Водомётный движитель
Водомётный движитель (водомёт) — судовой движитель, у которого движущая сила (упор) создаётся за счёт выталкивания струи воды из профилированного канала под действием работающего насоса или рабочего колеса (импеллера)[1].
В военно-морском деле водомёты получили широкое распространение благодаря двум ключевым качествам: обеспечению высокой маневренности и скорости маломерных катеров на мелководье, а также критическому снижению акустической заметности (шумности) современных атомных подводных лодок (АПЛ)[2].
Устройство и принцип работы
В отличие от классического гребного винта, водомётный движитель является внутренней гидродинамической системой. Его конструкция состоит из следующих элементов:
- Водозаборник (приёмный канал):
Специфическое отверстие в днище корабля, через которое забортная вода поступает внутрь корпуса. Защищается решёткой от попадания крупных камней и мусора.
- Водовод (канал прямоугольного или круглого сечения):
Внутри него располагается вал двигателя.
- Импеллер (рабочее колесо):
Многолопастной винт особой геометрии, который раскручивается двигателем и придаёт ускорение водному потоку.
- Спрямляющий аппарат (статор):
Система неподвижных лопаток за импеллером, которая устраняет закручивание струи воды, превращая её вращательное движение в строго направленное осевое.
- Сужающееся сопло:
Выходная часть канала, увеличивающая скорость выбрасываемой струи.
- Реверсивно-рулевое устройство (РРУ):
Набор подвижных дефлекторов (заслонок) на выходе из сопла. Поворот заслонок влево-вправо отклоняет струю и поворачивает корабль, а полное перекрытие сопла заставляет струю идти под днище вперёд, обеспечивая задний ход без переключения реверса двигателя.
История создания
Ранние эксперименты и малый флот
Идея использования водомёта зародилась ещё в XIX веке, однако из-за низкого КПД ранних насосов они проигрывали гребным винтам. Полноценное рождение водомётов произошло в середине XX века с развитием высокооборотистых двигателей и точных гидродинамических расчётов.
Первоначально водомёты стали прерогативой малого боевого флота: торпедных, патрульных и десантных катеров, действующих в прибрежной зоне. Отсутствие выступающих частей (винтов и рулей) под днищем позволяло катерам на полной скорости преодолевать мели, перекаты, проходить по заросшим водоёмам и даже выскакивать носом на пологий берег для высадки десанта.
Революция под водой (Стелс-технологии Холодной войны)
Настоящий прорыв для водомётных движителей произошёл в конце XX века в подводном кораблестроении. Главным врагом подлодки является её собственный шум, а основным источником шума на высоких скоростях — кавитация (закипание воды и схлопывание пузырьков воздуха на кромках лопастей гребного винта).
Конструкторы заключили винт в специальное кольцевое сопло-канал, фактически превратив его в водомёт насосного типа (Pump-jet).
- Физический эффект:
Внутри водомётного канала удаётся искусственно повысить статическое давление воды. Это отодвигает порог возникновения кавитации на значительно более высокие скорости хода.
- Результат:
Подлодка получила возможность двигаться быстро (до 15–20 узлов) и при этом оставаться практически бесшумной для пассивных гидролокаторов противника. Одними из первых водомёты получили британские АПЛ типа Trafalgar (1980-е гг.), американские типа Seawolf и российские ракетные крейсеры проекта 955 «Борей».
Отличие водомёта и винта
| Критерий сравнения | Водомётный движитель | Классический гребной винт |
|---|---|---|
| Эффективность на малых скоростях | Ниже. Имеет место трение воды о стенки внутреннего канала. | Выше. Обладает максимальным КПД на крейсерских и малых ходах. |
| Эффективность на высоких скоростях | Выше. Поток воды стабилизируется и направляется соплом без потерь. | Ниже из-за прогрессирующего кавитационного разрушения и падения упора. |
| Защищённость и осадка | Идеальная. Движитель спрятан внутри корпуса; судно способно ходить по экстремальному мелководью. | Низкая. Винты и валы легко повредить о грунт, камни или плавающий мусор. |
| Шумность (акустический след) | Сверхнизкая на средних и высоких скоростях за счёт подавления кавитации (Pump-jet). | Высокая. Является главным демаскирующим фактором подлодки под водой. |
| Управление и реверс | Превосходные. Направление струи меняется мгновенно заслонками без инерции двигателя. | Требует механического реверсирования вала или изменения шага лопастей (ВФШ/ВРШ). |