6 Типы энергетических установок
Судовые энергетические установки в зависимости от вида главного двигателя делятся на паротурбинные, газотурбинные и дизельные.
Паротурбинная установка(ПТУ) представляет собой совокупность агрегатов, двигателей и устройств, объединенных единой тепловой схемой. Рабочее тело (водяной пар) создается в паровом котле или в парогенераторе. Пар соответствующих параметров (давления и температуры) вращает паровую турбину. Прошедший через турбину отработавший пар поступает в конденсатор, где превращается в воду (конденсат), которая далее используется для питания парового котла. Таким образом, пароводяной цикл замыкается. Паровая турбина через зубчатую передачу передает вращающий момент через судовой валопровод на гребной винт. Паровые турбоустановки (ПТУ) судовой валопровод на гребной винт. Паровые турбоустановки (ПТУ) отличаются высокой надежностью и относительной простотой обслуживания.[1]
Паротурбинная ЭУ представлена на рисунке 4
Рисунок 4 Паротурбинная ЭУ
Газотурбинные установки отличаются тем, что в них главным двигателем является газовая турбина (газотурбинный двигатель), рабочее тело, для которой готовится в камере сгорания. В отличие от ПТУ для ГТУ не требуется громоздкий паровой котел. В результате ГТД является компактным и легким, имеющим высокую мощность. Это качество ГТД позволяет применять его в составе СЭУ достаточно эффективно, несмотря на меньшую экономичность. Однако, в связи с высокой скоростью вращения ротора ГТД его мощность не может быть передана на судовой валопровод непосредственно и поэтому необходимо применять промежуточные передачи мощность (зубчатые, гидравлические или комбинированные) с понижением числа оборотов. Выходящие из ГТД газы имеют высокую температуру (450…550ºС), а их количество весьма значительно. Это используется для получения водяного пара в утилизационном котле с дальнейшим применением пара для привода паровой турбины без дополнительных затрат топлива. В результате получаетсякомбинированная газопаротурбинная установка (ГПТУ) или ГТУ с теплоутилизирующим контуром. Кроме того, ГТД может использоваться в качестве форсажного для достижения максимальной скорости хода в СЭУ с ПТУ или дизельной установкой.[8]
Газотурбинная ЭУ представлена на рисунке 5
Рисунок 5 Газотурбинная ЭУ
Дизельные СЭУ являются наиболее распространенными энергоустановками. В качестве главных двигателей в дизельных СЭУ применятся двигатель внутреннего сгорания – дизель. Дизели бывают малооборотные (n=50…250 об/мин), которые присоединяются к валопроводу непосредственно (прямая передача); среднеоборотные (n=250…750 об/мин) с передачей мощности на винт через зубчатую или гидравлическую передачу; высокооборотные (n=750…2500об/мин) с зубчатой или электрической (через гребной электродвигатель) передачи мощности на винт.[3]
Дизельная ЭУ представлена на рисунке 6
Рисунок 6 Дизельная ЭУ
7 Атомные подводные лодки
В 50-х годах началась новая эра в подводном кораблестроении — применение для движения подводных лодок атомной энергии. По своим свойствам атомные источники энергии являются наиболее подходящими для ПЛ, так как, не нуждаясь в атмосферном воздухе или в запасах кислорода, позволяют получать энергию практически неограниченно долго и в необходимом количестве.
Помимо решения проблемы в отношении длительного движения в подводном положении с высокой скоростью хода, использование атомного источника сняло ограничения по снабжению энергией таких относительно емких ее потребителей, как приборы и системы жизнеобеспечения (кондиционеры, электролизеры и т. п.), навигации, гидроакустики и управления оружием. Открылась перспектива использования ПЛ в арктических районах подо льдами. С внедрением атомной энергетики длительность непрерывного плавания лодок в подводном положении стала лимитироваться, как показал многолетний опыт, в основном, психофизическими возможностями экипажей.[4]
Вместе с тем с самого начала внедрения атомных энергетических установок (АЭУ) стали ясны и возникающие при этом новые сложные проблемы: необходимость обеспечения надежной радиационной защиты личного состава, повышение требований к профессиональной подготовке обслуживающего АЭУ персонала, потребность в более развитой, чем для дизельэлектрической ПЛ, инфраструктуре (базирование, ремонт, доставка и перегрузка ядерного горючего, удаление отработанного ядерного топлива и т. д.). Позднее, по мере накопления опыта, выявились и другие негативные моменты: повышенная шумность атомных подводных лодок (АПЛ), тяжесть последствий аварий АЭУ и лодок с такими установками, сложность вывода из строя и утилизации отслуживших свой срок АПЛ. []
Первые предложения от ученых-атомщиков и военных моряков об использовании для движения лодок атомной энергии и в США, и в СССР стали поступать еще в конце 1940-х годов. Развертывание практических работ началось с создания проектов ПЛ с АЭУ и строительства наземных стендов и прототипов этих установок.
Первая в мире АПЛ была построена в США — «Nautilus» — и вступила в строй в сентябре 1954 г. В январе 1959 г. после завершения испытаний была принята в эксплуатацию ВМФ СССР первая отечественная АПЛ проекта 627.
2 ноября 1996 года в городе Северодвинске в торжественной обстановке была заложена первая (как в нашей стране, так и в мире) атомная стратегическая подводная лодка, относящаяся к 4-му поколению. Новый подводный ракетоносец стратегического назначения был назван «Юрий Долгорукий». Исследования в области ракетных подводных лодок, относящейся к новому 4-му поколению, начались еще в СССР в 1978 году. Непосредственной разработкой АПЛ проекта 955 (шифр «Борей») занималось ЦКБ «Рубин», главным конструктором по проекту былВ. Н. Здорнов. К активным работам приступили в конце 1980-х годов. К этому моменту изменилась и общемировая обстановка, что наложило определенный отпечаток на облик новой подлодки. В частности было решено отказаться от экзотической компоновки и гигантских размеров, которыми обладали ПЛА «Акула», вернувшись к «классической» схеме.[]