Луи-Жак Тенар, отец перекиси водорода
Как известно, ничто так не красит женщину, как перекись водорода! Поскольку, открыл данное соединение француз Луи-Жак Тенар в 1818 году, с середины XIX века перекись практически только для этого и использовалась. Ну и по мелочи — для антисептики, отбеливания тканей и всего такого прочего, неинтересного. Но в 20-е годы ХХ века этой самой «аш два о два» заинтересовался сумрачный тевтонский гений...
Сумрачный тевтонский гений Гельмут Вальтер
Звали гения — Гельмут Вальтер. В 1923 году он окончил техническую школу в Шарлоттенбурге, пригороде Берлина (впоследствии ставшую Техническим университетом Берлина) и отправился работать в поте лица на верфь «Вулкан» в Гамбурге. В 1930 году, поднабравшись опыта, инженер перебрался в Киль, на верфь Germaniawerft — место рождения подавляющего большинства немецких подлодок Первой мировой войны.
Именно здесь герр Вальтер принялся экспериментировать с воплощением в железо своей гениальной идеи — газовой турбины на перекиси водорода. Дело в том, что ещё в 1905 году компания «Консортиум фюр Электрохимише Верке» взяла патент на получение перекиси водорода электролитическим методом, что позволило производить данное соединение в промышленных масштабах, и открытие французского химика стало обогащать немецких фабрикантов.
Идея Вальтера была проста и красива: при разложении перекиси водорода выделяется водяной пар, кислород и тепло. Поскольку всего этого выделяется много (из литра перекиси выделяется 250 литров только кислорода), в замкнутом объёме будет резко повышаться давление продуктов реакции, которое можно использовать для вращения турбины. Красота идеи была в том, что всё вышеуказанное происходит без горения, а следовательно, может быть применено для приведения в движение подводной лодки, на борту которой с кислородом, необходимым для горения, всё как-то печально...
Двигатель Вальтера
Что представлял из себя двигатель Вальтера? Перекись водорода выступала в нём в роли окислителя и энергоносителя одновременно. Концентрированная до 80-85 % перекись получила название T-stoff — «топливо Т», «аурол» или «пергидроль». Раствор катализатора (обычно водный раствор перманганата кальция или натрия) — Z-stoff. Впрочем, иногда в двигателях Вальтера применялось в качестве катализатора и чистое пористое серебро. Перекись водорода — не самая стабильная жидкость, а в присутствии катализатора она разлагалась на воду и кислород с большим выделением тепла. Поскольку температура реакции была градусов 700-800, то вода мгновенно превращалась в пар, а в смеси с кислородом образовывался «парогаз». Давление резко вырастало, и парогаз поступал в турбину. Впоследствии Вальтер усовершенствовал схему, добавив второй компонент топлива (Z-stoff — не в счёт, он — катализатор и в реакции не участвовал) — C-stoff — смесь гидразина, метанола и воды. Температура реакции в таких двигателях была куда выше и достигала 3000 градусов в камере сгорания ЖРД. Если в качестве добавки использовался соляр (а были и такие двигатели), то пар после использования поступал в конденсатор, а углекислый газ выбрасывался за борт методом барботирования — дробления на меленькие пузырьки, которые не было видно с поверхности.
Уже в 1935 году Гельмут Вальтер открывает свою компанию: «Инженерная фирма Гельмут Вальтер» (кстати, она и сегодня существует под названием Walter KG). Если первоначально в числе сотрудников компании числился только сам герр Вальтер, то уже в 1936 году в ней пахало наподобие папы Карло 300 человек! В следующем году даже придётся переводить разросшуюся фирму из Киля в Танненберг, где заинтересованные военные моряки выделили изобретателю производственные площади.
Подлодка XVII серии
Лодки с турбинами Вальтера показывали рекордные результаты в плане скорости. В 1939 году он заключил контракт на постройку экспериментальной подлодки V-80 водоизмещением 80 тонн. Во время испытаний в 1940 году лодка под водой развила скорость 28,1 узла! Само собой, командующий подводными силами Рейха за номером III, Карл Дёниц, отнёсся к опыту с невиданным энтузиазмом и заказал четыре боевых U-bootа. Построенная в 1943 году серия XVIIА из двух корпусов (U-792, U-793) имела надводное водоизмещение 277 и 236 тонн, подводное соответственно — 309 и 259 тонн. Экипаж лодок составил 12 человек, вооружение — 2 торпедных аппарата и 4 торпеды. Не впечатляет. Зато скорость! В марте 1944 года, с гросс-адмиралом Дёницем на борту U-793 развила под водой 22 узла. А в июне того же года, но уже без адмирала, U-792 дала под водой 25 узлов. Это была просто фантастика!
Правда, вылезли и детские болезни: лодки были трудны в управлении, при погружении на большую глубину теряли часть своей мощности, и вообще механических косяков хватало. Тем не менее Дёниц заказал фирме Blohm & Voss серию из 24 лодок этого проекта. Правда, фирма была загружена выше головы строительством подлодок традиционной схемы, и осетра пришлось урезать до 6 корпусов. Построить же удалось только три. U-1405 достроили в декабре 1944 года, U-1406 — в феврале 1945-го, U-1407 — в марте. В общем, глядя на календарь, можно понять: всё, что смогли сделать экипажи со своими сверхскоростными лодками — это затопить их самостоятельно, не дожидаясь английских, советских или американских бомб.
Применение двигатели Вальтера нашли не только в подводных лодках: герр доктор экспериментировал и с ЖРД для самолётов. 20 июня 1939 года первый полёт совершил экспериментальный самолёт Не-176 с ЖРД Вальтера, пилотируемый Эрихом Варзицем. Интересен он только историкам авиации, поскольку стал если не первым, то одним из первых реактивных самолётов. Но впоследствии двигатели Вальтера стояли на Ме-163 «Комета», управляемых авиационных бомбах и ракетах. Впрочем, долго рассказывать о них я не стану — подобные проекты стали тупиковыми и дальнейшего продолжения не получили. А вот подлодки...
Помимо малых подлодок XVII серии, Вальтер спроектировал океанскую субмарину XVIII серии — 1600 тонн водоизмещением и с ожидаемой подводной скоростью 24 узла. Лодка была заложена в количестве двух корпусов, но достроить их не успели — к доктору с его покровителями постучался северный пушной зверёк цвета качественного антрацита. Проекты XXVI, XXVIB и XXXVI не успели даже заложить. Зато успели произвести малые серии торпед с турбинами Вальтера: Stein Brash, Stein Butte и Stein Wal — всех по 100 штук. И всё это добро после Победы досталось союзникам!
С-99 ВНЭУ made in USSR
После войны сам Вальтер перебрался в США (в составе группы небезызвестного Вернера фон Брауна), а вот его заместитель, Франц Статецки, изъявил желание поехать в СССР. С его помощью советская техническая разведка разыскала фирму «Брюнер-Канис-Рейдер» — одного из смежников Вальтера в изготовлении турбин. В общем, после долгой и тщательной работы удалось полностью восстановить документацию и воссоздать парогазотурбинную установку для непостроенных лодок XXVI серии. На её основе был создан проект советских подлодок 617. Первая лодка этого проекта получила название С-99 и прошла государственные испытания в 1956 году. Результаты испытаний впечатлили как инженеров, так и адмиралов — лодка преодолела под водой рубеж в 20 узлов, а на 18 узлах шла 6 часов!
В 1956-1958 годах в СССР спроектировали подлодки проекта 643 с двумя турбинами Вальтера. Кроме того, с подачи будущего отца русской демократии — академика Сахарова, проектировалась гигантская (24 метра длиной!) атомная торпеда Т-15, на которую также планировалось установить двигатель Вальтера. Но если с Т-15 не срослось, то торпеды Вальтера стали прототипом успешно принятых на вооружение ВМФ СССР парогазовых торпед 53-57, стоявших на вооружении до 80-х годов прошлого века. Тот же принцип использовался и в торпеде 65-76 «Кит» — самом мощном боеприпасе отечественного флота (снятом с вооружения после трагедии с АПЛ «Курск»). Лодки же с турбинами на перекиси водорода не были построены по той причине, что появился более перспективный атомный двигатель. В проектировании первых советских атомных субмарин широко использовался опыт, полученный при проектировании лодок с турбинами Вальтера.
«Эскалибур» ВНЭУ made in UK
Использовали подлодки с двигателями Вальтера и англичане. U-1407 они подняли, отремонтировали и ввели в строй под названием HMS «Meteorite». Впоследствии построили и свои парогазовые лодки «Эскалибур» и «Эксплорер», прослужившие аж до 1965 года. Опыт посчитали неудачным: постоянные взрывы да пожары. «Лучшее, что можно сделать с перекисью водорода — заинтересовать ей потенциальных противников», — шутили подводники Royal Navy.
П-750Б «Сервал» ВНЭУ made in Russia?
Казалось бы, после появления атомных подлодок двигатели Вальтера остались в прошлом. Но... Дело в том, что атомный флот — для богатых. А развивающимся странам также хочется подлодку с ТТД получше, чем у стандартной «дизелюхи». Поэтому последние годы идут слухи о возрождении интереса к субмаринам с ВНЭУ. О китайских опытах с двигателем Стирлинга я уже писал, но с 2019 года появляются новости об отечественном проекте подлодки с ВНЭУ — П-750Б «Сервал». Что за двигатель стоит на этой лодке?
Промышленный директор Санкт-Петербургского бюро машиностроения «Малахит» Владимир Дорофеев в интервью еженедельнику «Звезда» от 13 августа 2020 года отмечает:
«Основным элементом ВНЭУ является газотурбинный двигатель, который позволяет получить значительную мощность при небольших массогабаритных характеристиках. Такой двигатель быстро и просто вводится в действие, обладает высокой маневренностью, хорошей взрывопожаробезопасностью — в силу отсутствия водорода в рабочих контурах, а также позволяет достигать достаточно высоких ресурсных показателей оборудования, что снижает стоимость эксплуатации.»
Только мне кажется, что в обтекаемых словах Владимира Юрьевича неплохо читается именно турбина Вальтера? В конце концов, водорода в рабочих контурах у неё нет, а значительная мощность при небольших массогабаритных показателях — явно не про маломощный Стирлинг! Кроме того, он категорически отказывается признать проектируемую лодку первой субмариной с подобной установкой, что и логично — первой была С-99.
Конечно, двигатель Вальтера в середине прошлого века показал себя достаточно взрывопожароопасным, но... За 80 лет сильно изменилась культура производства, точные металлообрабатывающие станки позволяют делать продукцию с более высокими допусками, так что... Возможно, нам и в самом деле предстоит увидеть возрождение подводных лодок с турбинами Вальтера в качестве ГЭУ. Потенциал у неё, на мой взгляд, куда выше, чем у двигателя Стирлинга.
Опубликовано: Мировое обозрение Источник
Подпишись: