По подводным лодкам. Атом/не атом

[pyka-npu3paka.livejournal.com]

Подлодки с ВНДУ (воздухонезависимой двигательной установкой) были давней мечтой подводников наверное еще со времен первой лодки. Исторически пытались создать несколько схем - и турбина Вальтера и простой дизель с кислородным баллоном. Ныне реализованы 2 схемы: двигатель Стирлинга на кислороде с топливом (шведский тип "Готланд") и водородные топливные элементы (немцы, пр.212). С атомными лодками понятно. Вопрос в следуюшем - атомная энергия - это не только Чернобыльатомный реактор с паровой(или жидкометаллической) турбиной, но и такой вид преобразования атомной энергии в электричество как РИТЭГи.
Были ли попытки создать ВНДУ для подлодок на РИТЭГах? И если нет - то почему?

Comments

[natomist.livejournal.com]

Автор топика пишет что на подводных лодках стоит атомный реактор с турбиной. От турбины потом вращается винт? Не проще ли создать реактивную тягу, выбрасывая пар в нужном направлении?

[levtsn.livejournal.com]

через винт кпд выше

[khathi.livejournal.com]

Тут даже не в КПД дело (там плюс-минус лапоть сравнимые цифры выходят), а в шумности.

[levtsn.livejournal.com]

ну попробуйте посчитайте кпд лодки на реактивной паровой тяге, допустим она гражданская. водой от воды отталкиваться экономнее.

[khathi.livejournal.com]

Так то уже не КПД энергоустановки, а пропульсивная эффективность.

[pyka-npu3paka.livejournal.com]

Давно реализовано в водометных двигателях. Но там все равно электропривод - из-за шумности и кпд. Чисто ракетный прямоточный есть на ракето-торпедах, но там шумность ужасная и расход топлива позволяет стрелять на 10 км от силы с использование суперкавитации (пузырь из водяного пара).

[khathi.livejournal.com]

Аналогично — слишком заметно. Атомные лодки и так шумные — значительно громче дизельных в режиме хода на батарейках, потому что насосы охлаждения реактора выключать нельзя, а без насосов, на естественной циркуляции, могут работать только очень немногие реакторы и те на минимуме мощности. А уж если делать их в виде паровой ракеты — они будут греметь на пол-океана. Вообще идеи такие были, но от них отказались ещё на этапе предварительной оценки, именно из-за невероятной шумности.

[prairie-owl.livejournal.com]

> Вообще идеи такие были, но от них отказались ещё на этапе предварительной оценки, именно из-за невероятной шумности.
А от "Анчаров" отказались не сразу…
Вот надо было к ним еще эту идею адаптировать :)

[khathi.livejournal.com]

Ну, «Анчар» был в сущности проект экспериментальный…

[prairie-owl.livejournal.com]

Да я ж не всерьез :)
Следующим предложением было бы выкрасить лодку в красный.
Больше шума скорости богу скорости!

[sanitareugen.livejournal.com]

Проще. Но плыть будет, при той же мощности, еле-еле.

[natomist.livejournal.com]

Почему? В обоих случаях реактор кипятит воду. Только в случае с турбиной мы имеем промежуточное звено - турбина у которого КПД < 100%
В турбине мы, правда гоняем чистую одну и ту же воду по контуру.

[step-e.livejournal.com]

А с чего вы взяли, что эффективность реактивного движителя будет выше, чем у турбины?
Вы берёте и дохрена затраченной на разогрев энергии тупо выбрасываете.

[natomist.livejournal.com]

В турбине мы теплоту тоже не в коморку складываем, а так же тупо выбрасываем через охлаждающий контур :-) Он, khathi пишет, что насосы, охлаждающие реактор, - основная причина шума атомных лодок.

Вот мне удивительно, почему процесс преобразования энергии пара в кинетическую энергию вала турбины эффективнее, чем преобразовывать сразу в кинетическую энергию лодки.

В самолетах же отказались от связки "энергия горения" - "вращать вал" - "вращать пропеллер" перейдя к "энергия горения" - "реактивное движение"

[step-e.livejournal.com]

Насосы не просто охлаждают реактор, а отводят от него тепло как раз на парогенератор. В турбине же мы теплоту не складываем в коморку и не тупо выбрасываем, а как раз переводим в кинетическую энергию вращения вала. Собственно только этим турбина и занята. И сконструирована она так, что бы энергии из теплоты выжать по максимуму, в идеале ничего наружу хотелось бы не выбрасывать. Для чего используют две штуки - высокого и низкого давления. Но в жизни идеала нет и часть теплоты таки выходит из турбины.

В самолётах от винтов отказались не от хорошей жизни, потому что хотели летать быстро, а винт почему-то на скоростях выше 700-800 км/ч начинает резко теряет эффективность, гад такой и уже больше тормозит, чем тянет. А так то у тогдашних поршневых двигателей КПД был в разы выше, чем у реактивных. Современные турбореактивные с высокой степенью двухконтурности сильно эффективнее тогдашних. Но тоже не особо блещут.

[sanitareugen.livejournal.com]

Берёте закон сохранения энергии и закон сохранения импульса и считаете.
Подсказка - есть такое слово - турбозубчатый агрегат.

[natomist.livejournal.com]

Спасибо!

[sanitareugen.livejournal.com]

Чуть подробнее. Отбрасываем массу m со скоростью v, получаем импульс mv. Сила, толкающая лодку, получается равной массовому расходу, умноженному на скорость отброшенной массы. То есть можно при увеличении скорости в К раз уменьшить массовый расход в К раз, и сила будет той же. Но энергия, которую мы передали отброшенной массе, пропорциональная квадрату скорости, E=mv²/2, и она в результате будет в К раз выше. То есть слишком высокая скорость - энергия у нас уходит не на приведение лодки в движение, а на отбрасывание. Поэтому выгоднее паром крутить высокоборотную турбину, скорость движения лопаток близка к скорости струи пара, затем зубчатым редуктором или посредством электрический передачи снижать обороты и вращать большой, захватывающий много воды винт сравнительно медленно. Потери от преобразования в турбине и редукторе есть, но они малы по сравнению с потерей на бестолковый разгон струи пара.
Не столь важный, но тоже имеющий место эффект - если мы кипятим чистую воду и выбрасываем её, она быстро кончится, если морскую - у нас оседает накипь и котёл быстро выйдет из строя.
Да, и касательно реактивных самолётов. Она стали актуальны, когда скорость самолётов стала близка к скорости струи из двигателя. Реактивный самолёт Анри Коанда 1910 года так и остался памятником румынской технической мысли.