§ 7.4. Определение времени затвердевания жидкой металлической частицы при горении гидрореагирующего горючего.

При горении металлизированного гидрореагирующего горючего одной из проблем является оценка времени затвердевания жидкой металлической частицы (или частицы окиси металла). Эта оценка необходима для определения размеров КС, чтобы не допустить осаждения жидких частиц в критике камеры или попадания этих частиц на лопатки турбин.

Расчет времени затвердевания частицы можно проводить следующим образом:

отсюда:

где ;дляAlNu=2

тогда

где m_ме– масса частицы металла;

ξ – удельная теплота плавления металла;

Сме – удельная теплоемкость металла;

Ткип – температура кипения;

Тср – средняя температура продуктов сгорания;

λ – коэффициент теплопроводности.

Помимо оценки времени затвердевания жидкой металлической частицы, при использовании металлизированных топлив, важной проблемой является удаление уже застывших твердых частиц из газового потока. Это необходимо, чтобы исключить попадание твердых частиц на лопатки турбины.

Одним из способов решения этой проблемы является использование сепаратора для отделения этих частиц, другим – использование двухконтурных схем, в которых продукты сгорания нагревают в теплообменнике основное рабочее тело.

Приложение 1. Противолодочные и противокорабельные комплексы РФ.

Противокорабельные торпеды.

53-65К – 533мм,носитель – ПЛ и НК, движитель – ГТД(керосин), акустическая СН (кильв. след), масса – 2070кг, масса БЧ-307кг, скорость – 45уз. (по некоторым данным до 70),дальность 19 км, глубина хода 4–12м,глубина пуска с ПЛ–100м, разр. – Мортеплотехника

65-76 – 650мм, носитель ПЛ, скорость 50 уз, дальность 50 км, разр. – Мортеплотехника

Противолодочные и универсальные торпеды

УЭСТ-80 – 533мм, универсальная, носитель – НК и ПЛ, движитель – электрический, акустическая СН (кильв.след) против НК, активно-пассивная СН против ПЛ, разр. – НИИГидроприбор

СЭТ-65 (вариант с телеуправлением ТЭСТ-71М) – 533мм,носитель – НК и ПЛ, движитель – электрический

СЭТ-40У – 406мм, носитель ПЛ и НК(МПК), движитель – электрический, активно-пассивная СН, скорость 29 уз, дальность 7,5км, глубина поражения цели 20-200м.

СЭТ-72 – 406мм, носитель ПЛ и НК(МПК), движитель – электрический, активно-пассивная СН

УМГТ-1 – 406мм, носитель – авиация, движитель – электрический

АТ-2, носитель – авиация, акуст. ГСН, дальность – 10км, масса БЧ – 100кг

УГСТ – 533мм, носитель – ПЛ, движитель – аксиально-поршневой на унитарном топливе, телеуправление по проводу до 25км (ПЛ) или акустическое СН (кильв.след), БЧ – 200кг, скорость 50уз, глубина 500м,не стоит на вооружении(была на Курске –испытания), разр. – Мортеплотехника

Колибри – 324мм, носитель – ПЛ+НК+авиация, движитель – электрический, не стоит на вооружении

Противолодочные ракеты и ракето-торпеды:

УРК-5 Раструб (использует ракету 85Р(с торпедой Т2У (1000кг,40уз,7км)) против ПЛ и 85РУ (с торпедой УМГТ-1(700кг,41уз,8км)) против ПЛ и НК), носитель НК, инерционная+радио СН (против НК-инфракрасная), скорость – 0,95М, дальность 50км по ПЛ (90 по НК),

РПК-6 Водопад с ракетой 86Р(SS-N-16) – 533мм – носитель ПЛ и НК, дальность 50км, вторая ступень – УМГТ-1 или АПР-3 (возможно)

РПК-7 Ветер cракетой 88Р – 650мм, носитель – ПЛ, дальность 100км, вторая ступень как РПК-6

РП-6 Медведка – носитель НК, твердотопливная, масса 800кг (стартовая), длина 5500мм, дальность 1,5-20 км, вторая ступень 324мм торпеда, разр. – Московский институт теплотехники, не стоит на вооружении

ВА-111 Шквал (М-5) – носитель ПЛ,скорость – 90-100 м/с (197уз), дальность 15 км, глубина 450м

АПР-3 Орел – носитель – авиация, турбоводометный движитель на смесевом топливе, акустическая СН,скорость 30м/с, дальность 2км,глубина поражения цели до 800м, разр. – ГНПП Регион

АПР-2 – носитель – авиация, инерц.+ГСН, дальность 1,5км, масса БЧ – 100кг

[По материалам интернет-изданий, некоторые комплексы не указаны.]

Приложение 2. Зарубежные противолодочные и противокорабельные комплексы.

"Milas" (Missile de Lutte-Anti Sousmarine)

Разработан фирмами "Matra Bae Dynamics" (Франция) и "Alenia Difesa" (Италия) на базе противокорабельного ракетного комплекса Отомат. Год принятия на вооружение – 1997.

В качестве боевой части используется франко-итальянская торпеда MU-90 "Impact" (масса около 290кг, дальность хода 10км, скорость 50 узлов) или A-290 (масса 270 кг, скорость 50 узлов).

Противолодочный комплекс "Milas" включает противокорабельные ракеты того же наименования, размещаемые в пусковых установках контейнерного типа, систему управления ракетной стрельбой, систему технического контроля, приборы подготовки пуска ракет.

Ракета выполнена по нормальной аэродинамической схеме, имеет цилиндрический корпус со складывающимся крестообразным стреловидным крылом и четырьмя стреловидными аэродинамическими рулями.

Двигательная установка ракеты представляет собой маршевый турбореактивный двигатель от ракеты "Otomat" и два твердотопливных стартовых ускорителя, которые после сгорания отделяются от ракеты.

Крейсерский полет при скорости М=0.9 обеспечивается турбореактивным двигателем и происходит на высоте 200м. Инерциальная система наведения обеспечивает возможность доворота ракеты в плоскости стрельбы от +200° до -200°, что практически не ограничивает маневр корабля-носителя в момент пуска. Система телеуправления позволяет осуществлять коррекцию траектории полета в соответствии с новыми данными о местонахождении цели как со стреляющего корабля, так и с выносного пункта управления (вертолета или другого корабля).

Двигатель ПЛУР работает в течение определенного периода времени, соответствующего заданной дальности стрельбы. В расчетной точке прекращается работа и производится отделение двигателя, сбрасывается аэродинамический обтекатель боевой части и раскрывается тормозной парашют, обеспечивающий безопасное приводнение торпеды в воду. Парашют снижает скорость падения торпеды до 50м/с. После вхождения в воду включается двигательная установка, торпеда погружается на заданную глубину и начинает по программе поиск цели. При ее обнаружении управление движением торпеды осуществляется системой самонаведения. [С.Лейко "Перспективный противолодочный ракетный комплекс "Милас"" , Морской сборник N2, 1992 год]

Дальность максимальная	100 км
Дальность эффективная	55-65 км
Дальность минимальная	5 км
Диаметр корпуса ракеты	0.46 м
Длина ракеты	6.0 м
Размах крыльев	1.35 м
Число ступеней	1
Скорость полета	270 м/с
Максимальная высота траектории	230 м
Стартовый вес ракеты с торпедой	800 кг
Вес транспортно-пускового контейнера	1000 кг
Длина контейнера	6.1 м

Ikara.

Используется для борьбы с ПЛ надводными кораблями ВМС Великобритании, Австралии и Бразилии Разработан английской фирмой "British Aerospace" и австралийской "Aerospace Technologies Australia". Год принятия на вооружение 1963, многократно модернизировался.

Запуск ракеты, представляющей собой летательный аппарат с подфюзеляжным расположением малогабаритной противолодочной торпеды, осуществляется с помощью специально разработанного двухрежимного твердотопливного ракетного двигателя. Он обеспечивает разгон и полет на небольшой высоте (до 300 м) с дозвуковой скоростью. Корабельная автоматизированная система боевого управления (АСБУ) непрерывно выдает новые текущие данные о местонахождении стреляющего корабля, ПЛУР и цели и на основании этой информации вырабатывает команду коррекции траектории полета ракеты. Сразу после запуска ПЛУР сопровождается следящей системой, передающей управляющие сигналы на бортовой приемопередатчик.

При подлете к месту цели срабатывают пиропатроны, отделяющие торпеду от ракеты. Торпеда приводняется с помощью парашюта, который отделяется в момент приводнения, а затем включается ее двигатель. После этого ракета продолжает полет с работающим двигателем. Уводом ее в сторону от места приводнения торпеды исключаются помехи, которые возникают при падении ракеты в воду и могут помешать системе наведения торпеды.

В качестве боевой части ПЛУР "Ikara" могут, в принципе, использоваться малогабаритные противолодочные торпеды Mk46 (США), типов 42 (Швеция), А244 и 244/5 (Италия), но применяются, как правило, только американские модели. [К.Сергеев "Противолодочные ракетные комплексы", Зарубежное военное обозрение N7, 1989 год]

Дальность стрельбы максимальная	20-24 км
Длина ракеты	3.43 м
Размах крыльев	1.52 м
Диаметр корпуса ракеты	0.61 м
Стартовая масса	300-310 (без торпеды) кг
Скорость полета	200 м/с

Asroc-VLA.

Год принятия на вооружение 1990. Всепогодный противолодочный ракетный комплекс, предназначенный для запуска из универсальных вертикальных пусковых установок типа Мк41.

Противолодочная ракета "Asroc-VLA" состоит из боевой части в виде малогабаритной противолодочной торпеды Mk46 и тандемно расположенного за ней твердотопливного ракетного двигателя, соединенных переходником, в котором находятся реле времени, управляющие выключением и отделением двигательного отсека, и тормозной парашют. Для обеспечения стабилизации в полете ракета снабжена стабилизаторами, расположенными на переходнике.

Твердотопливный ракетный двигатель оснащен системой управления вектором тяги для вывода ракеты из вертикального положения после старта на баллистическую траекторию, обеспечивающую попадание в заданную точку прицеливания на поверхности моря. После старта ракета автономна и ее траектория с носителя не корректируется. Дальность стрельбы определяется временем горения твердотопливного заряда маршевого двигателя, которое вводится в реле времени перед пуском. В расчетной точке траектории отделяется маршевый двигатель и раскрывается парашют, обеспечивающий торможение и приводнение БЧ. При входе в воду происходит отделение парашюта и запуск двигателя торпеды, которая начинает поиск цели. [К.Сергеев "Противолодочные ракетные комплексы", Зарубежное военное обозрение N7, 1989 год]

Дальность стрельбы максимальная	14000 м
Дальность стрельбы минимальная	900 м
Длина ракеты	4.85 м
Диаметр корпуса ракеты	0.422 м
Размах крыльев	0.683 м
Стартовая масса	633.15 кг
Скорость полета	Сверхзвуковая

Приложение 3. Системы наведения современных торпед

Бывают:

1. Пассивные акустические;

2. Активные акустические;

3. Самонаведение по кильватерному следу;

4. Телеуправление по проводам.

Пассивные акустические и самонаведение по кильватерному следу – отживающие, по причине того, что в современных условиях легко поддаются противодействию пассивных систем противоторпедной защиты. Доминирующим на Западе является комбинация активно-пассивной акустической ССН с телеуправлением, причем режим полного телеуправления на всей траектории является основным. Тем более что возможности современных лодочных БИУС позволяют сопровождать довольно значительное количество целей и наводить несколько торпед на несколько целей одновременно.

Именно такую комбинированную систему наведения имеют Мк48 всех модификаций включая ADCAP, "Tigerfish", "Spearfish",F17, А-184, Тр62 и Тр61, все германские торпеды, японские тип 89. Только французы до сих пор отдают предпочтение торпедам без телеуправления, только с пассивными или активно-пассивными ССН. В остальных западных странах такие торпеды без телеуправления сейчас делаются только на экспорт.

В СССР же, наоборот, долгое время основным оружием ПЛ были торпеды без телеуправления, поскольку считалось, что в условиях, когда нашим ПЛ придется действовать при сильной ПЛО противника, необходимо использовать торпеды по принципу "выстрелил и забыл", с тем, чтобы ПЛ немедленно после залпа могла совершать маневр уклонения. Поэтому советские торпеды имели либо активно-пассивную акустическую ССН (СЭТ-53, СЭТ-65, САЭТ-60), либо самонаведение по кильватерному следу (типа 65-76 и 53-65), а на УСЭТ-80 – комбинацию обеих. Однако, в итоге пришли опять к "западному" методу – внедрению телеуправления с комбинацией с активно-пассивной ССН и самонаведением по кильватерному следу в качестве резервных режимов. Именно такие торпеды (в открытой печати фигурирующие под экспортным обозначением "УГСТ") выбраны в качестве единых унифицированных для всех перспективных отечественных ПЛ 4-го поколения – как атомных (пр.885 и 955), так и неатомных (пр.677).

Что касается системы самонаведения по кильватерному следу, то эта технология "ноу-хау" не является и блок-схему такой ССН можно найти даже в открытой печати. ВМС США еще в конце 60-х-начале 70-х гг испытывали торпеду "Freedom" с такой ССН, но отказались от принятия ее на вооружение по очевидным причинам – отсутствия у их потенциального противника такого количества надводных кораблей, которое оправдывало бы ее применение Система самонаведения по кильватерному следу применяется в комбинации с активно-пассивной акустической ССН и телеуправлением на некоторых модификациях торпед европейских стран – немецкойDM2A4, итальянской А-184 и французскойF17 некоторых выпусков, шведской Тр61Mod613. Применение же торпед только с одной системой самонаведения по кильватерному следу (вроде советских 65-76 и 53-65) в настоящее время достаточно малоэффективно по причине оснащенности кораблей вероятного противника системами противоторпедной защиты вродеSSAWSс буксируемыми ловушками "Nixie", выстреливаемыми дрейфующими отводителями и т.п. Именно в этом, судя по всему, и заключается одна из причин отказа от применения 650-мм торпед на отечественных ПЛА 4-го поколения и принятия еще в 1998 г решения о снятии таких торпед с вооружения ВМФ. [1,3,9, материалы интернет-изданий.]

Библиографический список.

1. Г.М. Подобрий и др. Теоретические основы торпедного оружия. ВИМО, М., 1969, 360.

2. Г.Н.Алексеев. Основы теории энергетических установок подводных подвижных аппаратов. М. Наука, 1974, 294.

3. Л. Грейнер. Гидродинамика и энергетика подводных аппаратов, Л-д, Судостроение, 1978, 394.

4. Р. Д. Урик. Основы гидроакустики, Л-д, Судостроение, 1978, 446

5. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Справочник под ред. ак. Глушко В.П., М., ВИНИТИ, 1971 - 1976.

6. В. Е. Алемасов, А. Ф. Дрегалин, А. П. Тишин. Теория ракетных двигателей М., Маш., 1989

7. В. А. Башкатов, П. П. Орлов, М. И. Федосов. Гидрореактивные пропульсивные установки. «Судостроение», Ленинград, 1977.

8. Материалы докторской диссертации В.А. Сиротко.

Содержание.

Введение.