Немає кращого палива, ніж
У цій історії майже детективне початок. Новомосковсктель вільний вірити їй чи ні, проте все, що тут розказано, чистісінька правда.
В кінці 60-х років я познайомився з людиною, який представився Івановим. Йому було років за вісімдесят. Невисокий на зріст, одягнений скромно, але акуратно. За зовнішнім виглядом - типовий український інтелігент дореволюційної закваски. Трохи розповів про себе. За першою освітою інженер-шляховик на Транссибірській магістралі. Потім закінчив Училище живопису, скульптури та архітектури в Москві. Словом, різнобічна. Не дивно, що в 20-і роки він захопився модним тоді Зореплавання. На цьому терені Іванов познайомився з роботами Ф. А. Цандер. Тоді це був молодий відомий інженер, згодом став класиком космонавтики. А зацікавила нашого героя ідея Цандера спалювати в двигунах ракет метали.
Навіщо в далеке космічне плавання брати з собою величезні запаси палива? Можна ж спалювати в топках ракет стали непотрібними стабілізатори та інші деталі. Багато метали справді, як, наприклад, алюміній, горять сліпуче яскравим полум'ям з дуже високою температурою, виділяючи при цьому багато тепла. Але продукти їх згоряння - тверді оксиди. Тому самі по собі при спалюванні в ракетних двигунах вони тягу дати не можуть. Однак справа зміниться, якщо додати в "топку" якесь газоподібна речовина. Нагрівшись і розширивши, воно створить дуже сильну тягу. Теоретично такий процес міг би збільшити корисне навантаження ракети в 2 - 3 рази.
Правда, подавати метал в камеру ракетного двигуна навіть для сучасної техніки занадто складно. Цю трудність передбачав і сам Цандер. Відклавши рішення задачі на майбутнє, він зайнявся іншими справами. А Іванов, захопившись ідеєю, став шукати їй застосування в інших, більш підходящих областях. І знайшов - це були підводні кораблі.
Чудо тридцятих років - підводний крейсер "Сюркуф".
Згадаймо: підводні човни класичного типу для ходу на поверхні використовують дизель, а під водою рухаються на електромоторах за рахунок енергії, запасеної в акумуляторах. Ще в 30-і роки підводний крейсер міг на дизелі пройти 10 - 15 тисяч кілометрів, але під водою на акумуляторах (при одноразовій зарядці) лише 500 км з черепашачою швидкістю 10 км / ч.
Не дивно, що винахідники в ті роки посилено працювали над створенням більш потужного джерела енергії для підводного ходу. Розробки по створенню легких акумуляторів зайшли в глухий кут. Тим часом всім доступний розрахунок вказував чудову перспективу зовсім в іншому напрямку.
Зовні все виглядає досить просто. Створимо на борту човна запас окислювача (рідкий кисень або перекис водню). Ось і стане можливим спалювання палива під водою. Якщо маса палива разом з окислювачем навіть буде дорівнює вазі звичайних акумуляторних батарей, то дальність підводного ходу може зрости до 6000 км і більше!
Але виявилося, що можливість спалювання палива під водою - це ще півсправи. Головне - викинути за борт продукти згоряння. У звичайного вуглеводневого палива це, грубо кажучи, суміш вуглекислого газу і водяної пари. Вона займає великий обсяг. Для того щоб виштовхнути її, потрібно затратити роботу, подолати тиск води. А з ростом глибини вона швидко збільшується. Уже в п'ятдесяти метрах під поверхнею дизель глухне, вимушений всю свою потужність витрачати на виштовхування вихлопних газів. Мало того, продукти згоряння утворюють на поверхні пінний слід, що видає місцезнаходження підводного човна.
Над вирішенням усіх цих проблем працювали багато уми. Але першими практичні результати отримали німці.
На малюнку 1, перемальовані з журналу 1936 року, схема німецького підводного човна на водневому паливі. Суть ідеї проста. У дизелі спалюється суміш водню і кисню, в результаті замість вихлопних газів утворюється водяна пара. Після охолодження і конденсації він перетворюється в воду, яка займає незначний обсяг. Нічого не варто її виштовхнути за борт на будь-якій глибині.
Мал. 1. Необхідний для підводного ходу запас енергії можна забезпечити за рахунок розкладання води на водень і кисень. 1 - балон з воднем; 2 - електролізер; 3 - дизель; 4 - генератор постійного струму; 5 - кисневий балон.
Мал. 2. Підводний човен з двигуном Вальтера: 1 - бак з гасом; 2 - бак з концентрованою перекисом водню; 3 - каталітичний реактор для отримання кисню в поєднанні з камерою згоряння; 4 - парогазова турбіна; 5 - редуктор.
Двигун Вальтера надзвичайно компактний і легкий. Він застосовувався на ракетах, літаках і торпеди. Підводні човни, оснащені їм, розвивали - під водою! - до 100 км / ч. Однак використовувати його можна було лише на коротких дистанціях, наприклад, для атаки. Човен видавав залишається на поверхні яскравий пінний слід.
А тепер повернемося до технічної ідеї Іванова, яка була висловлена ним ще в довоєнні роки.
Почнемо з того, що він запропонував оснастити підводний човен єдиною паросилова установкою. На перископну глибині, коли можна забирати повітря через трубу-шнорхель, вона працює на звичайному мазуті, а під водою. на алюмінії.
Дивний вигляд палива, чи не так? Але ж при його згорянні утворюється твердий оксид, який за обсягом займає менше місця, ніж саме паливо. Це означає, викидати за борт нічого не потрібно. Немає і сліду. З запасом рідкого кисню на борту такий човен може мати дальність підводного ходу не менше десяти тисяч кілометрів.
На малюнку 3 схема підводного енергетичної установки Іванова. Можливо, декого вона здивує, здасться занадто складною. Пояснюємо, винахідник вирішував не тільки завдання отримання енергії. Він ще подбав і про те, щоб робота установки відбувалася безшумно. Гребний вал обертає безпосередньо з'єднана з ним тихохідна парова машина. Такий двигун для гвинта - те, що треба, великі швидкості йому не потрібні. Якби ми захотіли застосувати для цієї мети турбіну, то швидкість її обертання довелося б зменшувати за допомогою шестерень. Іванов це немов передбачав: шестерні парових турбін наших перших атомних підводних човнів шуміли безбожно!
Мал. 3. Силова установка підводного корабля Іванова: 1 - бак з рідким киснем; 2 - паливо - котушка з алюмінієвим дротом; 3 - пальник для спалювання алюмінію в кисні; 4 - парогенератор; 5 - електропароперегреватель; 6 - парова машина; 7 - парова турбіна; 8 - електрогенератор; 9 - пароконденсатор.
Однак парова машина має низький ККД. І це врахував винахідник, півжиття провозити з паровозами. Низький ККД в даному випадку означає одне - залишає машину пар ще має велику працездатність. Тому Іванов направив його відразу після виходу з машини на турбіну, яка обертає вал електрогенератора. Тут-то можна допустити дуже великі швидкості обертання. За рахунок чого він стане легким і компактним. Отримана ж електроенергія частково йде на потреби корабля, а основна її частина на підігрівання пара. В результаті загальний ККД системи піднімається до рівня хороших паротурбінних установок.
Цікаво вирішена проблема і парового котла. Паливом для нього служить алюмінієвий дріт, змотують з котушки. Вона надходить в спеціальний пальник, де спочатку розплавляється, а потім розбризкується струменем інертного газу. У такому стані вона зустрічається зі струменем кисню, згораючи сліпуче яскравим полум'ям. Найсильніший потік теплового випромінювання нагріває особливим чином зачернені труби, в яких кипить вода.
У передвоєнні роки зайнятися підводними алюміноходамі, ймовірно, просто не встигли. Після війни позначилося захоплення будівництвом атомних підводних човнів, та й вік винахідника не викликав ентузіазму у посадових осіб. Після 1967 роки я Іванова вже не зустрічав. Короткий вік людський. Але жива Україна. Їй ще доведеться відтворювати свій підводний флот. Хто знає, можливо, алюміноходи безвісного винахідника займуть в ньому гідне місце.