Вначале был шест

Вначале был шест

Мы упоминали о триедином комплексе: корпус - двигатель - движитель. Прежде речь шла преимущественно о корпусе. Разумеется, о каждом из двух других компонентов комплекса можно написать столь же много. Но автор не ставит перед собой эту задачу. В то же время следует сказать хотя бы коротко о двигателе и движителе.

Вначале был шест

Ушли в прошлое красавцы-клиперы, у которых в качестве двигателя был ветер. Лишь изредка на Волге да на боковых реках увидишь колесные пароходы. Только одни спортсмены и туристы предпочитают двигаться на веслах. Не прижились на флоте и роторы Флетнера - цилиндрические махины из металла, установленные на палубе вместо парусов.

Ушли в прошлое красавцы-клиперы, у которых в качестве двигателя был ветер

А вот винт, гениальное открытие Архимеда, продолжает служить в качестве движителя. Он оставался, по сути дела, неизменным, когда его вращала паровая машина, позднее - двигатель внутреннего сгорания, газовая турбина и электромотор. И даже сегодня, когда властно вступает в свои права энергия расщепленного атомного ядра, когда все больше появляется судов с атомными энергетическими установками, винт остается самым надежным движителем, который прочно занимает свое место в триедином комплексе.

Ушли в прошлое красавцы-клиперы, у которых в качестве двигателя был ветер

Впрочем, следует оговориться: не столь уж прочно. На судах появляется новый движитель - водомет. Упрощенно его схема сводится к следующему. Двигатель приводит в действие насос, всасывающий воду через отверстие. Получив в насосе ускорение, вода выбрасывается сзади судна. Возникает реактивные силы, которые и двигают корпус судна. Естественно, чем мощнее двигатель и чем выше производительность насосов, тем быстрее движется корабль.

А вот винт, гениальное открытие Архимеда, продолжает служить в качестве движителя

Вначале водометы применялись на небольших катерах. Сейчас их используют уже на более крупных катерах и добиваются высокой скорости хода. Примером, в частности, может служить одно из крылатых судов, построенных сормовичами в 1962 году. Называется оно "Чайка", скорость хода около 100 километров в час.

Несомненно, в будущем водомету отведут подобающее ему место в отдельных случаях в качестве движителя судов. Ведь он не мешает судну ходить по мелководью, преодолевать мели, хотя его коэффициент полезного действия несколько уступает к.п.д. гребного винта.

У нас в стране несколько лет назад была разработана новая схема крыльчатого цепного движителя. В основу его положено использование подъемной силы крыла. Профилированные лопасти движителя установлены за кормой судна в два ряда. При движении один ряд загребает воду и отбрасывает ее к лопастям второго ряда. Поток ускоряется, судно начинает двигаться быстрее. К сожалению, этот проект пока еще не нашел применения на флоте, так как механизм движителя очень сложен в изготовлении и уходе. Однако есть основания полагать, что в будущем крыльчатый цепной движитель будет применен в судостроении. У него значительно выше коэффициент полезного действия, чем у гребных винтов. Не случайно изобретатель из-за оригинального внешнего вида назвал свое детище "улыбкой будущего".

Несколько лет назад ленинградец Юткин, производя дома опыты с электрическим током, уронил в тарелку с водой обнаженные концы провода. Произошло короткое замыкание. Сила разряда была такой, что тарелка раскололась. Цепкий ум экспериментатора приметил этот вроде бы незначительный случай. Так родилось открытие. Явлению было присвоено имя: электрогидравлический эффект - ЭГЭ.

Сущность явления заключается в том, что короткий импульс тока большой мощности порождает искру - разряд. Этот разряд обладает исполинской ударной силой, которая крошит камни, уплотняет вещества и даже может штамповать изделия из металла. Сейчас в промышленности внедряется обработка металлов этим способом. Изготовлены мощные камнедробильные агрегаты.

- Все это очень хорошо, - могут сказать читатели, - но какое отношение имеет электрогидравлический эффект к судостроению и, в частности, к движителям скоростных судов?

Оказывается, имеет.

В ряде стран, в том числе и у нас, сейчас ведутся работы над проектами судов, у которых будут установлены электродвижители, основанные на электрогидравлическом эффекте. Как же будут работать такие движители?

Представьте себе днище большого судна. Почти в самой корме его установлены сотни конических трубок. Эти трубки имеют невозвратный клапан, позади которого расположены электроды, питающиеся от мощной установки. Ток будет подаваться к электродам короткими импульсами большой мощности. Электрический разряд вытолкнет из трубки воду с огромной силой. В трубке образуется вакуум, сработает клапан и поступит новая доза воды.

Количество трубок измеряется сотнями. Число импульсов может быть большим - сотни в минуту. Представляете, какая мощная сила приложится к судну! Корабль, оборудованный электрореактивным движителем, сможет развивать высокую скорость. Специалисты предполагают, что на таком судне можно обойтись и без руля. Его роль будут исполнять несколько видоизмененные трубки, способные выталкивать воду не только назад, но и вперед. Рулевое устройство будет весить всего несколько десятков килограммов, а работать станет лучше многотонного и громоздкого руля. Значительно снизится доля силовой установки в общем весе судна. Не нужны будут тяжелые стальные винты, не надо редукторов, передающих вращение от двигателя на гребной вал. Комплексная автоматизация позволит значительно упростить управление движителями и рулем. Одним словом, электрореактивный движитель может войти в практику постройки скоростных судов.

Среди прочих определений и эпитетов наш век часто называют атомным. Относится это и к судостроению. Декабрь 1959 года вошел в историю памятной вехой: в строй действующих судов морского флота нашей страны вступил атомный ледокол "Ленин".

Мощность его трехвальной турбоэлектрической установки составляет 44 тысячи лошадиных сил. В состав атомной энергетической установки входят три реактора, работающих на двуокиси урана. Нагретая в реакторе вода отдает тепло в котлы, в которых получается пар, свободный от радиоактивных загрязнений. Этот пар вращает лопатки турбин, соединенных с электрогенераторами. Ток от электрогенераторов поступает к электромоторам гребных валов. Пар из турбины конденсируется и конденсат поступает снова в котел.

Нелишне напомнить, что несмотря на мощную биологическую защиту, которая состоит из набора листов нержавеющей стали, водяных прослоек и бетона с заполнителем из лимонитовой руды; несмотря на то, что реакторный отсек отделен стальными плитами толщиной 400 миллиметров - несмотря на все это, общий вес атомной энергетической установки ниже, чем вес двигателя с полным запасом топлива обычных судов. К тому же следует учесть, что ни один корабль не может совершать столь длительные автономные плавания без пополнения запасов топлива. Атомоход "Ленин" к моменту первой перезарядки топлива прошел свыше 50 тысяч миль, из них более двух третей во льдах.

Прошло всего несколько лет после постройки и первого плавания атомохода "Ленин", и мир вновь рукоплескал судостроителям и морякам: экипаж советской атомной подводной лодки "Ленинский комсомол", пройдя подо льдами Арктики, водрузил алый флаг на Северном полюсе.

Время словно ускоряло бег, и в такт этому ускорению еще известие: отряд советских подводных атомоходов совершил кругосветное плавание! Командиром отряда атомоходов был вице-адмирал Герой Советского Союза Анатолий Иванович Сорокин. О подготовке к этому походу, о людях, совершивших его, о своих впечатлениях и мыслях вице-адмирал рассказывает в книге "Мы с атомных". Тем, кто интересуется, можно порекомендовать прочесть эту книгу. А здесь хотелось привести лишь несколько строк. Они, пожалуй, лучше всего свидетельствуют о том, как в наши дни фантастика становится явью, как оживают страницы Жюль Верна.

Итак, говорит советский адмирал:

- Были и минуты необычных ощущений. Докладывают мне, что за бортом лодки гидроакустиками прослушиваются непонятные звуки. Выхожу из рубки, надеваю наушники. Слышу что-то похожее на громкий посвист птиц. Потом резкое:

- Фь-ю-ю-ю-ю!..

"Фь-ю-ю-ю" нарастает, становится громче.

В чем дело?

Включаем систему телевидения.

Оказывается, нас сопровождает большое стадо касаток. Смотрят на нас удивленными глазами. Что это, мол, еще за невидаль такая?

Увеличиваем ход, уходим от них.

Киты для лодки, если вдуматься, не такие уж безобидные существа.

Атомоход имеет колоссальную скорость. Когда американская атомная подводная лодка "Сидрегон" налетела на кита - кит был разбит в клочки. Но и "Сидрегон" поломал оба винта. Так что приходилось применять меры предосторожности, - заканчивает рассказ адмирал.

Поскольку в этой главе идет речь о движителях, можно сказать, что на атомоходах применяются гребные винты с шестью или восемью лопастями. Одним из технических приемов, которые все более прочно входят в практику судостроения, является оснащение кораблей, в том числе и атомоходов, винтами регулируемого шага. Как отмечалось выше, они позволяют обеспечивать изменение скорости хода от полного вперед до полного назад без изменения направления вращения валопровода.

Поскольку в этой главе идет речь о движителях, можно сказать, что на атомоходах применяются гребные винты с шестью или восемью лопастями

О том, что атомные энергетические установки завоевывают все большее место на флоте, говорят и такие факты. В Англии построены атомная подводная лодка "Дредноут" и еще семь торпедных и ракетных субмарин, вооруженных "поларисами". Закончено строительство первой французской атомной лодки. По два подводных атомохода собираются строить Канада и Голландия.

Сравнительно быстрыми темпами сооружаются и надводные корабли с атомными энергетическими установками. Уже давно рыскают в океане американский авианосец "Энтерпрайз" с машинной установкой мощностью 300 тысяч лошадиных сил, атомный крейсер "Лонг Бич", фрегат "Бейнбридж" и еще несколько подобных кораблей-атомоходов.

Кораблестроители США построили грузопассажирское атомное судно "Саванна", мощность энергетической установки которой составляет около 20 тысяч лошадиных сил. С августа 1962 года атомоход "Саванна" за три года прошел более 75 тысяч миль. По заявлению председателя Комиссии по атомной энергии США, к 1980 году атомная энергия на военных и гражданских судах США получит широкое распространение.

Американский технический журнал "Вестник судостроения и судоходства" писал в 1965 году, что США стремятся к тому, чтобы все военные суда крупнее эсминца имели атомные энергетические установки. Такими же установками будут снабжены штабные и большие транспортные суда вспомогательного флота ВМФ.

Упомянутый выше председатель комиссии считает, что через 10 лет будет решена проблема обеспечения топливом атомных установок с таким расчетом, чтобы они могли действовать без перезарядки весь срок службы судна. К той же поре будут созданы атомные установки с мощными реакторами, усовершенствованными реакторами-конверторами и реакторами-размножителями.

В Западной Германии спущен на воду атомоход "Отто Ган", предназначенный для перевозки руды и других тяжелых грузов.

В Японии, начиная с 1956 года, ведутся широкие исследования проблем, связанных с проектированием, постройкой и эксплуатацией атомных судов.

Созданы проекты и проведены тщательные исследования проектов крупных быстроходных судов-атомоходов. Среди них обращает на себя внимание проект танкера водоизмещением пятьдесят тысяч тонн, со скоростью хода 24 узла, которую обеспечивает силовая установка мощностью полтораста тысяч лошадиных сил. Интересен проект сухогруза со скоростью хода 27 узлов.

Возникает вопрос, насколько реально осуществление этих проектов? В печати было сообщение о том, что концерн Мицубиси еще в 1964 году разрабатывал конструктивные чертежи атомного подводного танкера, способного взять на борт в один рейс 30 тысяч тонн груза. Наличие конструктивного чертежа означает серьезное намерение концерна. По конструктивному чертежу можно начинать заказывать металл и готовить рабочие чертежи.

К концу первого десятилетия исследовательских работ по мирному использованию атомной энергии японские судостроители заложили первое атомное судно. Атомоход будет выполнять океанографические работы. Мощность его реактора 36 мегаватт. Топливом будет служить двуокись урана. Пар от двух парогенераторов поступает в двухкорпусную турбину мощностью 10 тысяч лошадиных сил. Атомоход будет иметь водоизмещение около 7 тысяч тонн. Его постройка будет стоить около шести миллиардов иен. Судно двигается с крейсерской скоростью 18 узлов.

Учитывая возможность отказа работы реактора, на судне устанавливается обычный котел, который обеспечит судну возможность передвижения со скоростью 10 узлов.

Начало семидесятых годов нынешнего века напоминает, если провести аналогию, тот же период девятнадцатого столетия. Помните, как тогда паровая машина "гадкого утенка" теснила парус? Нечто подобное происходит и сейчас. Энергия атома прочно занимает подобающее ей место. Технические журналы полны сообщениями о проектах, разработках, прикидочных расчетах, связанных с атомными энергетическими установками.

Америка: атомный ледокол и научно-исследовательская атомная лодка с глубиной погружения до 4 километров.

Англия: океанский лайнер водоизмещением тридцать тысяч тонн и скоростью хода 24 узла.

Франция: на лайнере "Франс" предполагается замена котельной установки атомным реактором.

Италия: замена котлов на реактор у лайнера "Леонардо да Винчи".

Япония: создается проект океанского пассажирского лайнера на подводных крыльях с атомной энергетической установкой. В проекте его собрат - такой же трансатлантик, но только на воздушной подушке. Крылатый атомоход будет иметь водоизмещение тысячу тонн и возьмет на борт почти триста пятьдесят пассажиров. Его силовая установка мощностью более 50 тысяч лошадиных сил сообщит атомоходу скорость около 120 километров в час.

Графитогазовый реактор атомохода будет размещаться в специальной обтекаемой гондоле, опущенной под воду на глубину нескольких метров. При швартовке гондола уберется в корпус.

И радостно сознавать, что наша Родина вновь демонстрирует свою авангардную роль в строительстве судов с атомными установками. Речь идет об "Арктике" - самом мощном в мире атомном ледоколе, который строится в Ленинграде. Некоторое представление о новом судне дают следующие цифры: длина ледокола 140 метров, а ширина более 30. В центральном отсеке "Арктики", где разместится ядерная установка, вполне свободно встанет десятиэтажный дом.

Новый ледокол будет значительно мощнее атомного первенца. Он сможет проводить караваны судов практически в любом льду и с более высокой скоростью, чем сейчас. Атомная установка обеспечит "Арктике" неограниченный район плавания без захода в порты. Один штрих: пассажирскому лайнеру на пути из Европы в Америку требуется около пяти тысяч тонн жидкого топлива. Атомный ледокол для преодоления подобного пути израсходует чуть более двух килограммов ядерного горючего.

Но разве атомными силовыми установками исчерпывается многообразие силовых установок? Конечно же, нет! В повестке дня - создание энергетических судовых установок на химических электрогенераторах, иначе называемых топливными элементами. Суть их состоит в том, что в химических электрогенераторах осуществляется непосредственное преобразование химической энергии топлива в электрическую. Среди них существуют газовые топливные элементы (водородно-кислородные), твердотопливные (уголь, металлы), жидкотопливные (спирт).

Специалисты утверждают, что лет через десять можно ожидать появления химических электрогенераторов мощностью около тысячи киловатт с к. п. д. до 0,6, при этом стоимость одного киловатта мощности будет втрое-вчетверо ниже, чем на маломощных электростанциях.

Весьма перспективным источником энергии в недалеком будущем могут стать термоэлектрические генераторы, состоящие из батареи термоэлементов. Термоэлемент представляет собой замкнутую электрическую цепь, образованную двумя разнородными материалами. При нагревании одного конца спая и при охлаждении другого в цепи возникает электрический ток. Иными словами, тепло непосредственно превращается в электроэнергию.

Подобные термоэлектрогенераторы созданы в ряде стран, в том числе и в Советском Союзе. Известно, например, что в 1964 году советские специалисты построили ядерный реактор-преобразователь "Ромашка". Подобное устройство является первой в мире установкой, где осуществлено преобразование тепловой энергии ядерной реакции в электрический ток. Разница температур составляет в "Ромашке" 770 градусов. Кремний-германиевые термоэлементы установки развивают мощность 500 ватт при силе тока почти 90 ампер. Специалисты высказывают предположение, что в будущем термоэлектрогенераторы можно будет использовать в качестве главных или аварийных двигателей на небольших морских судах.

Стали хрестоматийными рассуждения о том, как в нынешний век сокращается время между рождением технической идеи и ее воплощением. Например, потребовалось полвека, чтобы осуществить идею телефона. Внедрение радио потребовало трех с половиной десятилетий. Телевизор прошел путь от лаборатории до производства за четырнадцать лет. Атомная бомба - за шесть лет. Транзистор - за пять лет. Вот оно, наглядное свидетельство темпов ускорения технического прогресса!

Поэтому, пожалуй, не покажутся чересчур фантастическими и нереальными предположения о том, что уже в ближайшие годы мы станем свидетелями, как на корабли придет плазменная энергетика, иначе говоря, реакция синтеза легких элементов. Так будет, ибо между сегодня и этим будущим гораздо меньшая дистанция, нежели между нами и нашим предком, впервые пришедшим к мысли: плавать - значить жить.