Подводные лодки проекта 955 Борей

Предисловие

Эта статья рассказывает о проекте российской подводной лодки 955, класса Борей. Дополнительная информация из открытых источников подтверждает, что для неё, чтобы уменьшить шум, создаваемый основными редукторами силовой установки, имеет гибридную силовую систему. Она является турбина с электрической передачей (TE) для медленного движения и сокращение турбины (TR). Для движения выше восьми узлов. Кроме того, в этой статье обсуждается одно объяснение использования судна реактивного насоса, в то время как проект 885 Ясен имеет «открытый» перекошенный семи лопастной винт.

Резюме

В связи с серьезными финансовыми ограничениями, налагаемыми на новые российские программы строительства атомных подводных лодок после распада Советского Союза, были временно затруднены. Дизайнеры бюро Рубин, работали в здании 55 на Северном механическом предприятии в Северодвинске. Использовали двигательную установку и компоненты корпуса под давлением из отмененного проекта 971 Корпуса Акула для завершения первых двух корпусов. В меньшей степени такой же подход можно было использовать Ясен. Класс Борей и Ясен можно описать как атомные подводные лодки поколения 3.5, а не четвертое поколение.

Общие дискуссии

Как обсуждалось в различных публикациях, проект 955 и 971 используют основную турбину GTZA OK-9VM. Сейчас эта система TR включает в себя «планетарное двойное сокращение». Тот же источник также заявляет, что судно обладает возможностью «электрического двигателя» (TE). Как обсуждалось ранее, обеспечивается двигателем постоянного тока мощностью 5 500 л.с. Вероятно, PG-141, также использует в качестве основного двигателя все варианты советского / русского дизельного корабля образца Кило (SS).

Вероятно, все советские и пост советские атомные подводные корабли, имеют номинальную мощность силового агрегата. Мощностью около 50000 на вал используют систему GTZA OK-9VM с тем же двухступенчатым планетарным редуктором. Эта оценка включает в себя Акула и Сиера, Оскар и – да – даже Тифон. Однако, ни один из этих классов не имеет возможности TE. Такая стандартизация остается типичной, для основных атомных подводных лодок.

Использование системы ОК-9ВМ было расширено до Борей. Русские называют атомную подводную лодку четвертым поколением.
По-видимому, использование существующего силового агрегата было результатом отсутствия финансирования. Эта ситуация, существовала в российской промышленности в 1997 году. Когда он был, из-за сокращения расходов, радикально переработали двойную мощность (использование концепции единого вала), которая использовала носовые и кормовые секции отмененных (демонтированных) проектов 971. По этой причине, по крайней мере, первые два судна имеют восемь торпедных аппаратов: четыре 650 мм и четыре 533 мм, «тяжелое» оружие для SSBN.
Ведущий блок БОРЕЙ, Ю.Долгоруков использовал секции из отмененного K-337, в то время как второй корабль, А.Невский, использовали участки K-333.
K-337 в 1992 году не произведена, оболочка применен с целью производства K-535 «Ю. Долгорукий» серия 955
K-333 в 1993 году не произведена, оболочка применен с целью производства K-550 «А. Невский» серия 955А

Обсуждения проблемы шума низкой скорости планетары

Планетарные редукторные концепции имеют примерно две трети веса и половину объема зубчатых систем с двойным редуктором. Они передают одну и ту же лошадиную силу. Но планетарные системы, могут иметь низкоскоростные акустические уязвимости, не характерные для концепции с фиксированной цепью. Как обсуждается ниже, объяснение для оцененного использования низкоскоростных TE в лодке, которое будет работать в основном при медленном движении.

Входная мощность для простых редукторов обычно находится непосредственно от главной двигательной турбины до солнечной шестерни с выходом от держателя или ярмо планет. Непосредственно, сила вращает винт в одноступенчатой концепции. В двухступенчатых (двойных редукционных) концепциях, таких как GTZA OK-9VM, выход первого этапа представляет собой вход во второй этап.
При относительно высокой быстроте вращения, планеты удерживаются против зубчатого колеса с помощью центробежной силы.

При очень низкой быстроте вращения, планеты из-за силы тяжести будут отходить от кольцевой шестерни. Тогда они пройдут через верхнюю дугу круга вращения, и упадут к солнечной шестерне. Таким образом, низкая быстрота вращения, являются медленным движением судна. Менее точно обработанные планетарные шестерни создают энергию удара как от зубного шлема. Так и от изменений положения – независимо от того, насколько малы – от планет относительно кольцевых и солнечных шестерен. Таким образом, планетарные редукторы могут создавать больше шума на очень маленьких скоростях.
В этом контексте становится очевидным необходимость использования пониженных скоростей. Это, по-видимому, еще один случай: «Лучше враг достаточно хорош», а «Лучше» – сокращение низкоскоростных акустических проблем за счет проектирования и изготовления высокодоходной системы передач. А также, «достаточно хорошего» развития маломощной двигательной способности, которая решает проблему гула. Инженеры снова взяли дешёвый подход.

Обсуждение борейского насоса-профиля

Насос-реактивный двигатель, как и обычный винт Акула, приводится в движение левым (поршневым) валом. Преимущество насоса-реактивного мотора заключается в том, что статор направляет тягу, создаваемую ротором вдоль оси подводной лодки. Это уменьшает тягу, которая, в свою очередь, уменьшает крутящий момент на корпусе. Что позволяет поверхности управления кормы быть меньше, чем в случае обычного винта. Это позволило использовать кормовую секцию гораздо меньшего проекта 971. В соответствии с этой оценкой общности в пределах погрешности измерения, ширина как кормовых плоскостей Борей, так и Акула составляет 45 футов. Однако, это значение составляет только восемь процентов от общей длины, но 12 процентов от длины 971.

Это может быть основной причиной того, что у лодки есть насос-реактивный двигатель. А новый российский SSGN класса 885 имеет обычный (открытый) перекошенный семилопастный винт.

Форма насос-реактивный «бандаж» (уменьшающийся внутренний диаметр носового до кормовой части) ускоряет в-поток, таким образом, увеличивая давление – повышает движение. Акустическая сторона реактивной струи состоит в том, что такие концепции производят две частоты форсирования. Компонент лезвия при быстроте вращения вала гребного винта, умножает количество лопастей на роторе. А компонент движения статора, при действии вращения гребного винта, умножает количество лопастей на статоре. Хотя статор по конструкции неподвижен, он имеет быстроту вращения относительно ротора.
Количество лопастей ротора и лопастей статора в насосно-струйной комплектации обычно представляют собой разные простые числа. Например, насос-струя на торпеде Mark Mark 50 имеет 11 лопастей на роторе и 13 лопастей на статоре. Насос Jet-класса класса 877V Кило – «АЛРОСА» – имеет 11-лопастной ротор и семи ходовой статор. Данные указывают, что статор проекта 955 может – повторить – иметь 11 лопастей.

Акустическая проблема возникает, когда кратные частоты выключения ротора и статора совпадают и происходит повторное усиление. Если, например, насос-реактивная концепция обладает семи лопастным ротором и 11-образным статором, то кратные скорости ротора и скорости статора будут совпадать в 11 раз. Также с частотой вращения ротора, которая в семь раз превышает быстродействие статора. Если известно число лопаток роторной системы, число лопаток на статоре может быть определено на основе мощности сигнала. Если конфигурация лопастей ротора неизвестна.
Обсуждение большой максимальной суммарной скорости и поворотной кнопки (TPK).

Первоначальный корпус USS SCORPION (SSN 589) был разрезан пополам и 128-футовая ракета была вставлена для создания USS GEORGE WASHINGTON (SSBN 598). Общая длина была увеличена на 51 процент, от 252 футов до 380 футов. За исключением конструкции паруса, корабль является, по существу – Акула. Удлиненным на 53 процента (364 фута до 558 футов), но с той же 50 000 валовыми моторами GTZA OK-9VM основной силовой тягой как 971.

Многочисленные открытые информационные издания, перечисляют максимальную быстроту Акулы как 33 до 33,3 узла. Если, как и пример 589/598 выше, максимальная быстрота погружения снижается на 24 процента от значения Акулы в 33 узла. Результат будет около 25 узлов, а значение будет примерно на 33 процента выше чем 971 на средних и высоких скоростях. При быстроте ниже 10 узлов – и особенно на движении ракетного патрулирования – это соотношение будет «затухать». Потому что, насосные форсунки не так эффективны при медленном движении, как обычные винты. Для достижения силы 29-узловой мощности, 955 потребует около 80000 лошадиных сил.

Если бы русские разработали новую основную сборку турбины для Ясен, она, вероятно, также была бы использована Борей. Однако, поскольку в единицах класса 955 используется силовая передача GTZA OK-9VM, вероятно, проект 971 также использует эту систему. Если она использует систему GTZA OK-9VM и имеет возможность в 31 узел, то это примерно на восемь процентов выше, чем значение Акулы.

Источник предоставляет следующую информацию:

(Цитата) Сейчас (август 2012), согласно информации, последнее морское испытание указывает на не готовность судна до лета 2013 года. Одна из проблем, что реактор не только не обеспечивает достаточную силу для судна, но и то, что работа судна также является шумной . (конец цитаты). Предполагается, что сообщаемые шумовые проблемы – это то, что можно было ожидать, если используем основную станцию GTZA OK-9VM. Которая хранилась в плохой окрущающей среде с 1993 года.

Шум: не новая проблема

В журнале Naval Engineers Journal говорится, что еще во второй мировой войне проблема шума редуктора привела к принятию решения о снятии передач. Напротив, оба вала немецкого типа XXI SS использовали одноступенчатую шестерню, между двигателем и валом гребного винта и одноступенчатое зубчатое колесо.
Обсуждения подруливающего устройства

Как обсуждалось, есть два маневрирующих двигателя, расположенных в корме, в закрытых «туннелях». Между внешним «легким» корпусом и корпусом давления. Эти моторы управляются двухскоростными двигателями PG-160 силой 410 л.с. каждый. Учитывая использование этих моторов для малого движения, наиболее вероятными конфигурациями будут 750 и 375 об / мин с источником питания 50 Гц.
Эти относительно высокое быстродействие лодки являются результатом требований к дизайну. Которое соответствует соотношению скорости мотора и hp-номинала к размеру. Чем медленнее, тем больше двигатель с тем же рейтингом hp. Эта связь была убедительной причиной для оценки подводных лодок 636. С использованием планетарного редуктора звездной конструкции с коэффициентом около 2. Один, для уменьшения максимальной скорости вращения вала гребного винта для 636 единиц до 250 об / мин от максимума 500 об / мин для старшего проекта 877. При этом все еще используется основной двигательный мотор PG-141 силой 5500 л.с. для обоих проектов.

Скорости двух узлов и четырех узлов являются разумными предположениями для двухскоростной Борей системы малой тяги, разработанной в первую очередь для маневрирования в порту. Частота вращения и тип установки этих двигателей указывают на то, что маловероятно, что они могут работать спокойно.

Предположение, что двигатели могут быть «электрическими моторами», снижается, так как судно имеет двигатель мощностью 5 500 л.с. (4,1 мВт). Это тяговая мощность для режима TE. Использование реактивного двигательного насоса приводится в действие одноступенчатой редукцией с отношением около шести к одному. Такая концепция редуктора от мотора к валу будет значительно меньше, чем основная редукторная передача.