Двигатель вальтера своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 31.08.2024

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.

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

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.

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.

Двигатель Вальтера - тип анаэробного, то есть работающего без доступа воздуха, двигателя. Может быть построен на базе парогазовой турбины или ракетного двигателя. В качестве топлива используется перекись водорода. Имеет малые габариты и высокий КПД, но сложен в эксплуатации и использует пожароопасное топливо.

Турбина Вальтера

Содержание

История создания



Существовавшие в начале ХХ века подводные лодки имели дизель-электрическую силовую установку. В подводном положении они использовали электрические двигатели, питающиеся от аккумуляторных батарей, а в надводном дизельные двигатели, которые так же подзаряжали батареи. Основную часть времени лодки находились в надводном положении, так как электрические двигатели обеспечивали небольшую скорость, а ёмкости батарей хватало на незначительное время. Повысить боевую ценность подводных лодок можно было улучшением их характеристик в подводном положении с помощью анаэробных, то есть воздухонезависимых, двигателей.

Наиболее простым способом обеспечения работы дизеля под водой являлась установка шноркеля, через который поступал воздух для работы двигателя и отводились выхлопные газы. Однако шноркель мог обеспечить только небольшую глубину погружения, поэтому необходимость в электрических двигателях сохранялась. Другим вариантом анаэробной силовой установки являлись регенеративные двигатели. Они получали воздух или чистый кислород из специальных баллонов, подзаряжаемых в надводном положении.





Немецкий инженер Гельмут Вальтер ( нем. Hellmuth Walter ) с 1925 года работал в армейском центре вооружений ( нем. Heereswaffenamt ) над созданием реактивных систем противовоздушной обороны. В 1930 году он закончил разработку жидкостно-реактивных двигателей, использующих в качестве топлива перекись водорода. Данная разработка заинтересовала морской отдел рейхсвера, так как позволяла создать эффективный двигатель для подводных лодок и торпед.

Принцип работы



Однокомпонентные двигатели, работавшие по "холодному" циклу, имели серьёзный недостаток: выделявшийся кислород при отведении в забортную воду имел демаскирующий эффект, однако были безопаснее. Двухкомпонентные двигатели "горячего" цикла были лишены этого недостатка, так как выделявшийся при их работе углекислый газ растворялся в воде. Поэтому для двигателей подводных лодок и торпед использовалось двухкомпонентное топливо, в котором к T-stoff и Z-stoff добавлялось дизельное топливо, а выхлопные газы отводились через мелкие отверстия выпускного устройства и растворялись в воде.

Помимо варианта привода гребного вала через редуктор, разрабатывались парогазовые турбины, приводящие во вращение электрогенераторы, которые, в свою очередь, заряжали аккумуляторные батареи, а гребной винт приводился во вращение электродвигателем.

Практическое применение

Подводные лодки



Первая подводная лодка с двигателем Вальтера, V.80 ( нем. Versuchsboot, экспериментальная лодка ) или VS 80, была спущена на воду 14 апреля 1940 года. Она представляла собой невооруженную малую подводную лодку, рассчитанную на экипаж от трех до пяти человек. Парогазовая турбина Вальтера, установленная на ней, развивала 2000 л.с. при 20 000 оборотов в минуту, что позволяло развивать скорость 28,1 узла в подводном положении. Полного запаса перекиси водорода в 21 тонну хватало на 50 миль. Демонстрация возможностей нового двигателя главнокомандующему Кригсмарине Эриху Редеру произвело самое благоприятное впечатление, однако глава Конструкторского Бюро Кригсмарине Вернер Фукс ( нем. Werner Fuchs ) скептически оценил перспективы нового двигателя.



Подводные лодки типа XVIII океанического типа планировались к постройке на верфи Deutshce Werke. Они имели водоизмещение 1 652 т в подводном положении и должны были нести 23 торпеды. Скорость в подводном положении должна была достигать 15,5 узла при дальности хода 202 мили. По проекту были заложены лодки U-796 и U-797, постройка обеих отменена. На базе типа XVIII был разработан проект типа XXI, на котором двигатели Вальтера заменены электромоторами.



Для действий вблизи побережья и в Средиземном море компанией H. Walter GmbH был разработан проект малых подводных лодок, которые позднее были модифицированы для применения электромоторов и получили обозначение тип XXIII. Лодки должны были нести три торпедных аппарата и оснащаться двигателем Вальтера. Заказ на постройку 72 экземпляров был передан предприятию Howaldtswerke, две лодки получили номера U-1153 и U-1154, однако заказ был отменён в 1943 году.

Проект подводных лодок типа XXIV предусматривал постройку субмарин океанического типа с двигателями Вальтера, вооружение которых состояло из 14 торпедных аппаратов. В связи с началом работ над проектом типа XXVI работы были прекращены.

Последним немецким проектом подводных лодок с двигателем Вальтера стал тип XXVI. Лодки океанического класса были рассчитаны на экипаж из 33 человек и вооружались 10 торпедными аппаратами. Контракт предусматривал постройку 100 лодок типа XXVI на верфи Blohm & Voss в Гамбурге под номерами с U-4501 по U-4600, однако до конца войны успели построить только несколько отдельных секций корпуса.

Торпеды





После доработки торпеда получила название G7ut TVII Stein Butte ( рус. Каменная камбала ) и также была выпущена партией в 100 экземпляров. Значительно большую эффективность имела третья модификация, G7ut TIX Stein Wal ( рус. Каменный кит ). При том же калибре она имела увеличенный до 1 800 кг вес, из которых 300 кг весила боевая часть, а при той же скорости дальность хода возросла до 22 км. Как и предшествующие варианты, G7ut TIX Stein Wal была выпущена в количестве 100 шт. На ее базе была разработана укороченная версия, не пошедшая в производство.

Переданные в действующий флот торпеды серии G7ut обладали непревзойдёнными техническими характеристиками, но экипажи подводных лодок небезосновательно опасались их ввиду высокой пожароопасности. Любая ошибка при подготовке торпеды к пуску, контакт перекиси водорода с нефтесодержащими веществами или свинцом могли привести к пожару. Прохладное отношение подводников к новым образцам торпед привело в итоге к отказу от их массового производства.

Жидкостно-реактивные двигатели



Последующее применение



После окончания войны подводная лодка U-1407 типа XVIIB проходила испытания в составе британского флота под именем HMS Meteorite. Дальнейшим развитием проекта, уже британской постройки, стали лодки HMS Explorer и HMS Excalibur. В ходе их испытаний парогазовые турбины были признаны непрактичными, и хотя лодки были зачислены в состав действующего флота, считались пожароопасными и были выведены из эксплуатации через 10 лет службы.

Американский флот, получивший в качестве трофея лодку U-1406, проведя ее обследование, не стал проводить испытания и списал субмарину на лом сразу после прибытия её в США.

В СССР в 1952 году была спущена на воду лодка C-99 проекта 617, разработанная ЦКБ-18 [1] . Помимо дизель-электрической силовой установки на ней был установлен двигатель Вальтера. Эта лодка стала дальнейшим развитием проекта 616, разработанного на базе немецкой подводной лодки типа XXVI. В ходе испытаний лодка развивала скорость до 20 узлов при водоизмещении в подводном положении 1 215 т. В 1956 году C-99 была принята в состав действующего флота, велись разработки аналогичных лодок типов 617М, 635, 643 и 647. Однако 19 мая 1959 года на лодке при погружении на глубину 80 м произошел сильный взрыв в результате разложения перекиси водорода, парогазовая турбина была разрушена. Было принято решение прекратить дальнейшие работы по подводным лодкам с двигателем Вальтера, С-99 позднее была выведена из боевого состава флота и разделана на металл.



После окончания войны в СССР было развернуто исследование и разработка торпед с двигателями Вальтера. Работы велись в Ораниенбауме [2] на базе ОТБ ВМФ — Филиал НИИ-400 (позже — НИИ "Мортеплотехника"), с привлечением немецких специалистов. Испытания торпеды проводились на полигоне №232 около Феодосии, в 1957 году она была принята на вооружение под индексом 53-57 (ДБТ или изделие 585). При скорости 45 узлов торпеда имела дальность хода 18 км, оснащалась пироксилиновой боевой частью весом 306 кг. Торпеда 53-57 и ее дальнейшая модернизация, 53-57М, находились на вооружении по крайней мере до 1980 года.

Позднее в СССР были разработаны торпеды 53-65 и 53-65М, работающие на перекиси водорода. Разработанная позднее торпеда 53-65К имела газотурбинный перекисно-водородный двигатель и по своим параметрам превосходила модель 53-65. Разработка парогазовых торпед в СССР была продолжена и в дальнейшем времени, в результате чего были созданы модели 65-76, экспериментальная Т-5 и другие модели.

Традиционный поршневой двигатель Липпиша не устраивал, и он обратил свой взор к реактивным, точнее — к ракетным. Но и все известные к тому времени системы обеспечения с их громоздкими и тяжелыми насосами, баками, системами поджига и регулировки его тоже не устраивали. Так постепенно выкристаллизовалась идея применения самовоспламеняющегося топлива. Тогда на борту можно разместить только топливо и окислитель, создать максимально простой двухкомпонентный насос и камеру сгорания с реактивным соплом.

Для питания двигателя использовали (все очень секретно!) двухкомпонентное топливо, состоящее из T-stoff и С-stoff. За мудреными шифрами скрывались все та же перекись водорода и горючее — смесь 30 % гидразина, 57 % метанола и 13 % воды. Раствор катализатора имел название Z-stoff. Несмотря на наличие трех растворов, топливо считалось двухкомпонентным: раствор катализатора почему-то компонентом не считался.

Скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается. Эта русская поговорка как нельзя лучше описывает историю создания ракетного истребителя-перехватчика. Компоновка, разработка новых двигателей, облетывание, обучение летчиков — все это затянуло процесс создания полноценной машины до 1943 года. В результате боевой вариант самолета — Ме-163В — был полностью самостоятельной машиной, унаследовавшей от предшественников только базовую компоновку. Малые размеры планера не оставили конструкторам места не на убирающиеся шасси, ни на сколько-нибудь просторную кабину.



О проблемах, которые сопровождали создание авиационного варианта двигателя Вальтера, могут сказать хотя бы эти две даты: первый полет экспериментального образца состоялся в 1941-м году; на вооружение Ме-163 был принят в 1944-м. Дистанция, как говорил один небезызвестный грибоедовский персонаж, огромного масштаба. И это при том, что конструкторы и разработчики отнюдь не плевали в потолок.

В конце 1944 года немцы сделали попытку усовершенствовать самолет. Чтобы увеличить продолжительность полета двигатель оборудовали вспомогательной камерой сгорания для полета на крейсерском режиме с уменьшенной тягой, увеличили запас топлива, вместо отделяемой тележки установили обычное колесное шасси. До конца войны удалось построить и испытать только один образец, получивший обозначение Ме-263.



Агрегат турбонасоса, парогазогенератор для турбины и два небольших бака для перекиси водорода и перманганата калия помещались в одном отсеке с двигательной установкой. Отработанный парогаз, пройдя через турбину, все еще оставался горячим и мог совершить дополнительную работу. Поэтому его направляли в теплообменник, где он нагревал некоторое количество жидкого кислорода. Поступая обратно в бак, этот кислород создавал там небольшой наддув, что несколько облегчало работу турбонасосного агрегата и одновременно предупреждало сплющивание стенок бака, когда он становился пустым.

Применение перекиси водорода не было единственно возможным решением: можно было использовать и основные компоненты, подавая их в газогенератор в соотношении, далеком от оптимального, и тем самым обеспечивая снижение температуры продуктов сгорания. Но в этом случае потребовалось бы решить ряд сложных проблем, связанных с обеспечением надежного воспламенения и поддержания стабильного горения этих компонентов. Применение же перекиси водорода в средней концентрации (тут запредельная мощность была ни к чему) позволяла решить проблему просто и быстро. Так компактный и малопримечательный механизм заставлял биться смертоносное сердце ракеты, начиненной тонной взрывчатки.

Удар из глубины

Название книги З. Перля, как думается автору, как нельзя лучше подходит к названию и этой главы. Не стремясь к претензии на истину в последней инстанции, всё же позволю себе утверждать, что нет ничего ужасней внезапного и практически неотвратимого удара в борт двух-трех центнеров тротила, от которого лопаются переборки, корежится сталь и слетают с креплений многотонные механизмы. Рев и свист обжигающего пара становятся реквием кораблю, который в судорогах и конвульсиях уходит под воду, унося с собой в царство Нептуна тех несчастных, которые не успели прыгнуть в воду и отплыть подальше от тонущего судна. А тихая и незаметная, подобная коварной акуле, субмарина медленно растворилась в морской глубине, неся в своем стальном чреве еще десяток таких же смертоносных гостинцев.

Торпеда-убийца…

Традиционно запас окислителя для торпедного двигателя представлял собой баллон с воздухом, количество которого определялось мощностью агрегата и дальностью хода. Недостаток очевиден: балластный вес толстостенного баллона, который можно было бы обратить на что-либо более полезное. Для хранения воздуха давлением до 200 кгс/см? (196•ГПа) требуются толстостенные стальные резервуары, масса которых превышает массу всех энергокомпонентов в 2,5 - 3 раза. На долю последних приходится лишь около 12 - 15% от общей массы. Для работы ЭСУ необходимо большое количество пресной воды (22 - 26% от массы энергокомпонентов), что ограничивает запасы горючего и окислителя. Кроме того, сжатый воздух (21% кислорода) — не самый эффективный окислитель. Присутствующий в воздухе азот тоже не просто балласт: он очень плохо растворим в воде и поэтому создает за торпедой хорошо заметный пузырьковый след шириной 1 - 2 м [11]. Впрочем, у таких торпед были и не менее очевидные преимущества, являвшиеся продолжением недостатков, главное из которых — высокая безопасность. Более эффективными оказались торпеды, работающие на чистом кислороде (жидком или газообразном). Они значительно уменьшили следность, повысили КПД окислителя, но не решили проблемы с развесовкой (баллонная и криогенная аппаратура по прежнему составляли значительную часть веса торпеды).

Перекись водорода же в данном случае была своеобразным антиподом: при значительно более высоких энергетических характеристиках она представляла собой и источник повышенной опасности. При замене в воздушной тепловой торпеде сжатого воздуха на эквивалентное количество перекиси водорода дальность ее хода удалось повысить в 3 раза. Приведенная ниже таблица показывает эффективность использования различных видов применяемых и перспективных энергоносителей в ЭСУ торпед [11]:


В ЭСУ торпеды все происходит традиционным способом: перекись разлагается на воду и кислород, кислород окисляет топливо (керосин), полученный парогаз вращает вал турбины — и вот смертоносный груз несется к борту корабля.

В 1962 г. была принята на вооружение противокорабельная самонаводящаяся торпеда 53-61, созданная на базе 53-57, и 53-61М с усовершенствованной системой самонаведения.

Разработчики торпед уделяли внимание не только их электронной начинке, но не забывали про ее сердце. А оно было, как мы помним, довольно капризным. Для повышения стабильности работы при повышении мощности была разработана новая турбина с двумя камерами сгорания. Вместе с новой начинкой самонаведения она получила индекс 53-65. Еще одна модернизация двигателя с повышением его надежности дала путевку в жизнь модификации 53-65М.

Начало 70-х годов ознаменовалось разработкой компактных ядерных боеприпасов, которые можно было устанавливать в БЧ торпед. Для такой торпеды симбиоз мощной взрывчатки и высокоскоростной турбины был вполне очевидным и в 1973 г. была принята неуправляемая перекисная торпеда 65-73 с ядерной боеголовкой, предназначенная для уничтожения крупных надводных кораблей, его группировок и береговых объектов. Впрочем, моряков интересовали не только такие цели (а скорее всего, — совсем не такие) и спустя три года она получила акустическую системой наведения по кильватерному следу, электромагнитный взрыватель и индекс 65-76. БЧ также стала более универсальной: она могла быть как ядерной, так и нести 500 кг обычного тротила.


Но и скандинавы были не одиноки на этом поприще. Перспективы использования перекиси водорода в военном деле были учтены военно-морским флотом США еще до 1933 г., причем до вступления США в воину на морской торпедной станции в Ньюпорте производились строго засекреченные работы по торпедам, в которых в качестве окислителя должна была применяться перекись водорода. В двигателе 50%-ный раствор перекиси водорода разлагается под давлением водным раствором перманганата или другого окислителя, и продукты разложения используются для поддержании горения спирта — как видим, уже приевшаяся за время рассказа схема. Двигатель был значительно улучшен во время войны, но торпеды, приводимые в движение при помощи перекиси водорода, до окончания военных действий не нашли боевого применения во флоте США.

… и торпеда для самоубийц


Звездный час

По своим энергетическим характеристикам перекись как окислитель уступает жидкому кислороду, но превосходит азотнокислые окислители. В последние годы возродился интерес к использованию концентрированной перекиси водорода в качестве ракетного топлива для двигателей самых разных масштабов. По мнению специалистов, перекись наиболее привлекательна при использовании в новых разработках, где предыдущие технологии не могут конкурировать напрямую. Такими разработками как раз являются спутники массой в 5-50 кг [18]. Правда, скептики по-прежнему считают, что ее перспективы все еще остаются туманными. Так, хотя советский ЖРД РД-502 (топливная пара — перекись плюс пентаборан) и продемонстрировал удельный импульс 3680 м/с, он так и остался экспериментальным [19].


Конструктивно этот аппарат так же прост, как и фантастичен. Основу составляли три баллона: один со сжатым до 40 атм. азотом (показан желтым цветом) и два с перекисью водорода (синий цвет). Пилот поворачивает ручку управления тягой и клапан-регулятор (3) открывается. Сжатый азот (1) вытесняет жидкую перекись водорода (2), которая по трубкам поступает в газогенератор (4). Там она вступает в контакт с катализатором (тонкие серебряные пластины, покрытые слоем нитрата самария) и разлагается. Образовавшаяся парогазовая смесь высокого давления и температуры поступает в две трубы, выходящие из газогенератора (трубы покрыты слоем теплоизолятора, чтобы сократить потери тепла). Затем горячие газы поступают в поворотные реактивные сопла (сопло Лаваля), где сначала ускоряются, а затем расширяются, приобретая сверхзвуковую скорость и создавая реактивную тягу.

Регуляторы тяги и маховички управления соплами смонтированы в коробочке, укрепленной на груди пилота и соединены с агрегатами посредством тросиков. Если требовалось повернуть в сторону, пилот вращал один из маховичков, отклоняя одно сопло. Для того, чтобы лететь вперёд или назад, пилот вращал оба маховичка одновременно.

Пожалуй, в этом месте рассказа о военной карьере этого обычного и необычного вещества можно поставить точку. Она была, как в сказке: и не долгой, и не короткой; и удачной, и провальной; и многообещающей, и бесперспективной. Ему прочили большое будущее, старались использовали во многих энерговыделяющих установках, разочаровывались и вновь возвращались. В общем, все как в жизни…


Развитие форм подлодок Вальтера с 1933 по 1941 гг.


1. Entwurf fur ein US-Boot von H Walter (Oktober 1933 )


US-Bootprojekt VB 60 (1938)



1. Entwurf fur den Тур XVII (Januar 1942)

Следующим шагом к постройке подлодки Вальтера в 1932 г. стал исследование топлива, используемого в мощной газовой турбине при скоростном движении под водой. Уже в конце года удалось решить проблему с горючим – источником газа под водой стала перекись водорода: H2O2. Он провел исследование энергетических возможностей растворов H2O2 и выявил зависимость основных теплофизических характеристик от концентрации раствора. Растворы, с концентрацией 40-65% H2O2, разлагаясь, заметно нагреваются. При разложении еще более концентрированных растворов тепла выделяется намного больше: вся вода испаряется без остатка, а продукты разложения – смссь водяных паров и кислорода (так называемая парогазовая смесь), заметно перегреваются.


Чертёж проекты подлодки Гельмута Вальтера с турбинной силовой установкой, датированный 21 феврали 1934 г. В рейхсмарине он получил кодовое обозначение проект V.


В августе 1933 г. Вальтер предложил командованию ВМФ проект скоростной подлодки. Однако командование флота решило не рисковать с новым типом двигателя и приняло решение испытать только новое топливо, для чего Вальтеру было предложено переработать стандартный проект дизельной подводной лодки. Поскольку работа над газовой турбиной была далеко не закончена, проект предусматривал установку двух дизельных моторов, выхлопные газы которых приводили в действие кислородную установку по разложению перекиси водорода. Это должно было обеспечивать высокую мощность силовой установки под водой.

Подлодка этого проекта имела следующие показатели: подводное водоизмещение 300 м? , обтекаемая рыбообразная форма корпуса подлодки, длина 32 м, выдвигаемая рубка для движения под водой (при этом вся верхняя палуба лодки оставалась под водой); максимальная скорость 24 узла при мощности силовой установки 4800 л.с. При движении под водой с полной нагрузкой дизелей, работающих по замкнутому циклу и притоке кислорода из установки Вальтера, моторы должны были развивать мощность 7500 л.с. и проектная скорость составляла 30 узлов. Особенностью подводного плавания было создание высокого внутреннего давления в отсеках. Дальность малой подлодки составляла 2500 морских миль при скорости 15 узлов, из них 20% маршрута предусматривалась под водой.


Гельмут Вальтер в кругу своих сотрудников после испытательного рейса на V 80.

После изучения проект а Вальтер получил в конце 1933 г. заказ на постройку одной скоростной подлодки водоизмещением 300-400 т, с подводной скоростью 24 узла, дальностью в надводном положении 2000 морских миль при маршевой скорости 15 узлов и дальности в подводном положении 400-500 миль.

При опытах по разложению перекиси водорода в лабораториях Мюнхена оказалось, что значительный нагрев приводит к образованию водяных паров и высокому давлению. И то, и другое было непригодно для дизельных моторов, но хорошо подходило для турбины. Поэтому в 1934 г. Вальтер предлагает проект подлодки с газотурбинным двигателем. Предусматривалось, что в результате разложения перекиси водорода образуется кислород и перегретый (до 930°С) пар. Это давало возможность использовать полученную смесь для воспламенения нефтяного топлива в газовой турбине. В результате получалась двигательная установка, вес которой был несопоставимо меньше веса дизелей. Кроме того, ей не нужен был для работы приток кислорода. Согласно новому проекту подлодка имела следующие данные:

Водоизмещение в надводном положении 423 м?

Водоизмещение в подводном положении 459 м?

Максимальная ширина 3.9 м

Максимальная мощность главного двигателя в подводном положении 3200/3450 л.с. в надводном положении 10400/11200 л.с.

Дальность плавания: в надводном положении 2000 миль при скорост и 12,5 узла под водой 360 миль при скорости 20 узлов или 91 миля при скорости 28 узлов

Вооружение: 2 носовых торпедных аппарата (2-4 торпеды)

В этом проекте предусматривалась также выдвижная воздушная шахта для движения лодки в полупогруженном состоянии, которая была выполнена вместе с маленькой наблюдательной рубкой. И то, и другое должны были обеспечить лодке максимальную скорость при поступлении воздуха извне и свести к минимуму её след на воде.


V80 в плавучем доке перед секцией, накрытой навесом. Лодка закреплена корабельным канатом, лето 1940 г.


V80 в надводном положении. Ясно виден след от водяного пара и пузырьков кислорода позади корпуса лодки, который позволял без проблем наблюдать за движением экспериментальной подлодки.

водоизмещение в надводном положении 73,24 м?

водоизмещение в подводном положении 76,00 м?

силовая установка фирмы Крупп-Германия-Верфт турбина Вальтера мощностью 2000 л.с. запас топлива (перекиси водорода) около 20 т экипаж 3-4 человека.

V 80 достигла максимальной скорости 14 узлов. Из-за небольшой глубины погружения это казалось неубедительным и скорость сочли здесь завышенной. На этом основании, а также из-за опасности воздушной разведки в этом районе, испытания V 80 после проведения 20 опытных рейсов были перенесены осенью 1940 г. в район Хела (бухта Данцига).


На высоких скоростях возникли некоторые проблемы: тяги штурвала к рулям вибрировали, из-за чего управляемость лодки стала плохой. Она внезапно выныривала и вновь погружалась. Эти рискованные маневры сразу прекращались после остановки турбины и продувания балластной цистерны. Первой мерой стала замена рулевых проволочных тяг на металлические сочлененные. Это помогло продолжить скоростные испытания на мерной миле. Лодка из-за притупленной формы выступа перед рубкой на скоростных режимах была склонна к рысканию по курсу, поэтому этой части придали заостренную форму.

Экипаж V 80 состоял из 3-4 человек. Чаще всего руководил испытаниями гражданский морской инженер Хайнц Ульрих, который провёл около 100 испытательных рейсов. Однако часто место за штурвалом занимал Гельмут Вальтер и его сотрудники, бывшие подводники лейтенант- инженеры Xeen и Габлер.

Всё-таки V 80 оставалась опытной подлодкой, на которой предстояло испытать турбину и управляемость на высоких скоростях под водой. Следующим шагом должна стать постройка подлодки увеличенных размеров с усовершенствованной силовой установкой Вальтера и с использованием новейших методов и всех необходимых устройств и механизмов, успешно прошедших испытания.


Модель 220-тонной подлодки проекта Вальтера, которая стала образцом для лодок XVII серии.


Вальтер (слева) рядом с гроссадмиралом Редером и директором министерства Брандесом во время визита делегации командовании ВМС в Хела 14 ноября 1941 г. Во втором ряду справа палево: адъютант Редера, контр-адмирал Тедсен и адмирал Фукс.

Организация морского отдела бюро фирмы Г. Вальтера осенью 1943 г.

Начальник отдела развития и руководитель фирмы Гельмут Вальтер Заместители: доктор Кюнтцель и старший инженер Круска Отдел С (судостроение):

Начальник главного отдела доктор Фишер

Заместитель дипломированный инженер Xeen

Отдел С 1 (планирование) доктор Нильсен

Отдел С 2 (конструкторский) старший инженер Ширлох дипломированный инженер фон Сейдлии дипломированный инженер Габлер

Отдел С 3 (экспериментальный) доктор Нильсен дипломированный инженер Острайх Отдел

С 4 (установка оборудования и его испытания) инженер Ульрих

Отдел ТМ (морские торпеды): начальник главного отдела профессор, дипломированный инженер Кремер

отдел ТМ I (проектный) доктор Хаусберг

отдел ТМ 2 (конструкторский) доктор Шаде

отдел ТМ 3 (экспериментальный) доктор Ольденбург

отдел ТМ 4 (мастерские) инженер Оссе

отдел ТМ 5 (выездные работы) инженер Петерсен

Весной 1940 г. начальник отдела К адмирал Фукс доложил командующему кригсмарине о результатах испытаний экспериментальной подлодки V 80. При этом он пояснил, что можно рассчитывать на появление новой подлодки с турбиной Вальтера водоизмещением 500 т уже через 3-4 г ода. Промежуточным шагом будет постройка подлодки водоизмещением 330 г в ближайшие 2 года, которая будет оснащена силовой установкой из двух турбин Вальтера мощностью 2000 л.с. каждая и с проектной скоростью под водой 25 узлов. Вооружение было ограничено двумя носовыми торпедными аппаратами. Увеличение надстроек не предусматривалось. Доклад был одобрен и начальник штаба ВМС предложил немедленно приступить к проектированию и постройке подлодки Вальтера водоизмещением 330 т (позднее получившей обозначение подлодка проекта V 300). Рассмотрев технический проект V300, адмирал Редср поддержал предложения штаба ВМС.


Чертеж 220-т подлодки Вальтера фирмы Н. Walter KG 13 январи 1942 г. Предшественник подлодки типа Wa 201/WK 202.


Городок конструктора Вальтера: его завод на улице Пройендорфе в Танненберге (пригород Киля) к 1943 г.


Инженер доктор Пининг (справа) и Гельмут Вальтер у входа главного офиса фирмы Вальтера в Киле, построенного на территории бывшего газового завода. Доктор Пиниг в 1934-1938 гг. был референтом по турбинам Вальтера и секции К II технического морского отдела. Позднее он стал уполномоченным по снабжению кригсмарине перекисью водорода.


Дипломированный инженер Генрих Вайс, 1939 г. Он был научным сотрудником института Генриха Герца по изучению колебаний и позже был назначен в строительный отдел кригсмарине. С 1938 г. и до конца войны он оставался верным последователем и проводником идей Вальтера в кригсмарине, помогая проталкивать его проекты и добиваясь для него заказов.


Директор завода инженер Карл Фишер. Он был назначен на завод Вальтера по распоряжению Дёница и взял на себя руководство главным отделом судостроения. После постройки подлодок Вальтера XXVI серии весной 1944 г. он стал руководителем центрального бюро подлодок в Блакенбурге.

Поскольку из отдела К не последовало никакой реакции после визита высоких гостей, Вальтер и Ваас обратились 3 января 1942 г. к главнокомандующему подводным флотом адмиралу Дёницу, штаб-квартира которого располагалась тогда в Париже. Собственно говоря, Дёниц и Вальтер были соседями, семьи которых жили в одном служебном доме кригсмарине, к служащим которого относились родители жены Вальтера. Однако с переносом штаб-квартиры немецких подводников во Францию их контакты вряд ли сохранились. Дёниц был убежденным сторонником Вальтера, но требовал от него проект большой подлодки с высокой скоростью иод водой, способной действовать на атлантическом театре военных действий (ТВД). IX января 1942 г. он отправил в штаб кригсмарине телеграмму, в которой подчеркнул важность неотложной постройки скоростной подлодки Вальтера.

После этого отдел К выразил готовность одобрить финансирование двух экспериментальных подлодок проекта Вальтера. После некоторого промедления приложенные усилия привели к тому, что заказ на проектирование и постройку обеих подлодок по требованию Вальтера был размещен на верфи Блом и Фосс в Гамбурге (заказ № 360). Одновременно отдел К заявил о первоочередности серийной постройки дизельных подлодок серий VII Си IX С на этой верфи. Руководство отдела К считало, что всякий экспериментальный проект будет только мешать серийному производству.


Ведущие инженеры-испытатели оберлейтенант Xeen (слева) и оберлейтенант Габлер (справа) во время своей встречи на подлодке V 564 летом 1942 г. в Атлантике. Оба инженера осенью 1942 г. или в начале 1943 г. как представители фирмы Вальтера участвовали в войсковых испытаниях построенных подлодок и до конца войны были тесно связаны с эксплуатацией подлодок Вальтера.


Руководитель отдела судовых двигателей фирмы Вальтера, дипломированный инженер Xeen (слева) рядом с командиром подлодки Вальтера V 795 обер-лейтенантом Зелле, 21 мая 1944 г.


20 лет спустя: Доктор Карл Фишер, руководитель отдела вооружений ВМС ФРГ и професор Гельмут Вальтер на официальном приёме. Основной темой обсуждения стала тень так называемого стального кризиса, нависшая над немецким судостроением.


Электростанция на дровах – один из альтернативных способов запитать электроэнергией потребители.

Устройство способно при минимальных затратах на энергоресурсы получить электричество, причем даже в тех местах, где вообще отсутствует подвод энергосетей.

Такая энергетическая установка может стать отличным вариантом для владельцев дачных участков и загородных домов.

Также существуют миниатюрные версии, которые подойдут для любителей длительных походов и времяпрепровождений на природе. Но обо всем по порядку.

Особенности


Электростанция на дровах – изобретение далеко не новое, но современные технологии позволили несколько улучшить разработанные раньше устройства. Причем для получения электроэнергии используется несколько разных технологий.


Сразу отметим, что дрова, а точнее процесс их сгорания, выступает только в качестве источника энергии, обеспечивающего функционирование устройства, в котором происходит генерация электричества.

Основными достоинствами таких электростанций является:

  • Возможность использовать самое разное твердое топливо и его доступность;
  • Получение электроэнергии в любом месте;
  • Использование разных технологий позволяет получать электроэнергию с самыми разными параметрами (достаточной только для обычной подзарядки телефона и до запитки промышленного оборудования);
  • Может выступать и в качестве альтернативы, если перебои подачи электроэнергии – обычное дело, а также основным источником электричества.

Классический вариант

Как уже отмечено, в электростанции на дровах используется несколько технологий для получения электричества. Классической среди них является энергия пара, или попросту паровой двигатель.

Здесь все просто – дрова или любое другое топливо сгорая, разогревает воду, в результате чего она переходит в газообразное состояние – пар.

Полученный пар подается на турбину генераторной установки, и за счет вращения генератор вырабатывает электроэнергию.

Поскольку паровой двигатель и генераторная установка соединены в единый закрытый контур, то после прохождения турбины пар охлаждается, снова подается в котел, и весь процесс повторяется.


Такая схема электростанции – одна из самых простых, но у нее имеется ряд существенных недостатков, одним из которых является взрывоопасность.

После перехода воды в газообразное состояние давление в контуре значительно повышается, и если его не регулировать, то высока вероятность порыва трубопроводов.

И хоть в современных системах применяются целый набор клапанов, регулирующих давление, но все же работа парового двигателя требуется постоянного контроля.

К тому же обычная вода, используемая в этом двигателе, может стать причиной образования накипи на стенках труб, из-за чего понижается КПД станции (накипь ухудшает теплообмен и снижает пропускную способность труб).

Но сейчас эта проблема решается использованием дистиллированной воды, жидкостей, очищенных примесей, выпадающих в осадок, или же специальных газов.

Но с другой стороны эта электростанция может выполнять еще одну функцию – обогревать помещение.

Здесь все просто – после выполнения своей функции (вращения турбины) пар необходимо охладить, чтобы он снова перешел в жидкое состояние, для чего нужна система охлаждения или попросту – радиатора.

И если разместить этот радиатор в помещении, то в итоге от такой станции получим не только электроэнергию, но еще и тепло.


Другие варианты

Но паровой двигатель – это только одна из технологий, которая используется в электростанциях, работающих на твердом топливе, причем не самая подходящая для использования в бытовых условиях.

Также для получения электроэнергии сейчас используются:

  • Термоэлектрогенераторы (использующие принцип Пельтье);
  • Газогенераторы.

Термоэлектрогенераторы

Электростанции с генераторами, построенными по принципу Пельтье – достаточно интересный вариант.

Физик Пельтье обнаружил эффект, который сводится к тому, что при пропускании электроэнергии через проводники, состоящие из двух разнородных материалов, на одном из контактов происходит поглощение тепла, а на втором – выделение.


Причем эффект этот обратный – если с одной стороны проводник разогревать, а со второй – охлаждать, то в нем будет образовываться электроэнергия.


Именно обратный эффект используется в электростанциях на дровах. При сгорании они разогревают одну половину пластины (она и является термоэлектрогенератором), состоящую их кубиков, сделанных из разных металлов, а вторая же ее часть – охлаждается (для чего используются теплообменники), в результате чего на выводах пластины появляется электроэнергия.

Но есть у такого генератора несколько нюансов. Один из них – параметры выделяемой энергии напрямую зависят от разницы температуры на концах пластины, поэтому для их выравнивания и стабилизации необходимо использование регулятора напряжения.

Второй нюанс заключается в том, что выделяемая энергия – лишь побочный эффект, большая часть энергии при сгорании дров просто преобразуется в тепло. Из-за этого КПД такого типа станции не очень высокая.


К достоинствам электростанций с термоэлектрогенераторами относятся:

  • Длительный срок службы (нет подвижных частей);
  • Одновременно вырабатывается не только энергия, но и тепло, которое можно использоваться для обогрева или приготовления пищи;
  • Бесшумность работы.

Электростанции на дровах, использующие принцип Пельтье, — достаточно распространенный вариант, и выпускаются как портативные устройства, которые способны лишь выделить электроэнергии для зарядки маломощных потребителей (телефона, фонаря), так и промышленные, способные запитать мощные агрегаты.


Газогенераторы

Второй тип – это газогенераторы. Такое устройство можно использовать в нескольких направлениях, в том числе и получение электроэнергии.

Здесь стоит отметить, что сам по себе такой генератор не имеет никакого отношения к электричеству, поскольку его основная задача – выработать горючий газ.


Суть работы такого устройства сводится к тому, что в процессе окисления твердого топлива (его горения), выделяются газы, в том числе и горючие – водород, метан, СО, которые могут использоваться в самых разных целях.

К примеру, такие генераторы раньше применялись на авто, где обычные двигатели внутреннего сгорания отлично работали на выделяемом газе.

По причине постоянного удорожания топлива данные устройства некоторые автомобилисты и мотоциклисты уже в наше время начали устанавливать на свои машины.


То есть, чтобы получить электростанцию, достаточно иметь газогенератор, двигатель внутреннего сгорания и обычный генератор.

В первом элементе будет выделяться газ, который станет топливом для двигателя, а тот в свою очередь будет вращать ротор генератора, чтобы получить на выходе электроэнергию.


К достоинствам электростанций на газогенераторах относится:

  • Надежность конструкции самого газогенератора;
  • Получаемый газ можно использовать для работы двигателя внутреннего сгорания (который станет приводом для электрогенератора), газового котла, печи;
  • В зависимости от задействованного ДВС и электрогенератора можно получить электроэнергию даже для промышленных целей.

Основным недостатком газогенератора является громоздкость конструкции, поскольку она должна включать в себя котел, где происходят все процессы для получения газа, систему его охлаждения и очистки.

И если это устройство будет использоваться для получения электроэнергии, то дополнительно в состав станции должны также входить ДВС и электрогенератор.

Представители электростанций заводского изготовления

Отметим, что указанные варианты – термоэлектрогенератор и газогенератор сейчас являются приоритетными, поэтому выпускаются уже готовые станции для использования, как бытовые, так и промышленные.

Ниже приведено несколько из них:


Отлично подойдет для дачных участков и небольших домов, поскольку достаточно компактна и ее можно перевозить в авто.

Основная энергия при сгорании дров идет на обогрев, но при этом имеющийся генератор позволяет получить также электроэнергию напряжением 12 В и мощностью 60 Вт.

Тоже использует принцип Пельтье, но она еще более компакта (вес всего 1 кг), что позволяет брать ее в туристические походы, но и количество энергии, вырабатываемой генератором – еще меньше, но ее будет достаточно зарядить фонарь или телефон.


Тоже используется термоэлектрогенератор, но это уже – промышленный вариант.

Производитель по заказу может изготовить устройство, обеспечивающие на выходе электроэнергию мощностью от 5 кВт до 1 МВт. Но это влияет на размеры станции, а также потребляемое количество топлива.

К примеру, установка, выдающая 100 кВт, расходует 200 кг дров в час.



Помимо промышленных уже готовых решений, можно отдельно купить те же термоэлектрогенераторы Пельтье, но без печки и использовать его с любым источником тепла.


Самодельные станции

Также многие умельцы создают самодельные станции (обычно на основе газогенератора), которые после продают.

Все это указывает на то, что можно и самостоятельно изготовить электростанцию из подручных средств и использовать ее для своих целей.

Далее рассмотрим, как можно сделать устройство самостоятельно.

На основе термоэлектрогенератора.

Первый вариант – электростанция на основе пластины Пельтье. Сразу отметим, что изготовленное в домашних условиях устройство подойдет разве что для зарядки телефона, фонаря или для освещения с использованием светодиодных ламп.

Для изготовления потребуется:

  • Металлический корпус, который будет играть роль печи;
  • Пластина Пельтье (отдельно приобретается);
  • Регулятор напряжения с установленным USB-выходом;
  • Теплообменник или просто вентилятор для обеспечения охлаждения (можно взять компьютерный кулер).


Изготовление электростанции — очень простое:

  1. Изготавливаем печь. Берем металлический короб (к примеру, корпус от компьютера), разворачиваем так, чтобы печь не имела дна. В стенках внизу проделываем отверстия для подачи воздуха. Вверху можно установить решетку, на которую можно установить чайник и т. д.
  2. На заднюю стенку монтируем пластину;
  3. Сверху на пластину монтируем кулер;
  4. К выводам от пластины подключаем регулятор напряжения, от которого и запитываем кулер, а также делаем выводы для подключения потребителей.


Работает все просто: разжигаем дрова, по мере нагрева пластины на ее выводах начнется генерация электроэнергии, которая будет подаваться на регулятор напряжения. От него же начнет и работать кулер, обеспечивая охлаждение пластины.



Инфракрасные теплые полы электрические под ламинат и плитку на бетонный и деревянный пол, плюсы и минусы, как выбрать, монтаж своими руками

Остается только подключить потребители и следить за процессом горения в печке (подкидывать своевременно дрова).

На основе газогенератора.

Второй способ сделать электростанцию – это изготовить газогенератор. Такое устройство значительно сложнее в изготовлении, но и выход электроэнергии – значительно больше.

Для его изготовления потребуется:


Это указана принципиальная схема изготовления газогенератора. Исполнение же может быть самым разным.

К примеру, возможна установка механизма принудительной подачи твердого топлива из бункера, который, кстати, тоже будет запитываться от генератора, а также всевозможных контролирующих устройств.


Создавая электростанцию на основе эффекта Пельтье, особых проблем не возникнет, поскольку схема простая. Единственное, следует принимать некоторые меры безопасности, поскольку огонь в такой печке практически открытый.

А вот создавая газогенератор, следует учитывать множество нюансов, среди них — обеспечение герметичности на всех соединениях системы, по которой проходит газ.

Чтобы двигатель внутреннего сгорания нормально работал, следует побеспокоиться о качественной очистке газа (наличие примесей в нем недопустимо).

Газогенератор – конструкция громоздкая, поэтому для него необходимо правильно подобрать место, а также обеспечить нормальную вентиляцию, если он будет установлен в помещении.

Поскольку такие электростанции не новь, и любителями они изготавливаются уже сравнительно давно, то и отзывов о них накопилось немало.

В основном, все они положительные. Даже у самодельной печи с элементом Пельтье отмечается, что она полностью справляется с поставленной задачей. А что касается газогенераторов, то здесь наглядным примером может выступить установка таких устройств даже на современных авто, что говорит об их эффективности.


Плюсы и минусы электростанции на дровах

Электростанция на дровах – это:

  • Доступность топлива;
  • Возможность получить электроэнергию в любом месте;
  • Параметры получаемой электроэнергии – самые разные;
  • Можно сделать устройство и самому.
  • Среди недостатков же отмечается:
  • Не всегда высокое КПД;
  • Громоздкость конструкции;
  • В некоторых случаях получение электроэнергии – лишь побочный эффект;
  • Для получения электроэнергии для промышленного использования нужно сжечь большое количество топлива.

В целом, изготовление и использование электростанций, работающих на твердом топливе – вариант, заслуживающий внимания, и он может стать не только альтернативой электросетям, но еще и помочь в местах, удаленных от цивилизации.

Читайте также: