержащий в свою очередь, турбину, насос окислителя, насос горючего и дополнительный насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с камерой сгорания, и узел качания камеры сгорания ЖРД, установленный между газоводом и камерой сгорания, точнее головкой камеры сгорания. Этот узел выполнен в виде сильфона и кардана, которые совместно обеспечивают качание камеры сгорания и герметизацию подвода газогенераторного газа, имеющего большие давление и температуру. Кроме того, предусмотрена система охлаждения сильфона, так как его работоспособность в столь экстремальных условиях вызывает сомнение.

Турбонасосный агрегат содержит турбину с рабочим колесом и насосы окислителя, горючего и дополнительный насос горючего, установленные соосно насоса.

Недостатки этого двигателя и узла подвески камеры сгорания, входящего в его состав: низкая ненадежность узла подвески камеры сгорания ЖРД из-за наличия большого количества деталей, малой прочности тонкостенных сильфонов, работающих при высоких давлении и температуре. Подшипники карданного подвеса, передающие силу тяги камеры сгорания, достигающую 200…1000 тс, также работают при высокой температуре (от 500 до 800°С), при этом смазка выгорает, подшипники разрушаются, управление вектором тяги затрудняется.

Применение для охлаждения этого узла горючего, предназначенного для подачи в камеру сгорания, не только усложняет конструкцию этого узла и в целом двигателя, но и делает ее работу чрезвычайно опасной, так как при разрыве сильфона горючее и газогенераторный газ, содержащий избыток окислителя войдут в контакт, что неизбежно приведет к пожару в двигательном отсеке ракеты и прекращению подачи горючего в камеру сгорания.

Управление вектором тяги ЖРД выполнено ненадежно, а управление по углам крена (по ракетной терминологии) отсутствует.

Задачи создания группы изобретений - значительное повышение скорости движения подводной лодки в режиме атаки из надводного положения и улучшение управления подводной лодкой, на которой двигатель установлен.

Решение указанных задач достигнуто в атомной подводной лодке, содержащей прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами, прочную рубку и спасательную всплывающую камеру, установленную внутри прочного корпуса под прочной рубкой, кормовую оконечность с гребным винтов, со ступицей, установленной на гребном валу, соединенном с электродвигателем, и, по меньшей мере, один ядерный реактор, соединенный трубопроводами контура циркуляции с турбогенератором, который электрическим кабелем соединен с электродвигателем, тем, что согласно изобретению к прочному корпусу прикреплена, по меньшей мере, одна герметичная мотогондола обтекаемой формы с быстросбрасывамой торцовой заглушкой и с жидкостным ракетным двигателем. Внутри прочного корпуса могут быть установлены баки окислителя и горючего, соединенные трубопроводами с каждым жидкостным ракетным двигателем. Внутри прочного корпуса могут быть установлены термоэлектрические генераторы, соединенные трубопроводами контура циркуляции с ядерным реактором. Внутри прочного корпуса может быть установлен катализатор водорода и кислорода, соединенный кабелем с аккумуляторами.

Решение указанных задач достигнуто в жидкостном ракетном двигателе морского исполнения, содержащем силовую раму, камеру сгорания, закрепленную на узле подвески к силовой раме, имеющую головку, цилиндрическую часть и сопло, газогенератор и турбонасосный агрегат, содержащий, в свою очередь, турбину, насос окислителя, насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с головкой камеры сгорания через узел подвески, тем, что согласно изобретению сопла крена сгруппированы в блоки сопел крена попарно и установлены на силовом кольце, установленном на наружной поверхности легкого корпуса в его поперечном сечении, к соплам крена через трехходовые краны газа и горючего присоединены соответственно трубопроводы подачи газогенераторного газа, другие концы которого соединены сначала трубопроводом отбора газа, и трубопроводами горючего, при этом блоки сопел крена закреплены на силовом кольце при помощи двух наклонных тяг.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1... 11, где:

на фиг.1 приведена схема АПЛ,

на фиг.2 приведен вид сверху,

на фиг.3 приведен второй вариант исполнения системы питания топливом АПЛ,

на фиг.4 приведена схема электрооборудования для первого варианта,

на фиг.5 приведена схема электрооборудования для второго варианта,

на фиг.6 приведен разрез А-А, кормовая часть АПЛ,

на фиг.7 приведена схема кормовой части АПЛ,

на фиг.8 приведена схема жидкостного ракетного двигателя,

на фиг.9 приведен вид сверху,

на фиг.10 приведена конструкция блока сопел крена,

на фиг.11 приведен разрез Б-Б фиг.10.

Атомная подводная лодка АПЛ (фиг.1…11) содержит прочный корпус 1, охватывающий его легкий корпус 2, цистерны 3 между этими корпусами 1 и 2, прочную рубку 4 и спасательную всплывающую камеру 5, установленную внутри прочного корпуса 1 под прочной рубкой 4, кормовую оконечность 6 с гребным винтом 7 со ступицей 8, установленной на гребном валу 9, соединенном с электродвигателем 10, и, по меньшей мере, один ядерный реактор 11, соединенный трубопроводами контура циркуляции 12 с турбогенератором 13, который электрическим кабелем 14 соединен с аккумуляторами 15, которые электрическим кабелем 16 соединены с электродвигателем 10. При этом к прочному корпусу 1 прикреплена обтекаемым пилоном 17, по меньшей мере, одна герметичная мотогондола 18 обтекаемой формы с быстросбрасывамой торцовой заглушкой 19 и с жидкостным ракетным двигателем морского исполнения 20. Внутри прочного корпуса 1 могут быть установлены баки окислителя 21 и горючего 22, соединенные трубопроводами окислителя 23 и горючего 24 с каждым жидкостным ракетным двигателем морского исполнения 20. Внутри прочного корпуса 1 могут быть установлены термоэлектрические генераторы 25, соединенные трубопроводами контура циркуляции 26 с ядерным реактором 11.

Возможен вариант исполнения АПЛ, в котором внутри прочного корпуса 1 установлен катализатор водорода и кислорода 27, соединенный кабелем 28 с аккумуляторами 15. Катализатор водорода и кислорода 27 трубопроводами 29 и 30 соединен с ЖРД 20.

АПЛ содержит палубы 31, переборки 32, разделяющие внутреннюю полость прочного корпуса 1 на отсеки 33. В одном или двух отсеках 33 установлены торпеды 34. На легком корпусе установлен силовой пояс 35 для крепления сопел крена.

АПЛ может иметь установленные на пилонах 36 контейнеры 37 с быстросбрасываемой заглушкой 38 и быстросбрасываемым обтекателем 39 (например, при помощи пироболтов). Внутри контейнера 37 установлены ракеты 40.

Жидкостный ракетный двигатель морского исполнения (фиг.8…11) содержит силовую раму 41, камеру сгорания 42, выполненную с возможностью качания в двух плоскостях, газогенератор 43 и турбонасосный агрегат 44, подстыкованный к газогенератору 43 посредством газовода 45, содержащий, в свою очередь, турбину 46, насос окислителя 47, насос горючего 48. Турбонасосный агрегат 44 может содержать дополнительный насос горючего 49.

Выход из насоса горючего 48 соединен трубопроводом 50 с входом в дополнительный насос горючего 49 (при его наличии). Камера сгорания 42 содержит головку 51, цилиндрическую часть 52 и сопло 53. Газогенератор 43 закреплен на силовой раме 41 при помощи шарнира 54, а ТНА 44 при помощи двух шарнирных тяг 55. Между газоводом 45 и камерой сгорания 42, точнее ее головкой 51, установлен узел подвески 56 камеры сгорания 42. Он обеспечивает качание камеры сгорания 42 в двух плоскостях относительно точки «О» для управления вектором тяги R.

Для этого жидкостно-ракетный двигатель морского исполнения содержит два привода 57, установленных во взаимно перпендикулярных плоскостях камеры сгорания 42, выполненных, например, в виде гидроцилиндров 58, прикрепленных к силовой раме 41, и имеющих штоки 59. На камере сгорания 42, например на ее цилиндрической части 52, выполнено основное силовое кольцо 60, к которому шарнирно прикреплены штоки 59 приводов 57. Приводы 57 служат для управления АПЛ по углам тангажа и рыскания.

Возможная пневмогидравлическая схема ЖРД приведена на фиг.8 и содержит трубопровод горючего 61, подсоединенный одним концом к выходу из насоса горючего 48, содержащим пускоотсечной клапан 62 и сильфон 63, выход этого трубопровода соединен с главным коллектором 64 камеры сгорания 42. Выход из насоса окислителя 47 трубопроводом окислителя 65, содержащим пускоотсечной клапан окислителя 66, соединен с газогенератором 43. Также выход из дополнительного насоса горючего 49 трубопроводом горючего 67, содержащим пускоотсечной клапан горючего 68, соединен с газогенератором 43. На газогенераторе 43 и на камере сгорания 42 установлены, по меньшей мере, по одному запальному устройству 69.

Двигатель оборудован блоком управления 70, который электрическими связями 71 соединен с запальными устройствами 69 и с пускоотсечными клапанами 62, 66 и 68.

Особенностью двигателя (фиг.1 и 2) является то, что ТНА 44 жестко закреплен на силовой раме 41 при помощи не менее чем трех шарнирных тяг 55, а камера сгорания 42 имеет возможность поворачиваться относительно точки «О».

Узел подвески 66 камеры сгорания 42 ЖРД содержит две части: неподвижную 72 и подвижную 73. Неподвижная часть 72 жестко соединена с газоводом 45, а подвижная часть 73 жестко соединена с головкой 51 камеры сгорания 42, за счет того, что обе части образуют сферическое шарнирное соединение 74, выполненное пустотелым, внутри при этом неподвижная часть 72.

Система управления по углу крена (фиг.9 и 11) содержит один блок сопел крена 75, содержащий по два сопла крена 76. Блоки сопел крена 75 установлены на силовом кольце 35. Силовое кольцо 35 установлено и закреплено на легком корпусе 2 (фиг.2). Это силовое кольцо 35 служит для передачи крутящего момента от сопел крена 76 на легкий корпус 2, для этого каждый блок сопел крена 75 присоединен к силовому кольцу 35 при помощи кронштейнов 77. К соплам крена 76 подведены трубопроводы подачи газогенераторного газа 78, другие концы которого соединены с трубопроводом отбора газа 79 и далее - с газоводом 45. В блоке 75 сопел крена 76 между ними установлены трехходовой кран газа 80, который трубопроводом отбора газа 79 соединен с трубопроводом подачи газогенераторного газа 78, и трехходовой кран горючего 81, к которому подсоединен трубопровод горючего 82, идущий от главного коллектора 64. На трехходовых кранах 80 и 81 установлен общий привод 83 на каждом блоке. Таким образом, каждые два сопла крена 76, трехходовые краны 80 и 81 и привод 83 образуют один узел: блок сопел крена 75. Сопла крена 76 (фиг.10 и 11) выполнены с двумя стенками 84 и 85 и коллекторами 86 для прохода охлаждающего горючего. В каждом сопле крена 85 установлены форсунки горючего 87, окислителя 88 и запальное устройство 89).

АПЛ первого варианта исполнения работает следующим образом (фиг.1, 2 и 4). Запускают ядерный реактор 11 и теплоноситель по трубопроводам циркуляции 12 подается в турбогенератор 13. Турбогенератор 13 вырабатывает электрический ток, который по электрическому кабелю 14 подается в аккумулятор 15, из которого по электрическому кабелю 16 подается в электродвигатель 10. Электродвигатель 10 через гребной вал 9 приводит во вращение ступицу 8 с гребными винтами 7. Подводная лодка движется в подводном положении. Одновременно часть теплоносителя по трубопроводам контура циркуляции 26 поступает в термоэлектрические генераторы 25, которые дополнительно вырабатывают электрическую энергию, например в режиме «полета» АПЛ или при отказе турбогенератора 13.

Для значительного ускорения движения АПЛ в режиме атаки она переводится в надводное положение. Потом запускают ЖРД морского применения 20. ЖРД морского применения 20 запускается следующим образом.

В исходном положении все клапаны двигателя закрыты. При запуске ЖРД на горючем с блока управления 70 по электрическим каналам связи 71 подается команда на ракетные клапаны окислителя и горючего (ракетные клапаны на фиг.1 не показаны). После заливки насосов окислителя 47 и горючего 48 открывают пускоотсечные клапаны 62, 66 и 56, установленные за насосом окислителя 47, после насоса горючего 48 и после дополнительного насоса горючего 49. Окислитель и горючее поступают в газогенератор 43, где воспламеняются при помощи запальника 69. Газогенераторный газ и горючее подается в камеру сгорания 42. Горючее охлаждает камеру сгорания 42, проходя через зазор, между оболочками ее сопла 53 и цилиндрической части 52, образующими регенеративный тракт охлаждения (фиг.1), выходит во внутреннюю полость камеры сгорания 42 для дожигания газогенераторного газа, идущего из газогенератора 43. Воспламенение этих компонентов осуществляется также запальным устройством 69, установленным на камере сгорания 42.

После запуска турбонасосного агрегата 44 газогенераторный газ подается из газогенератора 43 в турбину 46, раскручивается ротор ТНА (на фиг.8…11 не показано), давление на выходах насосов 47, 48 и 49 возрастает. Далее по газоводу 45 и через узел подвески 56 газогенераторный газ подается в головку 51 камеры сгорания 42. Часть газогенераторного газа отбирается по трубопроводу отбора газа 79 и далее по трубопроводам 78 и через трехходовые краны поступает в блоки сопел крена 75.

Для управления вектором тяги R при помощи привода 57, воздействуя штоком 59 на силовое кольцо 60, поворачивают камеру сгорания 42 относительно точки «О» на угол 5…7°. При этом направление вектора тяги R1 отклоняется относительно первоначального положения R1 продольной оси симметрии камеры сгорания 42 и относительно атомной подводной лодки, на которой этот двигатель установлен.

Для управления атомной подводной лодкой, на которой установлен жидкостный ракетный двигатель 20, подают команду с блока управления 70 на общие приводы 83, при этом включается по одному соплу крена 75 из каждой пары и их реактивная тяга создает крутящий момент, который через силовое кольцо 76 и через четыре наклонные тяги 77 передается сначала на сопло 53, потом на силовую раму 41 и далее на прочный корпус 1 атомной подводной лодки.

Работа АПЛ второго варианта в режиме полета осуществляется следующим образом (фиг.3 и 5). Включают катализатор водорода и кислорода 27, который начинает разлагать воду на кислород и водород. Кислород и водород по трубопроводам 29 и 30 подается в ЖРД морского применения 20. Преимущество этого варианта - отсутствие баков окислителя и горючего и необходимости постоянно транспортировать большой запас этих компонентов ракетного топлива в подводном режиме работы.

АПЛ атакует цели в надводном положении в движении АПЛ в режиме «ракеты», со скоростью М=0,5…1,0, что делает ее неуязвимой и позволяет выпустить торпеды 34 и ракеты 40 из надводного положения. Учитывая, что торпеды 34 уже имеют начальную скорость М=0,5…1,0, уклониться от торпедной атаки невозможно. Ракеты 40 могут применяться не только для решения оперативно-тактических задач, но и для решения стратегических задач, т е. стрельбы из нейтральных вод на расстояние 3000…5000 км. При этом АПЛ остается неуязвимой, и если ее местонахождение будет обнаружено, то из-за большой скорости АПЛ в надводном положении и небольшого отрезка времени пребывания в надводном положении от 10 до 60 сек, она не может быть поражена После выпуска торпед 34 и ракет 20 АПЛ уходит в подводное положение. Возможна повторная атака.

Применение изобретения позволило следующее.

1. Обеспечить кратковременное значительное увеличение скорости движения АПЛ в надводном положении и даже ее полет со скоростью М=0,5…1,0 в режиме атаки для запуска торпед и ракет в надводном положении для обеспечения надежности запуска и точности попадания при неуязвимости АПЛ для средств обороны противника.

2. Обеспечить надежное управление вектором тяги ЖРД и управление атомной подводной лодки по углу крена (по ракетной терминологии) за счет применения двух блоков сопел крена, содержащих по два оппозитно установленных сопла крена, и их рационального крепления на двигателе на кольцевом коллекторе и применения четырех наклонных тяг, обеспечивающих передачу вращающего момента на сопло двигателя и далее - на силовую раму при минимальном весе элементов конструкции, передающих момент вращения.

3. Значительно повысить надежность работы системы управления ракетой по крену за счет применения двух трехходовых кранов: газа и горючего и общего привода для них. Такая конструкция предотвращает невключение одного из сопел крена, например, вследствие отказа пускоотсечного клапана горючего.

1. Атомная подводная лодка, содержащая прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами, прочную рубку и спасательную всплывающую камеру, установленную внутри прочного корпуса под прочной рубкой, кормовую оконечность с гребным винтов, со ступицей, установленной на гребном валу, соединенном с электродвигателем и, по меньшей мере, один ядерный реактор, соединенный трубопроводами контура циркуляции с турбогенератором, который электрическим кабелем соединен с аккумуляторами и с электродвигателем, отличающаяся тем, что к прочному корпусу прикреплена, по меньшей мере, одна герметичная мотогондола обтекаемой формы с быстросбрасываемой торцовой заглушкой и с жидкостным ракетным двигателем.

2. Атомная подводная лодка по п.1, отличающаяся тем, что внутри прочного корпуса установлены баки окислителя и горючего, соединенные трубопроводами с каждым жидкостным ракетным двигателем.

3. Атомная подводная лодка по п.1, отличающаяся тем, что внутри прочного корпуса установлены термоэлектрические генераторы, соединенные трубопроводами контура циркуляции с ядерным реактором.

4. Атомная подводная лодка по п.1, отличающаяся тем, что внутри прочного корпуса установлен катализатор водорода и кислорода, соединенный кабелем с аккумуляторами.

5. Жидкостный ракетный двигатель морского исполнения, содержащий силовую раму, камеру сгорания, закрепленную на узле подвески к силовой раме, имеющую головку, цилиндрическую часть и сопло, газогенератор и турбонасосный агрегат, содержащий, в свою очередь, турбину, насос окислителя, насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с головкой камеры сгорания через узел подвески, отличающийся тем, что сопла крена сгруппированы в блоки сопел крена попарно и установлены на силовом кольце, установленном на наружной поверхности легкого корпуса в его поперечном сечении, к соплам крена через трехходовые краны газа и горючего присоединены, соответственно, трубопровод подачи газогенераторного газа, другой конец которого соединен сначала с трубопроводом отбора газа, и трубопровод горючего, при этом блоки сопел крена закреплены на силовом кольце при помощи двух наклонных тяг.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к конструкциям многоступенчатых ракет-носителей (РН), состоящих из ракетных модулей (блоков) и предназначенных для выведения полезных грузов на различные околоземные орбиты как непосредственно, так и с помощью дополнительной верхней ступени - блока довыведения, составляющей вместе с полезным грузом головной блок РН.

Изобретение относится к ракетной технике. .

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к ракетам для межзведных перелетов с жидкостным ракетным двигателем, выполненным по закрытой схеме, с дожиганием газогенераторного газа, и к средствам управления ракетой по крену, и предназначено для управления вектором тяги двигателя и ракетой по тангажу, рысканию и крену.

Изобретение относится к ракетной технике, в частности жидкостным ракетным двигателям. .

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано преимущественно в жидкостных ракетных двигателях. .

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к созданию ракет-носителей (РН) и разгонных ракетных блоков (РБ) с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД). .

Изобретение относится к ракетному двигателестроению. .

Изобретение относится к космической технике, в частности к реактивным двигателям, преобразующим тепловую энергию источника тепла в энергию газовой струи, создающей реактивную тягу двигателя.

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к жидкостным ракетным двигателям, работающим на трех компонентах топлива: криогенном окислителе, углеводородном горючем и жидком водороде.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к турбонасосному агрегату жидкостного ракетного двигателя. .

Изобретение относится к технике управления движением подводных аппаратов. .

Изобретение относится к области производства подводных работ для зондирования морского дна в целях донного профилирования, прокладки трасс трубопроводов с привязкой к географическим координатам, обнаружения заиленных объектов.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания средств для осуществления подводных транспортных операций, например для транспортировки подводных технологических средств разведки, обустройства и эксплуатации морских месторождений полезных ископаемых, необходимых расходных материалов.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания средств для осуществления подводных транспортных операций, например для транспортировки подводных технологических средств разведки, обустройства и эксплуатации морских месторождений полезных ископаемых, необходимых расходных материалов.

Изобретение относится к области водолазной техники, а именно к средствам передвижения водолазов под водой. .

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования обводов корпуса транспортного средства. .

Изобретение относится к строительству и эксплуатации подводного танкера. .
Изобретение относится к телеуправляемым подводным робототехническим системам, обеспечивающим высокоточное обследование, фотовидеосъемку и профилирование подводных протяженных поверхностей.

Изобретение относится к судостроению и энергетике, касается создания энергоустановок подводных лодок. .

Изобретение относится к судостроению и энергетике, касается создания энергоустановок подводных лодок. .

Изобретение относится к области подводной техники и может быть использовано в подводных лодках

Изобретение относится к судостроению, преимущественно атомному подводному

Наверх