Советские технологии
В американском военном обозрении
Советская подводная лодка без пропеллера - Новые разработки Роя Корлетта
Обтекаемые капсулы впервые появились на верхних опорах руля советских подводных лодок класса «Виктор III» около восьми лет назад. Западные оборонные аналитики по-разному описывают их как корпус буксируемого массива гидролокаторов, плавающие воздушные дозаторы и приманки. Все эти функции возможны, но ни одна из них не имеет особого смысла. При длине около 10 м и максимальном диаметре, приближающемся к 3 м, гидродинамическое сопротивление стручка должно оказывать существенное негативное влияние на характеристики погружения, особенно на более высоких скоростях. Зачем распылять антенну или буксируемый массив так близко к турбулентности следа движения? Похоже, что в задней части плавника достаточно места, не будет ли это лучшим местом для размещения антенн / массивов, и не упростит ли конструкция лебедок? Что касается приманок, почему бы не использовать торпедные аппараты или подводные эжекторы, как это делают другие военно-морские силы? Как можно судить по гладкой форме «Виктора», «Альфы», «Акулы» и «Сьерры», использованию упругих покрытий, снижающих сопротивление, обтекаемому закрытию всех свободных затоплений при погружении и использованию небольших вспомогательных винтов для раскручивания Вихри, русские, кажется, знают много о гидродинамике проекта подводной лодки. Должно было быть альтернативное объяснение столь массивного выпуклости строгого плавника.
В апрельском выпуске «Морской обороны» за 1985 год был предложен альтернативный тезис, приписывающий новую роль таинственному модулю - двигателю без пропеллера, использующему волнообразный двигатель для создания тяги посредством импульсной струи воды. Предложение было основано на разработках, которые, как известно, велись в течение нескольких лет в Советском Союзе, с результатами, опубликованными в легко доступных несекретных журналах. Однако для эффективной работы системы импульсных струй необходима еще одна экстраполяция; эта сверхпроводящая электрическая схема, охлаждаемая жидким гелием, была разработана Советами и находилась в море в их более поздних классах подводных лодок. Существуют доказательства, подтверждающие это последнее предположение.
В течение последних двух лет появилась новая информация, поддерживающая концепцию без пропеллерных движителей, но предполагающая, что движущая сила создается магнитно-гидродинамическим (МГД) насосом, а не пульсирующим двигателем.
Пульсации двигателя
Принцип работы показан на фиг.1. Центральный канал, в котором создается тяга, представляет собой кольцевое пространство, содержащее жесткую внешнюю трубу, гибкую внутреннюю оболочку, разделенную на сегменты, каждый из которых заполнен ферромагнитной жидкостью. Между оболочкой и внешней трубкой расположена катушка индуктивности и полость, обеспечивающая пространство для изгиба внутренней оболочки. Вокруг пропульсивной трубы находятся охлаждающие катушки с жидким гелием для снижения температуры обмотки индуктора до точки сверхпроводимости. Холодильное оборудование находится внутри корпуса подводной лодки, но жидкий гелий хранится в герметичном сосуде Дьюара, установленном снаружи, в задней части плавника и окруженном теплоизоляцией, подобной той, которая используется в капсуле. При работе статический инвертор преобразует постоянный ток в серию волнообразных импульсов, пропускаемых через катушку индуктивности, вызывая его пульсацию. Результирующее движение втянет воду на входе в трубчатое предприятие и вытеснит его сзади, чтобы создать тягу.
Чтобы помешать экспертам отклонить всю идею как чисто научную фантастику, в оригинальной статье было указано, что господа Мигоцкий и Нейрингер из Корнелльской школы авиационной техники опубликовали статью на эту тему в книге под названием «Подводная ракетная тяга». почти 25 лет назад После тщательной математической оценки МГД-индукционного компрессора для подводной установки, они пришли к выводу, что проектирование системы возможно, но не осуществимо, пока сверхпроводимость не станет инженерной реальностью. Однако есть и другие недостатки, которые ограничивают эффективность преобразования мощности. Это:
- потери мощности магнитного и механического гистерезиса в упругой оболочке и ферромагнитной жидкости,
- технические трудности изготовления гибкого материала, способного противостоять атмосферному давлению моря на глубинах, скажем, 70 бар на 700 м, и действовать как двойной изолятор, то есть электрически и термически,
- сложность конструкции, в частности, необходимость экстенсивного переохлаждения и теплоизоляции по всему стручку.
Конструкция может быть улучшена за счет использования жидкого металла с низким сопротивлением вместо магнитной жидкости. Но если сила Лоренца должна заменить магнитную индукцию, почему бы не извлечь выгоду из концепции и заменить пульсирующий двигатель МГД-насосом?
Правила Флеминга и МГД насос
Правила левой и правой руки Флеминга являются простой мнемоникой, позволяющей инженерам-электрикам помнить связь между магнитным потоком, электрическим током и направлением движения в генераторах и двигателях. Они показаны на рис. 2, и это правило левой руки, которое применяется к магнитогидродинамическому (МГД) движителю, где взаимодействие магнитного поля и электрического поля, создаваемого в жидкости при пропускании через нее тока, вызывает движение жидкости. Этот результат называется силой Лоренца, и его применение к силовым установкам «Victor III» показано на рис. 3. Как и раньше, водозаборник двигательной установки представляет собой сопло, но тем самым поток ускоряется, чтобы пройти через прямоугольную секцию, состоящую из верхнего и нижние электроды, левая и правая магнитные катушки. Только последние охлаждаются жидким гелием и после снижения до сверхпроводящей температуры требуется только первоначальная подача электричества для установления постоянного тока, который непрерывно «отслеживает» для поддержания постоянного магнитного поля. Потери мощности не происходит, так как омическое сопротивление равно нулю. Постоянный ток подается через верхний и нижний электроды, ток течет через воду, содержащуюся между ними, создаваемое электрическое поле взаимодействует с магнитным полем, и результирующая сила Лоренца качает воду, чтобы развить тягу. По сравнению с пульсирующим двигателем система более проста, надежна и имеет более высокую эффективность преобразования мощности в движитель. Основными ограничениями являются потери I2R (тепла) из-за относительно высокого сопротивления морской воды и пузырьков газа, образовавшихся в результате электролиза воды. Электромеханика тяги и потери мощности более подробно объясняется в следующем разделе.
Практические соображения
Расчеты основаны на следующих предположениях:
1. смещение в пике "Victor III" составляет 6300 тонн, и он движется со скоростью 30 узлов на 22 МВт,
2. размеры внешнего движителя показаны на рис. 1, при этом площадь впуска составляет 3 м 2, а в случае МГД-насоса - площадь впуска 0,25 м х 5 м в длину,
3. сопротивление между электродами, магнитная индукция 0,05 Ом, КПД рабочего колеса 5 Тесла МГД 0,5, КПД электрического тока 0,37. Данные «Виктора III» получены из боевых кораблей Джейн и напряженности поля сверхпроводящего магнита по аналогии с работами, проводимыми в Японии в области сверхпроводящих электромагнитных движителей. Предварительный вывод, сделанный из этой работы, заключается в том, что ток 1900А, протекающий через электроды, будет развивать силу силы Лоренца 105 кВт.
Выводы: факт или басня?
Что бы ни содержалось в капсуле, теперь она проверена морем и должна быть эффективной, поскольку она включена в новейшие классы подводных лодок "Акула" и "Сьерра". Пока неизвестно, настолько ли подходит новый класс «белуга», только то, что он имеет - цитата - нетрадиционное движение. Если это движительная установка, она может показаться очень большой подвеской для столь скромной работы, но эксплуатационные последствия интересны. Например:
Поскольку реактор ограничен производством мощности, достаточной для работы одного турбогенератора для судовой энергии, двигательной установки МГД и, вероятно, циркуляции воды для отвода первичного тепла только одной конвекцией, подводная лодка будет излучать очень мало акустических шумов,
Атомные подводные лодки имеют достаточно большие батареи, чтобы обеспечить запуск после схватки реактора. Расчеты показывают, что такая батарея может питать рабочее колесо MHD в течение 20 часов, используя «холодное хранение» криогенной системы для переохлаждения. Когда практически все (включая реактор) закрыто, «Виктор III» будет чрезвычайно трудно отследить.
Конечно, основным ограничением системы является относительно высокое сопротивление морской воды и, как следствие, потеря мощности I2R. Однако, если напряженность магнитного поля может быть увеличена, это приведет к значительному снижению потребления тока и, как следствие, к повышению эффективности преобразования энергии. Наконец, существует разработка новых редкоземельных композитных постоянных магнитов, которые, по прогнозам, в десять раз превышают напряженность поля современных керамических блоков. Если бы они могли заменить суперхолодные катушки гоночной трассы, то двигательная установка насоса MHD была бы компактной, простой в изготовлении и достаточно эффективной.
Подводная лодка без пропеллера - факт или басня? Закон об официальных секретах эффективно скрывает комментарии RN, но в более открытом обществе Америки есть свидетельства того, что ВМС США начинают серьезно относиться к этой концепции, примерно через 25 лет после работы, которую они, по-видимому, заплатили Юджину Мигоцкому и Джозефу Л. Нейрингер проводить в рамках программы RETORC конца 1950-х годов. USSER, похоже, заметили то, что упустила Америка - что то, что может привести в движение торпеду, может быть еще более эффективным на борту подводной лодки.
Советская подводная лодка без пропеллера - Новые разработки Роя Корлетта
Обтекаемые капсулы впервые появились на верхних опорах руля советских подводных лодок класса «Виктор III» около восьми лет назад. Западные оборонные аналитики по-разному описывают их как корпус буксируемого массива гидролокаторов, плавающие воздушные дозаторы и приманки. Все эти функции возможны, но ни одна из них не имеет особого смысла. При длине около 10 м и максимальном диаметре, приближающемся к 3 м, гидродинамическое сопротивление стручка должно оказывать существенное негативное влияние на характеристики погружения, особенно на более высоких скоростях. Зачем распылять антенну или буксируемый массив так близко к турбулентности следа движения? Похоже, что в задней части плавника достаточно места, не будет ли это лучшим местом для размещения антенн / массивов, и не упростит ли конструкция лебедок? Что касается приманок, почему бы не использовать торпедные аппараты или подводные эжекторы, как это делают другие военно-морские силы? Как можно судить по гладкой форме «Виктора», «Альфы», «Акулы» и «Сьерры», использованию упругих покрытий, снижающих сопротивление, обтекаемому закрытию всех свободных затоплений при погружении и использованию небольших вспомогательных винтов для раскручивания Вихри, русские, кажется, знают много о гидродинамике проекта подводной лодки. Должно было быть альтернативное объяснение столь массивного выпуклости строгого плавника.
В апрельском выпуске «Морской обороны» за 1985 год был предложен альтернативный тезис, приписывающий новую роль таинственному модулю - двигателю без пропеллера, использующему волнообразный двигатель для создания тяги посредством импульсной струи воды. Предложение было основано на разработках, которые, как известно, велись в течение нескольких лет в Советском Союзе, с результатами, опубликованными в легко доступных несекретных журналах. Однако для эффективной работы системы импульсных струй необходима еще одна экстраполяция; эта сверхпроводящая электрическая схема, охлаждаемая жидким гелием, была разработана Советами и находилась в море в их более поздних классах подводных лодок. Существуют доказательства, подтверждающие это последнее предположение.
В течение последних двух лет появилась новая информация, поддерживающая концепцию без пропеллерных движителей, но предполагающая, что движущая сила создается магнитно-гидродинамическим (МГД) насосом, а не пульсирующим двигателем.
Пульсации двигателя
Принцип работы показан на фиг.1. Центральный канал, в котором создается тяга, представляет собой кольцевое пространство, содержащее жесткую внешнюю трубу, гибкую внутреннюю оболочку, разделенную на сегменты, каждый из которых заполнен ферромагнитной жидкостью. Между оболочкой и внешней трубкой расположена катушка индуктивности и полость, обеспечивающая пространство для изгиба внутренней оболочки. Вокруг пропульсивной трубы находятся охлаждающие катушки с жидким гелием для снижения температуры обмотки индуктора до точки сверхпроводимости. Холодильное оборудование находится внутри корпуса подводной лодки, но жидкий гелий хранится в герметичном сосуде Дьюара, установленном снаружи, в задней части плавника и окруженном теплоизоляцией, подобной той, которая используется в капсуле. При работе статический инвертор преобразует постоянный ток в серию волнообразных импульсов, пропускаемых через катушку индуктивности, вызывая его пульсацию. Результирующее движение втянет воду на входе в трубчатое предприятие и вытеснит его сзади, чтобы создать тягу.
Чтобы помешать экспертам отклонить всю идею как чисто научную фантастику, в оригинальной статье было указано, что господа Мигоцкий и Нейрингер из Корнелльской школы авиационной техники опубликовали статью на эту тему в книге под названием «Подводная ракетная тяга». почти 25 лет назад После тщательной математической оценки МГД-индукционного компрессора для подводной установки, они пришли к выводу, что проектирование системы возможно, но не осуществимо, пока сверхпроводимость не станет инженерной реальностью. Однако есть и другие недостатки, которые ограничивают эффективность преобразования мощности. Это:
- потери мощности магнитного и механического гистерезиса в упругой оболочке и ферромагнитной жидкости,
- технические трудности изготовления гибкого материала, способного противостоять атмосферному давлению моря на глубинах, скажем, 70 бар на 700 м, и действовать как двойной изолятор, то есть электрически и термически,
- сложность конструкции, в частности, необходимость экстенсивного переохлаждения и теплоизоляции по всему стручку.
Конструкция может быть улучшена за счет использования жидкого металла с низким сопротивлением вместо магнитной жидкости. Но если сила Лоренца должна заменить магнитную индукцию, почему бы не извлечь выгоду из концепции и заменить пульсирующий двигатель МГД-насосом?
Правила Флеминга и МГД насос
Правила левой и правой руки Флеминга являются простой мнемоникой, позволяющей инженерам-электрикам помнить связь между магнитным потоком, электрическим током и направлением движения в генераторах и двигателях. Они показаны на рис. 2, и это правило левой руки, которое применяется к магнитогидродинамическому (МГД) движителю, где взаимодействие магнитного поля и электрического поля, создаваемого в жидкости при пропускании через нее тока, вызывает движение жидкости. Этот результат называется силой Лоренца, и его применение к силовым установкам «Victor III» показано на рис. 3. Как и раньше, водозаборник двигательной установки представляет собой сопло, но тем самым поток ускоряется, чтобы пройти через прямоугольную секцию, состоящую из верхнего и нижние электроды, левая и правая магнитные катушки. Только последние охлаждаются жидким гелием и после снижения до сверхпроводящей температуры требуется только первоначальная подача электричества для установления постоянного тока, который непрерывно «отслеживает» для поддержания постоянного магнитного поля. Потери мощности не происходит, так как омическое сопротивление равно нулю. Постоянный ток подается через верхний и нижний электроды, ток течет через воду, содержащуюся между ними, создаваемое электрическое поле взаимодействует с магнитным полем, и результирующая сила Лоренца качает воду, чтобы развить тягу. По сравнению с пульсирующим двигателем система более проста, надежна и имеет более высокую эффективность преобразования мощности в движитель. Основными ограничениями являются потери I2R (тепла) из-за относительно высокого сопротивления морской воды и пузырьков газа, образовавшихся в результате электролиза воды. Электромеханика тяги и потери мощности более подробно объясняется в следующем разделе.
Практические соображения
Расчеты основаны на следующих предположениях:
1. смещение в пике "Victor III" составляет 6300 тонн, и он движется со скоростью 30 узлов на 22 МВт,
2. размеры внешнего движителя показаны на рис. 1, при этом площадь впуска составляет 3 м 2, а в случае МГД-насоса - площадь впуска 0,25 м х 5 м в длину,
3. сопротивление между электродами, магнитная индукция 0,05 Ом, КПД рабочего колеса 5 Тесла МГД 0,5, КПД электрического тока 0,37. Данные «Виктора III» получены из боевых кораблей Джейн и напряженности поля сверхпроводящего магнита по аналогии с работами, проводимыми в Японии в области сверхпроводящих электромагнитных движителей. Предварительный вывод, сделанный из этой работы, заключается в том, что ток 1900А, протекающий через электроды, будет развивать силу силы Лоренца 105 кВт.
Выводы: факт или басня?
Что бы ни содержалось в капсуле, теперь она проверена морем и должна быть эффективной, поскольку она включена в новейшие классы подводных лодок "Акула" и "Сьерра". Пока неизвестно, настолько ли подходит новый класс «белуга», только то, что он имеет - цитата - нетрадиционное движение. Если это движительная установка, она может показаться очень большой подвеской для столь скромной работы, но эксплуатационные последствия интересны. Например:
Поскольку реактор ограничен производством мощности, достаточной для работы одного турбогенератора для судовой энергии, двигательной установки МГД и, вероятно, циркуляции воды для отвода первичного тепла только одной конвекцией, подводная лодка будет излучать очень мало акустических шумов,
Атомные подводные лодки имеют достаточно большие батареи, чтобы обеспечить запуск после схватки реактора. Расчеты показывают, что такая батарея может питать рабочее колесо MHD в течение 20 часов, используя «холодное хранение» криогенной системы для переохлаждения. Когда практически все (включая реактор) закрыто, «Виктор III» будет чрезвычайно трудно отследить.
Конечно, основным ограничением системы является относительно высокое сопротивление морской воды и, как следствие, потеря мощности I2R. Однако, если напряженность магнитного поля может быть увеличена, это приведет к значительному снижению потребления тока и, как следствие, к повышению эффективности преобразования энергии. Наконец, существует разработка новых редкоземельных композитных постоянных магнитов, которые, по прогнозам, в десять раз превышают напряженность поля современных керамических блоков. Если бы они могли заменить суперхолодные катушки гоночной трассы, то двигательная установка насоса MHD была бы компактной, простой в изготовлении и достаточно эффективной.
Подводная лодка без пропеллера - факт или басня? Закон об официальных секретах эффективно скрывает комментарии RN, но в более открытом обществе Америки есть свидетельства того, что ВМС США начинают серьезно относиться к этой концепции, примерно через 25 лет после работы, которую они, по-видимому, заплатили Юджину Мигоцкому и Джозефу Л. Нейрингер проводить в рамках программы RETORC конца 1950-х годов. USSER, похоже, заметили то, что упустила Америка - что то, что может привести в движение торпеду, может быть еще более эффективным на борту подводной лодки.