
- •Введение
- •Преобразование энергии в энергетических установках
- •Классификация судов по типам сэу
- •Глава 1. История развития и современность судовых энергетических установок
- •Первые пароходы
- •Начало промышленного пароходостроения
- •Суда с паротурбинными установками (пту)
- •Суда с двигателями внутреннего сгорания (двс)
- •Суда с газотурбинными установками (гту)
- •Суда с ядерными энергетическими установками (яэу)
- •Глава 2. Термодинамика
- •Общая схема преобразования тепла в работу
- •Термодинамическое рабочее тело и его параметры
- •Уравнение состояния идеального газа
- •Термодинамический процесс, термодинамическая система координат. Графическое изображение состояния рабочего тела и термодинамических процессов
- •Равновесные и неравновесные процессы. Виды равновесных процессов
- •Законы идеального газа (газовые законы)
- •Теплоемкость
- •Первый закон термодинамики
- •Анализ термодинамических газовых процессов
- •Круговые процессы (циклы)
- •Запись первого закона термодинамики для прямых и обратных циклов
- •Величины, характеризующие прямые и обратные циклы
- •Цикл Карно
- •Обратимые и необратимые процессы. Второй закон термодинамики
- •Глава 3. Поршневые двигатели внутреннего сгорания (двс)
- •Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания
- •Основные определения двс
- •Классификация судовых двс
- •Маркировка
- •Принцип действия четырехтактного двигателя
- •Принцип действия двухтактного двигателя
- •- Выпускной клапан
- •Циклы поршневых двс
- •Наддув дизелей
- •Показатели работы двс
- •Конструктивное исполнение судовых двс
- •- Цилиндровая втулка; 5 - крышка цилиндра; 6 - блок-картер
- •Состав и свойства топлив, применяемых в двс
- •Смазочные материалы для двс
- •Глава 4. Паротурбинные, газотурбинные и ядерные энергетические установки. Судовые котлы
- •Принцип действия турбин
- •Паротурбинные установки (пту)
- •Газотурбинные установки (гту)
- •Ядерные энергетические установки (яэу)
- •Главные и вспомогательные котлы
- •Глава 5. Судовые системы
- •Система смазки
- •5. 2. Система охлаждения
- •Топливная система
- •Система сжатого воздуха
- •Система газовыпуска
- •Осушительная, балластная и противопожарная системы
- •Система вентиляции и кондиционирования воздуха
- •Система отопления
- •Глава 6. Передачи и валопровод 6.1. Передачи
- •Валопровод
- •Глава 7. Основы проектирования судовых энергетических установок
- •Общие требования и рекомендации
- •Расположение машинно-котельного отделения (мко) на судне и размещение в нем основного механического оборудования
- •Вопросы для итогового контроля
- •Масляная судовая система - назначение, принципиальная схема.
- •Судовая система охлаждения - назначение, принципиальная схема.
- •Система сжатого воздуха - назначение, принципиальная схема.
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Глава 1. История развития и современность судовых
- •Глава 2. Термодинамика 20
- •Глава 3. Поршневые двигатели внутреннего сгорания (двс)... 48
В то же время начинают
создаваться электростанции с газотурбинным
приводом. Первый газотурбогенератор
ГТУ-З мощностью 300 кВт был установлен
для проверки в натуральных условиях
на корабле проекта 41. Результаты
испытаний позволили рекомендовать
газотурбогенераторы для установки на
надводные корабли.
1966 г. Начинается
серийный выпуск ГТУ-6А, предназначенных
для работы в системах электродвижения.
В дальнейшем создается линейка
унифицированных газотурбогенераторов
(ГТГ) мощностью 1250, 1500, 1600 кВт, с ресурсом
до капитального ремонта в 50 000 ч.
1974 г. В Англии
принимается на вооружение первый фрегат
«Амазон» проекта 21 с газотурбинной
СЭУ. В составе СЭУ две двухмаршевые
турбины суммарной мощностью 8500 л.с. и
две форсажные турбины суммарной
мощностью
50 000 л.с.
1980 г. В СССР на судах
технической поддержки типа «Березина»
(ГТУ Т-1), контейнеровозах типа «Атлантика»
(ГТУ М-21) и крейсерах типа «Слава» (ГТУ
М-25) впервые применяется паротурбинные
установки для утилизации тепла
отходящих газов ГТУ. В США аналогичная
программа RASER для кораблей
типа Arligh Durke
закончилась после испытания трех
образцов.
1981-1982 гг. В СССР
завершилось создание первых двух
унифицированных ГТД третьего
поколения М-70 мощностью 10-12 тыс. л.с. и
М-75 мощностью 5000 л.с.
К концу 80-х - началу
90-х годов XX в. в Советском Союзе были
созданы три поколения газотурбинных
двигателей и установок, что обеспечило
строительство более 30 проектов
кораблей от малых КВП «Скат» массой 27
т до ударных крейсеров типа «Слава»
водоизмещением 10 000 т.
Следующим шагом в
развитии СЭУ стало создание комбинированных
энергетических установок, основным
компонентом которых были морские ГТУ.
Современные ГТУ
составляют основу СЭУ в более 20 проектах
кораблей различных классов: ракетных
крейсеров, больших и малых противолодочных
кораблей, сторожевых и пограничных
кораблей, кораблей технической поддержки
и ракетных катеров. Наиболее массово
применяются ГТУ типа М-7 и М-15. Они
установлены более чем на 100 кораблях
типа «Буревестник» и катерах типа
«Молния».
Историю создания
«атомной машины» для подводных лодок
неограниченного радиуса действия
открывает Виктор Гейзенберг (Германия),
начавший в 1940 г. строительство плутониевого
ядерного реактора. В июле 1942 г. в Лейпциге
начались его испытания, окончившиеся
неудачей, а первый успешный пуск
прототипа новой энергетической установки
XX века осуществил Э. Ферми
в декабре 1942 г. Однако первые практические
результаты работ по созданию СЭУ нового
типа были получены только после окончания
Второй мировой войны (1939-1945 гг.).
В ноябре 1944 г.
комиссия по атомной энергии конгресса
США утверждает предложение командования
ВМС о строительстве атомного подводного
флота.
Суда с ядерными энергетическими установками (яэу)
В декабре 1945 г.
разрабатывается программа строительства
атомных подводных лодок (АПЛ) на базе
водо-водяных ядерных реакторов,
реализация которой начинается в апреле
1946 г. В 1948 г. заканчивается техническое
проектирование корабельной ЯЭУ,
после чего заключается контракт на
рабочее проектирование и строительство
прототипа реактора для СЭУ. В августе
1949 г. ВМС США утверждают тактико-технические
данные АПЛ, но конгресс США разрешает
государственное финансирование ее
строительство только в 1951 г.
Первое в мире судно
с ЯЭУ закладывают на верфи в Гротоне в
1952 г. и строят почти 18 мес. В январе 1954
г. АПЛ спускают на воду, а в сентябре
1954 г. под названием «Наутилус» АПЛ
входит в состав ВМС США. В 1959 г., после
первой перезарядки ядерного реактора,
была выполнена доработка и промышленная
сертификация нового для флота
оборудования, и в августе 1960 г. корабль
выходит на боевое дежурство в составе
Шестого (Средиземноморского) флота
США.
В СССР теоретические
проработки проекта АПЛ начались в 1949
г., после того как был накоплен опыт
четырех лет работы исследовательского
ядерного реактора и получены первые
результаты по созданию ядерного оружия.
Полномасштабная разработка опытной
АПЛ проекта 627 началась весной 1953 г. в
ленинградском СКБ-143 (позже ПКБ «Малахит»).
В мае 1954 г. завершились
работы над техническим проектом АПЛ,
и в марте 1954 г. был открыт заказ на
разработку рабочих чертежей. После
ряда корректировок ВМФ СССР принял
решение о строительстве АПЛ, которая
была заложена 24 сентября 1955 г. в г.
Молотовске (с 1957 г. - г. Северодвинск)
Архангельской области на Северном
машиностроительном предприятии (ПО
«Севмаш» № 402, с 2008 г. - ОАО «ПО “Севмаш”»).
9 августа 1957 г. АПЛ
спустили на воду, 14 сентября был
произведен физический пуск корабельных
реакторов с выводом их на минимально
контролируемый уровень мощности и
начались швартовые испытания. Ходовые
испытания первой советской АПЛ на
Белом море продолжались с 3 июля по 1
декабря 1958 г., и в январе 1959 г. АПЛ К-3 под
названием «Ленинский комсомол» вошла
в состав Северного флота СССР.
Подводный флот
сыграл немаловажную роль в развитии
судовой и корабельной энергетики,
т.к. военные моряки ставили такие задачи
совершенствования основных
массогабаритных и технических
характеристик СЭУ, которые не являлись
критическими или первоочередными для
транспортных судов. Постепенно
концентрация научных и технологических
разработок в единице объема ПЛ
значительно превысила аналогичный
показатель для надводного судна, что
сделало субмарину самым наукоемким
объектом на флоте.
Атомный надводный
флот
Во второй половине
XX века ядерная энергетика начинает
использоваться на ракетных крейсерах,
авианосцах и судах ледового плавания.
Первым надводным судном с ЯЭУ стал
ледокол «Ленин», спущенный на воду в
1957 г. (введен в эксплуатацию в 1959 г.,
списан в 1989 г.).
В конце 80-х годов
на верфи «Вяртсиля Морская Техника»
(г. Хельсинки, Финляндия) по заказу СССР
были построены два ледокола проекта
10580: «Таймыр» (1989 г.) и «Вайгач» (1990 г.).
Стоимость каждого ледокола составила
около 140 млн USD. Однореакторная
ядерная энергетическая установка
КЛТ-40 тепловой мощностью 148 МВт
устанавливалась на Адмиралтейском
заводе г. Ленинграда (Санкт-Петербург).
В 1988 г., через шесть
лет после закладки, на Керченском
судостроительном заводе «Залив»
им. Б.Е. Бутомы был построен
лихтеровоз-контейнеровоз «Севморпуть»
(проект 10081). Судно было предназначено
для перевозки лихтеров типа ЛЭШ (до
450 т) с погрузкой и выгрузкой их судовым
лихтерным краном или контейнеров
международного стандарта ИСО (до 30 т)
с погрузкой- выгрузкой береговыми
средствами.
Атомные суда в СССР
строились для продления морской
навигации на Арктическом побережье.
В начале 90-х гг. XX
в. атомные ледоколы обеспечивали
строительство Арктической ветки
газопровода «Уренгой - Помары - Ужгорд»,
доставляя на п- ов Ямал трубы большого
диаметра из Германии.
К концу 90-х гг.
Московский научно-исследовательский
и проектноконструкторский институт
«Союзморниипроект» сформулировал
основной экономический критерий
эффективности атомного ледокольного
флота - 2 млн т грузоперевозок в Арктике
на одно атомное судно в год и определил,
что к концу XX в. объем
грузоперевозок должен составлять около
20 млн т. Однако распад СССР в сочетании
с экономическим кризисом и принятием
программы о переселении из районов
Крайнего Севера сократили планируемые
объемы грузоперевозок почти в 100
раз, что, при учете достаточно высокой
стоимости эксплуатации атомоходов,
привело к прекращению государственного
финансирования программы развития
атомного флота гражданского назначения.
В США первое
коммерческое грузопассажирское судно
с ЯЭУ - атомный турбоход «Саванна»
- было заложено через год после начала
эксплуатации а/л «Ленин» (1960 г.). Так
как работа ЯЭУ не нуждается в использовании
кислорода и не сопровождается выбросом
в атмосферу продуктов сжигания
органического топлива, характерным
внешним признаком новых судов стало
отсутствие выхлопной трубы.
В конце 90-х годов
ХХ века в США были впервые опубликованы
результаты исследований, обобщающие
опыт эксплуатации ЯЭУ применительно
к транспортным судам. Наиболее эффективным
было признано использование ядерной
энергетики на следующих типах судов:
океанские
контейнеровозы;
суда для перевозки
автомобилей;
рефрежираторные
суда;
круизные лайнеры;
суда для перевозки
навалочных грузов (балкеры).