Подводная лодка и способ ее постройки

Подводная лодка и способ ее постройки

Реферат

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при строительстве подводных лодок различных классов.

Общеизвестно, что при строительстве практически любого корабля особое место занимает обеспечение его остойчивости, другими словами способности корабля после крена или дифферента возвращаться в исходное положение. Это, как правило, достигается укладкой общекорабельного балласта, размещения его как можно ниже. У двухвальных и двухкорпусных ПЛ тяжелая энергетическая установка и поэтому весь балласт, как правило, располагали в носовой оконечности. Если же и этого не достаточно, то приходится идти на неоптимальные конструктивные решения: паротурбинную установку ПТУ совместно с главным валопроводом размещать ниже теоретической оси прочного корпуса. При этом, естественно, самые тяжелые технические средства: аккумуляторную батарею, элементы главной энергетической установки и т.д., старались размещать в трюме корабля. В настоящее время многое изменилось, например, при создании одновальной многоцелевой атомной подводной лодки (АПЛ) в однокорпусном исполнении дополнительно необходимо разместить сотни тонн балласта. И если речь идет о дополнительном количестве балласта 600-800 тонн, то естественно целесообразно использовать это обстоятельство при создании нового поколения кораблей как можно более рационально.

Известен способ постройки подводной лодки по АС №215606 от 26.02.85, принятого за прототип, целью (задачей) которого является: сокращение продолжительности постройки и снижение ее трудоемкости за счет унификации отдельных частей прочного корпуса и сборочных единиц путем перехода к большим, максимально насыщенным сборочно-монтажным единицам. В соответствии с этим способом сборку и гидравлические испытания прочного корпуса выполняют без настилов (палуб), параллельно настилы собирают, объединяют со сборочными единицами в зональные блоки, затем группируют зональные блоки как между собой, так и с монтажными блоками, например блоками паротурбинных установок, в монозональные блоки, после чего их окончательно насыщают оборудованием, кабелями, трубопроводами и устанавливают отдельные части ПК, формируют отсеки, устанавливая и приваривая забойные детали, соединяющие монозональные блоки с отсечными переборками и прочным корпусом.

В данном способе впервые речь идет о качественно новой сборочно-монтажной единице - монозональном блоке (БМЗ), включающем максимальное насыщение отсека. Более этого - БМЗ может быть создан с использованием корпусных элементов (газоплотных настилов), привариваемых к ПК, а также бывших штатных корпусных элементов (настилов) на скользящих соединениях относительно ПК. С другой стороны БМЗ объединяет в себе технические и специальные средства различных конструктивных групп, в том числе и монтажный блок, который амортизирован, а следовательно, находясь в отсеке, такой БМЗ также может быть снабжен амортизацией, т.к. согласно "Формулы изобретения" монозональные блоки соединяют с отсечными переборками и корпусом. Таким образом, вариант амортизированного БМЗ прототипом предусмотрен.

Недостатком известных традиционных способов, в том числе способе-прототипе, монтажа балласта в трюме и в межбортном пространстве ПЛ является высокая трудоемкость и большая вероятность травматизма. В конечном же итоге, в процессе формирования отсеков АПЛ грузят вручную несколько сот тонн балласта, размещая его в межбортном пространстве, а при необходимости и в трюме корабля. В указанном выше способе постройки по АС №215606 речи об этом не идет, т.к. на тот период времени он решал поставленную задачу совсем иначе. Так в 1990 году ПО «Кировский завод» выполнил эскизный проект блочной паротурбинной установки (БПТУ) - БПТУ-503 для заказов нового поколения. Практически вся номенклатура агрегатов, оборудования, механизмов и других технических средств ПТУ были включены в состав одного БМЗ.

Кроме того, на промежуточной раме блока дополнительно разместили общекорабельные технические средства: холодильные машины и водоопреснительные установки, а на газоплотном настиле блока установили электрооборудование корабля, включая главные электрические щиты. Дополнительно заключенный в звукоизолирующую газоплотную капсулу БМЗ ПТУ получился слишком громоздким. Условия эксплуатации и обслуживания, а также его ремонтопригодность требовали существенных затрат. Увеличить за счет капсулы жесткость промежуточной рамы и тем самым обеспечить для низкочастотной амортизации БМЗ лучшие условия работы не удалось, т.к. это требовало увеличения ее веса. Весовая нагрузка АПЛ не могла этого позволить, т.к. ее остойчивость в надводном положении и непотопляемость корабля согласно требованиям живучести не допускали этого. Весь балласт находился только в носовой оконечности двухкорпусной АПЛ. На следующий год проект БПТУ-503 энергетической установки большой мощности (с двумя реакторами) был закрыт.

После этого резко ужесточились требования по основному параметру - скрытности АПЛ. Это обстоятельство заставило обратить внимание на скрытые резервы, которые заложены в ПТУ монозональноблочного исполнения. И только сейчас, когда главная энергетическая установка с одним малогабаритным реактором и одной более легкой ПТУ, а архитектурный облик перспективной АПЛ рассматривается только в однокорпусном исполнении, созданы предпосылки для нового «Способа постройки ПЛ и устройства для его осуществления».

Предлагаемое изобретение решает следующую задачу: снижение трудозатрат при строительстве ПЛ и повышение ее скрытности за счет монтажа общекорабельного балласта в БМЗ ПТУ.

Ниже представлен вариант ее решения. На чертежах изображены два сечения модульно-блочной паротурбинной установки. На фиг.1 - монозональный блок главного агрегата (турбина с редуктором, т.е. главный турбозубчатый агрегат), на фиг.2 - монозональный блок вспомогательных агрегатов (обычно две автономные турбины с генераторами, т.е. автономные турбогенераторы).

На фиг.1 и 2 указаны следующие составные элементы:

1 - часть общекорабельного балласта (масса);

2 - промежуточная рама монтажного блока;

3 - оборудование, механизмы, узлы, агрегаты, электрические щиты и стойки автоматики, аппаратура и т.д. (технические средства);

4 - транзитные линии кабеля и трубопроводов;

5 - опорные низкочастотные амортизаторы монозонального блока;

6 - фундамент монозонального блока;

7 - главный агрегат (ГТЗА);

8 - вспомогательный агрегат (АТГ);

9 - настил зонального блока;

10 - профилированный набор;

11 - звукопоглощающие конструкции.

Способ постройки ПЛ заключается в следующем: часть общекорабельного балласта 1 изготавливают в виде сконцентрированной жесткой пассивной металлической массы, которую конструктивно встраивают в промежуточную раму 2 монтажного блока и жестко с ней соединяют, параллельно с формированием отсека насыщают его техническими средствами 3, а также затягивают кабель, прокладывают трубопроводы транзитных линий 4. Устанавливают БМЗ с помощью технологической оснастки на свою низкочастотную амортизацию 5, при этом опорные элементы последней размещают под опорной поверхностью вышеупомянутой массы на опорной плите трюмного фундамента 6 и соединяют посредством крепежа. ГТЗА 7 или АТГ 8 устанавливают через собственную амортизацию на промежуточной раме, в то время как оставшиеся технические средства - на настиле 9. Агрегаты и технические средства заключают в звукоизолирующий объем с помощью настила, рамы, при этом последние жестко соединяют профилированным набором 10, а звукопоглощающие конструкции 11 крепят к ним.

Если же собственная частота такой металлической массы значительно больше частот традиционных рамных конструкций, а вес соизмерим с весом, например, главного агрегата, то виброизоляция технических средств и даже агрегатов обеспечена и передача колебательной энергии сквозь массу через низкочастотную амортизацию на ПК существенно снижена. Другими словами, созданная работающим агрегатом колебательная энергия «отражается» и фактически тратится на перемещение амортизированных технических средств, в том числе и неработающих. Проблема воздушного шума решена с помощью звукоизолирующих конструкций.

Большая часть общекорабельного балласта включена в сборочно-монтажные единицы корабля, поэтому после установки их в отсеки работу по загрузке и размещению данной части балласта можно считать выполненной.

Исходя из вышеизложенного, поставленная задача решена. Более того, в таком способе постройки АПЛ и устройстве для его осуществления (модульно-блочной ПТУ) дополнительно решаются и другие задачи: повышается надежность и живучесть главной энергетической установки, монозональные блоки модульно-блочной ПТУ оптимальных весов и габаритов, что упрощает их транспортировку, установку и монтаж в отсеки АПЛ, возможна унификация погрузочных стендов, что опять же снижает трудозатраты. Самое главное - решена задача по обеспечению основного параметра - скрытности АПЛ. Как утверждают предварительные расчетные оценки, получен существенный положительный эффект за счет нетрадиционных и не известных ранее отличительных признаков, а именно:

1. Часть общекорабельного балласта используют по новому назначению, т.к. изготовляют в виде жесткой металлической массы, которую встраивают в промежуточную раму амортизированного блока;

2. Размещение под металлической массой-«балластом» низкочастотной опорной амортизации;

3. На примере осуществления Способа в модульно-блочной ПТУ полностью оправдано решение по разделению больших блоков типа БПТУ-503 на два модуля. Это продиктовано не только требованием резервирования основных технических средств и создания развитой системы охлаждения главной энергетической установки с наличием промконтура, но и данным заявляемым решением.

1. Способ постройки подводной лодки, включающий объединение монтажного и зонального блоков в качественно новую сборочно-монтажную единицу - монозональный блок с последующей установкой его в расчлененный после гидравлических испытаний отсек, формирование последнего, включая размещение общекорабельного балласта, стыковку, сварку корпуса с проверкой его на герметичность и, кроме того, выполнение монтажных работ по фиксации монозонального блока на низкочастотной амортизации, отличающийся тем, что общекорабельный балласт изготавливают в виде сконцентрированной жесткой пассивной металлической массы, которую конструктивно встраивают в промежуточную раму монтажного блока и жестко с ней соединяют, параллельно с формированием отсека насыщают его техническими средствами, затягивают кабель, прокладывают трубопроводы транзитных линий и устанавливают монозональный блок с помощью технологической оснастки на свою низкочастотную амортизацию, при этом ее опорные элементы-амортизаторы размещают под опорной поверхностью вышеупомянутой массы на опорной плите трюмного фундамента и соединяют посредством крепежа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что учет общекорабельного балласта в составе сборочно-монажной единицы осуществляют по весовой нагрузке корабля, а работу по загрузке и размещению данной части общекорабельного балласта считают выполненной.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что промежуточную массу рамы изготавливают в виде продольно-поперечного набора с верхней и нижней опорными плитами из листового проката значительных толщин h=40+/-20 мм.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что основные виброактивные технические средства, например главный или вспомогательный агрегаты турбинной установки, через собственную амортизацию устанавливают на промежуточной раме-массе монозонального блока, в то время как оставшиеся технические средства как на амортизации, так и без нее - на настиле зонального и монтажного блоков монозонального блока.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что технические средства монозонального блока устанавливают на унифицированные опорно-упорные амортизаторы, работающие во всех направлениях.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что виброактивные агрегаты заключают в звукоизолирующий объем, образованный настилом, рамой и жестко соединенным с ними профильным набором, а звукоизолирующее покрытие, например резинометаллические щиты, посредством крепежа устанавливают на них.

7. Подводная лодка, содержащая прочный корпус, монозональный блок паротурбинной установки с виброактивными агрегатами и системой охлаждения конденсаторов заборной водой, отличающаяся тем, что монозональный блок разделен на два блок-модуля, а именно монозональный блок-модуль главного турбинного агрегата с циркуляционной трассой главных конденсаторов и монозональный блок-модуль автономных турбогенераторов со своей системой охлаждения конденсаторов, при этом указанные блок-модули размещены в смежных отсеках, а общекорабельный балласт - в самих блок-модулях.

8. Подводная лодка по п.7, отличающаяся тем, что монозональный блок-модуль автономных турбогенераторов размещен в кормовой выгородке реакторного отсека.

9. Подводная лодка по п.8, отличающаяся тем, что система охлаждения конденсаторов снабжена промконтуром, благодаря чему на предельной глубине погружения, когда циркуляционная трасса главных конденсаторов отключена, малошумный ход подводной лодки осуществляет блок-модуль автономных турбогенераторов в режиме электродвижения.