Видеодневник инноваций
Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США Военная ипотека условия
Баннер
Системы обогрева для флота

ВМФ предложили
системы для подогрева
палубы

Поиск на сайте

Главная / Издания / Литература / Книжная полка / Вакс А.И., Мурадян В.А., Сагайдаков Ф.Р. Подводные лодки

ГЛАВНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Современные АПЛ имеют паропроизводящие установки в составе одного-двух ядерных реакторов с водой под давлением в первом конту­ре. Пар второго контура, который непосредственно подается на глав­ную турбину и турбогенераторы, образуется в нескольких парогенера­торах вследствие теплообмена с водой первого контура. Параметры теп­лоносителя первого контура на входе в парогенератор обычно лежат в пределах: 320-330°С, 150-180 кг/см²; параметры пара второго контура на входе в турбину: 280-290°С, 30-32 кг/см2. Паропроизводительность реакторов современных АПЛ на полной мощности достигает 200 и бо­лее тонн пара в час. Загрузка ядерного топлива, в качестве которого обыч­но используют обогащенный уран-235, составляет несколько килограм­мов. Известно, например, что АПЛ «Nautilus» до первой перезарядки из­расходовала 3,6 кг урана, пройдя около 60 тыс. миль.

Ток воды в первом контуре осуществляется при работе установки на малой мощности за счет естественной циркуляции теплоносителя, вслед­ствие перепада температуры на входе и выходе из реактора, и размеще­ния парогенераторов выше активной зоны, на средних и больших мощ­ностях — циркуляционными насосами первого контура. В интересах сни­жения шумности и упрощения управления реактором наблюдается тенденция повышения верхней границы мощности при работе в режиме естественной циркуляции. Американская АПЛ «Narwhal» имела реактор со значительно более высоким, чем у других АПЛ, уровнем естественной циркуляции - возможно, до 100% мощности. Однако в силу ряда причин, в первую очередь в связи с увеличенной в сравнении с обычными реакто­рами высотой, этот реактор не был запущен в серию. Кампания (расчет­ная продолжительность работы реактора на полной мощности) достигает для современных АПЛ 10-15 тыс. ч, что позволяет (вследствие работы реактора большую часть времени на мощности, значительно меньшей полной) ограничиться за срок службы АПЛ одной-двумя перезарядками активной зоны. Мощность паротурбинных установок при движении АПЛ на полном ходу достигает 30-60 тыс. л. с. (20-45 тыс. кВт).

Конструктивно паротурбинные установки выполняются в виде еди­ного блока, состоящего, как правило, из двух турбин, параллельно рабо­тающих на одно- или двухступенчатый редуктор, понижающий оборо­ты турбин до оптимальных для гребного винта. Для снижения передава­емых на корпус вибраций паротурбинный блок крепится к нему с помощью амортизаторов. С этой же целью так называемые неопорные связи блока с корпусом и другим оборудованием (линия вала, паровые, водяные, масляные трубопроводы) имеют относительно эластичные вставки, также препятствующие распространению вибрации от блока.

Сброс пара от турбины осуществляется на конденсатор, охлаждае­мый забортной водой, протекающей по трубкам, рассчитанным на пол­ное забортное давление. Прокачка забортной воды осуществляется са­мопротоком или циркуляционным насосом. Образовавшийся после ох­лаждения пара конденсат специальными насосами закачивается в парогенератор. Паропроизводящая и паротурбинная установки конт­ролируются и управляются с помощью специальной автоматической си­стемы (при необходимости с вмешательством операторов). Управление осуществляется из специального поста. Передача мощности от редукто­ра на гребной винт осуществляется с помощью линии вала, снабженно­го опорными и главным упорным подшипником (ГУП), передающим развиваемый винтом упор на корпус. Обычно ГУП конструктивно со­вмещается с одной из поперечных переборок и на некоторых АЛЛ снаб­жен специальной системой для снижения уровня вибраций, передавае­мых от линии вала на корпус. Для отсоединения гребного вала от редук­тора турбинной установки предусмотрена специальная муфта. На большинстве АПЛ в корму от ГУП соосно с линией вала устанавли­вается гребной электродвигатель (ГЭД), обеспечивающий вращение вала при отключенных и при необходимости остановленных турбинах. Мощ­ность ГЭД составляет обычно несколько сотен киловатт и достаточна для движения АПЛ со скоростью 4-6 уз. Энергия для работы ГЭД пода­ется от турбогенераторов или, при аварии, от аккумуляторной батареи, а при движении в надводном положении — от дизель—генератора.

Удельные массогабаритные характеристики энергоустановок суще­ственно разнятся для отдельных типов АПЛ. Средние их значения (сум­марно паропроизводящей и паротурбинной установки) для современ­ных АПЛ: 0,03-0,04 т/кВт, 0,005-0,006 м³/кВт.

Рассмотренная энергетическая установка в составе турбозубчатого агрегата и установленного на валу маломощного ГЭД применена на по­давляющем большинстве АПЛ, однако она является не единственной нашедшей практическое применение. Начиная с середины 60-х годов предпринимались попытки использования на АПЛ других установок, в первую очередь турбоэлектрической, обеспечивающей полное элект­родвижение, на что уже обращалось внимание в разделе, посвященном рассмотрению этапов развития ПЛ.

Широкому внедрению полного электродвижения на АПЛ препят­ствуют, как обычно указывается, существенно большие массы и габари­ты электроустановок по сравнению с турбинными близкой мощности. Работы по совершенствованию турбоэлектрических установок продол­жаются, а их успех связывается с использованием эффекта сверхпрово­димости, особенно при так называемых «комнатных» температурах (до -130°С), что, как ожидается, позволит резко сократить массогаба­ритные характеристики электродвигателей и генераторов.

Электроэнергетическая система (ЭЭС) современных АПЛ имеет в своем составе несколько (как правило, два) автономных турбогенера­торов (АТГ) переменного тока, использующих пар от реактора, и акку­муляторную батарею (АБ) в качестве резервного источника энергии при неработающих АТГ, а также машинные или статические преобразовате­ли электрического тока (для зарядки АБ от АТГ и питания оборудова­ния на переменном токе от АБ), приборы контроля, регулирования и защиты, а также систему коммутации — распределительные щиты и ка­бельные трассы. В качестве аварийного источника энергии при движе­нии в надводном положении используется дизель-генератор.

Мощность АТГ на современных АПЛ достигает нескольких тысяч киловатт. Потребителями электроэнергии являются в первую очередь вспомогательные механизмы самой АЭУ, гидроакустическое вооруже­ние, средства навигации, связи, радиолокации, системы, обслуживаю­щие оружие, система жизнеобеспечения, ГЭД при использовании ре­жима электродвижения и др. В ЭЭС используется переменный ток про­мышленной частоты 50-60 Гц, напряжением 220-380 В, а для питания некоторых потребителей — переменный ток повышенной частоты и по­стоянный.

Высокая энергонасыщенность современных АПЛ, обеспечивающая возможность использования энергоемких образцов оружия и вооруже­ния, а также высокий уровень комфортности личного состава, имеет, как уже указывалось, и негативные последствия — относительно высо­кий уровень шума вследствие большого числа одновременно работаю­щих машин и механизмов, даже при движении АПЛ с относительно низ­кой скоростью.

Вперед
Оглавление
Назад

Главное за неделю