Двигатель подводной лодки, атомный реактор, гребной винт

Самые первые экземпляры подводных судов приводились в движение исключительно мускуль­ной силой. Когда в 1776 г. сержант Ли на «Аме- рикен Тертл» пытался потопить британский фрегат «Игл», ему приходилось вращать гребной винт вручную. Потопивший «Хаусэтоник» 17 февраля 1864 г. «Дейвид» также приводился в движение вручную, только двигатель подводной лодки был сравнительно более мощной — во­семь человек. Впрочем, на других опытных об­разцах того же «Дейвида» уже устанавливался паровой двигатель — например, на том, кото­рый 5 октября 1863 г. под командой лейтенанта Гласела поразил шестовой торпедой федераль­ный линейный корабль «Айронсайдз».
Двигатель подводной лодки, атомный реактор, гребной винт

Впрочем и «Тертл», и «Дейвида» следует считать скорее не подводными лодками, а полу­погружными судами: они вынуждены были оста­ваться у самой поверхности, так как иначе было никак не обеспечить поступление воздуха для работы двигателя и экипажу для дыхания. Впро­чем, к 1860 г. уже появился электромотор, ко­торый не требовал воздуха для сгорания и не вырабатывал выхлопных газов. Такой мотор ис­пользовался на многих первых опытных образ­цах как для надводного, так и для подводного хода и до сих пор используется на многих под­водных лодках как источник энергии как в том, так и в другом положении — даже на атомных подводных лодках.

Также проводились эксперименты с пароаккумулирующими двигателями: запас пара наби­рался в надводном положении и расходовался после погружения, как на подводных лодках типа «Норденфельт». Но дальнейшего развития эти эк­сперименты не получили.

Когда Лобеф проектировал «Нарвал», он снаб­дил свою лодку двумя типами двигателей: поршневой паровой двигатель для над­водного хода и питающийся от аккумуляторов электромотор для подводного.

При подводном ходе, со времен «Нарвала» до наших дней (если речь пойдет о неатомных суб­маринах), электромотор питается током напря­мую от аккумуляторных батарей. Несмотря на все технические ухищрения, батареи эти имеют ограниченную емкость и нуждаются в частой пе­резарядке. Насколько часто необходима такая пе­резарядка, зависит от конкретного режима эк­сплуатации подводного судна; в боевой обста­новке это может требоваться ежедневно. Для пе­резарядки аккумуляторов используются двигате­ли надводного хода, которые играют роль гене­раторов и вырабатывают электрический ток. Таким образом, подводная лодка становится не­зависимой боевой единицей и может достаточно долгое время действовать вдали от базы, — на­столько долгое, насколько позволяет запас топ­лива на борту. Таким образом, двигательная установка подводной лодки состоит из теплового двигателя (парового или дизельного), передаточ­ного механизма, электромотора и генератора, передаточного механизма, вала, передающего вра­щательный момент на винт.

При обычном надводном ходе работают оба передаточных механизма и электромотор бездей­ствует. При погружении тепловой двигатель от­ключается и вращать гребной винт начинает электромотор. При перезарядке батарей отклю­чается передаточный механизм «электромотор — гребной вал», то есть аккумуляторы перезаря­жаются от работы дизелей.

Кроме главных гребных двигателей (как пра­вило, весьма мощных), на некоторых подводных лодках устанавливался еще один, гораздо менее мощный, двигатель (электродвигатель экономично­го хода) — специально для эксплуатации на малых скоростях, например на итальянских суб­маринах типов «Балилья» (1928) и «Сен Бон» (1941), а также на некоторых типах подводных лодок других ВМФ.

Первые подводные лодки, постройки 1900-1905 гг., оснащались только одним тепло­вым двигателем, одним электромотором и одним гребных винтом, последний при этом помещался на самом «хвосте» лодки, коаксиально с корпу­сом. Примерно с 1905 г. конструкторы начали устанавливать на подводные лодки по два тепло­вых двигателя, два электромотора и два гребных винта (расположенных симметрично под корпу­сом). В результате такой модификации руль так­же переместился под корпус, за пропеллеры — как у надводных кораблей.

Проведенные после второй мировой войны гид­родинамические исследования привели к тому, что на подводных лодках снова стали устанавли­вать один гребной винт, — причем как на очень больших атомных подводных лодках с баллисти­ческими ракетами на борту (американские «Огайо», 1982-1983 гг.), так и на самого скром­ного размера дизельных (например, немецкие — «и-1»-«1)-30», 1966-1975 гг.) и многие другие.

К очень редким конструкторским решениям относятся случаи, когда на подводных лодках устанавливались три гребных винта, — напри­мер, так было сделано у итальянской «Фока» (1909), а также у строившихся в 1955-1972 гг. русских подводных лодках типов «Гольф», «Тан­го», «Фокстрот» и «Зулу», оснащавшихся тремя дизельными двигателями и тремя электромотора­ми. Уникальным экземпляром была японская эк­спериментальная субмарина «№ 44» водоизмеще­нием 1390/2 430 т, принятая на вооружение в 1924 г. — на ней устанавливались четыре вин­та; впрочем, в 1932 г. два гребных винта вместе с соответствующими моторами были демонтиро­ваны, и у «№ 44» осталась самая обычная дви­гательная установка на два гребных винта.

У двигательных установок современных не­атомных подводных лодок с одним гребным вин­том принцип действия несколько иной, чем опи­сан выше: гребной винт вращается электромото­ром и при надводном и при подводном ходе. На поверхности ток обеспечивается генераторами, ра­ботающими от теплового двигателя под водой, — обычными аккумуляторами. При такой конструк­тивной схеме передаточные механизмы — слож­ные, дорогие и тяжелые — не требуются вовсе. Впервые подобная двигательная установка — на­зываемая дизель-электрической — стала приме­няться еще в 1941-1942 гг. на субмаринах аме­риканского ВМФ (с двумя гребными винтами) с целью увеличить энерговооруженность и поста­вить четыре мотора вместо двух. Например, на лодках типов «Гэтоу» и «Балао» (1942-1943) устанавливались четыре тепловых двигателя, пи­тавшие четыре генератора, а те обеспечивали ток электромоторам, вращавшим два гребных винта.

Последним словом в развитии двигательных установок подводного флота стало появление на борту субмарин атомного реактора. При этом, если исключить центральное звено, сама по себе двигательная установка — это обычная паровая турбина, передающая вращательный момент на гребной вал посредством зубчатых муфт и ре­дукторов. Принципиальное отличие заключается только в том, что вырабатывают пар не паровые котлы, а атомный реактор, при этом хладагент циркулирует между теплообменниками там, где вырабатывается пар.

Парадоксально, но прогресс в этой области означал то, что история замкнула полный круг: на ультрасовременных субмаринах типа «Огайо* (1982-1983) стоит принципиально точно такая же паровая двигательная установка, как на «Нар­вале» Лобефа 1900 г. или на подводных лодках Норденфельта 1885-1888 гг.

Ранее уже говорилось, что первой настоящей подводной лодкой следует считать «Нарвал», так как он мог свободно управляться как при надво­дном, так и подводном ходе; а все ранние прототи­пы следует именовать «полупогружными судами», так как ни о каком настоящем подводном управле­нии в связи с ними говорить не приходится.

Ультрасовременные же атомные субмарины вообще не рассчитаны на применение в надво­дном режиме — ни в мирное, ни в военное время; они могут оставаться под водой до девя­носта дней, перемещаясь с большой скоростью, и не обнаруживаются обычными радарами (сыг­равшими такую фатальную роль в судьбе немец­ких подводных лодок во второй мировой войне).

Единственной системой, способной обнаружи­вать атомные субмарины, является сонар; но система эта очень сложная и дорогая и имеет ограниченный радиус действия.