Газотурбоход на подводных крыльях Тайфун
Проектирование корабля на глубокопогруженных автоматически управляемых подводных крыльях начато в 1964 году (главный конструктор В. М. Бурлаков). Существенное участие в работах принял К. Ж. Аванесов. Основной двигатель судна создан в ЗМКБ «Прогресс» (Запорожье, Украина) под руководством моторостроителя Ф. М. Муравченко.
«Тайфун» был построен для отработки новых технологий, нужных для реализации МРК «Ураган» (Проект 1240), а также для практической апробации формы корпуса, системы управления и гидродинамики подводных крыльев. На нём были отработаны принципы построения системы стабилизации, осуществлена разработка угловых колонок для передачи мощности к гребным винтам.
Корпус и надстройка газотурбохода полностью клепаные и были изготовлены из алюминиево-магниевого сплава.
Крыльевое устройство состояло из носового и кормового глубоко погруженных крыльев, автоматически управляемых электронной системой с помощью закрылков. Крыло было выполнено по профилю Вальхнера, стреловидность крыла отсутствовала. Стойки крыльев имели высоту 3,5 метра, кормовые стойки выполнены в виде угловых неповоротных колонок.
В процессе эксплуатации судно показало себя с хорошей стороны: за счет высокой скорости (около 50 узлов) быстрота перевозки пассажиров существенно превосходила все существующие виды морского, железнодорожного и автомобильного пассажирского транспорта. При этом по экономичности оно существенно выигрывало перед газотурбоходом «Буревестник». В процессе эксплуатации был выявлен и отработан ряд существенных проблем, таких как система управления закрылками, решения по угловым редукторным передачам мощности от двигателей к гребным винтам, системы гидравлики и некоторые другие. Эти результаты были учтены при проектировке КПК «Ураган».
До 1974 года Тайфун выходил в море, после чего проект был сдан в архив, а корабль стоял без движения на заводской причальной стенке завода Алмаз.
По результатам испытаний были сделаны следующие выводы: положительную оценку получили высокие гидродинамические качества судна, но при этом существовала большая сложность изготовления крыльев, угловой колонки и систем автоматики управления крыльями. По этой причине проект 1233 в серию не пошёл.
Судно работало на линиях Ленинград - Таллин, Ялта - Сочи, Ялта - Одесса. За счёт высокой скорости, около 50 узлов, быстрота перевозки пассажиров существенно превосходила все существующие варианты морского, железнодорожного и автомобильного пассажирского транспорта. При этом по экономичности «Тайфун» существенно выигрывал перед похожим газотурбоходом «Буревестник».
Газотурбоход на подводных крыльях «Тайфун» является первым отечественным морским судном, оборудованным глубокопогруженными автоматически управляемыми крыльями (Рис.1). Оригинальная система автоматической стабилизации движения управляет подъемной силой подводных крыльев, существенно повышая мореходные качества газотурбохода.
«Тайфун» имеет наибольшую длину 31,4 м, между перпендикулярами 26,5 м, ширину по корпусу 5,6 м, по кромкам крыльев 10 м. Осадка корпуса в водоизмещающем положении составляет 1,3 м, с учетом крыльев - 4,1 м, при ходе на крыльях - 1,3 м. Клиренс (подъем корпуса над водой в эксплуатационном режиме) достигает 1,5 м. При полном водоизмещении - 65 т газотурбоход принимает на борт 98-105 пассажиров (в зависимости от уровня комфорта). Экипаж судна состоит всего из 4 чел. В энергетическую установку входят главные газотурбинные двигатели мощностью 2х1750 л.с. и дизель малого хода мощностью 165 л.с. Газовые турбины позволяют судну развивать скорость до 44 уз, дизель обеспечивает ход в водоизмещающем положении со скоростью 5 уз.
Общая компоновка судна на подводных крыльях (СПК) «Тайфун» подчинена стремлению создать максимальные удобства для пассажиров и экипажа (Рис.2). Все пассажиры размещаются в одном салоне, оборудованном системой кондиционирования воздуха.
Стеклянные двери ведут из салона в вестибюль и на прогулочную палубу. Из вестибюля имеется вход в багажное отделение, ходовую рубку и санитарные узлы. Расположение салона в носовой части позволило отдалить его от источников шума. В пассажирском салоне установлены легкие и удобные кресла специальной конструкции с хранилищами для спасательных жилетов. Панели в салопе по бортам зашиты малогорючим слоистым пластиком, а выше - павинолом, наклеенным на фанеру. Подволок салона затянут павинолом по деревянному обрешетнику. На переборку со стороны турбинного отсека нанесено специальное вибродемпфирующее покрытие.
В ходовой рубке СПК установлены пульты управления всеми судовыми механизмами и системами, в том числе системой автоматической стабилизации движения. Некоторое смещение рубки в корму от миделя дало возможность при сохранении хорошего кругового обзора уменьшить длину кабелей системы управления.
Корпус СПК ниже пассажирской палубы разделен переборками на девять водонепроницаемых отсеков, в которых расположены топливные баки, дизель-генераторы, газотурбинные установки и дизель малого хода. Доступ в отсеки осуществляется через люки в палубе. В переборке между отсеками дизель-генераторов и газовых турбин устроена водонепроницаемая дверь. Непотопляемость судна обеспечена при затоплении любых двух смежных отсеков. В некоторых случаях непотопляемость СПК сохраняется при затоплении трех отсеков.
Корпус СПК «Тайфун» клепаной конструкции изготовлен из высокопрочного алюминиево-магниевого сплава В-48Т1. Набор его выполнен по продольно-поперечной схеме, шпация равна 500 мм (в надстройке шпация увеличена до 1000 мм). Предохранения корпуса от воздействия электрохимической коррозии обеспечивается протекторной защитой.
В качестве судовых спасательных средств на СПК «Тайфун» используются плоты ПСН-10, хранящиеся в контейнерах по бортам. Сбрасывание плотов на воду осуществляется дистанционно из ходовой рубки. Предусмотрена возможность ручной и автоматической отдачи плотов. На судне имеются также индивидуальные спасательные средства - спасательные круги и жилеты.
Крыльевое устройство СПК состоит из носового и кормового глубокопогруженных подводных крыльев, изготовленных из высокопрочной нержавеющей стали 0Х17Н7Ю (Рис.3). Носовое крыло воспринимает 77%, а кормовое - около 23% веса судна. Среднее погружение носового крыла на эксплуатационном режиме равно 1,1 - 1,3 м. Несущая плоскость носового крыла отстоит от основной линии корпуса на 2,8 м.
Выбранные обводы корпуса и тип крыльевой схемы обеспечивают высокое гидродинамическое качество СПК на режиме, соответствующем «горбу» сопротивления, и при ходе на крыльях. Результаты испытаний моделей СПК «Тайфун» и «Комета» показывают, что если на тихой воде в крыльевых режимах обратное качество крыльевых схем этих судов одинаково, то при движении на трехбалльном волнении крыльевая схема СПК «Тайфун» имеет преимущество.
Движителями полного хода газотурбохода являются трехлопастные гребные винты диаметром 0,68 м с отношением H/D=1,14 и с частотой вращения n= 2200 об/мин. Маневрирование СПК при швартовках обеспечивается дизелем малого хода, передающим мощность на гребные винты подъемно-поворотной колонки.
Высокое гидродинамическое качество судна на глубокопогруженных автоматически управляемых подводных крыльях является не единственным его достоинством. Амплитуды качки СПК «Тайфун» при ходе на волнении имеют меньшие значения по сравнению с судами, оборудованными фиксированными подводными крыльями. Даже СПК с системами умерения качки имеют на волнении большие амплитуды. Что касается вертикальных ускорений, то при ходе на четырехбалльном волнении у СПК «Тайфун» зафиксировано в носу ускорение около 0,5 g. Это также ниже, чем у СПК с фиксированными подводными крыльями.
Как уже указывалось, принципиальной особенностью газотурбохода «Тайфун» является использование на нем электронной системы автоматической стабилизации и управления движением. Эта система стабилизирует углы крена, дифферента и курса, а также положение центра тяжести судна.
Кроме того, она осуществляет программное управление углом дифферента и положением центра тяжести СПК в зависимости от скорости хода, а также управление курсом судна в зависимости от угловой скорости циркуляции с заданием внутреннего угла крена. Система предусматривает возможность ручного регулирования указанных параметров с пульта управления. Соответствующие датчики измеряют текущие значения углов дифферента, крена и курса, а также положение центра тяжести судна. Эти величины сравниваются с заданными. Сигналы рассогласования поступают через фильтры в усилители и далее к электрогидравлическим приводам. Последние воздействуют на закрылки таким образом, чтобы компенсировать возмущение и стабилизировать положение судна.
Испытания СПК «Тайфун» убедительно показали, что резервирование каналов системы стабилизации в сочетании с секционированием закрылков и дублированием системы гидравлики позволили создать надежный в эксплуатации комплекс, обеспечивающий безаварийность движения.
Отказ одного носового и одного кормового закрылка даже при четырехбалльном волнении не снижает устойчивости хода СПК. Большим достоинством системы является ее компактность - общая масса всех ее элементов, устройств, приводимых механизмов и кабелей не превышает 600 кг.
Для обслуживания электрогидравлических приводов закрылков и рулей на СПК предусмотрены две независимые гидравлические магистрали. Каждая из магистралей имеет два насоса- один навешен на редуктор главного двигателя, а второй - на его турбокомпрессор. Рабочая жидкость поступает к исполнительным механизмам под давлением 150 кгс/см2. В случае выхода из строя одной магистрали к исполнительным механизмам автоматически подключается другая магистраль.
Главными двигателями СПК «Тайфун» служат две газовые турбины АИ-23с-1. Запуск их осуществляется с помощью стартер-генераторов от аккумуляторных батарей, выхлопные газы для защиты судна от задымления отводятся в корму. Мощность от главных двигателей передается на гребные винты через угловую z-образную колонку К-1700 (рис. 4).
Как уже указывалось, движение СПК «Тайфун» в водоизмещающем режиме обеспечивается дизелем малого хода 6ЧСП13/14. Мощность от дизеля передается на гребные винты через угловую колонку КП-150. Для повышения маневренных качеств в швартовных режимах и осуществления заднего хода колонки выполнены поворотными. Управление колонкой производится либо с центрального пульта из ходовой рубки, либо с переносного пульта из любой точки судна. После включения газовых турбин колонка КП-150 поднимается в верхнее положение.
В системе кондиционирования пассажирского салона используются воздухопроводы и арматура системы вентиляции. Насосы холодильной машины навешены на вспомогательные дизель-генераторы.
Электроэнергетическая установка газотурбохода состоит из двух генераторов мощностью по 22 кВт и восьми аккумуляторных батарей 6СТК-180. Основное судовое электрооборудование потребляет переменный ток частотой 400 Гц, поэтому его питание от береговой электросети осуществляется через преобразовательный агрегат. В основное навигационное оборудование СПК входят гирокурсоуказатель, магнитный компас, гидравлический лаг и малогабаритная радиолокационная станция. Радиосвязь с берегом и другими судами обеспечивается приемопередающей телефонно-телеграфной радиостанцией.
Создание в нашей стране первого морского пассажирского газотурбохода на глубокопогруженных автоматически управляемых подводных крыльях «Тайфун» является новым достижением отечественного судостроения. Опыт эксплуатации СПК «Тайфун» позволит наметить пути дальнейшего совершенствования судов, использующих динамические, принципы поддержания.
Характеристики
Наименование головного судна: ТАЙФУН
Проект: 1233
Тип судна: Морской пассажирский газотурбоход на подводных крыльях
Назначение судна: Скоростные перевозки пассажиров в прибрежных морских районах с удалением от портов до 100 миль
Автор проекта: ЦКБ-5 (ЦМКБ «Алмаз»)
Постройка: ССЗ «Алмаз» Ленинград
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУДНА ТИПА «ТАЙФУН»
Размеры габаритные, м:
длина 31,4
ширина по корпусу 5,6
ширина по кромкам крыльев 10,0
Осадка, м:
в водоизмещающем положении по корпусу 1,3
в водоизмещающем положении с учетом крыльев 4,1
при ходе на крыльях 1,3
Клиренс (подъем корпуса над водой в эксплуатационном режиме) до 1,5 м
Водоизмещение порожнем, т: 54
Водоизмещение полное, т: 65
Скорость, уз
максимальная 44
эксплуатационная 36
Пассажировместимость, чел 98-105
Экипаж, чел 4
Дальность плавания (при эксплуатационной скорости), миль 170
Мореходность, высота волны, м до 2,0
Главный двигатель:
Марка: АИ-23с-1
Количество: 2
Максимальная мощность, л.с: 2х1750
Тип передачи Z-образная колонка К-1700
Движитель основной:
Тип гребной винт
Количество 2
Диаметр, м 0,68
Шаг, м 0,78
Дисковое отношение 1,14
Число лопастей 3
Двигатель малого хода
Марка 6ЧСП13/14
Мощность, л.с 165
Тип передачи Z - образная колонка КП-150
Движитель малого хода
Тип гребной винт
Количество 1
Крыльевое устройство
Тип крыльевого устройства АУПК
Распределение нагрузки на крылья (носовое / кормовое), % 77 / 23
Связь и навигация гирокурсоуказатель, магнитный компас, гидравлический лаг, малогабаритная РЛС, телефонно-телеграфная радиостанция, аварийная радиостанция
Инженеры и конструкторы
Сборка корпуса
Крыльевая система
Рулевая рубка
Спуск на воду
Испытания
Статья
Источник