Электроэнергетические системы на подводных лодках
С начала XX века для подводного хода субмарины применяли электродвигатели, которые запитывались от аккумуляторов. Зарядка аккумуляторов производилась в надводном положении электрогенераторами, приводимыми в действие дизельными двигателями.
Появление атомных подводных лодок (АПЛ) после Второй мировой войны не привело к прекращению строительства дизель-электрических субмарин. Более малошумные, дешевые, способные действовать на мелководье, неатомные подводные лодки до сих пор стоят на вооружении большинства флотов мира.
ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Электроэнергетическая система дизель-электрических подводных лодок (ДЭПЛ), в классической схеме, состоит из аккумуляторных батарей, дизель-генератора, гребного электродвигателя, вспомогательных двигателей и других потребителей электроэнергии.
Двигателем подводного хода ДЭПЛ всегда был электромотор, питающийся от аккумуляторных батарей. Он не требует кислорода для работы, безопасен и имеет приемлемые вес и габариты. Но серьезным ограничением его применения является малая емкость аккумуляторов. По этой причине запас непрерывного подводного хода ДЭПЛ ограничен и зависит от режима движения. При движении экономичным ходом батареи требуется подзаряжать каждые 300-350 миль. А при движении полным ходом – каждые 20-30 миль. Иными словами, субмарина может двигаться в подводном положении без подзарядки со скоростью 2-4 узла трое и более суток или часполтора со скоростью более 20 узлов.
Поскольку на габариты и вес подводных лодок наложены серьезные ограничения, электромоторы и дизели совмещают в себе разные функции. Электромотор может работать как обратимая машина. Он потребляет электричество при движении или вырабатывает его для зарядки аккумуляторов. Дизель может быть двигателем, приводящим в движение винт или электрогенератор, и может быть поршневым компрессором, если его вращает электромотор.
После 1950-х годов практически исчезли ДЭПЛ, в которых дизель работал бы непосредственно на винт. Гребной винт теперь приводится в движение исключительно электродвигателем. (Это не относится к АПЛ, гребные винты которых приводятся в движение паровой турбиной). Дизель вращает только электрогенератор. Такая схема позволяет эксплуатировать дизель в постоянном, оптимальном режиме работы и дает возможность разделить гребные электродвигатели (ГЭД) и генераторы. Использование этих устройств в индивидуальном режиме повышает КПД обоих, а значит, увеличивает запас подводного хода. К недостаткам следует отнести двойное преобразование энергии – сначала механической в электрическую, затем обратно – и связанные с этим потери. Но с этим приходится мириться, так как основным является режим зарядки аккумуляторов, а не режим расхода на ГЭД.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДЭПЛ
Как было указано, на всех современных ДЭПЛ используется полное электродвижение. На большинстве лодок с полным электродвижением ранее примелись два двигателя: главный и экономического хода. В современных проектах их роль играет один мотор с двумя режимами работы. Перезарядка батарей осуществляется в надводном положении или на перископной глубине при помощи шнорхеля – устройства для работы двигателя под водой (РДП). Новым этапом развития ДЭПЛ стало использование топливных элементов на основе различных химических соединений. Это позволило, в частности, увеличить в пять – десять раз дальность непрерывного подводного плавания экономическим ходом и снизить шумность субмарины. Тем не менее пока установки на топливных элементах не обеспечивают требуемые оперативно-тактические характеристики ПЛ, прежде всего в части, касающейся выполнения скоростных маневров при преследовании цели или уклонении от атаки противника. Поэтому современные субмарины оснащаются комбинированной двигательной установкой. Для движения на высоких скоростях под водой используются аккумуляторные батареи или топливные элементы, а для плавания в надводном положении – традиционная пара «дизель-генератор – электромотор».
АНАЭРОБНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
Дальнейшее развитие неатомных подводных лодок связано с использованием анаэробных (воздухонезависимых) энергетических установок. Существуют четыре основных типа анаэробных ЭУ: дизельный двигатель замкнутого цикла (ДЗЦ), двигатель Стирлинга (ДС), топливные элементы или электрохимический генератор (ЭХГ) и паротурбинная установка замкнутого цикла. Наиболее перспективным направлением считается использование двигателей Стирлинга. Применение этого двигателя значительно повышает время пребывания лодки в подводном положении без серьезных потерь в других показателях.
Разработка субмарин с вспомогательными воздухонезависимыми ЭУ начались более 30 лет назад, но таких лодок было построено чуть более десятка – это шведский проект «Готланд», французский «Сага», японский «Сорю».
В настоящее время все подводные лодки ВМС Швеции оснащены ДС, а шведские кораблестроители уже хорошо отработали технологию оснащения этими двигателями подводных лодок. Использование ДС позволяет находиться этим субмаринам под водой непрерывно до 20 суток.
Источник
Смертоносные аккумуляторы
Мировой опыт эксплуатации подводных лодок (ПЛ), показывает, что аварии, связанные с различными техническими неисправностями и нарушениями требований эксплуатации аккумуляторных батарей (АБ), приводящие к пожарам и взрывам водорода, не являются крайне редким явлением в практике деятельности подводных флотов. За последние 70 лет они составляют не менее 3% от всех аварий и катастроф, происшедших на ПЛ.
Аварии и катастрофы с причинами подобного характера произошли в 1949–1988 годы на четырех дизель-электрических ПЛ ВМС США: «Кочино» (SS-345), «Помодон» (SS-486), «Грейбэк» (SSG-574) и «Боунфиш» (SS-582). Взрывы водорода и пожары в аккумуляторных ямах с жертвами среди подводников происходили на подводных лодках флотов и других стран, в том числе: подводная лодка ВМС Польши «Сеп» (тип «Ожел») – в 1974 году; подводная лодка ВМФ СССР М-258 (проект А-615) – в 1965 году; подводная лодка ВМС Франции «Дорис» (тип «Дафне») – в 1968 году; подводная лодка ВМС Великобритании «Альянс» (тип «Эмфион») – в 1971 году. Вполне вероятно, что именно по этой причине погибла в ноябре 2017 года и подлодка ВМС Аргентины «Сан-Хуан» (тип «Санта-Крус»).
Всего же за последние 70 лет на дизель-электрических подводных лодках (ДЭПЛ) произошло не менее восьми аварий, связанных со взрывом водорода, из которых две закончилась катастрофой. Так, 28 августа 1949 года на ДЭПЛ ВМС США «Кочино» из поврежденной аккумуляторной батареи произошла утечка водорода, что привело к взрыву и пожару. Около 14 часов моряки боролись за живучесть подводной лодки, но второй взрыв заставил их покинуть подводную лодку и эвакуироваться на ПЛ «Таск». Субмарина «Кочино» затонула на глубине 250 м. Более подробно аварии и катастрофы подобного рода рассмотрены в таблице.
Опыт ликвидации аварий, связанных со взрывом водорода на ПЛ, в различных флотах стран мира показывает, что сам факт взрыва, последующий пожар и их последствия, однако, редко приводит к катастрофе подводной лодки и потере всего экипажа. В большинстве случаев подводная лодка всплывает в надводное положение, пожар локализуются силами экипажа, а субмарина своим ходом или с помощью буксира переходит в безопасное место. При этом экипаж ПЛ в море может быть эвакуирован специально развернутыми спасательными силами или оказавшимися близко к аварии кораблями, гражданскими судами и даже подводными лодками.
Что же произошло с ДЭПЛ «Сан Хуан»
15 ноября 2017 года дизель-электрическая подводная лодка ВМС Аргентины «Сан-Хуан» вышла из порта Ушуайя с целью совершения межбазового перехода в пункт постоянного базирования в Мар-дель-Плата. На борту ДЭПЛ находились 44 подводника. В начале суток 15 ноября командир ДЭПЛ «Сан-Хуан» доложил на берег об аварии на борту ДЭПЛ и передал координаты своего местонахождения. Это был последний доклад с подводной лодки, когда она находилась в 240 милях от берега. С этого момента связь с подводной лодкой была потеряна.
По заявлению представителей ВМС Аргентины, причиной взрыва на борту пропавшей аргентинской подлодки «Сан-Хуан» могла быть высокая концентрация водорода. При этом возможность взрыва боезапаса (22 торпеды) аргентинской стороной исключалась по причине отсутствия торпед на борту ПЛ.
Ряд российских авторитетных военных экспертов согласились с этой версией и высказали предположение, что взрыв мог произойти из-за нарушений условий эксплуатации или неисправности самой аккумуляторной батареи (АБ). К первопричинам взрыва водорода, по опыту эксплуатации АБ, может в том числе относиться попадание на токоведущие части АБ морской воды, способной вызвать короткое замыкание и взрыв в условиях повышенной концентрации водорода в отсеках подводной лодки. Эта первопричина аварии на ПЛ «Сан-Хуан» рассматривается как наиболее вероятная.
Впоследствии ВМС Аргентины подтвердили первопричину аварии, сделав официальное заявление, что во время последнего сеанса связи командир аргентинской подлодки «Сан-Хуан» доложил о попадании воды в шнорхель во время зарядки аккумуляторных батарей, что привело к короткому замыканию в контактной группе АБ. Шнорхель – это выдвижное устройство подводной лодки, обеспечивающее работу дизеля под водой и использующееся для подачи в перископном положении атмосферного воздуха в дизельный отсек и удаления выхлопных газов дизелей (в отечественном флоте его называют РДП).
Военное ведомство Аргентины рассматривает и еще одну возможную причину аварии – техническую неисправность самой АБ. Так, ДЭПЛ «Сан-Хуан» в 2007–2014 годы прошла средний ремонт. В процессе ремонта были заменены двигатели и аккумуляторные батареи. Нетипично длительный срок среднего ремонта объясняется нехваткой финансовых средств и необходимого количества квалифицированного персонала. Более того, по сообщениям аргентинских СМИ, выяснилось, что при закупке аккумуляторов для подлодки «Сан-Хуан» были обнаружены нарушения. Проведенная Минобороны Аргентины проверка выявила, что была нарушена установленная процедура заключения контрактов на закупку аккумуляторов для подводной лодки «Сан-Хуан». В результате для подлодки были приобретены аккумуляторы с истекшим сроком гарантии. Вполне вероятно, что данные проблемы сказались на качестве ремонта электроэнергетической системы, а также подготовке ДЭПЛ «Сан-Хуан» к выходу в море.
В случае с ПЛ «Сан-Хуан» взрыв водорода вызвал и еще одну нештатную аварийную ситуацию – потерю герметичности корпуса, экстренное поступление морской воды в отсеки в результате взрыва водорода. В результате подводная лодка потеряла плавучесть и затонула. Таким образом, краткий обзор событий на ПЛ «Сан-Хуан» показал, что в короткий период на ней произошли как минимум три весьма опасные аварии. Две аварии АБ, связанные с попаданием через РДП морской воды на контакты АБ и последующим взрывом водорода, сопровождающимся пожаром. И одна авария, связанная с разгерметизацией корпуса ПЛ и поступлением морской воды в отсеки ПЛ, как следствие взрыва водородной смеси. Вся эта цепочка аварий и привела к катастрофе «Сан-Хуана».
Поскольку у ПЛ «Сан-Хаун» четыре отсека, а запас плавучести – не более 8–10%, то затопление любого из отсеков лишает ее возможности всплыть самостоятельно, даже с небольших глубин в несколько десятков метров. Если же подлодка провалилась за предельную глубину в районе океанской впадины и ее раздавило, шансов на спасение у экипажа не оставалось. Но ответить на вопрос, что же произошло на «Сан-Хуане», можно только после обнаружения ПЛ и осмотра внешней и внутренней части конструкции корпуса, а также всего оборудования ПЛ, изучения вещественных доказательств причин аварии, вахтенной документации, данных технического контроля и т.д.
На сегодня международная команда, участвующая в поисках пропавшей субмарины, насчитывает до 30 судов и самолетов, а также до 4 тыс. человек из 13 стран мира. Кроме России в поисковой операции участвуют Германия, Бразилия, Канада, Чили, Колумбия, Испания, США, Франция, Норвегия, Перу, Великобритания и Уругвай.
Россия направила в Аргентину специалистов 328-го экспедиционного поисково-спасательного отряда с телеуправляемым подводным аппаратом (ТПА) «Пантера Плюс» (опускается на глубину до 1 тыс. м), а также океанографическое исследовательское судно «Янтарь», оборудованное двумя глубоководными аппаратами, позволяющими проводить обследования на глубине до 6 тыс. м. За время участия в поисковых работах у побережья Аргентины специалистами службы поисковых и аварийно-спасательных работ ВМФ РФ, находящимися на борту буксира ВМС Аргентины «Ислас Мальвинас», произведено несколько десятков погружений ТПА «Пантера Плюс» на глубины от 125 до 1050 м для обследования дна. За этот период были обнаружены и классифицированы два затонувших рыболовецких траулера и два бетонных блока.
Как показывает опыт операций по поиску и спасению аварийных ПЛ различных стран, особенно много проблем возникает при их организации на начальном этапе. При этом теряется немало времени на оценку ситуации, различные консультации и согласования. А в этом деле, знает каждый подводник, дорога каждая минута. Лишняя потеря времени может обернуться потерей реальных возможностей спасти жизни подводников. В этой связи с целью повышения оперативности спасения аварийных подлодок без лишних согласований и консультаций в России предложили создать международный координационный центр по оказанию помощи аварийным ПЛ. Об этом заявлено на 54-м Международном конгрессе подводников, который прошел в июне 2017 года в Санкт-Петербурге. Все страны-участники, в том числе и Аргентина, российскую инициативу поддержали.
Важным практическим шагом по обеспечению этой идеи стало возрождение в России специализации водолазов-глубоководников. Научно-исследовательским институтом спасания и подводных технологий совместно с экспедиционным аварийно-спасательным отрядом ВМФ России начата подготовка водолазов-спасателей к погружению на глубины свыше 400 м. Практические погружения водолазов-глубоководников начнутся уже летом этого года.
Источник
Wundefwaffe
История мировых войн
1. Электрические характеристики и конструктивные данные элементов
Аккумуляторная батарея на подводных лодках этих типов состояла из 224 элементов, разделенных на две равные группы -по 112 элементов в каждой. Обе группы всегда соединялись между собой параллельно, для получения номинального напряжения 230 В.
Установленная на подводной лодке «В-4″ (» Ursula «) аккумуляторная батарея состояла из трубчатых элементов типа «Е.1.4410.1″ фирмы » Chloride Electric Co «, имевших следующие параметры.
Таблица 13. Параметры аккумуляторной батареи из элементов «Е.1.4410.1»
Длительность разрядного режима, час.
Емкость Ah
Длительность разрядного режима, час.
Емкость Ah
Зарядка этой аккумуляторной батареи производилась четырехступенчатым способом со следующим распределением зарядного тока по ступеням.
Таблица 14. График зарядки аккумуляторной батареи из элементов » E . I . 4410. I «
Ступени зарядки
Сила тока, А
Ступени зарядки
Сила тока, А
На подводной лодке «В-3″ (» Unison «) была установлена аккумуляторная батарея, состоявшая из
элементов типа » H . S . I .4750″ фирмы » D . P . Battery Co , имевшая следующие характеристики.
Таблица 15. Параметры аккумуляторной батареи из элементов » H . S . I .4750″
Для умеренного климата удельный вес 1,250 — 1,260
Для тропического климата удельный вес 1.210 — 1,220
длительность режима разрядки, часов
сила разрядного тока А
емкость Ah
конечное напряжение В
длительность режима разрядки часов
с ила разрядного тока А
емкость Ah
конечное напряжение В
Режим разрядки для этой аккумуляторной батареи применялся трехступенчатый с распределением тока по ступеням, указанным в табл. 16.
На подводной лодке «В-2″ (» Unbroken «) была установлена аккумуляторная батарея, состоявшая из элементов типа » S . K . I .41″ фирмы » Tudor «, имевшая точно те же электрические характеристики, что и батарея, установленная на «В-3″ (» Unison «) с элементами типа » H . S . I .4750″.
Таблица 16. График зарядки аккумуляторной батареи из элементов» H . S .1′.47’50»
Ступень зарядки
Сила зарядного
Плотность
Напряжение В
Время зарядки
Емкость Ah
начальная
конечная
начальное
конечное
Габаритные размеры и внешнее конструктивное оформление всех трех типов элементов были одинаковы и представлялись в следующем виде.
Высота элемента с зажимами — 1072 мм, до кромок бака — 1010 мм; длина элемента с ребрами бака — 442 мм, ширина элемента с ребрами бака — 324 мм.
Внутренние размеры бака: длина—410 мм, ширина — 297 мм, высота — 989 мм.
Тип элемента Количество пластин:
» E . I .4410.1″ данных не имеется
» H . S .1.4750″ положительных—18
» S . K . I .41″ положительных — 20
Количество зажимов на элементах всех трех типов было равно шести — по три зажима на каждую группу пластин.
Все элементы снабжались поплавковым устройством для указания уровня электролита.
Так как на подводных лодках была установлена общеямовая вентиляция, элементы имели открытые горловины. Внутри элементов над пластинами располагались эбонитовые брызгоуловители.
Установленные на лодке «В-2″ элементы типа » S . K .1.41″ имели следующую конструкцию. Пластины одной полярности были связаны свинцовой бареткой, внутри которой вдоль проходил медный стержень, представлявший собой одно целое с зажимами элемента. Зажимы имели размер 25,4 мм и соответствующую этому диаметру резьбу. Все пластины подвешивались в баке на выступах, образованных верхней частью бака. На верхних и нижних кромках отрицательных пластин (семь пластин) имелись приливы с отверстиями (один вверху и два внизу), через которые проходили эбонитовые стержни, удерживавшие сепарацию.
Длина положительных пластин этого элемента — 798 мм, ширина — 276 мм, толщина — 6 мм.
Положительные пластины этих элементов по английской терминологии носили название «бронированных», так как они были обернуты стеклянным войлоком толщиной 1 мм. Толщина положительной пластины со стеклянной сепарацией равнялась 8 мм.
Длина отрицательных пластин — 798 мм, ширина — 290 мм, толщина — 5 мм.
Отрицательные пластины именовались «иммунизированными». Под этим названием подразумевалась специальная обработка их для уменьшения газовыделения, кроме того, на кромки отрицательных пластин был наложен слой вулканизированной резины.
В элементах этого типа применялась стеклянная, эбонитовая и деревянная сепарация.
Сепараторы имели следующие размеры:
длина 832 мм длина 882 м
ширина 291 мм ширина 291 мм
толщина с ребрами 3 мм толщина 0,5 мм
Толщина стеклянной сепарации, как указывалось выше — 1 мм. Сепарация в элементе устанавливалась так, что (считая от отрицательной пластины к положительной) деревянный сепаратор гладкой стороной располагался к отрицательной пластине, затем — эбонитовый сепаратор и за ним стеклянный войлок, прилегавший непосредственно к положительной пластине, и т. д. (рис. 7).
Зажимы элемента были выполнены в виде стержней с резьбой, на которые навертывались две гайки. На эти зажимы под крышкой налагались резиновые уплотнительные шайбы, сверху крышки — шайбы из сурьмянистого свинца, затем навертывались основные, медные освинцованные гайки, на которые ложились межэлементные соединения, и затем навертывались гайки крепления межэлементных соединений.
Крышка по краям уплотнялась фасонной резиной и заливалась мастикой, внутри мастики, как обычно, закладывался свинцовый провод для разогревания мастики при снятии крышки.
Горловина в крышке имела овальную форму и по концам ее находились два отверстия с резьбой, в одно из которых ввертывалась пробка с эбонитовым поплавком для указания уровня электролита. На стержне поплавка наносились белой краской две метки наименьшего и наибольшего уровней электролита.
Расстояние между центрами зажимов по длинной стороне элемента — 127 мм, по короткой — 203 мм.
Межэлементные соединения выполнялись из полосовой меди, были освинцованы и имели сечение 65 х 5 мм.
2. Установка элементов на подводной лодке
Аккумуляторная батарея, установленная на амортизаторы, размещалась в двух отдельных аккумуляторных ямах, занимавших пространство от 40 до 69 шпангоута ( III отсек и центральный пост).
Ямы имели постоянный настил, в котором были проделаны отверстия, прикрываемые съемными стальными щитами; отверстия обеспечивали доступ к каждому элементу.
Амортизация батарей конструктивно оформлялась так, как это было обычно принято в то время на английских подводных лодках, а именно: по дну ямы, параллельно диаметральной плоскости, в девять рядов были уложены между специально приваренными скобами резиновые бруски размером 250 х 75 х 25. Ряд от ряда отстоял на 300 мм. В каждом ряду имелось 12 резиновых брусков, поверх которых были положены продольные деревянные брусья, а на них укладывались деревянные решетки: на решетки устанавливались элементы.
По бортам и поперечным переборкам ямы были прикреплены в два ряда по высоте деревянные брусья, в последние врезаны (на «ласточкин хвост») резиновые амортизаторы прямоугольной формы размером 30 х 100 х 110 мм. К этим резиновым амортизаторам прилегала фанера, имевшая в свою очередь со стороны борта два ряда резиновых круглых амортизаторов по четыре штуки в каждом ряде. К фанере прилегали непосредственно стенки баков элементов.
Элементы устанавливались в резиновых мешках, поэтому стенки баков отделялись от расклинки фанерой, толщиной 4 мм, покрытой каким-то составом белого цвета, похожим на краску. Ряды элементов, имеющие высокую разность потенциалов по отношению друг к другу, были разделены перегородкой толщиной 10 мм. Внутри резинового мешка, на дне, имелось шесть квадратных выступов, на которые и садился элемент.
На 56-м и 67-м элементах 1-й группы и 73-м и 74-м элементах 2-й группы вместо нормальных межэлементных соединений были установлены специальные шины, к которым присоединены кабели бифилярной компенсационной обмотки, компенсирующие ампервитки по периметру ям. Кроме того, от средней точки (56-й элемент) 2-й аккумуляторной группы выводился провод аварийного питания шунтовых обмоток, и от 1-го элемента этой же группы — минусовый провод для аварийного питания слаботочных приборов.
Аккумуляторная батарея защищалась предохранителями с открытой пластинчатой плавкой вставкой (без камеры), с магнитным гашением вольтовой дуги, образующейся при перегорании плавкой вставки. Предохранители рассчитывались на силу тока 3500 А.
Аккумуляторные ямы имели следующие габариты («В-2″ — » Unbroken «):
носовая яма
кормовая яма
длина (между резиновыми амортизаторами)
высота (от деревянного продольного бруса на дне ямы до бимсового настила)
Разница в габаритах аккумуляторных ям при одинаковом количестве установленных элементов объяснялась тем, что во второй яме имелись две выгородки шахт перископов.
3. Батарейная вентиляция
На подводной лодке устанавливалась общеямовая вентиляция. Вентилирование аккумуляторных батарей осуществлялось четырьмя вытяжными вентиляторами — по два на каждую аккумуляторную яму. Максимальная производительность вентиляторов — 105,5 л/час каждого при противодавлении 76 мм водяного столба.
Воздух поступал в аккумуляторные ямы по трубопроводу, проходил над элементами и одновременно подавался в нижнюю часть ямы под элементы.
Каждый из вентиляторов имел свой отдельный приемный патрубок с отверстием в настиле аккумуляторной ямы.
Отводящие патрубки от двух вентиляторов ямы соединялись в одну общую трубу внутри отсека, выходившую в надстройку к шахте батарейной вентиляции.
Устройство вентиляции обеих аккумуляторных ям было совершенно одинаковым и только незначительно отличалось расположением входных и выходных отверстий.
Вентилирование аккумуляторных батарей предусматривалось при закрытой шахте батарейной вентиляции, для этого в дизельном отсеке был установлен манипулятор, соответствующим перекрытием которого газовая смесь, вытягиваемая из аккумуляторных ям, могла направляться в дизельный отсек.
Гребная дизель-электрическая установка
На подводных лодках применялась система электродвижения. Энергия, вырабатываемая двумя дизель-генераторами, подавалась на соединенные с гребными валами электродвигатели, вращающие гребные винты, аккумуляторная батарея при этом подключалась буфером к шинам главной станции (рис. 8 и 9).
Лодки имели два гребных винта и соответственно этому два гребных вала.
Линия вала каждого борта, считая от носа в корму, состояла из следующих звеньев: дизель, затем соединенный с ним эластичной муфтой главный генератор, имеющий на кормовом конце вала муфту аварийного сцепления с гребным электродвигателем, далее гребной электродвигатель, затем гребной вал с упорным подшипником и насаженным на нем гребным винтом. Такое расположение главных механизмов на одной линии в аварийном случае позволяло использовать дизель для непосредственного вращения гребного винта, якоря генератора и гребного электродвигателя при этом вращались вместе с гребным валом как простые маховые массы. В нормальных условиях линия вала имела разрыв между гребным электродвигателем и генератором: муфта аварийного сцепления оставалась всегда разобщенной, и гребной электродвигатель был связан только с гребным валом и винтом.
Все гребное электрооборудование размещалось в дизельном отсеке.
1. Главные генераторы
На подводных лодках устанавливались по два дизель-генератора постоянного тока, мощностью 270 кВт при напряжении 230 — 310 В и силе тока 1225/875 А длительно, 825 об/мин. Генераторы лодок «В-2» и «В-4″ были изготовлены фирмой » English Electric Со», на «В-3″ — фирмой » General Electric Co «.
Каждый из генераторов соединялся эластичной муфтой фирмы » Wellman Biggy » с дизелем мощностью 400 л.с. при 825 об./мин. Оба генератора идентичные по конструкции, но имели различные стороны вращения.
Генераторы были с поворотной станиной, в водозащищенном исполнении, с водонепроницаемой до линии вала нижней частью корпуса, самовентилируемые.
Вентилирование осуществлялось насаженной на валу якоря генератора крылаткой с циркуляцией воздуха по замкнутому циклу и охлаждением его в воздухоохладителе с водяным охлаждением. Воздухоохладитель расположен на корпусе самого генератора.
Генераторы одноподшипниковые. На подшипник опиралась кормовая часть вала якоря. Носовая часть вала якоря со стороны дизеля подшипника не имела и соединялась непосредственно с эластичной муфтой дизель-генератора. Подшипник генератора — разъемный, обычного скользящего типа с дисковой смазкой.
Генераторы имели шесть главных и шесть добавочных полюсов. Возбуждение генераторов — независимое. Шунтовая обмотка их получала питание от шин аккумуляторной батареи при напряжении, изменявшемся в пределах от 190 до 310 В.
На главных полюсах имелось по одному витку сериесной противокомпаундной обмотки, предназначенной для понижения напряжения генератора при внезапном увеличении нагрузки и предохранения таким образом его от перегрузки.
Все витки сериесной противокомпаундной обмотки включались между собой параллельно (шесть параллельных цепей), и, кроме того, параллельно с ними включалось омическое сопротивление, называемое «дайвертором». Подбором величины этого сопротивления можно было изменять количество ампервитков противокомпаундной обмотки и соответственно этому получать необходимую нагрузочную характеристику генератора.
Количество ампервитков, необходимых для получения соответствующей нагрузочной характеристики, определялось при ходовых испытаниях подводной лодки.
Траверза генератора представляла собой выточенное кольцо с приваренными к нему перпендикулярно пальцами, к которым крепились щеткодержатели. Свободные концы пальцев, для большей жесткости конструкций, имели ещё дополнительное крепление планками к телу траверзы. На наружной кромке последней находились зубцы, по которым ходила шестерня поворота траверзы, вращаемая рукояткой. Траверза входила в выточку в подшипниковом щите и прижималась накладками, которые крепились болтами с надетыми на них пружинами. Правильное рабочее положение траверзы определялось контрольной шпилькой, которая входила в отверстие, высверленное в теле траверзы и подшипниковом щите. Кроме того траверза стопорилась ещё одним обыкновенным болтом. Траверза генератора и соединения щеток, после того как отданы соответствующие провода, позволяла поворачивать траверзу на полной оборот при помощи зубчатой передачи.
Для предотвращения конденсации влаги на обмотках генераторов, когда температура машины меньше окружающей, в нижней части подшипникового щита располагались грелки, подключенные к штепселю, установленному на наружной части корпуса генератора; по мере надобности эти грелки включались в судовую сеть.
Как уже упоминалось ранее, на кормовой конец вала генератора насаживалась муфта со съёмным соединением для осуществления непосредственного привода гребного винта в аварийных случаях.
Генераторы могли работать параллельно на общие шины, к которым подключалась буфером также и аккумуляторная батарея. Подключение каждого генератора к шинам осуществлялось однополюсным автоматам и однополюсным рубильником.
Автомат имел нулевую защиту и реле обратного тока.
В цепи каждого генератора имелись вольтметр и амперметр.
2. Гребные электродвигатели
Два гребных двухякорных электродвигателя водозащищенного типа с водонепроницаемой до линии вала нижней частью корпуса использовались для движения лодки как в подводном, так и в надводном положениях.
Гребные электродвигатели подводных лодок «В-2» и «В-4″ были изготовлены фирмой » English Electric Co «, гребные электродвигатели подводной лодки «В-3″—фирмой » General Electric Co «.
Электродвигатели получасовой мощности 450 л.с. при напряжении 190 В и 515 об./мин.; каждый из них непосредственно соединялся с гребным валом соответствующего борта.
Воздух для охлаждения брался вентилятором из отсека, посредством направляющих подавался в обе половины гребного электродвигателя, затем выходил в корпус шунтового регулятора, охлаждая его сопротивление, проходил через водяной воздухоохладитель и отсюда поступал обратно в отсек. Для защиты от возможного повреждения при погружении воздухоохладители рассчитывались на давление в 20 атм. Каждый гребной электродвигатель имел отдельный электровентилятор.
Подшипники электродвигателей — скользящего типа с дисковой смазкой. Емкость масляных ванн подшипников составляла около 18 л. Масло в подшипниках охлаждалось змеевиками, в которых циркулировала забортная вода. У носового подшипника имелось приспособление, позволявшее измерить щупом износ и проседание этого подшипника. В масляных ваннах подшипников устанавливались обычные ртутные термометры.
Станина гребных электродвигателей, после того как были отданы вентиляционный трубопровод, подшипниковые щиты и соединительные кабели, могла поворачиваться на любой угол, обеспечивая доступ к катушкам возбуждения в нижней части машины.
Траверза гребных электродвигателей имела такую же конструкцию, как и траверза генераторов, описанная в предыдущем разделе.
Гребные электродвигатели — шунтовые с сериесной обмоткой и добавочными полюсами.
Шунтовые обмотки получали питание от шин аккумуляторной батареи при напряжении, изменявшемся в пределах от 190 до 310 В. Эти обмотки всегда соединялись последовательно. Для уравнивания тока в обмотках возбуждения каждая обмотка имела регулировочное сопротивление.
Каждый электродвигатель имел свой шунтовой регулятор, управляемый общим для обоих регуляторов валиковым приводом с шестеренчатой передачей, который вращался маховиком с рукояткой. За несколько оборотов маховика шунтовой регулятор переходил из одного крайнего положения в другое.
В аварийных случаях было возможно использование одного якоря гребного электродвигателя. В этом случае обмотка возбуждения неисправного якоря отключалась специально предусмотренными разъединителями, установленными на лицевой стороне главной станции; обмотка возбуждения исправного якоря при этом получала питание от половины напряжения группы по проводу, выведенному от средней точки 2-й аккумуляторной группы. Все переключение осуществлялось очень быстро при помощи пластинчатых разъединителей с рукоятками. После разобщения реверсивных рубильников и снятия предохранителей поврежденного якоря, дальнейшее управление одним якорем ничем не отличалось от обычного.
Реверсирование гребных электродвигателей производилось путем изменения направления тока в якорях.
Якоря одного борта соединялись последовательно и параллельно, и, кроме того, предусматривалось последовательное соединение якорей различных бортов.
Расчетные режимы гребных электродвигателей, соответствовавшие определенным условиям плавания подводной лодки, приводятся в табл. 17—20.
Источник