Принцип действия ГТД, достоинства, недостатки, пути повышения КПД.

Простейший ГТД широко применяемый в СЭУ состоит из трех основных элементов:

- компрессора К, который засасывает воздух из атмосферы, сжимает его до необходимого давления ;

- камеры сгорания КС, где в среде сжатого в компрессоре воздуха сгорает топливо;

- газовой турбины Т, куда поступают, образующиеся при сгорании топлива газы при высокой температуре и давлении. Расширяясь до заданных давления и температуры продуктов сгорания, вращающих ротор турбины так же, как пар, вращающий ротор паровой турбины. Отработавшие газы выбрасываются в атмосферу.

Основным недостатком простейшего ГТД является низкий КПД, который равен η =24,5% из-за больших тепловых потерь во внешнюю среду. Одним из способов повышения КПД ГТД является усложнение рабочего цикла.

Подводная лодка Гельмута Вальтера, советская подводная лодка

С-99.

В 1933 г. немецкий инженер Гельмут Вальтер разработал проект, а в 1936 г. построил опытовую энергетическую установку для подводной лодки с парогазовой турбиной, работаю­щей без доступа атмосферного воздуха. Парогазовая смесь образовывалась в результате сго­рания топлива в кислороде, получаемом при разложении высококонцентрированной переки­си водорода, и добавления воды.

В 1940 г. Г. Вальтер построил эксперименталь­ную подводную лодку «V-80» с парогазотурбинной энергетичес­кой установкой, обеспечившей в подводном положении скорость хода до 28 уз.

Программа строительства боевых подводных лодок с парогазотурбинными ЭУ в связи с разгромом фашистской Германии завершения не получила, но материалы проектирования, строительства и испытаний парогазотурбинных установок были использованы в Англии, СССР и США.

В 1955 г. на заводе «Судомех» в Ленинграде построена опытная подводная лодка «С-99» пр. 617. На этой подводной лодке была смонтирована парогазотурбинная установка для обеспечения в подводном положении скорости хода до 20 узлов. В проектировании данной ЭУ участвовал бывший заместитель Г. Вальтера доктора Фридрих Статешный.

С 1934 по 1945 гг. было построено 10 подводных лодок с ПГТУ и одна дизельная ПЛ, на которой в качестве топлива использовалась перекись водорода, но корабли так и не были доведены до необходимой эксплуатационной надежности. Постоянно возникали новые проблемы, на решение которых военная обстановка не предоставляла времени. В боевых действиях подводные лодки с ПГТУ не принимали участия и в последние дни войны были уничтожены или затоплены своими экипажами.

В 1948 г. СКБ-143 было переведено в Ленинград, где началось проектирование подводной лодки с ПГТУ - проект 617, который был ориентирован на применение отечественных материалов и технологий. Лодка, получившая наименование С-99, была заложена в феврале 1951 г., спущена на воду в феврале 1952 г., а с июня 1952 г. на ней начались швартовые испытания. В период с 1955 - 1958 гг. на С-99 проводились исследовательские работы, по окончании которых лодка была зачислена в состав Балтийского флота.

15.05.59 г. С-99 вышла на испытания для проверки работоспособности ПГТУ на разных глубинах. Запуски турбины в 40 и 60 м от поверхности состоялись без неприятностей, затем глубину увеличили до 80 м, после чего в 5-м отсеке прогремел взрыв, и С-99 стала тонуть с дифферентом на корму. Экипаж смог справиться с аварией, и спустя 12 ч после взрыва лодка отшвартовалась в Лиепае.

В результате расследования было установлено, что наиболее вероятной причиной аварии и последовавшего за ней пожара, был взрыв в бортовом клапане трубопровода, по которому подавалась перекись водорода. Детонация оказалась настолько мощной, что была нарушена герметичность прочного корпуса. Восстанавливать С-99 не стали. В конце 1959 г. лодка была выведена из состава флота.

В истории флота лодки Вальтера (Hellmuth Walter, 1900-1980) занимают такое же положение, как и первые линейные пароходы Дж. Фитча (John Fitchs, 1743-1798) и "Turbinia" Чалза А. Парсонса (1854-1931). По существу, именно разработки Вальтера лежат в основе проектов будущих атомных подводных лодок (АПЛ), создание которых было бы невозможно без технологий судостроения, разработанных Вальтером в середине 40-х годов XX века.

После промышленного освоения технологий металлокерамики и методов промышленного получения перекиси водорода из морской воды, флот вернется к ПГТУ, сохраняющих достигнутый уровень мощностей судовых ЭУ, но избавляющих суда от ядерного реактора с его биологической защитой и четырехконтурным оборотом рабочего тела, флот от проблем утилизации отходов ядерного топлива, атмосферу от загрязнения продуктами сжигания органического топлива альтернативными СЭУ с ДВС, ПТУ и ГТУ, а экономику от необходимости использовать невосстановимые природные ресурсы - газ и нефть.