Реактивные корабли | ТМ 1938-11

А. АНТРУШИН

Сто лет назад англичанин Смит и швед Эриксон почти одновременно изобрели гребной винт, приводящий в движение пароходы. Он оказался настолько совершеннее громоздких гребных колес, что довольно скоро совсем вытеснил их на морских судах. Преимущества гребного винта были очевидны: коэффициент полезного действия у него выше, он значительно лучше защищен от внешних повреждений, и работа его не зависит от погоды.

Столетняя история существования и развития гребного винта показала, однако, что и этот судовой движитель не идеален. Расположение гребного винта снаружи корпуса довольно часто ведет к авариям. В гаванях, на реках и в ледовых плаваниях нередко ломаются лопасти винтов, случается, что весь винт теряется в открытом море, и судно оказывается в беспомощном состоянии. Не далее как в этом году величайший в мире пароход «Нормандия» потерял в Бискайском заливе один из своих четырех винтов. Он шел в Гавр только на оставшихся винтах, гораздо медленнее обычного. Увеличивая в погоне за скоростью мощность машин, судостроители принуждены ставить несколько винтов на одном корабле; от этого ухудшается обтекаемость кормы корабля.

Нагрузка на гребной винт ограничена строгими пределами. А так как больше четырех винтов на корабль поместить нельзя, то этим кладется предел и скорости корабля. Типы и формы гребных винтов изучены очень хорошо, и практически кораблестроительная техника не знает уже путей их лучшего использования. Поэтому ученые и изобретатели усиленно ищут другие, принципиально новые типы судовых движителей.

Попыток сделано немало. Но из множества изобретений осуществлено и оправдало себя на практике только одно — реактивный движитель. Наилучшую конструкцию реактивного движителя для судов изобрел десять лет назад английский инженер Дональд Гочкисс. С тех пор его движитель, названный конусным, непрерывно совершенствуется. Сейчас он установлен больше чем на двухстах кораблях всевозможных типов, плавающих по рекам всех пяти частей света. Успех этого интересного по конструкции движителя объясняется очень просто: он обладает высоким коэффициентом полезного действия и многими другими достоинствами в условиях плавания по мелководным, труднопроходимым и засоренным рекам.

Как же работает этот конусный судовой движитель?

Он помещается целиком внутри корпуса корабля. Это, по существу, центробежный насос очень простой конструкции. Его корпус, или кожух, имеет форму усеченного конуса. Боковая стенка конуса, обращенная к забортной воде, срезана, так, что в ней получается широкое отверстие. Через него вода входит в конус и выходит наружу. Внутри кожуха насоса на валу вращается крыльчатое колесо с немного изогнутыми лопастями. При быстром вращении этого колеса вода засасывается в узкую часть конуса и подходит к колесу. Здесь она под влиянием центробежной силы получает большое ускорение и выбрасывается наружу из широкой части конуса под прямым углом к оси колеса и по касательной к окружности конуса. Сила скоростного напора воды, втянутой насосом и затем выброшенной через отверстие, и дает реактивное движение кораблю. При нормальной работе лопастей колеса вода выбрасывается из конуса назад, а корабль идет вперед. Чтобы заставить его идти задним ходом, нужно изменить направление вращения крыльчатого колеса.

Реактивные движители спасательного бота. Вид снизу (защитная решетка снята).

Не так давно для береговой службы в Шотландии был построен спасательный бот «Сильвер Джубели», оборудованный конусными движителями. Это очень интересный корабль. Он идет почти с одинаковой скоростью и вперед и назад. Ботом легко управлять даже в бурную погоду и при проходе бурунов или прибоя. Так как конусные движители всегда находятся в воде, то нет опасности аварии механизмов в бурю из-за изменения нагрузки, как это бывает с моторами обычных лодок, когда их гребные винты обнажаются на высокой волне. Конусные движители совершенно неуязвимы извне: их колеса не могут запутаться в канатах или водорослях.

Бот «Сильвер Джубели» невелик: около 10 м длины и 2,75 м ширины. Он весит всего 3½ т. На нем установлены два мотора по 12 л. с., которые приводят в действие две пары конусных движителей диаметром по 80 см. Благодаря системе зубчатых передач крыльчатые колеса движителей делают не более 200 оборотов в минуту. Скорость бота — 7 узлов (13 км) в час. Даже при большой волне и качке «Сильвер Джубели» замедляет ход лишь на треть узла. Конусные движители бота установлены «гуськом», один за другим, потому что корпус корабля слишком узок и негде было разместить их рядом. Такое размещение движителей без ущерба для их действия возможно только на реактивном корабле. Оба комплекта движителей работают примерно с одинаковым числом оборотов, но опытами установлено, что судно идет лучше всего тогда, когда колеса задних конусов вращаются на 5—7% быстрее передних. Если работает только один комплект конусов, «Сильвер Джубели» идет на 1,4 узла медленнее.

Слева — поперечный разрез машинного отделения.

Морской дизель—электрический реактивный корабль.

Другой реактивный корабль, буксир «Би-2», по размещению своих движителей — точная копия бота «Сильвер Джубели». Его конусные движители установлены вдоль корпуса. При небольшой ширине и осадке всего в 30 см буксир может тянуть за собой значительный груз. Его два дизель-мотора по 60 л. с. вращают крыльчатые колеса двух комплектов движителей. Когда «Би-2» идет налегке и ничего не тянет за собой на буксире, его скорость достигает 15 км в час.

Чем больше реактивный корабль, тем выше его достоинства в сравнении с колесными и винтовыми судами. В Англии построен недавно интересный по конструкции мелкосидящий теплоход «Бирчинаф». Он предназначен для плавания по чрезвычайно трудной в навигационном отношении реке Замбези в Восточной Африке. Теплоход построен из гальванизированной стали. Он значительно крупнее «Сильвер Джубели»: в три с лишним раза длиннее и вдвое шире. При таких размерах «Бирчинаф» без груза имеет осадку в воде всего на 20 см. На дне судна установлены два комплекта конусных движителей, которые приводятся в действие двумя четырехцилиндровыми дизелями по 60 л. с. Нижние кромки конусов непосредственно склепаны с листовой обшивкой корабля. Трение вращающихся в конусах колес уменьшено до минимума благодаря шарикоподшипникам. При полных оборотах дизелей нагруженный теплоход идет со скоростью 8 узлов, или 15 км в час. т. е. быстрее, чем шел бы винтовой пароход таких же размеров и мощности.

Для речных судов очень важна надежная защита движителей от плавающих на поверхности или затонувших предметов: веток, досок, веревок и всякого мусора. Поэтому всасывающие отверстия конусов «Бирчинафа» прикрыты специальными решетками. К ним приделаны направляющие пластинки оригинальной формы, которые отбрасывают всасываемые конусом твердые предметы. Проникающие в конус мелкий мусор и гравий немедленно выбрасываются наружу вместе с водой.

Комплекты конусных движителей на «Бирчинафе» расположены рядом, и оба имеют передний и задний ход. Корабль легко управляется, хотя не имеет руля. Поворот происходит в зависимости от того, какая пара движителей и в каком направлении включена. Поворотливость корабля замечательная: он может сделать полный поворот вокруг собственной оси.

Конусные движители теплохода «Бирчинаф».

Реактивный теплоход «Бирчинаф», курсирующий на р. Замбези (Африка). 
Слева Внизу — поперечный разрез машинного отделения: 1 — конусные движители; 2 — главные дизель-моторы; 3 — вспомогательный дизель-мотор; 4 — глушители; 5 — бак, из которого топливо поступает в мотор; 6 — баки, где содержится запас топлива.

Немаловажное достоинство корабля — безопасность плавания. Главные механизмы «Бирчинафа» представляют собой мощные помпы, которые годятся для откачки воды в случае пробоины, для тушения пожара и т. д.

Изолировав с помощью особых задвижек конусные движители от забортной воды, можно осмотреть внутренность конусов даже тогда, когда корабль находится на воде, проверить и отремонтировать крыльчатые колеса, сменить лопасти.

*

Движитель Гочкисса пока распространен лишь на малых речных судах, на мелкосидящих канонерских лодках, плоскодонных буксирах. Но это не значит, что он не пригоден для крупных морских кораблей. Сейчас в Англии заложен первый дизель-электрический реактивный морской корабль с электрической передачей. При такой передаче размещение движителей не будет зависеть от главных механизмов, как это бывает на мелких судах с механической передачей. Электрическая передача, в сущности говоря, решает проблему постройки настоящего морского теплохода с реактивным движителем и опровергает мнение некоторых иностранных судостроителей, что реактивные движители годны лишь для мелких речных судов.

Какие выгоды даст движитель Гочкисса на морском корабле? Лучшим ответом послужит краткое описание уже строящегося английского реактивного грузового корабля. Это — сравнительно небольшой корабль дальнего плавания, длиной 80 м и шириной 11,6 м. С полным грузом осаживается в воду на 5 м. В его небольшом машинном отделении будут установлены четыре дизель-генератора электрического тока общей мощностью 1280 квт, которые передадут ток расположенным в том же помещении восьми электродвигателям. Каждый из них должен вращать конусный движитель на вертикальном валу. В отличие от речных установок, конусные движители будут расположены здесь не на дне корпуса, а по бокам — четыре агрегата на каждом борту. После вычета неизбежных при электрической и механической передачах потерь общая полезная мощность на валу крыльчатого колеса достигнет примерно 1440 л. с. Этого достаточно для того, чтобы корабль шел со скоростью 14 узлов (26 км) в час.

При полной нагрузке все восемь конусных движителей будут выбрасывать 600 куб. м воды в минуту. Трюмную воду на этом теплоходе предполагается откачивать автоматически, для этого в трюмах решено поместить особые поплавки. Если в трюм проникнет вода, поплавки всплывут и переключат внешнее всасывание движителей на внутреннее.

Корабль очень устойчив и в случае аварии продержится на воде гораздо дольше, чем винтовой такой же мощности и размеров. Интересная деталь: переключение конусов на откачку воды из трюма не отражается на скорости этого корабля, потому что реактивное действие выбрасываемой наружу воды не изменяется.

Расположение движителей по бокам позволит судну двигаться и бортом вперед. Это очень удобно при маневрах в портах и при отходе от причалов.

Управление ходовыми механизмами и самим кораблем электрифицировано и сосредоточено на капитанском мостике. Рулевой машины и руля нет. Для перемены направления хода корабля достаточно включить ток в агрегаты, расположенные на том или ином борту.

Отказавшись за ненадобностью от трюмных помп, длинных гребных валов и винтов, подшипников и тоннелей для них, руля и многих других деталей, конструкторы этого теплохода значительно уменьшили вес корабля и увеличили грузоподъемность.

Пассажирам безусловно понравится еще одна особенность реактивного корабля: его качает гораздо меньше, чем обычный пароход. Никакого специального устройства для уменьшения качки на реактивном корабле нет, все зависит от того, что электродвигатели вращают крыльчатые колеса на вертикальном валу. Масса вращающихся роторов и колес у всех агрегатов довольно велика, от этого получается большой гироскопический эффект, который и предохраняет корабль от качки. Для объяснения этого явления напомним, что гироскоп, или вращающийся волчок, стремится сохранить положение своей оси в пространстве и всякой силе, пытающейся опрокинуть его, отвечает противодействием.

Реактивные движители для речных и морских судов — шаг вперед в кораблестроительной технике. По идее они ближайшие родственники ракетных воздушных кораблей, конструированию которых отдал свою жизнь наш знаменитый изобретатель К. Э. Циолковский. По всей вероятности, в недалеком будущем гребной винт отправится в архив техники так же, как в свое время он вытеснил громоздкие, неуклюжие и смешные на наш взгляд гребные колеса.