0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель вальтера что это

Двигатель вальтера что это

Александр Веледеев
ТУРБИНА ПРОФЕССОРА ВАЛЬТЕРА

Проблема движения под водой имеет многовековую историю. Конечно, первым субмаринам было далеко до современных атомных подлодок, но история их создания ознаменована целым рядом весьма интересных изобретений и открытий. Одно из таких изобретений — турбина профессора Вальтера — чуть было не изменило ход второй мировой войны.

Еще до начала войны немецкий ученый профессор Вальтер исследовал возможность применения перекиси водорода в качестве носителя энергии. В основу своих исследований он положил тот факт, что при разложении перекиси водорода выделяется теплота. Это убедило Вальтера в том, что запасы энергии в перекиси водорода весьма значительны. В ходе проведения опытов он установил, что при разложении одного килограмма 80%­й перекиси водорода выделяется 2,3 МДж теплоты. За счет выделения такого количества тепла вся вода испарялась, а образующаяся при этом парокислородная смесь нагревалась до температуры 723 К.
Применительно к двигателям это означает то, что используемая в них турбина будет иметь большую мощность. Именно это обстоятельство и было решено использовать для создания морского подводного двигателя, получившего название «турбина профессора Вальтера». Надвигалась война, и немцы хотели использовать этот двигатель, установив его на свои подводные лодки. Тем самым они рассчитывали обеспечить себе условия для завоевания господства на море. Ставка делалась на дополнительную скорость, которая позволила бы немецким субмаринам внезапно атаковать надводные корабли и, что особенно важно, иметь солидные преимущества при отрыве от преследования противолодочных сил.
Уже в 1940 г. немцами была построена и испытана первая экспериментальная подводная лодка водоизмещением 80 т. Она получила название «U­80». Эта субмарина не имела вооружения и энергетической установки надводного хода, поскольку была предназначена лишь для изучения работы турбины Вальтера при движении под водой на больших скоростях и при работе двигателя в форсажных режимах. Пробный вариант турбины имел мощность 2500 л. с.
Подводная энергетическая установка работала по «холодному» способу. Суть его заключалась в том, что из эластичных миполамовых резервуаров маловодородная перекись водорода под давлением забортной воды подавалась к насосу, от которого через специальный клапан поступала в камеру разложения. Таким образом, в камере образовывалась парогазовая смесь, имеющая температуру 450 °С. Давление при этом поднималось до 30 кг/см2. Затем смесь поступала в турбину, приводя ее в движение. После отработки использованная смесь выбрасывалась за борт. Скорость, которая достигалась при этом, равнялась 28,1 узла (14,46 м/с; 1 узел — 1,852 км/час). Для того времени это была фантастическая подводная скорость: не всякий надводный корабль мог ее развить. По сути, это был прорыв в подводном кораблестроении.
Казалось бы, господство немцев в море было предопределено, но. Возникло одно непредвиденное обстоятельство. Кислород, присутствующий в отработанной парогазовой смеси, поднимался на поверхность воды. Образовавшийся «след» предательски демаскировал маршрут субмарины. Тем самым скорость, достигнутая за счет использования перекиси водорода, свела на нет одно из главных преимуществ субмарины — скрытность передвижения.
Однако техническая недоработка не смогла победить желание изобретателей достичь первенства по скорости. Соблазн был настолько велик, что уже в 1942–1943 годах судостроительная промышленность Германии начала постройку подводных лодок с двигателями, мощность которых составляла уже 5000 л. с. Это были малые подводные лодки серии ХVII c усовершенствованной энергетической установкой. Немецкие конструкторы планировали построить 11 таких субмарин — от «U-1405» до «U-1416». Но реально удалось построить только три из них — «U-1405», «U­1406» и «U-1407». После окончания войны немцы, желая скрыть секрет своих подлодок, затопили их.
Позднее англичанам удалось поднять одну из них и при участии того же профессора Вальтера, который к тому времени уже работал на англичан, восстановить и модернизировать ее. Эта субмарина получила имя «Метеор» и до 1950 г. проходила различные испытания. Она имела неплохие для того времени тактико-технические характеристики: длина — 39,5 м, ширина (наибольшая) — 39,5 м, водоизмещение — 345 т, предельная глубина погружения — 100 м, наибольшая подводная скорость (под турбиной) — 25 узлов, дальность хода при подводной скорости 22 узла (11,32 м/с) — 125 миль (1 морская миля — 1852 м). Запас перекиси водорода составлял 55 т. Кроме турбины мощностью 2500 л. с., на подводной лодке был установлен дизель мощностью 210 л. с., а также электромотор мощностью 77,5 л. с. Вооружение субмарины составляли два носовых торпедных аппарата. По сравнению с «U-80», «Метеор» имел более совершенную энергетическую установку: турбина Вальтера была дополнена камерой сгорания. В основу двигателя было положено использование тепловой энергии, образующейся при сгорании жидкого топлива без доступа воздуха извне. Сжигание топлива происходило за счет кислорода, освобождавшегося при разложении перекиси водорода. Этот способ был назван «горячим». Для образования парогазовой смеси жидкая перекись водорода подавалась к трехкомпонентному насосу, к которому также были подведены трубопроводы от цистерн жидкого топлива и воды. Оттуда через форсунки перекись попадала в камеру разложения, где при помощи катализатора распадалась на водяной пар и кислород. Далее все перечисленные компоненты поступали в камеру сгорания. Имеющая очень высокую температуру — 2000 °С, смесь грозила разорвать камеру. Конструкторам удалось решить проблему ее эксплуатационной надежности за счет водяного охлаждения, впрыскивания воды и использования предварительно подготовленной парокислородной смеси. Четырехкомпонентный регулятор автоматически подавал три компонента — перекись, воду и топливо — в строго определенных соотношениях. Примечательно, что четвертый компонент — морская вода — подавался регулятором в заместительные цистерны по мере расхода перекиси водорода. Это было необходимо для поддержания плавучести подводной лодки.
Из камеры сгорания парогазовая смесь поступала в турбину, а после отработки — на конденсатор.
В конденсаторе вода отделялась от углекислоты, которая специальным винтовым компрессором откачивалась за борт. Оставшаяся жидкость возвращалась в систему питательной воды. Это позволяло с увеличением глубины погружения сохранять скоростные характеристики. Сам же конденсат прокачивался через проточный холодильник с последующим использованием в работе энергетической установки. Для быстрого запуска турбины в ней требовались большие зазоры, поэтому была установлена активная турбина с одной регулирующей ступенью и пятью ступенями давления. На каждые 15 т высококонцентрированной перекиси водорода расходовалось 1,5 т дизельного топлива.
Турбинная установка Вальтера использовалась для кратковременного форсированного увеличения скорости подводного хода (до 12,86 м/с). Запасов перекиси водорода хватало на шесть часов такого хода. А как же с «пузырьковым следом»? Испытания субмарины показали, что при погружении лодки на глубину 20 м он еще хорошо заметен на поверхности, но при увеличении погружения до 30–40 м «пузырьковая дорожка» существенно мельчает и перестает быть демаскирующим фактором.
Великобритания построила еще две экспериментальные быстроходные подводные лодки — «Эксплорер» и «Экскалибер». Первая была построена и спущена на воду в марте 1954 г., вторая — в феврале 1955 г. Эти лодки предназначались для тренировки и обучения личного состава.
В Соединенных Штатах также была построена карликовая подводная лодка «Х-1», на которой устанавливалась подобная турбинная установка. Субмарина имела длину 12,2 м, подводное водоизмещение 36 т и скорость подводного хода 6,17 м/с.
Попытки создать аналогичные корабли, использующие установку Вальтера, были предприняты так же и в Швеции.
Среди выдающихся военных конструкторов Германии времен второй мировой войны профессор Вальтер может по праву разделить лавры с создателем ракет «ФАУ» Вернером фон Брауном. Англичане, так же, как американцы, после войны активно привлекали немецких ученых для продолжения исследований в военных областях. При этом ставка делалась на использование достижений немецких ученых в области подводной скорости, ибо по тем временам это сулило «владычице морей» огромные преимущества. Тем не менее замечательному изобретению было суждено оказаться в конечном итоге одной из «мертвых ветвей» технического прогресса: использование атомной энергии в силовых установках подводных лодок положило конец турбине профессора Вальтера.

Где взять достойные двигатели для малой авиации

Виталий Селиванов,
заслуженный летчик-испытатель РФ
Паровоз не может быть красивее своего котла» – так в начале века говорили инженеры-паровозостроители. На заре авиации из-за отсутствия легкого двигателя летать начинали на планерах с гор, используя потоки обтекания. Только создание легкого, работающего на бензине, двигателя внутреннего сгорания, наконец, дало старт аппаратам тяжелее воздуха. Бензиновый двигатель (с запасом топлива) был в десять раз легче, чем такой же по мощности двигатель электрический с аккумулятором или паровой с водой и топливом. Братья Райт, французы, немцы, а за ними и в России, кстати, только летом 1910 года, сто лет назад взлетело три аппарата: А.С. Кудашева, Я.М. Гаккеля и И.И. Сикорского. Правда, на всех аппаратах были импортные бензиновые двигатели «Анзани» 25 и 35 л.с.

Грех не вспомнить наших великих предков, но, к несчастью, у нас и сейчас с двигателями для небольших самолетов почти те же проблемы. В наследие от СССР нам достался всего один серийный поршневой двигатель М-14. Двигатель простой, надежный, неприхотливый к топливу и маслу. Не боится морозов. Сравнительно недорогой, если летать на нем не очень много. За это и любят двигатель М-14.

Читать еще:  Чем вызвана вибрация двигателя

На чем же летают сейчас, в «малой авиации», т.е. сверхлегкие и легкие летательные аппараты? Наиболее распространены, известны и почти везде в мире обслуживаются двигатели австрийской фирмы Rotax 912 и 914. Мощностью 80–100 л.с. , они устанавливаются на аппараты взлетной массой до полутонны, с экипажем до двух человек. Это учебные и туристские, любительские аппараты.

Как только потребуется выполнять фигуры сложного пилотажа вдвоем (с инструктором), потребуется более прочный и тяжелый самолет взлетной массой 800–1000 кг (например, По-2, Як-18, Як-52). При этом с двигателем в 100–160 л.с. половину летного времени придется затрачивать на набор потерянной за пилотаж высоты с вертикальной скоростью 2–3 м/сек. А если захочется набирать высоту побыстрей, то и двигатель подойдет как раз М14. На нем можно получить в наборе до 10 м/сек, да и потеря высоты за пилотаж будет гораздо меньше. Конкурентами М14 выступают американские Lycoming и Teledyne Continental, чешские Walter, немецкие Centurion. Lycoming и Teledyne Continental капризны при запуске на земле даже летом, то им жарко – то холодно, зимой в воздухе вообще не запустить. Они употребляют только «свои», дорогие, импортные бензин и смазку, но все их минусы перевешиваются двумя плюсами:
1. Работают на «максимале» без ограничения по времени.
2. Расход топлива в 2 раза меньше, чем у нашего М14.

Если свести основные технические и экономические показатели двигателей в одну таблицу с задачей получения стоимости затрат на работу двигателя с налетом самолета до полного использования ресурса – 10 тыс. летных часов – получим таблицу.

Из нее видно, что за 10 000 часов налета на нашем М-14 придется заплатить на 30% больше чем на ТВД Alison и почти в три раза больше против дизеля Centurion. А вот двигатель М601, хотя и стоит почти в три раза дороже, чем М-14, но каждая его лошадиная сила обходится эксплуатанту в три раза дешевле, чем у М-14. Поэтому если мы хотим получить самолет для основного обучения по курсу военного летного училища, где вынуждены работать интенсивно и обеспечивать очень большой налет, то самолет, конечно, нужно иметь с ТВД, и пока лучше М601 серийного двигателя не видно!

Самолет нужен, конечно, пилотажный, с эксплуатационной перегрузкой до 7, достаточно высотный (7–10 км), следовательно, с герметичной кабиной. Наиболее подходящий из имеющихся и обслуживаемых в России двигателей для планируемого самолета – это чешский Walter М601. Его аналоги Pratt&Whittney поновей, поэкономичней, но системы их технического обслуживания и опыта эксплуатации в России нет. Дизельный двигатель на пилотажный самолет с временем полета 0,5–1,5 часа пока ставить рано – тяжел ( в Интернете у танкистов есть очень дельный сравнительный анализ преимуществ и недостатков газотурбинного и дизельного двигателей).

Пока получается, что самое дешевое летное обучение – на планере при запуске с лебедки. За 3 евро (120) рублей вас на планере забросят на высоту 500 м, откуда вы будете спокойно снижаться примерно 8–10 минут или можете уйти на свободное парение. За планерами следуют ультралайты с взлетным весом до 500 кг и двигателями Rotax 912 и 914, мощностью 80–100 л.с. На них можно проводить обучение полетам по кругу, простому пилотажу, полетам по маршруту. Это даст налет 30–40 часов и выход на уровень пилота-любителя. Заниматься таким обучением могут частные летные школы или ДОСААФ. Справка: уже проектируются сверхлегкие летательные аппараты, на которых будут использоваться электродвигатели с аккумулятором до 30 минут полета. И дешево, и экологически чисто, малошумно и безопасно.

Следующий этап: пилотажный учебный поршневой самолет. Одним из предпочтительных вариантов мог быть яковлевский самолет «Кадет». На нем можно учить сложному и высшему пилотажу, полетам строем и ночью. Но заставить военных пересесть снова на поршневой самолет будет очень трудно, полеты физически тяжелы, а оплата и льготы будут занижены. Поэтому такие машины, скорее всего, пригодятся ДОСААФ и частным летным школам. Двигатель все же придется менять – слишком дорог в эксплуатации – на 30% дороже, чем вдвое более мощный ТВД М601.

Если за единицу стоимости летного часа принять стоимость полета на самолете УТС с ТВД с максимальной скоростью около 500 км/ч, то, в зависимости от максимальной скорости самолета, можно получить соотношение цен летного часа на различных самолетах.

На графике четко видно, что до максимальной скорости 500 км/ч, цена самолета увеличивается плавно линейно, со скорости от 500 до 800 км/ч растет по параболе и далее почти линейно уходит вверх. Отсюда вывод: нет смысла увеличивать максимальную скорость УТС с ТВД более 500–600 км/ч, так как небольшое увеличение скорости обходится слишком дорого и в цене самолета, и в эксплуатации. Видимо, по этим причинам уменьшили мощность двигателей заказчики самолета Pilatus РС-7МК из ЮАР.

Если УТС с ТВД будет иметь скорость захода на посадку менее 150 км/ч, то необходимость в поршневом самолете первоначального обучения для военного училища может отпасть, и эта задача может быть решена на УТС с ТВД с меньшими затратами.

Для основной подготовки в летном училище, конечно, как и во всем мире, остро необходим УТС с ТВД («Авиапанорама» №№ 1 и 2, 2010).

Мы видим, как с помощью государства поддерживается авиапромышленность Китая, Индии, Бразилии и других развивающихся стран. Даже Турция планирует выпустить в 2011 году свой УТС с ТВД. Наш крупный бизнес – в основной массе технически малограмотный – покупает в первую очередь недвижимость и предметы роскоши. Кстати, и до революции наши финансисты не очень-то жертвовали на технический прогресс. Ведь не у нас, а на западе были установлены крупные призы за перелет через Ламанш и за другие рекордные полеты.

С отменой запретительной системы использования воздушного пространства, обещанного в 2008 году, теперь в конце 2010 года, вероятно, все же откроется большой российский рынок для небольших частных самолетов. Эту ситуацию государство могло бы использовать для развития собственного производства легких летательных аппаратов. Можно, как Китай и Индия, покупать партии лучших зарубежных самолетов, с правом их последующего производства. Но гораздо важнее для нас, авиационной промышленности и любителей авиации, это покупка и лицензионное производство лучших, самых распространенных и надежных двигателей Rotax, Teledyne Continental, Pratt&Whittney со шкалой мощности не производимых в России до сего времени. Имея широкий спектр выбора двигателей, наша авиационная промышленность смогла бы обеспечить российский рынок нужными самолетами. Исторические примеры только подтверждают это. Так было с Ли-2, так было с покупкой английских реактивных двигателей «Нин-1» и «Дервент-V», в результате получили самый массовый истребитель мира МиГ-15 и почти такой же массовый фронтовой бомбардировщик Ил-28.

На что хотелось бы обратить особое внимание. Наша национальная привычка к нищете породила массовую тенденцию: сделаем, что получится, а потом в серии доведем. Нужно помнить, чему учат студентов авиационных ВУЗов: доработка эскиза обойдется в цену резинки и карандаша (копейки), макета – в цену затраченного пиломатериала (тысячи рублей), опытного образца самолета – в миллионы рублей, а доработки серийного самолета потребуют очень больших денег, что может привести к краху всей программы вообще. Для исключения таких промахов нужно любить заказчика и делать все своевременно, чтобы наше изделие было лучше, чем у конкурентов.

Двигатель Me 163

Двигатель Me 163

Работы по созданию ракетных двигателей сначала на твердом, а затем и на жидком топливе начались в Германии еще в 20-х годах XX века. Газовые турбины профессора Гельмута Вальтера выпускались с 30-х годов на его заводе в Киле. С 35-го года Вальтер изучал двигатели с окислителем перекись водорода. Первоначально это должна была быть турбина для сухопутного транспорта, а позднее обнаружилась перспектива ставить такие двигатели на самолеты. В 1936 году DVL построил первый опытный двигатель, работавший на разложении перекиси водорода (T-Stoff) с помощью катализатора («холодный» двигатель). Перекись водорода подавалась в камеру сгорания с помощью сжатого воздуха. Вырывающиеся газы давали в течении 45 секунд тягу около 135 кг. Этот двигатель испытали в полет в качестве ускорителя на Не 72. В 1937 году Вальтер модифицировал двигатель. Теперь в качестве катализатора (Z-Stoff) выступал перманганат калия. С новым катализатором двигатель развил тягу 290 кг, но проработал всего 30 секунд. T-Stoff по прежнему подавался с помощью сжатого воздуха. Этот двигатель был испытан на Fw 56.

Читать еще:  Что надо оформлять при замене двигателя

В 1937 году появился новый двигатель — Walter RI-203, работавший на двусоставном топливе: метанольная смесь (М-Stoff) и перекись водорода (T-Stoff). Тяга двигателя образовывалась за счет сгорания топлива. Это был так называемый «горячий» двигатель. Тягу двигателя можно было регулировать, регулируя производительность насосов, подающих топливо в камеру сгорания. Насосы отбирали мощность от газовой турбины. Двигатель развивал тягу 500 кг на протяжении 60 секунд. Этот двигатель стал основным на первом немецком ракетном самолете Не 176, который поднялся в воздух 20 июня 1939 года.

Дальнейший вариант двигателя — RII-203 — также работал на двухсоставном топливе. Тяга двигателя регулировалась в пределах 150–750 кг. Этот двигатель ставили на Me 163А и на несколько (два?) прототипа Me 163B.

Двигатель RII-211 стал следующим шагом в эволюции двигателей Вальтера. Этот двигатель также работал на двухсоставном топливе: T-Stoff и C-Stoff. Сгорание топлива в рабочей камере проходило при заметно большей температуре, почти в два раза большей, чем у предыдущего двигателя. Поэтому R П-211 также называли «горячим», сравнивая его на этот раз с RII-203. RII-211 пошел в серию под обозначением HWK 109-509A.

Серийные модификации двигателя Walter R 11-211

Предсерийные экземпляры выпускались в 1943 году. Тяга 300-1500 кг. Масса двигателя около 168 кг.

Серийные двигатели, устанавливавшиеся на Me 163D, DFS 228 и Ва 349. Тяга 100… 1600 кг, масса двигателя 168 кг.

Двигатель с двумя рабочими камерами (стартовой и маршевой), стоял на Me 163С. Тяга 200…1700 кг (маршевый 200 кг).

Модификация на базе А-1 с тягой до 2000 кг. Стоял на Me 163В и DFS 345.

Двухкамерный вариант на базе В- 1 с тягой 400…2000 кг. Стоял на Ju 248 (Me 263).

Всего выпустили около 500 экземпляров двигателей HWK 109–509 всех модификаций.

1. Крышки пока. 2. Пушка MG 151/20. 3. Кожаный фартук. 4. Обойма.

Схема топливной системы:

1. Перелив для T-Stoff. 2. Дренаж для T-Stoff. 3. Перелив для C-Stoff. 4. Дренаж для C-Stoff. 5. Горловина T-Stoff. 6. Расширительный бачок для T-Stoff. 7. Горловина для T-Stoff. 8. Кран. 9. Аварийный кран. 10. Соединение. 11. Наполнитель пускового бака. 12. Наружное соединение баков в крыльях. 13. Внутреннее соединение баков в крыльях. 14. Клапан сброса повышенного давления для T-Stoff. 15. Клапан сброса повышенного давления для C-Stoff. 16. Контур заполнения баков C-Stoff. 17. Пусковой контур для C-Stoff. 18. Пусковой контур для T-Stoff. 20. Клапан аварийного сброса топлива. 21. Как ускорителя.

Пушка МК 108 в орудийном отсеке.

1. Таблица SZKK 5. 2. Главный выключатель. 3. Переключатели Р1. 4. Основание прицела. 5. Верньер. 6. Ручка KG 12Е. 7. Кнопка А. 8. Гашетка.

Читайте также

Реактивный двигатель

Реактивный двигатель Это может показаться парадоксом, но концепция силовой установки, способной поднять машину в воздух и двигать ее вперед с помощью реактивной силы горячего газа, много старше собственно самолета. Первооткрывателем идеи реактивного движения надо

Новый двигатель

Новый двигатель Отдел фирмы Юнкерс, занимающийся моторами, начал работать в 1923 г. и назывался Junkers Motorenbau (сокращенно Jumo). Спустя некоторое время между подразделениями фирмы началось соперничество, в котором главные роли играли: профессор Герберт Вагнер, шеф отдела

Турбореактивный двигатель BMW-003

Турбореактивный двигатель BMW-003 Двигатель BMW-003 был выпущен в 1940–1941 гг.К концу войны, в 1944 г., этот двигатель уже производился серийно и устанавливался на самолетах Хейнкель Не-162, Арадо Ar-234С.Двигатель BMW-003 состоит из следующих основных частей: семиступенчатого осевого

Комбинированный двигатель BMW-109-003R

Комбинированный двигатель BMW-109-003R Одним из методов увеличения тяги ТРД (что особенно важно на режимах малой скорости полета, например, при наборе высоты) является установка на ТРД жидкостно-реактивных ускорителей. Так, на некоторых истребителях Ме-262 для увеличения

Жидкостный ракетный двигатель HWK-109-509

Жидкостный ракетный двигатель HWK-109-509 Немецкий ракетный двигатель HWK-109-509 (конструкции Вальтера), действующий на жидком топливе, выполнен в виде отдельного агрегата, который может быть установлен на самолете в качестве основного источника тяги.Этот двигатель применялся

Двигатель

Двигатель На самолетах Р-40, Р-40А, Р-40В и Р-4 °C стоял 12-цилиндровый V-образный рядный двигатель жидкостного охлаждения Allison V-1710-33(C15) с односкоростным одноступенчатым наддувом. Стартовая мощность двигателя 1040 л.с./777 кВт при 2800 об./мин. Рабочая мощность на высоте 4600 м 960 л.с./716

АЛ-31Ф — вечный двигатель авиапрома России

АЛ-31Ф — вечный двигатель авиапрома России Созданный более сорока лет назад для истребителя четвертого поколения двигатель АЛ-31Ф до сих пор соответствует по техническим параметрам лучшим образцам в своем классе. Технологический резерв, заложенный в этот авиамотор,

АЛ-31Ф — вечный двигатель авиапрома России

АЛ-31Ф — вечный двигатель авиапрома России ФОТО: Двигатель АЛ-31ФНСозданный более сорока лет назад для истребителя четвертого поколения двигатель АЛ-31Ф до сих пор соответствует по техническим параметрам лучшим образцам в своем классе. Технологический резерв,

Двигатель для ПАК ФА

Двигатель для ПАК ФА После долгих дискуссий и борьбы за право быть головным разработчиком двигателя для ПАК ФА решением руководства страны этот мотор создается в рамках Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) с распределением зон ответственности. «Салют»,

Двигатель Вальтера

Двигатель Вальтера — тип двигателя, разработанного немецким инженером-изобретателем Гельмутом Вальтером.

Содержание

«Цикл Вальтера». Принцип работы двигателей Вальтера

Новизной двигателей Вальтера было использование в качестве энергоносителя и одновременно окислителя концентрированной перекиси водорода, разлагаемого с помощью различных катализаторов, главным из которых был перманганат натрия, калия или кальция. В сложных реакторах двигателей Вальтера в качестве катализатора применялось и чистое пористое серебро.

При разложении перекиси водорода на катализаторе выделяется большое количество теплоты, причём образующаяся в результате реакции разложения перекиси водорода вода превращается в пар, а в смеси с одновременно выделяющимся во время реакции атомарным кислородом образует так называемый «парогаз». Температура парогаза, в зависимости от степени начальной концентрации перекиси водорода, может достигать 700 С°—800 С°.

Концентрированная примерно до 80-85 % перекись водорода в разных немецких документах носила название «оксилин», «топливо Т» (T-stoff), «аурол», «пергидроль». Раствор катализатора имел название Z-stoff.

Топливо для двигателей Вальтера, состоявшее из T-stoff и Z-stoff, называлось однокомпонентным, поскольку катализатор не является компонентом.

В других типах двигателей Вальтера использовалось двухкомпонентное топливо, состоящее из T-stoff и, например, С-stoff (смесь 30 % гидразина, 57 % метанола, 13 % воды). Например, на такой смеси работал двигатель Walter HWK RI-203 (см. ниже).

Температура в камере сгорания двигателей, использовавших T-stoff и С-stoff или иные жидкие горючие (например метанол, нефть, декалин,) была значительно более высокой, чем температура паро-кислородного парогаза и достигала температур камеры сгорания ЖРД, использующих в качестве окислителя азотную кислоту или тетраоксид азота. КПД двигателей Вальтера с использованием выделяющегося при реакции разложения перекиси водорода кислорода путём сжигания в нём жидких органических топлив был значительно выше, чем КПД простой реакции разложения T-stoff на катализаторе.

В ЖРД двигателях Вальтера парогаз T-stoff и Z-stoff, образующийся в реакторе, которым являлась часто сама камера сгорания (разложения), создавал реактивную тягу, так же как и газы горения T-stoff и С-stoff. В некоторых типах двигателя Вальтера T-stoff не соединялся непосредственно с С-stoff, а сначала разлагался с помощью Z-stoff, и только затем горячий окислительный парогаз окислял различные С-stoff-горючие в камере сгорания.

В двигателях Вальтера ПГТУ образующийся в реакторе парогаз T-stoff и Z-stoff или T-stoff и С-stoff направлялся на рабочие лопатки турбины, где происходило преобразование химической энергии топлива в механическую энергию вращающегося вала, позволяющего передавать энергию, например, на двигательные винты подводной лодки или торпеды.

Более сложный цикл, необходимый для бесследных ПГТУ подводных лодок или торпед, включал в себя сжигание в T-stoff солярового масла, образующийся газ сгорания совершал работу в турбине и затем направлялся в конденсатор, где конденсировался в водяной пар, а углекислый газ сжижался и выбрасывался из подводной лодки при помощи барботирования через мелкие отверстия специального выпускного устройства. Устремляясь к поверхности воды, мелкие пузырьки углекислого газа растворялись в воде, чем и достигалась практическая бесследность подводной лодки.

В некоторых циклах Вальтера турбина не вращала винты через механический редуктор, а приводила в действие электрогенератор, который уже приводил в действие ходовые электромоторы подводной лодки, а кроме того при необходимости и мог заряжать аккумуляторы ПЛ.

Жидкостные реактивные двигатели Вальтера

В 1936 г. Немецкий авиационный институт заключил с Вальтером контракт на создание Вальтером жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) тягой 45 кгс, который позволял бы проводить его испытания и приборные измерения характеристик непосредственно в полёте на летающей лаборатории (самолёте). Такой ЖРД был создан и успешно испытан даже для набора высоты на небольших самолётах, что дало возможность считать, что подобные двигатели могут быть использованы в качестве вспомогательных ускорителей для старта тяжёлых бомбардировщиков. Получив помощь Министерства авиации, Вальтер начал конструировать более мощный ЖРД тягой уже 400 кгс, получивший обозначение HWK R I 203. Фирма «Хейнкель» начинает проектировать под новый двигатель Вальтера, названный Walter HWK RI-203, одноместный самолёт «He 176».

Читать еще:  Греется двигатель камаз 5320 причины

Серийно выпускались следующие двигатели Вальтера с управлением тягой, применявшиеся в немецкой военной технике совершенно различного назначения — от стартовых ускорителей до двигательных установок самолётов и «планирующих авиационных бомбо-ракет»:

Walter HWK 507 тяга 240—600 кгс. (двигатель первой в мире управляемой авиационной бомбы (УАБ) или противокорабельной ракеты «воздух-поверхность» Hs-293). По другим данным обозначение этого двигателя HWK 109-507, в соответствии с практикой германского Министерства авиации все секретные разработки ракетных двигателей начинались с индекса «109».

Walter HWK 507D тяга 1300 кгс. (двигатель первой в мире УАБ или управляемой противокорабельной ракеты «воздух-поверхность» Hs-294 для поражения корабля ниже ватерлинии). Двигатель управляемых противокорабельных ракет Hs-295 Hs-296 Hs-295D (телевизионное управление)

Walter HWK 573 тяга . кгс. (работающий под водой двигатель первой в мире управляемой противокорабельной ракеты «воздух-поверхность» GT 1200A для поражения корабля ниже ватерлинии.). Планирующая торпеда (УАБ) GT 1200A имела подводную скорость 230 км/ч, являясь прототипом высокоскоростной торпеды СССР «Шквал».

Walter HWK-109 тяга 400 кгс. (двигатель DFS-40 прототипа Ме-163 «Комета»)

Walter HWK RII-203B тяга 750 кгс.

Walter HWK RI-203 тяга 950кгс. (первый двигатель Вальтера, прототип двигателя был ТР-2)

Walter HWK RII-211 . кгс.

Walter HWK 501 тяга 1200 кгс.

Walter HWK 502 (RI-210b) тяга 1500 кгс. (двигатель управляемой авиационной бомбы Bv 143 «Gleittorpedo»)

Walter HWK-109-509A тяга 1700 кгс. (двигатель Ме-163А «Комета»)

Walter HWK-109-509С, двухкамерный, тяга с вспомогательной камерой 2000 кгс. (двигатель Ме-163С «Комета»)

Walter HWK-109-509С1, двухкамерный, тяга с вспомогательной камерой более 2000 кгс. (двигатель Ba-349 «Гадюка»)

Walter HWK-109-509А2 тяга 2000 кгс.

Walter HWK-109-509В тяга 2000 кгс. (двигатель для сверхзвукового перехватчика «DFS-346» («Sibel-346») с проектной скоростью 2,6 М. На основе «Sibel-346» в СССР в ОКБ-2 были продолжены работы по достижению скорости звука «проект 346».

Walter HWK 109—729 . кгс. (двигатель-дублёр BMW 109—559 на ракете ЗУР Hs-117 Schmetterling «Бабочка»)

Walter HWK 109—739 . кгс. (двигатель ракеты ЗУР «Enzian» E-1)

Подводные лодки и торпеды с турбинами Вальтера

С 1943 г по 1944 г было построено три малых лодки серии XVII (или Wa 201) U-793; U-793; U-794 с подводным водоизмещением 312 т, имеющие ПГТУ Вальтера. Скорость этих подлодок под водой достигала 25 узлов, запас хода на дополнительных дизелях 1800 миль. 2 торпедных аппарата.

  • Серия XVIIB подводных лодок с подводным водоизмещением 412 т, включала в себя U-1405; U-1406; U-1407; U-1408. В мае 1945 г, часть подводных лодок с ПГТУ Вальтера была затоплена немцами, а часть попала в руки англо-американцев, которые сведениями о захвате новейших быстроходных лодок с СССР не поделились.
    Восстановленная после затопления самим Вальтером подлодка U-1407, впоследствии вошла в состав ВМС Великобритании под названием HMS «METEORITE». Немного позже были построены собственные лодки «Эксплорер» и «Экскалибур» с парогразовыми турбинами. Опытная эксплуатация этих кораблей, как впрочем и кратковременная служба немецких прототипов XXVI серии сопровождалась постоянными пожарами и взрывами. Оценивая опыт их эксплуатации, один из британских подводников заметил, что ..»Лучшее, что можно сделать с перекисью водорода — это заинтересовать ею потенциальных противников!» (Густон Б. Субмарины в цветах. 1976)

Кроме подлодок с ПГТУ Вальтера, строившихся серийно, существовали опытные подводные лодки с ПГТУ, или подлодки, не вышедшие из стадии проектирования.

  • Тип XVIII. Океанская версия, водоизмещение 1600 т, скорость под водой 24 узла. Проект одобрен лично Гитлером на совещании его с Дёницем и доктором Вальтером в сентябре 1942 г. Была начата постройка двух подводных лодок.
  • Тип XXVI. Проект. Длина 58,8 м, водоизмещение 950 т, скорость под водой 22,5 узла, 12 торпедных аппаратов. 2 спаренных зенитных автомата калибра 30 мм.
  • Тип XXVIВ. Проект. Длина 63 м, водоизмещение 1050 т, запас хода 8 тыс. миль на 10 узлах и 160 миль под водой на 4 узлах, или 130 миль под водой на 21,5 узле. 12 торпедных аппаратов. 2 спаренных зенитных автомата калибра 30 мм.
  • Тип XXXVI. Проект. Длина 61,2 м, водоизмещение 1000 т, запас хода 7 тыс. миль на 10 узлах и 110 миль под водой на 22 узлах, 10 торпедных аппаратов.

Силовые установки Вальтера с парогазовой турбиной использовались также для приведения в движение морских торпед. С 1939 г по 1945 г, фирма Вальтера выпустила несколько типов опытных или мелкосерийных торпед общего индекса G7ut на перекиси водорода:

Торпеда Stein Barsh (Каменный окунь), калибр 533 мм, вес 1730 кг, вес БЧ 280 кг, мощность турбины 500 л.с., скорость 45 узлов, дальность хода 8 км, практически бесследная, серия в 100 шт.

Торпеда Stein Butte (Каменная камбала), серия в 100 шт.

Торпеда Stein Wal (Каменный кит) калибр 533 мм, вес 1801 кг, вес БЧ 300 кг, мощность турбины 500 л.с. скорость 45 узлов, дальность хода 22 км, практически бесследная, серия в 100 шт.

Торпеды с двигателями Вальтера были построены и в СССР.

Двигатели Вальтера в СССР

После войны на СССР выразил желание работать один из заместителей Гельмута Вальтера некий Франц Статецки. Статецки и группа «технической разведки» по вывозу из Германии военных технологий под руководством адмирала Л. А. Коршунова, нашли в Германии фирму «Брюнер-Канис-Рейдер», которая была смежником в изготовлении турбинных установок Вальтера.

Для копирования немецкой подводной лодки с силовой установкой Вальтера сначала в Германии, а затем в СССР под руководством А. А. Антипина было создано «бюро Антипина», организация, из которой стараниями главного конструктора подводных лодок (капитана I ранга) А. А. Антипина образовались ЛПМБ «Рубин» и СПМБ «Малахит».

Задачей бюро было копирование достижений немцев по новым подводным лодкам (дизельным, электрическим, парогазотурбинным), но основной задачей было повторение скоростей немецких подводных лодок с циклом Вальтера.

В результате проведённых работ удалось полностью восстановить документацию, изготовить (частично из немецких, частично из вновь изготовленных узлов) и испытать парогазотурбинную установку немецких лодок серии XXVI.

После этого было решено строить советскую подлодку с двигателем Вальтера. Тема разработки подлодок с ПГТУ Вальтера получила название проект 617.

Александр Тыклин, описывая биографию Антипина, писал:

…Это была первая подводная лодка СССР, перешагнувшая 18-узловую величину подводной скорости: в течение 6 часов её подводная скорость составляла более 20 узлов! Корпус обеспечивал увеличение глубины погружения вдвое, то есть до глубины 200 метров. Но главным достоинством новой подводной лодки была её энергетическая установка, явившаяся удивительным по тем временам новшеством. И не случайно было посещение этой лодки академиками И. В. Курчатовым и А. П. Александровым — готовясь к созданию атомных подводных лодок, они не могли не познакомиться с первой в СССР подводной лодкой, имевшей турбинную установку. Впоследствии, многие конструктивные решения были заимствованы при разработке атомных энергетических установок…

В 1951 году лодка проекта 617, названная С-99, была заложена в Ленинграде на заводе № 196. 21 апреля 1955 года, лодку вывели на государственные испытания, законченные 20 марта 1956 года. В результатах испытания указано: …На подводной лодке достигнута впервые скорость подводного хода в 20 узлов в течение 6 часов….

В 1956—1958 годах были спроектированы большие лодки проект 643 с надводным водоизмещением в 1865 т и уже с двумя ПГТУ Вальтера. Однако в связи с созданием эскизного проекта первых советских подлодок с атомными силовыми установками проект был закрыт. Но исследования ПГТУ лодки С-99 не прекратились, а были переведены в русло рассмотрения возможности применения двигателя Вальтера в разрабатываемой гигантской торпеде Т-15 с атомным зарядом, предложенной Сахаровым для уничтожения военно-морских баз и портов США. Т-15 должна была иметь длину в 24 м, дальность подводного хода до 40-50 миль, и нести термоядерную боеголовку, способную вызывать искусственное цунами для уничтожения прибрежных городов США.

После войны в СССР были доставлены торпеды с двигателями Вальтера, и НИИ-400 приступило к разработке отечественной дальноходной бесследной скоростной торпеды. В 1957 году были завершены государственные испытания торпед ДБТ. Торпеда ДБТ принята на вооружение в декабре 1957 года, под шифром 53-57. Торпеда 53-57 калибром 533 мм, имела вес около 2000 кг, скорость 45 узлов при дальности хода до 18 км. Боеголовка торпеды весила 306 кг.

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты