Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США
Сколько военных выставок вы посещаете за год?
Две-три российских
    37,10% (46)
Две-три российских и хотя бы одну зарубежную
    23,39% (29)
Одну российскую
    20,97% (26)
Ни одной
    18,55% (23)

Поиск на сайте

Научные проблемы корабельной энергетики: Введение

И.Г. ЗАХАРОВ - доктор технических наук, профессор, контр-адмирал,
Я.Д. АРЕФЬЕВ - доктор технических наук, профессор, контр-адмирал,
Н.А. ВОРОНОВИЧ - кандидат технических наук, капитан 1 ранга,
О.Ю. ЛЕЙКИН - кандидат технических наук, капитан 1 ранга

Достижения отечественной фундаментальной науки и развитие техники позволяли в различные периоды ставить перед производителями машиностроительной продукции целый ряд принципиально новых, соответствующих времени задач, решение которых существенно повышало боевые и эксплуатационные возможности кораблей Военно-Морского Флота.

Основные научные проблемы, целенаправленно решавшиеся в интересах отечественного флота в прошлом и текущем столетиях применительно к корабельной энергетике, связаны с созданием сначала корабельных паросиловых, затем, последовательно, дизельных, газотурбинных и атомных энергетических установок.

Первые достижения науки и техники в области транспортной энергетики были реализованы в начале XIX в. в паросиловых установках, которые совершенствовались в течение без малого двух столетий. Научное обеспечение создания корабельных дизельных установок началось почти век спустя, в начале XX в., и развитие их продолжается до настоящего времени. К научным исследованиям и разработкам по созданию корабельных газотурбинных установок приступили только в 20-х годах XX в. В настоящее время их совершенствование также продолжается в соответствии с современной программой кораблестроения.

И, наконец, научные разработки и создание корабельных атомных энергетических установок, внесших наиболее важный вклад в развитие не только корабельной энергетики, но и кораблестроения в целом, было начато в начале 50-х годов текущего столетия. Развитие установок такого типа, требующее максимально напряженного научного труда и значительных экономических усилий, несмотря на определенные трудности, продолжается. Однако темпы этого развития не соответствуют тем огромным возможностям, которые имеются в научном заделе по этому направлению энергетики.
Корабельные паросиловые энергетические установки
Дизельные энергетические установки
Корабельные газотурбинные энергетические установки
Корабельные атомные энергетические установки
Корабельные электроэнергетические установки
Автоматизированные системы управления техническими средствами
Общекорабельные системы и устройства

Корабельные паросиловые энергетические установки

В начале XIX в. отечественная наука и техника в области энергетики достигла уровня, который обеспечил возможность проектирования и изготовления паросиловых судовых энергетических установок. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования в области сжигания твердого топлива, парообразования, реализации теплового цикла путем генерации пара в паровом котле и использования его энергии в паровой машине, приводящей во вращение гребной вал, позволили поставить вопрос о строительстве первого в России “парохода”.

Возможность создания паросиловой энергетики удачно сочеталась с потребностями флота иметь корабли и суда, движение и маневрирование которых не зависели бы от “капризов природы”, а их скорости и водоизмещение могли бы быть значительно увеличены. Поставленная в этом плане задача в начале XIX в. была успешно решена, и первый отечественный пароход с паросиловой установкой был построен в 1815 г. В качестве генераторов паровой энергии для первых установок использовались огнетрубные котлы, которые имели рабочее давление пара около 1 кгс/см2 (0,1 МПа). К началу XX в. были разработаны и нашли широкое применение более прогрессивные водотрубные котлы с угольным отоплением. Для военных кораблей использовались два типа таких котлов: горизонтального и вертикального исполнения. Наиболее распространенной конструкцией первого типа были котлы Бельвия. Компоновочная схема вертикальных котлов предусматривала паровой и два водяных коллектора, соединенные трубами (котлы треугольного типа). Вертикальные водотрубные котлы имели значительно меньшую массу и обеспечивали более высокую маневренность установки. Впервые такие котлы были установлены в 1890 г. на эскадренном миноносце “Роченсальм”. Рабочее давление пара в котлах этого корабля было 13 кгс/см2 (1,3 МПа).

В качестве двигателя использовались паровые машины, конструкцию которых определяли условия их размещения на судах. Первые двигатели были балансирного типа, подобно стационарным прототипам. На смену им пришли горизонтальные машины, а в дальнейшем вертикально-опрокинутого типа. Развитие паровых поршневых машин шло по пути увеличения степени расширения пара, что привело к созданию двухцилиндровых двойного расширения машин-компаунд, а затем и трехцилиндровых машин тройного расширения. Возможности увеличения мощности паровых машин были ограничены диаметром цилиндра низкого давления, который не мог превышать 2-2,5 м по конструктивным и технологическим причинам. Предельная мощность судовой паровой машины составляла не более 20000 л.с.

Период строительства военных кораблей с 1907 г. до первой мировой войны характеризуется значительным увеличением их водоизмещения и скорости, для чего потребовались паровые котлы большой паропроизводительности с существенно меньшей удельной массой. Этим требованиям могли удовлетворять только вертикально-водотрубные котлы, но их совершенствование сдерживало угольное отопление. Каменный уголь - топливо с низкой калорийностью. Ручная подача его в топку требует большого физического труда. Вследствие этого паровые котлы с угольным отоплением не могли обеспечить паропроизводительность более 15 т/ч и к тому же были недостаточно маневренными. Кроме того, несовершенство процесса горения приводило к большой дымности, а, следовательно, демаскировало боевой корабль. Немаловажными факторами являлись значительная трудоемкость погрузочных работ и неудобство хранения каменного угля.

Для крупных военных кораблей требовались и более мощные паровые двигатели. На смену паровым поршневым машинам пришли паровые турбины, которые имели более высокий КПД и меньшие массогабаритные характеристики. Для применения паровых турбин на кораблях потребовалось выполнить большой объем теоретических и экспериментальных исследований термодинамических процессов преобразования тепловой энергии пара в механическую работу, а также построить опытные машины и испытывать их. Впервые паровые прямодействующие турбины реактивного типа были установлены на линейных кораблях типа “Севастополь”, работу которых обеспечивали 25 водотрубных котлов треугольного типа со смешанным угольно-нефтяным отоплением. Давление пара в котлах составляло 17 кгс/см2. В энергетической установке этих кораблей был осуществлен замкнутый цикл пар-конденсат с генерацией тепла отработавшего пара в водоподогревателях. Несмотря на то, что созданная установка соответствовала уровню развития науки и техники того времени, она все же имела недостаток. Смешанное отопление паровых котлов ограничивало возможность увеличения их паропроизводительности, т.к. при сжигании угля и нефти в топке одновременно требовались различные способы подачи воздуха в топку. Этот недостаток был устранен в 1910 г. внедрением нефтяного отопления котлов на эскадренных миноносцах типа “Новик”.

Таким образом, к 1910 г. были реализованы основные научно-технические решения, обеспечивающие значительное увеличение паропроизводительности котлов, что позволило наращивать мощность установки с паровыми турбинами при одновременном снижении ее массы и габаритов.

Вместе с тем паросиловые установки по своим тепловым процессам оставались еще далеко не совершенны. Они имели низкую экономичность и большие массогабаритные характеристики. Недостаточны были и маневренные характеристики, такие как время приготовления к действию и время реверса. Установки обладали низкой живучестью из-за линейного расположения главных механизмов.

Очередной этап развития отечественных котлотурбинных установок начался в середине 20-х годов. В их разработке принимали активное участие В.А. Винтер, Н.В. Высоцкий, М.И. Яновский, В.П. Мадисов, А.В. Акимов, В.Л. Сурвилло, П.И. Заикин, Я.С. Солдатов, Н.И. Кюн, П.Ф. Лавров, А.В. Голынский, Г.А. Ляхов, А.И. Дымов, Н.Р. Лукашевский, В.Е. Долголенко, Н.И. Васильев, Р.Р. Грундман, А.А. Игнатьев и другие известные специалисты и ученые-энергетики. Было принято целесообразным создавать котлотурбинные энергетические установки с паровыми котлами с нефтяным отоплением и рабочим давлением пара 20 кгс/см2, температурой 313 °С, а также с высокооборотными турбинами с зубчатой передачей.

В соответствии с этой концепцией до 1941 г. в нашей стране были разработаны и созданы паровые котлы и главные турбозубчатые агрегаты для большинства проектов кораблей.

Направление по созданию корабельных паровых котлов последовательно возглавляли Э.Э. Папмель, М.И. Шулинский, Г.А. Гасанов. Ими был спроектирован паровой котел для сторожевого корабля “Ураган” проекта 39. В процессе его создания был развернут комплекс научно-исследовательских и экспериментальных работ по теории горения и внутрикотловых процессов. В январе 1930 г. после стендовых испытаний нескольких вариантов комиссией был принят к серийному производству паровой котел для этого корабля. В этом же году на Северной судостроительной верфи во главе с В.А. Бжезинским было организовано ЦКБС-1, в состав которого входили и турбинисты, возглавляемые Б.С. Фрумкиным. Коллективом турбинистов был создан первый отечественный турбозубчатый агрегат, состоящий из высокооборотных турбин высокого и низкого давления и зубчатого редуктора (максимальная частота вращения гребного вала составляла 630 об/мин). Роторы турбин испытывались отдельно на балансировочных станках, а на стенде определялись тепловая деформация корпусов, центровка, качество работы подшипников и масляной системы. Несмотря на тщательность испытаний, в период эксплуатации были выявлены серьезные замечания по работе оборудования. К наиболее крупным из них относятся: поломка рабочих лопаток турбин высокого давления, отсутствие запаса по паропроизводительности паровых котлов и их малый ресурс до смены трубок, сравнительно высокая удельная масса механической установки, недостаточная ее мощность.

С учетом опыта проектирования и эксплуатации в течение 30-х годов отечественной промышленностью были спроектированы и построены несколько котлотурбинных энергетически установок большой мощности для лидеров эскадренных миноносцев. В ряде случаев при испытаниях, а также в период эксплуатации вы явились отдельные недостатки и просчеты при проектировании. Особенно много их было обнаружено у энергетической установки для лидер эскадренных миноносцев “Ленинград” проекта 1. Так, уже на стенде выявились неполадки с циркуляцией воды в главном котле, которые приводили к разрыву трубок. Кроме того, был: отмечены серьезные неисправности в работе редукторов, турбин высокого давления, главных конденсаторов и отдельных вспомогательных механизмов. Проектирование и поставка оборудования энергетических установок для некоторых проектов надводных кораблей велись при участии иностранных фирм (“Ансальдо”, “Метрополитен-Виккерс”, “Парсонс” и др.).

В конце 30-х годов, по мере накопления опыта проектирования, завершения теоретических экспериментальных работ и совершенствовании технологии изготовления корабельного оборудования, отечественная судостроительная промышленность самостоятельно приступила к постройке энергетических установок легких крейсеров типа “Чапаев” проекта 68 и тяжелого крейсера “Кронштадт” проекта 69.

Параллельно с проектированием проводились глубокие теоретические исследования путей улучшения технических характеристик корабельного оборудования. Их вели известные ученые: М.А. Стырикович, Д.Ф. Петерсон К.А. Блинов, В.Н. Дешкин. Велики заслуги в области турбостроения М.И. Яновского. Им был выполнены глубокие теоретические исследования по методам теплового и конструктивного расчета корабельных турбин и конденсационных установок. Активное участие в проектировании энергетических установок принимали Е.А. Ярынич, Л.А. Коршунов, Л.В. Гастев, Е.М. Антонов, Г.А. Абагянц, П.И. Вишневский, А.Н. Дорофеев, И.В. Семенов, Г.Ф. Абрамович, С.С. Егоров, И.М. Сужан и другие специалисты ВМФ.

Особая роль принадлежит флотским инженерам-механикам Б.Я. Красикову, И.А. Щенсновичу, М.В. Королеву, Т.П. Норову, Г.А. Вуцкому, А.Я. Андрееву и другим, которые совершенствовали эксплуатацию энергетического оборудования на флоте.

Опыт второй мировой войны показал, что котлотурбинные энергетические установки большинства классов кораблей имеют недостаточную топливную экономичность, маневренность, долговечность котельных трубок, а также большие массогабаритные показатели. Для решения этих проблем необходимо было восстановить специализированные предприятия и конструкторские бюро. Так в 1946 г. было создано специальное КБ котлостроения, которое возглавил Г.А. Гасанов. Основу коллектива составили опытные специалисты Н.С. Белоусов, П.Д. Дегтярев, А.Е. Хавкин, А.И. Буликова. В 1946-1952 гг. на Северной судостроительной верфи было организовано СКБТ, которое возглавил опытный инженер Г.А. Оглобин. В состав КБ входили отделы паровых турбин и газовых турбин.

В своей работе конструкторы использовали результаты исследований ученых Н.Н. Семенова, Я.Б. Зельдовича, Д.А. Франк-Каменецкого, Г.Ф. Кнорре, Л.А. Вулиса, Г.А. Абагянца, Н.М. Кузнецова. Велись научные работы, которые решали одну из важнейших проблем по организации смесеобразовательных процессов подогрева и испарения капель топлива, совершенствованию аэродинамической основы организации процессов в топке. К выполнению ряда работ были подключены специалисты Военно-морской академии и военно-морских училищ. В общем работы были направлены главным образом на создание высокоэкономичных автоматизированных паровых котлов с КПД 85—86% и подачей воздуха в топку.

Проведение новых исследований совпало с началом проектирования котлотурбинных энергетических установок для кораблей: СКР “Горностай” проекта 50, ЭМ “Неустрашимый” проекта 41, ЭМ “Веский” проекта 56.

Для СКР “Горностай” проекта 50 был создан не имеющий аналогов турбозубчатый агрегат ТВ-9, состоящий из однокорпусной высокооборотной турбины реактивного типа, двухступенчатого редуктора с раздвоением мощности и конденсатора с самопроточной циркуляцией. Для создания однокорпусной турбины потребовалось провести ряд сложных теоретических и экспериментальных исследований по разработке нового профиля реактивных лопаток, которые были выполнены конструкторами Кировского завода, ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова, Ленинградского политехнического института. Центрального котлотурбинного института им. И.И. Ползунова. В результате этих работ был создан каталог профилей лопаток паровых турбин, который используется и в настоящее время. При испытаниях кораблей было обнаружено явление резонанса лопаток последних ступеней турбин, которое послужило причиной нескольких аварий. Потребовалось немало времени для изучения этого явления и поиска путей его устранения.

Для повышения экономичности установки, начиная с ЭМ “Неустрашимый” проекта 41, в его главных котлах, КВ-76, были увеличены начальные параметры пара до давления 64 кгс/см2 и температуры перегрева до 470 °С. С целью увеличения теплонапряжения топочного объема в котлах были применены подача воздуха в топку с давлением 900-1100 мм.в.ст. и двухфронтовое отопление. Для этих кораблей также разработан высокооборотный двухкорпусной агрегат, ТВ-8, большой мощности, с гибкими связями подвижных концов турбин с фундаментом. Для этих установок был создан и принципиально новый автоматизированный насосный турбоагрегат, включающий три насоса: питательный, конденсатный и бустерный с единым высокооборотным турборедукторным приводом. Впервые были использованы подшипники на водяной смазке.

В результате комплекса этих работ была разработана новая методология компоновки энергетического оборудования, позволяющая разместить в одном энергетическом отсеке паровые котлы и турбозубчатый агрегат с обслуживающим их оборудованием, что упростило конденсатно-питательную систему, повысило экономичность и улучшило массогабаритные характеристики установки. Без существенных изменений эта установка применялась на большой серии ЭМ “Веский” проекта 56 и ВПК “Гремящий” проекта 57.

При постройке кораблей в период 60-70-х годов потребовалось создание более экономичной и компактной котлотурбинной установки большой мощности. Выполненные в СКБК, ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова, 1-м ЦНИИ МО исследования показали возможность улучшения характеристик котельной установки на основе компрессорного надува воздуха в топку котла с использованием тепла уходящих газов в турбонаддувочном агрегате. Одновременно коллективом Кировского завода под руководством главного конструктора В.Э. Берга был разработан турбозубчатый агрегат ТВ-12 мощностью 45000 л.с., который стал основной базовой моделью для надводных кораблей. Используя накопленный опыт проектирования и достижения науки 50-60-х годов, конструкторам удалось (по сравнению с предыдущим турбоагрегатом для кораблей проекта 56) повысить мощность агрегата на 25% при одновременном снижении на 35% его массы и увеличении КПД на 3-4%. В это же время в СКБК под руководством Г.А. Гасанова был спроектирован и построен высоконапорный паровой котел КВН 95/64 с высокими параметрами пара, в котором впервые было применено разработанное сотрудником 1-го ЦНИИ МО Ю.А. Убранцевым газоохлаждающее устройство эжекционного типа, позволившее снизить температуру уходящих газов до 100°С, что обеспечило значительное уменьшение теплового поля корабля. Все эти нововведения были заложены в котлотурбинную энергетическую установку ракетного крейсера “Грозный” проекта 58. Став базовой, в дальнейшем она прошла ряд этапов усовершенствования конструкций главных и вспомогательных механизмов, автоматизированного управления, водного режима, улучшения характеристик и др. Мощность ГТЗА-674 была увеличена до 50000 л.с.

Для кораблей постройки 70-80-х годов (ЭМ “Современный” проекта 956, “Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов” проекта 1143.5) были созданы высоконапорные котлы КВГ-З и КВГ-4, а для резервной котельной установки корабля “Адмирал Нахимов” проекта 1144 - котел КВГ-2.

Большая заслуга в разработке корабельных паросиловых установок в целом принадлежит специалистам ЦК - проектантам кораблей: А.А. Терентьеву, Г.А. Бобченок, Ю.К. Шахту, В.И. Павликову, Е.В. Петрову, В.Л. Менаховскому, а также сотрудникам 1-го ЦНИИ МО М.Н. Чарнецкому, М.С. Воробьеву, П.Е. Букину, П.Г. Грищенко, С.Г. Замаховскому, Е.А. Ошеровой, В.С. Князеву, В.З. Цилевичу. Г.В. Перлов, И.С. Пушкин и П.А. Сорокин были удостоены Государственной Премии.

Таким образом, в результате большого объема выполненных НИР и ОКР в послевоенный период была создана унифицированная автоматизированная котлотурбинная энергетическая установка с высоконапорными котлами, которая является самой мощной среди установок на органическом топливе и широко применяется на современных крупных надводных кораблях.


Дизельные энергетические установки

Россия является пионером в оснащении боевых кораблей флота дизельными энергетическими установками (ДЭУ). Еще в 1908 г. в ходе выполнения судостроительной программы на подводной лодке “Минога” были заменены взрывопожароопасные бензиновые моторы на дизели. С этого времени ДЭУ заняли господствующее положение в подводном судостроении и только в 60-е годы на смену им пришли ядерные энергетические установки.

Первая промышленная модель дизеля мощностью в 20 л.с., работающая на керосине, была создана в Аугсбурге (Германия) в 1897 г. под руководством ее изобретателя Р. Дизеля. В феврале 1899 г. завод Л. Нобеля в Петербурге приобрел лицензию на производство изобретения. Полученные чертежи были полностью переработаны, и в 1899 г. выпускается первый отечественный промышленный образец дизеля мощностью в 25 л.с., работающий на сырой нефти. Экономичность дизеля оказалась рекордной - расход сырой нефти составил 221 г/л.с.ч. (расход керосина у прототипа - 243 г/л.с.ч).

В 1902 г. к организации дизельного производства приступил и Коломенский завод, построивший в 1904 г. первый одноцилиндровый четырехтактный дизель мощностью 18 л.с.

В дальнейшем совершенствовании и внедрении дизелей на кораблях и судах выдающуюся роль сыграли отечественные ученые и инженеры. В 1903 г. на нефтеналивной барже “Вандал” была впервые в мире применена дизель-электрическая энергетическая установка с дизелями завода Л. Нобеля.

Успешно развивая дизельное производство и совершенствуя конструкцию двигателя, завод Л. Нобеля вышел на передовые позиции в мировом дизелестроении. В 1913 г. завод начал создавать мощный по тому времени двухтактный дизель подводных лодок типа “Барс”. Двухвальная дизельная установка (2х1320 л.с.) обеспечивала полную надводную скорость в 17 уз. Подводные лодки типа “Барс” в течение двух десятилетий являлись ядром подводных сил отечественного флота.

Большой вклад в развитие теории рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания (ДВС) внесли отечественные ученые. Основы ее были заложены еще в 1907 г. профессором Московского высшего технического училища В.И. Гриневецким. Разработанный им метод теплового расчета получил развитие в трудах Е.К. Мазинга, Н.Г. Брилинга, Н.М. Глаголева, А.С. Орлина, В.А. Ваншейдта и других ученых. Наличие эффективной теории способствовало быстрому техническому прогрессу в дизелестроении. В результате первой мировой и гражданской войн отечественное дизелестроение оказалось в упадке. Его возрождение началось в середине 20-х годов, причем в течение буквально нескольких лет был достигнут технический уровень дореволюционной России. За первые три пятилетки судовое дизелестроение развивалось особенно быстрыми темпами. Уже в 1930 г. выпуск дизелей превзошел дореволюционный в 2 раза, а в 1937 г. - более чем в 5 раз.

Одним из емких потребителей дизелей является Военно-Морской Флот, особенно его подводные силы. Уже первая советская программа военного кораблестроения на 1926-1933 гг. предусматривала постройку 12 дизельных подводных лодок. Специально для них в 1926-1927 гг. был создан новый отечественный дизель марки 42Б6 мощностью 1100 л.с., которыми были оснащены первые советские большие ПЛ типа “Декабрист” и подводные минные заградители типа “Ленинец”. В 1933 г. началось строительство средних подводных лодок типа “Щука” с дизелями марки 38В8 мощностью 685 л.с. В последующем его мощность была увеличена до 800 л.с. (дизель марки 38К8). Во второй пятилетке промышленность освоила производство новых дизелей мощностью в 2000 л.с. марки 1Д для средних ПЛ типа “С”.

В 1940 г. флот начал получать от промышленности двухвальные крейсерские ПЛ типа “К” (XIV серии) надводным водоизмещением 1487 т. Их главная энергетическая установка состояла из двух двухтактных дизелей марки 9ДКР агрегатной мощностью 4200 л.с. каждый. Эти дизели обеспечивали ПЛ рекордную полную надводную скорость 22 уз.

Уже к началу второй мировой войны Советский Союз обладал мощным подводным флотом, насчитывающим 161 дизельную подводную лодку различных типов и классов: малых, средних и больших торпедных ПЛ и подводных минных заградителей. На них были установлены дизели, спроектированные и построенные на двух ведущих заводах страны: Коломенском и “Русском дизеле” (бывшем Л. Нобеля). Некоторые технические показатели лодочных дизелей предвоенной постройки представлены в табл. 1. Основная тенденция развития дизелей этого периода - рост мощностей. Двигатели 1Д и 9ДКР, созданные к концу предвоенного периода, имеют, хотя и невысокую, но уже форсировку рабочего процесса за счет газотурбинного наддува (1Д) и продувки -наддува от роторного компрессора (9ДКР). Дизель 9ДКР, построенный в 1937 г., по мощности не имел аналогов в мировом дизелестроении.

Таблица 1

Технические показатели лодочных дизелей предвоенной постройки

Технические показатели

Марка дизеля

42БМ6 6445/42*

38В8 8428/38

38К8 8430/38

1Д 8ЧН43/47

9ДКР 9ДРН51/55

Мощность, л.с.

1100

685

800

2000

4200

Частота вращения, мин

450

600

600

470

400

Давление наддува, кгс/см2

Без наддува

Без наддува

Без наддува

1,37

1,30

Использование в составе

I серия ("Д")**

VI серия ("М")

Х серия ("Щ")

IX серия ("С")

XIV серия ("К")

ЭУ ПЛ (проекты)

II серия ("Л")

XI серия ("Л")

III серия ("Щ")

V серия ("Щ")

XII серия ("Щ")

XIII серия ("Л")

Завод-изготовитель

Коломенский

Коломенский

"Русский дизель"

Коломенский

Коломенский

"Русский дизель"

* Первая цифра - число цилиндров, числитель дроби (косой) - диаметр цилиндра, знаменатель - ход поршня, в см.
** В скобках "Д", "Л", "М", "Щ", "С", "К" - соответственно тип лодок, на которых поставлены данные дизели: "Д" - "Декабрист", "Л "- "Ленинец", "М" - "Малютка", "К" - крейсерская, "С" - средняя, "Щ" - "Щука".

Сразу после Великой Отечественной войны начались восстановление и реконструкция дизелестроительных заводов. Необходимо было в короткие сроки построить на новой технической базе и с учетом военного опыта значительное количество новых ПЛ на замену морально устаревших и сильно изношенных в ходе войны.

Первым послевоенным проектом для массовой постройки стала средняя ПЛ проекта 613 с двумя двухтактными дизелями марки 37Д мощностью по 2000 л.с. каждый, непосредственно работающими на винты. Эти дизели имели режим работы дизеля под водой (РДП). Головной образец дизеля 37Д построен на Коломенском заводе в 1949 г., а головная ПЛ проекта 613 вступила в строй в 1951 г. Ее полная надводная скорость составляла 18 уз., а полная подводная - 13 уз.

В 1953 г. вступила в строй головная большая торпедная ПЛ проекта 611 с тремя гребными валами и дизелями марки 37Д. Полная надводная скорость составляла 17 уз., а полная подводная -15 уз. Всего в 50-60-е годы было построено 215 ПЛ проекта 613 и 26 ПЛ проекта 611 с дизелями марки 37Д. В последующем дизели 37Д применяются и на других проектах ПЛ (633, 641 и 629).

По заказу ВМФ в начале 60-х годов Коломенский завод разработал два новых четырехтактных дизеля для подводных лодок мощностью в надводном положении 2000 л.с. - 42Д и 4000 л.с. - 43Д. Эти дизели имеют повышенный газотурбинный наддув и приспособлены для работы в режиме РДП при противодавлении на выпуске до 5 м.вод.ст. К тому же дизель 43Д оснащен оригинальной системой регулируемого наддува путем непрерывного и одновременного изменения проточных частей компрессора и газовой турбины в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и величины противодавления.

На торпедной ПЛ проекта 877 нового поколения с нормальным водоизмещением 2500 т применена одновальная ЭУ по дизель-генераторной схеме с полным электродвижением на всех режимах хода. На ней устанавливаются два дизель-генератора марки ЗОДГ мощностью по 1500 кВт, один главный гребной электродвигатель мощностью 5500 л.с., один электродвигатель экономического хода мощностью 130 л.с. и два электродвигателя резервного движения по 102 л.с. побортно с резервными линиями вала. Благодаря такой комбинированной установке достигнуты приемлемая мощность и полная подводная скорость.

Некоторые технические показатели лодочных дизелей и дизель-генераторов послевоенной постройки представлены в табл. 2. Устойчивая и экономичная работа дизелей в условиях значительного противодавления в выхлопном коллекторе (3-5 м.вод.ст.) обеспечивается поддержанием высокого давления воздуха в ресиверах, для чего у двухтактного дизеля 37Д применен приводной роторный компрессор, а у четырехтактных двигателей 42Д, 43Д и ЗОДГ установлены турбокомпрессоры с высоким КПД.

Таблица 2

Технические показатели лодочных дизелей послевоенной постройки

Технические показатели

Марка дизеля

37Д 6ДН39/45* (см. табл. 1)

42Д 6ЧНЗО/38

43Д 12ЧНЗО/38

Мощность в надводном положении, л.с.

2000

2000

4000

Частота вращения коленчатого вала, мин-1

500

750

750

Давление наддува, кгс/см2

1,25

2,8

2,8

Удельная масса двигателя, кг/л.с.

11,3

7,0

6,1

Использование в составе

613,611

641 Б

651

ЭУ ПЛ (проекты)

629,633

Примечание. В качественных параметрах дизелей послевоенной постройки наглядно просматривается тенденция уменьшения удельной массы двигателя.

Дизели Коломенского завода отличаются оригинальностью компоновки, высокой форсировкой рабочего процесса, уникальными системами воздухоснабжения, низкими расходами топлива, высокими показателями надежности и передовыми технологиями производства. В 1971 г. группе специалистов завода была присуждена Государственная премия СССР за создание и организацию производства лодочных двигателей марок 42Д и 43Д.

Особым направлением в развитии дизельных энергетических установок подводных лодок является поиск принципиально новых схем систем и средств, обеспечивающих их длительную и эффективную работу в подводном положении на химическом топливе без доступа атмосферного воздуха. Исследования по этой проблеме начались в Советском Союзе еще в 30-е годы и продолжались в послевоенный период. Теоретически и экспериментально были исследованы следующие энергетические установки ПЛ с единым двигателем (дизелем):
  • установка РЕДО (автор С.А. Базилевский), в которой в замкнутый контур подавалось необходимое количество газообразного кислорода (из цистерны запаса жидкого кислорода), а избыточный углекислый газ удалялся из контура в баллоны;
  • установка ИВР (автор Б.Д. Злотопольский), в которой избыточный углекислый газ удалялся из замкнутого контура не в баллоны, а в специальную абсорбционную колонну, где растворялся в прокачиваемой забортной воде;
  • установка ЕД ВВД (главный конструктор И.П. Янкевич), в которой избыточный углекислый газ удалялся из замкнутого контура через отверстия в ступице гребного винта в насадку, где он перемешивался с забортной водой и растворялся в ней. В последующем эта установка была значительно усовершенствована путем отработки принципиально новой системы удаления избыточной углекислоты из замкнутого контура с возвратом остаточного кислорода в цикл (авторы Ю.Н. Чекалов и Г.Х. Баракан).
Однако наиболее успешно продвинулись НИОКР по замкнутому циклу с условным обозначением ЕД ХПИ - единый двигатель с химическим поглотителем известковым. В этом цикле израсходованный на горение кислород пополняется из кислородной цистерны, а образовавшаяся двуокись углерода поглощается специальным твердым химическим веществом. После длительных доводочных работ на экспериментальных подводных лодках была спроектирована и построена серия трехвальных торпедных ПЛ проекта 615А (более 25 единиц), вошедших в состав ВМФ в 50-е годы. Энергетическая установка их состояла из двух бортовых дизелей М-50П мощностью 700 л.с. каждый и одного среднего дизеля 32Д мощностью 700 л.с. (мощности указаны для условий работы на искусственной газовой смеси). Средний дизель с большим моторесурсом являлся маршевым, а высокооборотные бортовые - ускорительными. Запасы жидкого кислорода составляли 8,6 т, а химического поглотителя 14,4 т. Полная подводная скорость при работе всех дизелей составляла свыше 15 уз., при этом обеспечивалась дальность плавания в 56 миль.

В 1954-1955 гг. под руководством главного конструктора А.С. Кассациера был выполнен технический проект опытной ПЛ (проект 637) с единым двигателем (дизелем), работающим по схеме ЕД ХПИ, но с использованием нового типа окислителя - надперекиси натрия (продукт Б-2). Расчеты показали, что дальность плавания ПЛ с такой энергетической установкой и полной подводной скоростью по сравнению с ПЛ проекта 615А увеличивалась на 30%. Однако постройка опытной ПЛ проекта 637, как и другие направления по созданию анаэробных ЭУ, в том числе и парогазотурбинных, были прекращены в связи с созданием атомных энергетических установок для подводных лодок.

Используя положительный опыт применения дизелей на торговых судах и ПЛ “Минога”, в 1910 г. в России были построены первые в мире дизельные надводные корабли - двухвальные канонерские лодки “Каре” и “Ардаган” водоизмещением 623 т с двумя реверсивными дизелями мощностью по 500 л.с. Полная скорость этих лодок составляла 14 уз. В 1911 г. эти корабли вошли в состав Каспийской флотилии. После канонерских лодок для Амурской флотилии в 1910 г. было построено 8 речных мониторов типа “Шквал” водоизмещением 946 т с четырьмя реверсивными дизелями по 250 л.с. на вал. Проектная полная скорость составляла 11 уз., дальность плавания с максимальным запасом топлива -3000 миль.

В 1915 г. вступило в строй спасательное судно-теплоход “Волхов” (более известное под именем “Коммуна”) водоизмещением 2400 т, предназначенное для подъема затонувших подводных лодок.

Основными поставщиками дизелей для надводных кораблей России в дореволюционный период были завод Л. Нобеля и Коломенский завод.

В 1932 г. начата постройка базовых тральщиков типа “Трал” с дизельными главными двигателями на Севастопольском заводе, а в 1934 г. к их строительству была привлечена Северная судостроительная верфь в г. Ленинграде. Первые тральщики вошли в состав флота в 1937 г. Главная энергетическая установка этих тральщиков состояла из двух дизелей марки 42БМРН6 мощностью 1500 л.с. каждый, расположенных в двух машинных отделениях. При нормальном водоизмещении 430 т тральщик развивал полную скорость 18 уз. В довоенное время было построено 39 таких тральщиков. Дизель 42БМРН6 создавался на Коломенском заводе. Это был модернизированный вариант лодочного дизеля 42БМ6 (см. табл. 1), на котором применен газотурбинный наддув по системе Бюхи.

Для действия в составе отечественных речных флотилий в довоенный период был построен ряд речных мониторов с дизельными энергетическими установками типов: “Ударный”, “Хасан”, “Железняков”. Мониторы типа “Хасан” имели четырехвальную ЭУ с дизелями мощностью 900 л.с. на каждом валу. Полная скорость их составляла 11,3 уз. Это были самые мощные по вооружению отечественные речные мониторы.

Боевые катера с дизельными ЭУ появились только в начале 40-х годов, когда был создан легкий V-образный дизель мощностью 1000 л.с. с частотой вращения 1700 об/мин марки М-50. Несколько образцов двигателей М-50 прошли опытную эксплуатацию на катерах в ходе Великой Отечественной войны, однако серийное производство их развернулось лишь в послевоенный период.

Послевоенный период характеризуется проведением важных НИОКР по созданию новых дизелей высокотехнического уровня для применения в составе главных энергетических установок надводных кораблей. Наибольшие успехи в этом деле были достигнуты заводами “Русский дизель” и “Звезда”.

В 1948 г. на заводе “Русский дизель” началось создание двухтактного дизеля с противоположно движущимися поршнями марки 47А-16 мощностью 6000 л.с. Начиная с 1961 г. дизели размерности 23/2х30 начали серийно выпускаться под новыми обозначениями “58” (4500 л.с.), “61” (6000 л.с.) и “68Б” (8000 л.с.). Эти дизели по своим перспективным конструкторским решениям и достигнутым техническим параметрам оказались на уровне мировых образцов. За большие заслуги по созданию дизелей “61” группе специалистов завода присуждена Государственная премия СССР.

В 1945 г. заводу “Звезда” поручены работы по доводке и освоению производства дизеля М-50, прерванные войной. Дизель был необходим для установки на боевые катера вместо применявшихся до этого бензиновых двигателей, имевших повышенную взрывопожароопасность. Уже в 1947 г. начато серийное производство этого дизеля, а к концу 1948 г. флоту было поставлено 100 двигателей М-50. В 1948 г. группе специалистов завода была присуждена Государственная премия СССР за коренное усовершенствование двигателей М-50 для боевых кораблей и внедрение их в судостроение. В дальнейшем дизель типа М-50 (12ЧН18/20) получил весьма широкое применение во многих областях народного хозяйства (судостроение, тепловозостроение, дизельные электростанции и т.д.). В настоящее время семейство дизелей М-50 насчитывает более 120 модификаций.

Уже в начале 50-х годов создатели новых проектов военных кораблей поставили перед заводом “Звезда” новую задачу: создать легкий дизель агрегатной мощностью не менее 4000 л.с., для чего в 1953 г. было организовано опытное конструкторское бюро, главным конструктором которого назначили В.М. Яковлева. Уже в 1956 г. дизель М-503 мощностью 4000 л.с. при частоте вращения 2200 об/мин был поставлен на межведомственные испытания, а в 1958 г. начался его серийный выпуск. Параллельно с подготовкой серийного производства дизелей М-503 велась разработка более мощного дизеля М-504 мощностью 5000 л.с., серийный выпуск которого начался в 1960 г. В 1965 г. за создание и освоение серийного производства дизелей М-503 и М-504 группе специалистов завода была присуждена Ленинская премия.

Бурное развитие отечественного кораблестроения потребовало от дизелестроителей дальнейшего увеличения агрегатных мощностей дизелей. Для решения этой задачи на заводе “Звезда” велись интенсивные работы по созданию агрегата мощностью 10000 л.с. В 1967 г. такой дизель-редукторный агрегат (ДРА) марки М-507 был выставлен на межведомственные испытания, а в 1968 г. началось его серийное производство. К настоящему времени общее число модификаций дизелей семейства М-500 превышает 20. Из технических показателей, представленных в табл. 3, видно, что по массогабаритным показателям они и сегодня не имеют конкурентов.

Таблица 3

Технические показатели дизелей послевоенной постройки для надводных кораблей

Технические показатели

Марка дизеля

М-50 12ЧН 18/20 М-503 42ЧН16/17 М-504 56ЧН16/17 ДРА М-507 2х56ЧН16/17 "58" 16ДПРН23/2х30 "61" 16ДПРН23/2х30 "68" 18ДПРН23/2х30
Полная мощность, л.с.

1000

3300

5000

10000

4500

6000

8000

Частота вращения коленчатого вала

Высокооборотные двигатели

Высокоресурсные дизели

1700

2000

2000

2000

;

643

850

900

Удельная масса двигателя, кг/л.с.

1,7

1,89

1,49

1,7

8,9

6,65

5,2

Завод изготовитель

"Звезда"

"Русский дизель"


На базе указанных выше типов дизелей в послевоенный период был создан ряд оригинальных проектов надводных кораблей с дизельной энергетикой: торпедных и ракетных катеров, малых ракетных кораблей, противолодочных кораблей и тральщиков.

Установка дизелей в качестве главных двигателей на относительно крупных по водоизмещению боевых кораблях, в частности на десантных кораблях океанской зоны, явилось новым направлением в отечественном кораблестроении.

Примером такого корабля является корабль проекта 1171, имеющий полное водоизмещение 4000 т. Энергетическая установка этого корабля дизельная, двухвальная с двумя дизелями марки “58” мощностью по 4500 л.с. каждый. Дизельные ЭУ применяются и на средних десантных кораблях морской зоны (проект 188).

Значительное применение находят дизельные энергетические установки на кораблях и судах обеспечения (морские танкеры, спасатели, плавучие суда, суда размагничивания и др.).

Необходимо отметить, что в послевоенный период, в связи с необходимостью значительного улучшения тактико-технических характеристик кораблей, требования к корабельным дизелям непрерывно усложнялись и ужесточались. Наряду с требованиями общего порядка, определяющими основные характеристики дизеля и его конструкцию, к корабельным дизелям дополнительно предъявляется ряд специальных требований:
  • по стойкости против ударных сотрясений, воздушных и подводных ударных волн;
  • по допустимым магнитным и виброакустическим характеристикам;
  • по условиям работы при значительных разряжениях на впуске и противодавлениях на выпуске и др.
Поэтому создание современных корабельных дизелей требует выполнения сложных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Фундаментальные научные исследования в области дизелестроения выполнены в Центральном институте авиационного моторостроения (ЦИАМ), Научно-исследовательском институте дизелестроения (НИИД), Центральном научно-исследовательском дизельном институте (ЦНИДИ), Московском высшем техническом училище (МВТУ) им. Н.Э. Баумана, Ленинградском политехническом институте (ЛПИ), Ленинградском кораблестроительном институте (ЛКИ) и других научно-исследовательских и учебных заведениях. В частности, многолетние исследования по отработке рабочего процесса, проводившиеся в ЦИАМ и НИИД, способствовали существенному ускорению создания легких быстроходных дизелей типов М-50, М-503 и М-504 (завод “Звезда”), а также лодочных дизелей 42Д и 43Д (Коломенский завод). Большое творческое участие в создании дизелей типа “58”, “61” и “68” (завод “Русский дизель”) принимали сотрудники ЦНИДИ.

Однако основная, определяющая роль в проектировании, постройке опытных образцов, их конструктивной и теплотехнической доводке, организации серийного производства новых дизелей принадлежит авторам проектов — дизелестроительным заводам. Им, при содействии научных организаций, приходится решать сложные научно-технические проблемы, главными из которых являются: повышение мощности в одном агрегате; снижение удельных расходов топлива и масла; повышение показателей надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости); снижение массогабаритных показателей; автоматизация и дистанционное управление дизелями и др. Отечественными заводами спроектированы и построены корабельные дизели со следующими техническими показателями:
  • - двухтактный дизель с прямоточно-клапанной продувкой (37Д) и двухтактный дизель с противоположно движущимися поршнями (“58”, “61” и “68”);
  • - с рядной компоновкой (37L и 42L), с двухрядной компоновкой (“58”, “61”, “68” и 43Д), V-образной компоновкой (М-50), со звездообразной компоновкой (М-503, М-504);
  • - с числом цилиндров в агрегате от 6 до 56;
  • - с частотой вращения коленчатого вала от 500 до 2200 об/мин;
  • - с системами воздухоснабжения: приводной центробежный компрессор, приводной роторный компрессор, свободный турбокомпрессор, двухступенчатый свободный турбонаддув и др.
Из приведенного выше перечня видно, что отечественными заводами в значительной степени освоены все современные технические решения в области дизелестроения.

Современный корабельный дизель представляет собой сложный комплекс механизмов и агрегатов. В его конструкции, состоящей из более 4000 деталей, находятся развитые системы воздухоснабжения, газовыпускные, охлаждения, рабочие и приводные механизмы, вспомогательное навешенное и установочное оборудование. В создании дизелей принимает участие огромное количество специалистов различного профиля, но ведущая роль принадлежит коллективам конструкторов дизельных заводов по созданию дизелей высокого технического уровня для энергетических установок кораблей ВМФ. Центральными фигурами этих коллективов в послевоенный период являлись главные конструкторы: С.А. Абрамов, П.М. Мерлис и Е.А. Никитин (Коломенский завод); В.А. Константинов и А.А. Хромцов (завод “Русский дизель”); В.М. Яковлев, Н.П. Петров и В.П. Байков (завод “Звезда”).

За выдающиеся успехи в создании новых корабельных дизелей главным конструкторам В.М. Яковлеву и П.М. Мерлису было присвоено звание Героя Социалистического Труда.

Особым подтверждением крупных научно-технических и производственных достижений в области дизелестроения является присуждение Государственных премий наиболее отличившимся конструкторам и производственникам дизелестроительных заводов: на Коломенском заводе - трижды (1946, 1971 и 1989 гг.); на заводе “Звезда” - дважды (1948 и 1965 гг.); на заводе “Русский дизель” - в 1968 г.

В процессе проектирования, доводки и испытаний корабельных дизелей активное участие принимали сотрудники 1-го ЦНИИ МО, военные моряки. Их творческий труд отмечен также присуждением Государственной премии СССР. В разные годы лауреатами стали А.Е. Кузаев, А.Ф. Махарадзе, Г.И. Аграчев, Ю.Я. Яковлев, А.А. Рихтер. В 1965 г. М.П. Захарович удостоен звания лауреата Ленинской премии за участие в создании двигателей М-503 и М-504.


Корабельные газотурбинные энергетические установки

В настоящее время энергетические установки большинства надводных кораблей флотов развитых стран оснащены газотурбинными двигателями (ГТД). Газотурбинные двигатели входят в состав как единых газотурбинных энергетических установок (ГТЭУ), так и комбинированных дизель-газотурбинных энергетических установок (ДГТЭУ).

Основными преимуществами ГТД являются: высокая экономичность, большие агрегатные мощности при малых массе и габаритах, приспособленность к автоматизации, высокая надежность, простота конструкции и обслуживания, высокая технологичность, возможность агрегатного ремонта. Все эти качества были достигнуты в результате упорных и длительных поисков ученых и конструкторов. И только сегодня, при достаточно высоком уровне развития газотурбостроения, можно оценить, сколь высок вклад отечественных ученых и инженеров в создание высокоэффективных корабельных газотурбинных установок, не имеющих альтернативы не только в настоящее время, но и в обозримом будущем.

Первой серьезной попыткой создания корабельного газотурбинного двигателя была работа инженер-механика Российского флота П.Д. Кузьминского, который еще в 1892 г. предложил и изготовил оригинальный двигатель с камерой сгорания, охлаждаемой водой, и турбиной радиального типа. Эта конструкция, называемая ныне в литературе турбиной Юнгстрема, была предложена на 14 лет раньше, чем это сделали братья Юнгстрем (Швеция, 1906 г.). Двигатель П.Д. Кузьминского был двигателем с горением при постоянном давлении.

Увлечение в 20-х годах нашего столетия строительством ГТД с горением при постоянном объеме во многом может быть объяснено отсутствием возможности создания осевого или центробежного компрессора с достаточно высоким КПД при принятой степени повышения давления, в то время как использование цикла с горением при постоянном объеме позволяло добиться повышения давления за счет сгорания топлива в закрытом объеме. Уровень науки в области теории создания турбомашин, особенно компрессоров, был столь низким, что на каком-то этапе утвердилось мнение о невозможности достижения необходимого КПД турбомашин, когда двигатель с горением при постоянном давлении мог быть работоспособным.

В эти же годы В.М. Маковский утверждал, что применение прерывистого горения носит неустойчивый характер, что ГТД присущ непрерывный процесс подачи рабочего тела. Своим трудом, написанным в 1920 г. и изданным в 1925 г., он активизировал деятельность советских исследователей и конструкторов в решении проблемы создания ГТД, работающего с горением при постоянном давлении. И только создание научного задела в области аэродинамики и прочности турбомашин, особенно компрессоров, и исследования различных схемных решений процессов горения, выбор и разработка материалов, работоспособных при высокой температуре, позволили практически подойти к реализации идеи газотурбинного двигателя.

Выдающийся вклад в развитие корабельного газотурбостроения внес Г.И. Зотиков, сотрудник 1 -го ЦНИИ МО. Им был разработан и изложен в монографии “Проблема турбины внутреннего сгорания. Турбина равного давления” (1933 г.) и ряде статей принципиально новый теоретический подход к сравнительной оценке циклов газотурбинных двигателей и обоснован вывод, что вместо ожидаемых выгод от турбины с горением при постоянном объеме можно получить одни убытки. Поэтому он настоятельно рекомендовал остановиться в настоящее время на турбине с горением при постоянном давлении. Это утверждение Г.И. Зотиков обосновал термодинамическими расчетами, а также разработкой теории расчета температуры лопаток, запасов прочности в дисках и лопатках, выбором конкретных материалов для их изготовления, обоснованием эффективных способов уменьшения потерь и достижения высокого КПД турбин. Его труды стали обоснованной программой создания первого отечественного корабельного ГТД, а правильность их основных положений подтверждена всем ходом последующего развития газотурбостроения.

В 1935-1941 гг. под научно-техническим руководством Г.И. Зотикова начались работы по созданию турбины внутреннего сгорания опытной (ТВСО) - корабельного ГТД мощностью 3500 л.с. Двигатель создавался по циклу с промежуточным охлаждением и регенерацией. Степень повышения давления Пк = 8, начальная температура газа 1173°К (900°С), компрессор центробежный, двухступенчатый, турбина одноступенчатая с диффузором, лопатки турбин охлаждались водой. Однако война прервала эти работы.

В период Великой Отечественной войны продолжались работы по проектированию корабельного ГТД. Это позволило сразу после окончания войны приступить к разработке ГТУ-42 мощностью 14000 л.с., применительно к строящемуся в те годы сторожевому кораблю проекта 42. В 1948 г. технический проект был закончен. Коллективу под руководством Г.И. Зотикова, куда входили Л.А. Маслов, В.И. Козловский, Д.М. Кудреватый, Е.И. Русанов и другие специалисты, пришлось решать целый комплекс новых научных задач. К наиболее выдающимся результатам можно отнести разработку метода расчета по данным продувок плоских решеток и создание осевого компрессора, имевшего при степени повышения давления Пк = 4,5 КПД более 0,9. При испытаниях компрессора были экспериментально подтверждены высокие характеристики, и в дальнейшем этот компрессор использовался как модель для создания целого ряда компрессоров, как для корабельных ГТД (М-2, М-З, Д-2, ГТУ-6), так и для ГТД народнохозяйственного назначения.

В конце 40-х годов специалистами 1-го ЦНИИ МО была обоснована перспективность применения газотурбинных двигателей на кораблях ВМФ и выполнен ряд НИР в обоснование технического задания (ТЗ) на создание корабельных газотурбинных установок. Возглавил эти работы Г.Н. Богданов-Катьков. В 1951 г. было разработано ТЗ на создание первой отечественной газотурбинной установки УГТУ-1. Для сокращения сроков разработки и постройки этой установки в качестве прототипа был выбран авиационный турбовинтовой двигатель конструкции С.А. Колосова. УГТУ-1 имела мощность 4000 л.с., ресурс 100 ч, расход топлива 410 г/л.с.ч. В 1952 г. межведомственная комиссия под председательством Л.В. Гастева по результатам стендовых испытаний в г. Казани рекомендовала УГТУ-1 к установке на опытной торпедный катер проекта 183. Государственные испытания катера показали достаточно надежную работу установки, что позволило комиссии рекомендовать ее к внедрению на большую серию катеров. В акте государственной комиссии отмечено, что газотурбинный двигатель имеет перспективу применения его на быстроходных катерах при условии получения большой мощности в одном агрегате, превосходящей мощность дизелей, при одновременном повышении экономичности и моторесурса, а также получении всережимности его работы и реверса. Практически это была программа развития корабельного газотурбостроения.

Кроме того, испытания УГТУ-1 на корабле выявили несколько серьезных проблем, таких как: использование более тяжелых, чем авиационный керосин, сортов топлива и применение материалов, коррозионно-стойких в среде морского воздуха, и продуктов сгорания топлива, обеспечение ударостойкости и др. Решение всех указанных проблем определило необходимость создания специальных корабельных двигателей.

Для разработки, испытаний и серийного производства корабельных газотурбинных двигателей и агрегатов 1-м ЦНИИ МО было обосновано создание на строящемся “Южном турбинном заводе” в г. Николаеве базы по проектированию и производству корабельных установок. Главным конструктором завода и начальником вновь организованного специального конструкторского бюро по газотурбинным установкам (СКБ ГУ), впоследствии НПП “Машпроект” им. С.Д. Колосова, был утвержден С.Д. Колосов. В дальнейшем конструкторское бюро возглавляли Я.Х. Сорока и В.И. Романов.

Отдельным направлением газотурбостроения в этот период было создание для противолодочных кораблей проектов 204 и 35 газотурбокомпрессоров (ГТК) Д-2 (1960 г.) и Д-З (1964 г.) мощностью 15000-18000 л.с. и ресурсом 2000 ч, подающих сжатый воздух от отдельно стоящих компрессоров в гидромотор.

Таким образом, за первые 10 лет с момента организации базы корабельного газотурбостроения были созданы двигатели и агрегаты первого поколения как для малых, так и для больших кораблей, при этом мощность агрегатов возросла примерно в 10 раз, удельный расход топлива сократился в 1,5 раза, ресурс увеличен в десятки раз. Серийный выпуск газотурбинных двигателей и агрегатов позволил создать корабли различных классов. Советский ВМФ по использованию газотурбинных двигателей занял ведущее положение в мире.

Усилия конструкторов, ученых и специалистов ВМФ по созданию корабельных газотурбинных агрегатов первого поколения (М-2, Д-2, М-З) были высоко оценены государством. С.Д. Колосов, Я.Х. Сорока, Б.А. Гребнев, В.В. Ващиленко удостоены Ленинской премии. Впервые в мире газотурбинная установка М-З была поставлена на большой противолодочный корабль проекта 61.

В 1965-1966 гг. началось создание газотурбинных двигателей и агрегатов второго поколения. Выполненный комплекс работ по улучшению аэродинамики, повышению КПД компрессоров и турбин, снижению потерь в трактах позволили, при практически неизменных параметрах цикла, повысить экономичность (220-240 г/л.с.ч.), мощность единичных двигателей (18000-20000 ч). Для улучшения маневренности кораблей впервые в мире были решены проблемы газового реверса двигателей. В целях увеличения дальности плавания кораблей созданы газотурбинные установки с применением в агрегатах маршевых двигателей для обеспечения экономичного режима на малых и боевом экономических ходах и основных (ускорительных) двигателей для полных ходов. Агрегат М-5 для корабля проекта 1134Б состоял из одного маршевого ГТД мощностью 6000 л.с. и двух основных двигателей по 20000 л.с. Для корабля проекта 1135 был создан агрегат М-7 в составе двух маршевых ГТД по 6000 л.с. и двух форсажных ГТД по 18000 л.с. С целью дальнейшего повышения экономичности в этом агрегате применена межредукторная передача, обеспечивающая работу одним маршевым двигателем на два гребных винта.

Агрегаты М-5 и М-7 не имеют аналогов в мировой практике, в них впервые были внедрены реверсные силовые турбины, двухскоростные редукторы, межредукторная передача, быстродействующие шинно-пневманические муфты и ряд других прогрессивных технических решений. За создание газотурбинных двигателей и агрегатов второго поколения М-5 и М-7 большая группа специалистов судостроительной промышленности и ВМФ в 1974 г. была удостоена Государственной премии СССР. Лауреатами премии стали В.И. Романов, А.М. Агранович, Л.У. Батырев, Ф.Ф. Беляев, В.Я. Григоренко, В.В. Гартвиг, В.П. Коновалов, Б.Ю. Тлехас, Е.В. Петров, К.М. Василец, Н.А. Клименко, В.Ф. Урусов.

Период 60-х годов характерен возросшим вниманием к кораблям с динамическими принципами поддержания: на подводных крыльях и воздушной подушке. Специфика указанных кораблей потребовала создания для них специальных ГТД и агрегатов, близких по массогабаритным характеристикам к авиационным, но отвечающих всем требованиям, вытекающим из тяжелых условий применения на быстроходных кораблях. Достигнутый к этому времени уровень корабельного газотурбостроения позволил приступить к решению проблемы создания этого нового класса кораблей. В 1970 г. был создан корабль на воздушной подушке проекта 1232 с уникальным агрегатом ДТ-4. Этот агрегат состоит из двух легких, мощностью по 18000 л.с., двигателей и трансмиссии, состоящей из 18 планетарных и угловых редукторов восьми типов, обеспечивающей передачу мощности одновременно на четыре нагнетателя и на четыре воздушных винта, а также механическую связь нагнетателей и винтов правого и левого бортов.

Не менее уникальной является созданная в этот же период установка М-10 для кораблей на подводных крыльях проектов 1141 и 1240, состоящая из газотурбинного двигателя мощностью 20000 л.с. и угловой редукторной передачи типа “колонка” для привода винтов. Исследования 1-го ЦНИИ МО и ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова показали реальную возможность унификации угловых редукторных передач для трех разных типов кораблей.

Опытная эксплуатация первых кораблей на воздушной подушке и подводных крыльях показала необходимость решения целого ряда специфических вопросов, а именно: обеспечение работоспособности ГТД и стабильности его характеристик в условиях интенсивного забрызгивания морской водой воздухоприемных устройств, в условиях низких и высоких температур наружного воздуха от -40°С до +40°С, обеспечение работоспособности разветвленной трансмиссии при волнении в условиях недостаточно “жесткого” корпуса, повышения надежности, пожаробезопасности и др.

Большой вклад в решение проблемы создания и внедрения двигателей и агрегатов второго поколения внесли специалисты ВМФ и МСП: И.А. Потапочкин, В.И. Николаев, Г.Г. Жаров, И.А. Сорокин, М.А. Богун, Б.В. Захаренко, В.П. Зимин, А.И. Айол, Л.З. Колтун, Г.А. Федяков и другие. Главный конструктор агрегатов для кораблей на воздушной подушке Л.М. Тройнич удостоен Государственной премии.

Таким образом, к началу 70-х годов завершился период создания и освоения газотурбинных двигателей и установок первого и второго поколений, характерный достижением температуры газа 870°С, степени повышения давления 12, удельного расхода топлива 220 г/л.с.ч.

В начале 60-х годов на базе большого объема проектных и экспериментальных работ, выполненных ЦКБ под руководством Р.Е. Алексеева и 1-го ЦНИИ МО, была подтверждена возможность создания кораблей-экранопланов (КЭП) достаточно большого водоизмещения. Одной из основных проблем создания КЭП является выбор типа и параметров двигателей главной энергетической установки, т.к. эффективность ГЭУ в значительной степени определяет эффективность корабля-экраноплана. В целом ГЭУ должна обеспечивать как режимы длительного околоэкранного движения с максимальной экономичностью, так и кратковременные стартовые режимы, требующие суммарную мощность в 3-4 раза выше. Энерговооруженность КЭП во много раз превосходит энерговооруженность водоизмещающих кораблей и достигает на взлетных режимах около 600-650 л.с. на одну тонну веса корабля, что приводит к необходимости создания легких двигателей с большой агрегатной мощностью (до 15-17 т тяги). В противном случае, на корабле потребуется установить большое число двигателей, что приводит к трудностям их размещения и увеличению аэродинамического сопротивления. Этим условиям отвечали только авиационные двигатели, но потребовался комплекс работ по их конвертации, разработке мероприятий, позволяющих надежно эксплуатировать авиационные двигатели в морских условиях и исключающих взаимное влияние близко расположенных силовых установок. Таким образом, в энергетических установках этих типов кораблей должны гармонично сочетаться весьма противоречивые требования, присущие одновременно энергетическим установкам кораблей и самолетов.

Следует отметить, что указанные проблемы и задачи были решены отечественными специалистами в достаточно короткий срок. Так, уже в 1965 г. экраноплан КМ (корабль-макет), получивший на западе название “Каспийский монстр”, был предъявлен на всесторонние испытания. Последующий тщательный анализ показал, что из числа серийных авиационных двигателей наиболее приемлемые характеристики и параметры ГЭУ КЭП имеют двухконтурные турбореактивные двигатели для обеспечения стартовых режимов и турбовинтовые двигатели для обеспечения околоэкранного движения. Для главной энергетической установки первого КЭП “Орленок” были приняты в качестве стартовых двигателей двухконтурные ТРДД НК-8-4 и для околоэкранных режимов -турбовинтовой двигатель НК-12МА. Оба двигатели - конструкции Н.Д. Кузнецова. Последующими работами была решена задача наиболее полного удовлетворения противоречивых требований по экономичности при условии применения единого двигателя в составе ГЭУ КЭП. Так, на КЭП “Лунь” ГЭУ состоит из 8 турбореактивных двухконтурных двигателей ПК-87.

Наиболее весомый вклад в исследования, разработку и доводку энергетических установок для кораблей-экранопланов внесли Р.Е. Алексеев, Н.Д. Кузнецов, П.А. Булыгин, А.П. Петров, В.М. Лапшин, Г.С. Перевозкин.

В конце 60-х годов 1-м ЦНИИ МО совместно с Военно-морской академией и НПП “Машпро-ект”, а также ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова выполнен комплекс научно-исследовательских работ по определению путей дальнейшего совершенствования ГТД и установок. Было доказано, что основным направлением улучшения всех основных характеристик является повышение параметров цикла и создание ряда унифицированных (для водоизмещающих кораблей и кораблей с динамическим поддержанием) ГТД третьего поколения. Предусматривалось разработать три унифицированных двигателя мощностью 4000-5000, 10000-12000 и 20000-24000 л.с., при этом температура газа должна составлять 1100-1200°С, степень повышения давления 17-22, удельный расход топлива 170-180 г/л.с.ч.

Выполнение подобной задачи требовало решения целого ряда сложных инженерно-технических проблем. В частности: создание жаропрочных коррозионно-стойких для морских условий сплавов и покрытий, высокоэффективных систем охлаждения деталей двигателей и в первую очередь рабочих лопаток, разработки методов и средств глубокой очистки воздуха от солей морской воды. НПП “Машпроект”, ЦНИИ КМ “Прометей” совместно с институтами АН УССР в начале 70-х годов был создан коррозионно-стойкий жаропрочный сплав, послуживший основой для получения сплавов с повышенными прочностными характеристиками. Созданы уникальные установки и отработана технология нанесения покрытий, в частности, электронно-лучевое напыление четырехкомпонентного коррозионно-стойкого покрытия и теплозащитного керамического. Внедрены электронно-лучевая сварка и пайка сплавов, применяемых в двигателях. Работа по созданию материалов и покрытий для газотурбинных двигателей удостоена Государственной премии СССР. Лауреатами премии стали В.И. Романов, О.Г. Жирицкий, А.М. Симонов, О.С. Костырко, Н.И. Матюшенко, Г.Ф. Мяльница и другие.

Одновременно выполнялся большой комплекс работ по совершенствованию систем охлаждения лопаток. Была отработана и внедрена “вихревая” система охлаждения рабочих лопаток, обеспечивающая перепад температур между газом и металлом более 200°С.

Для разработки эффективных средств защиты двигателей от солей морской воды были созданы измерительные средства и начаты систематические измерения водности воздуха, поступающего в ГТД, на всех классах кораблей. Полученная информации послужила основой для разработки требований к чистоте воздуха и средств очистки. Первоначально требования к очистке воздуха от солей морской воды были направлены на обеспечение стабильности характеристик двигателей и необходимого времени непрерывной работы между промывками проточной части. Выполнение этих требований достигалось применением в основном одноступенчатых жалюзийных сепараторов, улавливающих крупнодисперсную влагу. Однако для двигателей третьего поколения, имевших температуру более 1000°С, необходимо было ужесточить требования по солесодержанию до 0,07-0,03 мг соли на килограмм воздуха на входе в двигатель. При этих условиях и при использовании указанных сплавов и покрытий в значительной мере исключались высокотемпературная и низкотемпературная горячая коррозия лопаток турбин и обеспечивался ресурс. Столь высокие требования могли быть обеспечены путем применения специальных высокоэффективных многоступенчатых устройств с использованием не только жалюзийных сепараторов, но и фильтров, и вихревых сепараторов. Такие системы были созданы и показали высокую эффективность в период испытаний и последующей эксплуатации кораблей. Особый вклад в разработку и внедрение систем очистки воздуха внесли И.Г. Утянский, Ю.К. Пятанов, Г.П. Панасюк, В.И. Голованов и другие.

В 1981-1982 гг. завершилось создание первых двух унифицированных ГТД третьего поколения М-70 мощностью 10000-12000 л.с. и М-75 мощностью 5000 л.с. Экономичность двигателей была повышена за счет увеличения температуры газа перед турбиной, степени сжатия в компрессоре, улучшения аэродинамики и повышения КПД компрессоров и турбин, удельный расход топлива составил 170-190 г/л.с.ч. Удельная масса ГТД составила 0,2-0,3 кг/л.с. за счет применения высоконагруженных одноступенчатых турбин, двухопорного ротора турбокомпрессора высокого давления (вместо трехопорного), противоточной камеры сгорания, новых технологий и т.д. Двигатель М-70 при практически одинаковой мощности с ГТД М-62 имел на 15% большую экономичность, в 4 раза меньшую массу и в 1,5 раза меньшие габариты.

Серийный выпуск М-70 и М-75 обеспечил строительство новых кораблей проектов 1206, 1209, 12061, 12322, 1241.1, 11451. 1164 и др.

Наиболее весомый вклад в создание ГТД третьего поколения внесли главные конструкторы В.И. Игнатенко, А.М. Агранович, Л.М. Тройнич, специалисты 1-го ЦНИИ МО и ВМФ В.С. Князев, Н.А. Клименко, В.М. Лапшин, С.П. Кактыш, И.А. Сорокин, В.Н. Бараш, Л.В. Гандзиошин, сотрудник ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова В.В. Гартвиг.

Особым направлением повышения экономичности ГТД является утилизация тепла уходящих газов. Исследования, выполненные в 1-м ЦНИИ МО совместно с ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова и НПП “Машпроект”, показали, что применение утилизации тепла отработавших в ГТД газов в паровом теплоутилизационном контуре (ТУК) позволяет при заданной мощности установки увеличить ее экономичность на 20-30%. Первый опыт применения ТУК был получен при создании агрегата Т-1 для корабля комплексного снабжения “Березина”. Эксплуатация корабля показала, что в такой установке сохраняются все преимущества газотурбинной установки, однако резко увеличиваются масса и габариты из-за неудовлетворительных массогабаритных характеристик утилизационного котла. Поэтому в дальнейшем усилия были направлены на отработку высокоэффективных оребренных поверхностей нагрева, что позволило в 1980 г. впервые в мире создать компактную, высокоэкономичную установку для боевого корабля проекта 1164. Утилизация тепла в паровом контуре была применена и в газотурбогенераторе ГТГ-1250У. При этом пар использовался на бытовые нужды корабля. Непосредственное участие в обосновании эффективности применения ТУК, отработке на стендах и внедрении на кораблях принимали специалисты 1-го ЦНИИ МО и ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова.

Одновременно с началом создания ГТД первого поколения на заводе “Экономайзер” было организованно новое для корабельной энергетики направление по созданию газотурбогенераторов (ГТГ) для электроэнергетических систем кораблей среднего и большого водоизмещения.

В 1-м ЦНИИ МО на основе исследований динамических характеристик была обоснована целесообразность применения для газотурбогенераторов блокированных одновальных схем, когда одна и та же турбина приводит во вращение и компрессор и, через редуктор, генератор. Несмотря на то, что эта рекомендация шла в разрез с устоявшимся мнением и опытом ряда зарубежных фирм, время подтвердило ее справедливость. Ныне все корабельные ГТГ в нашей стране и за рубежом создаются по одновальной схеме.

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. В 1966 г. начат серийный выпуск ГТУ-6А. В дальнейшем в результате большого объема опытно-конструкторских работ, с учетом опыта эксплуатации, были созданы унифицированные ГТГ мощностью 1250, 1500, 1600 кВт. ГТГ отличаются простотой конструкции, ресурс до капитального ремонта составляет 50000 ч, качество электроэнергии соответствует самым жестким требованиям корабельного оружия. Унифицированными ГТГ оснащены корабли проектов 61, 1134Б, 1155, 1144, 1164. Наиболее весомый вклад в создание ГТГ внесли главные конструкторы С.Я. Ошеров, В.П. Борисов, Г.М. Левин, Б.Г. Викторов, Л.М. Ронкин, а также специалисты ВМФ.

Таким образом, к концу 80-х - началу 90-х годов 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 10000 т.

В 1934-1941 гг. в СССР велись работы по созданию корабельного ГТД ТВСО, но Англия первой установила авианосный ГТД на катер в 1947 г., а СССР - в 1952 г. Однако Англия и США отстали от Советского Союза: с началом серийного производства кораблей с ГТУ; с постройкой кораблей полностью с газотурбинными установками (“Комсомолец Украины” с установкой М-З принят в 1962 г., в Англии фрегат “Амазон” проекта 21 - в 1974 г., в США только в 1975 г. сдан первый корабль типа “Спрюенс” проекта 00-963); с отработкой и внедрением газового реверса (в СССР внедрен в 1971-1972 гг., в США работы окончились безрезультатно); с созданием установок с утилизацией тепла в паровом цикле для боевых кораблей (в СССР установка М-21 принята в 1980 г., в США программа “RASER” для кораблей типа “Arligh Durke” окончилась испытанием трех образцов).

Таким образом, СССР первым начал создавать серийные корабли с газотурбинными установками и к началу 90-х годов превосходил США по количеству кораблей и суммарной мощности ГТУ.

Высокое качество корабельных ГТД позволило широко использовать их в народном хозяйстве на газоперекачивающих станциях, электростанциях, судах морского флота, компенсировав в большой степени затраты государства на научное обеспечение и их создание.


Корабельные атомные энергетические установки

К концу 40-х - началу 50-х годов в Советском Союзе специально созданными НИИ и лабораториями были завершены фундаментальные научные исследования в области ядерной физики, результаты которых позволили перейти к решению научно-технических проблем, обеспечивающих, в свою очередь, начало разработок и реализацию конкретных проектов атомных энергетических установок.

Среди наиболее важных исследований, имевших определяющее значение для создания атомной энергетики для ВМФ и полученных по ним результатов, следует отметить работы, связанные:
  • - с созданием технологических процессов добычи и приготовления компонентов топливного цикла при использовании принципиально нового ядерного горючего, которое в отличие от органического топлива энергоемкостью до 10000 ккал/кг содержит, например, в одном килограмме U235 энергию 760 МВт сутки (1,5х1010 ккал/кг), т.е. в полтора миллиона раз больше, что практически снимает все ограничения для АЭУ по дальности и продолжительности плавания корабля;
  • - с теоретической разработкой и экспериментальным определением основных закономерностей взаимодействия нейтронов с ядрами, результаты которых позволили сделать вывод о возможности размещения ядерного горючего в объемах, значительно меньших по сравнению с аналогичными объемами топок на органическом топливе; - с определением основных характеристик спонтанного (сильно экзотермического) деления тяжелых ядер, в том числе среднего распределения энергии на одно деление (суммарно 200 Мэв) с созданием расчета активных зон реакторов;
  • - с определением распределения продуктов деления, среднего числа мгновенных нейтронов, энергетического спектра нейтронов деления, данных по запаздывающим нейтронам, а также множество других характеристик процессов деления тяжелых изотопов, позволивших принимать конструктивные решения по активным зонам и системам регулирования, что обеспечивало устойчивое поддержание цепных реакций на стационарных и переменных режимах работы ядерных реакторов;
  • - с разработкой новых конструкционных материалов для ядерных реакторов, обеспечивающих их работу в условиях больших нейтронных потоков и других видов излучений, что позволяло создавать конструкции АЭУ на требующийся для кораблей достаточно большой срок службы;
  • - с разработкой теории и методов формирования биологической защиты реакторов и медико-биологических вопросов, которые позволяли решать проблемы как обитаемости плавающих объектов, так и обеспечения ядерной и радиационной безопасности транспортных АЭУ.
Решены были также и научно-технические задачи большого перечня НИОКР, которые позволили выработать систему, нормы, методы и правила проектирования корабельных реакторных установок.

Общее руководство всеми работами по атомной энергетике осуществляли академики И.В. Курчатов и А.П. Александров.

Следует отметить, что начальный этап создания корабельной атомной энергетики проходил в обстановке повышенного режима секретности, а технические задания на создание корабельных АЭУ не проходили согласования с представителями ВМФ, что требовалось в соответствии с принятым в кораблестроении порядком для всех видов новой техники и вооружения. Кроме того, всё в области корабельной атомной энергетики было настолько новым, что потребовало решения целого комплекса принципиальных научно-технических задач. В частности, было необходимо: выбрать тип и количество ядерных реакторов; определить материалы, форму тепловыделяющих элементов, тип теплоносителей для съема тепла в активной зоне и конструктивные решения, обеспечивающие его подвод и отвод; определить оптимальные параметры рабочего тела контуров и способы циркуляции теплоносителя; разработать принципы и системы управления и защиты реактора; компоновочные схемы биологической защиты, а также решить множество других задач по разработке первой корабельной АЭУ.

В результате выполненных исследований и проработок окончательно было принято решение создать два типа АЭУ для подводных лодок: с водо-водяным реактором под давлением (установка ВМ-А, наземный прототип стенд 27/ВМ) и реактором, для которого в качестве теплоносителя использовался жидкий металл Pb-Bi (установка 645ВТ, наземный стенд 27/ВТ).

Создание, испытание и выбор в последующем для кораблей одного из двух типов реакторов были обусловлены стремлением как можно более обоснованно, с проверкой в корабельных условиях отработать наиболее надежный и безопасный тип реактора.

Такой путь тогда повторял, в известной мере, путь американцев, которые вначале также пошли по пути создания двух типов реакторов, с той только разницей, что в качестве жидкометаллического теплоносителя (ЖМТ) ими был принят Na (более агрессивный по сравнению с Pb-Bi), от которого после первых же испытаний, приведших к серьезным авариям, им пришлось отказаться,

Первая корабельная паропроизводящая установка (ППУ) ВМ-А разрабатывалась Научно-исследовательским конструкторским институтом энергетической техники (НИКИЭТ) под руководством академика Н.А. Доллежаля, паротурбинная установка (ПТУ) на базе ГТЗА-ТВ9 -турбинным КБ Ленинградского Кировского завода под руководством М.А. Козака, парогенераторы для установки ВМ-А - Специальным конструкторским бюро котлостроения (СКБК) Балтийского завода под руководством Г.А. Гасанова.

Разработкой АЭУ в целом руководили главные конструкторы по специальностям СКВ-143 Г.А. Воронич, П.Д. Дегтярев и В.П. Горячев. В создании первых образцов корабельных АЭУ принимало участие несколько десятков специализированных НИИ, КБ и заводов, обеспечивавших разработку и поставку комплектующего оборудования.

Изначально корабельным энергетикам для создания АЭУ первого поколения пришлось решать чрезвычайно сложную задачу из-за необходимости размещения установки в весьма ограниченных объемах, выделенных для ППУ и ПТУ, и достижения удельной массы установки в целом " 70 кг/л.с., что примерно вдвое жестче по требованиям, чем в американских установках.

В корабельном варианте АЭУ включала в себя две ППУ, в составе каждой из которых предусматривались один ядерный водо-водяной реактор ВМ-А с двухходовым движением теплоносителя по активной зоне, парогенератор, состоящий из четырех секций; главный и вспомогательный циркуляционные насосы первого контура, а также системы газа высокого давления, подпитки и аварийной проливки первого контура, воздухоудаления и отбора проб. Охлаждение оборудования ППУ обеспечивали третий и четвертый контуры. В каждой из двух ПТУ предусматривался главный турбозубчатый агрегат (ГТЗА) с обслуживающими системами.

Передача мощности от однокорпусной главной турбины на вал осуществлялась через двухступенчатый редуктор с раздвоением мощности. Подключение ГТЗА к валопроводу производилось с помощью шинно-пневматической муфты. Отличительной особенностью ПТУ первого поколения явилось использование электрогенератора с приводом от редуктора главной турбины.

Обеспечение мощности АЭУ первого поколения 17500 л.с. в заданных объемах оказалось сложнейшей научно-технической проблемой и потребовало создания высоконапряженной активной зоны и прямоточных парогенераторов. По этой же причине давление в первом контуре необходимо было принять около 200 кгс/см2 чтобы обеспечить параметры пара по второму контуру - давление 36 кгс/см2 и температуру 310°С. В угоду уменьшения массогабаритных показателей установки были приняты “навешенные” на ГТЗА электрогенераторы.

Как показал первый же опыт эксплуатации, в том числе и опытная эксплуатация первой АПЛ, все принятые выше решения предопределили ряд серьезных недостатков установок ВМ-А, таких, как низкая надежность работы первых образцов активных зон, малый ресурс (приблизительно 1000 ч) первых конструкций прямоточных парогенераторов, частые отказы в работе бессальниковых затворов (отсечной арматуры по первому контуру), сложности в управлении установкой из-за “навешенных” генераторов, неудовлетворительное качество водоподготовки по контурам, частые отказы главных циркуляционных насосов (ГЦН) и вспомогательных циркуляционных насосов (ВЦН), а также ряд других недостатков, устранение которых вылилось в необходимость решения целого ряда сложнейших научно-технических задач.

С момента начала строительства первой АПЛ к работам по ее созданию был подключен флот, в частности группу специалистов ВМФ возглавил И.Д. Дорофеев. Совместными усилиями специалистов отраслевой науки, промышленности и ВМФ на основе дополнительных экспертиз проектных решений, анализа результатов эксплуатации стенда 27/ВМ, опытной эксплуатации АПЛ проекта 627 и целой серии испытаний опытных образцов, работы по которым возглавляли, как правило, специалисты 1-го ЦНИИ МО, было сделано несколько программ по отработке и доведению основного оборудования АЭУ до уровня требований заказчика.

Большой объем работ был проделан в области повышения надежности парогенераторов и совершенствования систем водоподготовки. Было создано и испытано около двух десятков различных парогенераторов (ПГ), испытаны разнообразные материалы для трубных систем - от углеродистых сталей до титановых сплавов. Проведено множество испытаний опытных образцов ПГ. В этой работе особая роль принадлежит Г.А. Гасанову и специалистам возглавляемого им КБ.

Существенный вклад в отработку парогенераторов первого поколения внесли специалисты 1-го ЦНИИ МО М.И. Киргичев. Н.А. Черноземова. В части отработки водоподготовки и отдельных механизмов много было сделано также сотрудниками 1-го ЦНИИ МО А.В. Кожевниковым, А.И. Свиташовым и Г.А. Сокальским.

Работа по совершенствованию водоподготовки первого контура, выполнявшаяся в Институте атомной энергии (ИАЭ) под руководством известного специалиста Н.В. Потехина, проводилась с постановкой значительного объема экспериментальных работ и дала положительные результаты.

Работы по совершенствованию водоподготовки второго контура, включая разработку ионо- и электронно-ионообменных термостойких материалов, проводившиеся в ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова, возглавил Л.П. Седаков, активное участие в них принимали специалисты этого института Ю.К. Душин, Р.К. Платонов, Г.Я. Рассадин. Значительный вклад в разработку инструментальных и химико-аналитических методик контроля основных показателей качества воды внесли Н.Д. Боярская, В.К. Сендо, Г.И. Ройф.

Особо следует отметить выдающуюся роль в становлении и развитии корабельной атомной энергетики первого и последующих поколений Отделения физико-технических проблем энергетики Академии наук СССР, в котором плодотворно работают известные ученые академики Н.А. Доллежаль, В.И. Субботин, А.А. Саркисов, Н.С. Хлопкин.

Венцом многотрудных усилий коллективов корабельных атомщиков Министерства среднего машиностроения, Министерства судостроительной промышленности, ВМФ и целого ряда других ведомств стало событие, которое произошло 4 июня 1958 г. в 10 ч 03 мин, когда впервые в истории отечественного флота опытная лодка начала движение под АЭУ. А.П. Александров, руководивший испытаниями установки, записал в вахтенном журнале: “Впервые в стране на турбину без угля и мазута был подан пар”.

Более трудной оказалась судьба второго варианта корабельной атомной энергетической установки (КАЭУ) с жидкометаллическим теплоносителем (ЖМТ).

Реализация установки с ЖМТ свинец-висмут по целому ряду ее особенностей оказалась значительно более сложной в отработке и потребовала решения таких проблем, как:
  • - обеспечение надежной работы активных зон при значительно более высоких температурах (до 500-600°С);
  • - обеспечение надлежащего качества сплава, названного в документации “технологией тяжелого теплоносителя”;
  • - обеспечение поддержания сплава в горячем состоянии как корабельными, так и базовыми средствами, что потребовало создания в базах специальной инфраструктуры.
Сложной оказалась и проблема обеспечения надежной работы парогенераторов с многократной принудительной циркуляцией, которые были приняты в этой установке, хотя по условиям гидродинамики в связи с наличием сепараторов во втором контуре проблема надежности трубных систем, казалось бы, должна была решаться проще, чем в прямоточных генераторах.

Очень трудно решались проблемы уплотнений насосов первого контура, в частности, обеспечение надежной работы уплотнений. Разветвленность первого контура породила и проблему “подмораживания” сплава на отдельных участках, что потребовало принятия специальных мер конструктивного плана, а также привело к значительному усложнению эксплуатации установки.

Проблема возможности безопасного замораживания-размораживания сплава так и осталась пока не решенной.

Хотя изменения объема теплоносителя за счет изменения его температуры в установках с ЖМТ на эксплуатационных режимах значительно меньше, чем в ППУ с водо-водяными реакторами (ВВР), и обеспечивается так называемыми “буферными емкостями” и схемными решениями с включением в них насосов возврата протечек, последние оказались в работе недостаточно надежными.

Перечисленные сложности значительно повлияли на оценку ППУ с ЖМТ, которая обладает, в принципе, такими неоспоримыми преимуществами, как: низкое давление в первом контуре, что делает их значительно потенциально более безопасными; возможность улучшения массогабаритных показателей (на 15-20% по сравнению с ВВР); возможность создания реакторной установки предельной безопасности и ряда других положительных качеств.

Созданный первый вариант ППУ с ЖМТ по своим выходным характеристикам мало чем отличался от ППУ с ВВР.

КАЭУ с ЖМТ в своем составе имела также два реактора, обеспечивающих генерацию пара в парогенераторах с многократной принудительной циркуляцией (МПЦ), и работу двух ГТЗА, унифицированных с ГТЗА проекта 627 и примерно той же мощности.

Начавшаяся удачно опытная эксплуатация АПЛ, к сожалению, была прервана из-за аварии одного из реакторов вследствие нарушения теплосъема в активной зоне ввиду неотработанной на тот период “технологии тяжелого теплоносителя”. Образовавшиеся “шлаки” и их несвоевременное удаление привели к нарушению циркуляции сплава в отдельных участках активной зоны.

Тем не менее, созданная установка явилась значительным шагом в деле развития корабельной атомной энергетики. Она показала принципиальную возможность реализации преимущества ППУ с ЖМТ и определила круг проблем, которые необходимо было решать в будущем при создании установок подобного типа.

Научное руководство созданием КАЭУ с ЖМТ осуществлял А.И. Лейпунский, ему помогали такие известные ученые ФЭИ, как В.И. Субботин, Б.Ф. Громов и многие другие. Главным конструктором этой установки был Б.М. Шолкович, он руководил большим высококвалифицированным коллективом конструкторов ОКБ “Гидропресс”. Большой вклад в создание КАЭУ с ЖМТ внесли специалисты энергетики ЦКБ проектанта АПЛ: П.Д. Дегтярев, В.Н. Горячев, Р.И. Симонов, В.И. Касаткин. От 1-го ЦНИИ МО работу по этой установке вели В.М. Козлов, В.Ф. Акимов, от ВП МО Б.К. Данилов, Е.И. Новиков, В.И. Шарадин.

Важную роль в становлении корабельной атомной энергетики сыграла опытная эксплуатация первых АПЛ. Опытная эксплуатация атомных энергетических установок проводилась по специально разработанным программам и имела целью, прежде всего, выявление недостатков этих установок и определение мероприятий по их устранению, а также исключение подобных недостатков при создании АЭУ следующих поколений.

Руководство опытной эксплуатацией КАЭУ первых АПЛ в соответствующие периоды времени, в том числе с участием в длительных походах на них, от 1-го ЦНИИ МО осуществляли И.Д. Дорофеев, Я.Д. Арефьев, В.В. Арсентьев, Я.В. Лукин, В.М. Козлов. Естественно, непосредственными организаторами выполнения программ опытной эксплуатации на первых АПЛ были командиры БЧ-5 этих лодок Б.П. Акулов, Р.А. Тимофеев, О.Л. Нагорских, В.А. Рудаков.

В тесном общении с академической наукой выросли специалисты по атомной энергетике на флоте: Л.В. Романенко, Ю.В. Михайлов, Л.В. Сухарев, В.И. Нижников, В.А. Полянский, О.В. Беклемишев, В.А. Бочаров, В.В. Балабин, Н.Д. Матюхин, Г.П. Полусмяк, Ю.С. Гладков, Н.М. Лазарев и другие. Особо следует отметить постоянные контакты А.П. Александрова с офицерами и матросами первых атомных подводных лодок. Хотя по своему статусу ему и не надо было постоянно бывать на кораблях, тем не менее, Анатолий Петрович практически большую часть этого периода часто бывал на флоте. Главнокомандующий ВМФ Адмирал Флота Советского Союза С.Г. Горшков назвал его “отцом атомного флота”, а моряки душевно и по доброму называли его “дедом”. Большая роль в организации эксплуатации энергоустановок атомных подводных лодок в этот период принадлежит М.М. Будаеву.

Практически все рекомендации, разработанные в группах опытной эксплуатации, были оформлены в виде решений ведомств и реализованы в последующих периодах эксплуатации, а также при проектировании и строительстве новых кораблей с АЭУ.

Первый опыт эксплуатации АПЛ позволил заинтересованным организациям подготовить, а Правительству уже 28 августа 1958 г. принять специальное постановление о создании корабельных атомных энергетических установок второго поколения. Подготовка этого постановления велась совместно Минсредмашем, Минсудпромом и Военно-Морским Флотом. Активно участвовали в его подготовке Н.А. Николаев, Е.Д. Костыгов и А.К. Усыскин. Работы предполагалось широко развернуть в начале 60-х годов, а строительство достаточно крупных серий АПЛ и НК предполагалось развернуть во второй половине 60-х годов. Под каждый тип подводных лодок для реализации заложенных в них ТТХ, в первую очередь по скорости, требовались существенно различные мощности АЭУ. Поэтому первоначально предполагалось создание трех типов установок. Но уже на стадии технического проектирования возникло предложение обеспечить основные корабли второго поколения единой максимально унифицированной установкой. Инициаторами этого предложения выступили специалисты 1-го ЦНИИ МО.

Задача была решена путем создания по существу двух модификаций ППУ, в одной из которых предусматривалось 5, а в другой - 4 полностью унифицированных парогенератора.

Необходимые мощности набирались за счет двух реакторов в ППУ ОК-ЗОО для АПЛ проекта 671 и двух реакторов в ППУ ОК-700 для проекта 667. Для АПЛ проекта 670 впервые предусматривалась однореакторная установка с ППУ ОК-350. Паротурбинные установки для АПЛ проектов 670 и 671 принимались одновальными (с ГТЗА-615 и ГТЗА-631), а для АПЛ проекта 667 - двухвальными (с ГТЗА-635), максимально унифицированными. При этом для АПЛ проекта 667 в каждой ПТУ оставался один из двух турбогенераторов, предусмотренных в одновальных вариантах. Главные турбины и турбины электрогенераторов ТГ для соответствующих проектов, где требовались меньшие мощности на полных скоростях, фактически работали не на полных, а на частичных нагрузках, что и предусматривалось проектной документацией.

Важными проблемами при создании КАЭУ второго поколения явились:
  • - создание максимально унифицированных установок для всех проектов АПЛ второго поколения;
  • - повышение агрегатной мощности на 15-70% по сравнению с АЭУ первого поколения;
  • - уменьшение массы и габаритов показателей на 20-30%;
  • - сокращение протяженности трубопроводов первого контура и максимально возможное агрегатирование ППУ, что было достигнуто за счет применения патрубков “труба в трубе” и размещения насосов первого контура на парогенераторах;
  • - исключение отсечной арматуры по первому контуру и принятие специальных схемных решений по недопущению переопрессовок первого и второго контуров;
  • - внедрение ремонтопригодных конструкций, особенно для парогенераторов, и повышение надежности, в том числе ресурса, примерно в 2 раза для установок в целом и комплектующего оборудования в частности;
  • - обеспечение надежного расхолаживания ППУ на естественной циркуляции с достаточно высоких уровней мощности установок;
  • - применение в составе КАЭУ автономных турбогенераторов;
  • - повышение степени автоматизации управления и контроля за работой КАЭУ и ряд других проблем.
Все перечисленные, а также целый ряд задач по улучшению безопасности, надежности, живучести, технологичности и других показателей качества и доведения их до уровня требований ВМФ в основном были выполнены.

Испытания, а также последующая эксплуатация показали, что основные проектные характеристики КАЭУ второго поколения были достигнуты, в том числе по мощности, маневренности, условиям обитаемости.

Проведенные натурные испытания подтвердили и возможность расхолаживания ППУ на естественной циркуляции с 50% мощности от номинальной. Вместе с тем в процессе эксплуатации выяснились серьезные недостатки в обеспечении работы первых образцов активных зон, парогенераторов, части трубопроводов первого контура, находящихся под биологической защитой. Для устранения этих недостатков разрабатывались новые либо дорабатывались ранее созданные конструкции, которые были внедрены в соответствующие периоды времени на всех АПЛ второго поколения.

Разработку ППУ ОК-ЗОО, ОК-350 и ОК-700 осуществляло ОКБМ, которым руководил И.И. Африкантов, а затем Ф.М. Митенков. Большие заслуги в создании этих установок, их отработке и испытаниях принадлежат высококвалифицированным специалистам ОКБМ, в том числе Е.Н. Черномордику, О.Б. Самойлову, Ю.Н. Кошкину. Научное руководство работами по созданию и обеспечению эксплуатации КАЭУ второго поколения осуществляли А.П. Александров, Н.С. Хлопкин, Г.А. Гладков, Б.А. Буйницкий.

Парогенераторы, как и для ППУ первого поколения, разрабатывались группой специалистов во главе с Г.А. Гасановым, а затем с И.А. Федоровым. Паротурбинные установки разрабатывались конструкторским бюро под руководством А.Х. Старостенко и М.А. Козака. Комплексное проектирование установок в целом осуществляли ведущие специалисты-энергетики ЦКБ-проектантов кораблей: И.Д. Спасский, И.П. Янкевич, Г.Я. Альтшулер, П.Д. Дегтярев, Р.И. Симонов, В.П. Горячев, Ю.В. Осипов, Ю.Б. Бабанский.

От 1-го ЦНИИ МО активно работали по созданию АЭУ второго поколения, в том числе осуществляя руководство межведомственными испытаниями основных видов оборудования и испытаниями установок на кораблях, В.Г. Бенеманский, Б.И. Максименко, А.А. Давыдов, И.С. Беляков, Л.И. Башкиров, А.Я. Благовещенский, от военной приемки - МО Е.Е. Фрумсон, В.Н. Казаков, Г.Н. Мордвинов.

Параллельно с решением научно-технических проблем в обеспечении создания КАЭУ АПЛ второго поколения отечественная наука решала еще две важные задачи. Первая из них была связана с обеспечением создания опытной, самой скоростной в мире АПЛ проекта 661, что потребовало от энергетиков разработки самой мощной КАЭУ. Вторая проблема заключалась в создании малогабаритной, маломощной атомной установки, которую можно было бы размещать в отдельном контейнере, “подвешивая” его в кормовой части дизель-электрических подводных лодок. Обе эти задачи в части реакторных установок решались Научно-исследовательским и конструкторским институтом энерготехники (НИКИЭТ). Для АПЛ проекта 661 была создана ППУ В-5 с водо-водяным реактором и размещенными вокруг него секциями прямоточных парогенераторов, включенных на свои гидрокамеры, соединенные с реактором патрубками “труба в трубе”. Агрегатирование каждой из двух ППУ, установленных на АПЛ, с конструкторской точки зрения, отличалось исключительной оригинальностью и смелостью проектных решений.

Принятая “плотная” компоновка и размещение оборудования затрудняли обеспечение его ремонтопригодности, однако задача сохранения работоспособности установки при отдельных отказах секций ПГ решалась за счет возможности отсечения секций в ремонтные периоды.

Руководили разработками этого проекта известные специалисты НИКИЭТ П.А. Делено, Н.П. Дорофеев. Паротурбинные установки разрабатывало КБ во главе с главным конструктором В.Э. Бергом.

Как показал опыт эксплуатации АПЛ проекта 661, ее атомная энергетическая установка оказалась достаточно надежной и в основном соответствовала предъявленным к ней требованиям. Имевшие место отдельные отказы и неисправности оборудования, в том числе и незначительные течи по первому контуру, устранялись в периоды межпоходовых ремонтов.

От 1-го ЦНИИ МО работу по этой установке вели К.М. Кулагин и П.М. Христюк.

Спроектированная НИКИЭТ установка ВАУ-6 предназначалась для использования в качестве вспомогательного источника электроэнергии на дизель-электрических подводных лодках (ДПЛ) с целью обеспечения их длительного подводного хода и зарядки аккумуляторных батарей без всплытия. В установке была принята одноконтурная схема с водо-водяным реактором, работающая по прямому циклу. Турбогенератор для этой установки был разработан Калужским турбинным заводом (КТЗ), стендовые испытания, проводившиеся на специальном стенде, созданном в Научно-исследовательском технологическом институте (НИТИ), испытания установки на ДПЛ проекта 651Эв 1965 г. и последующая опытная эксплуатация в период 1986-1991 гг. подтвердили работоспособность этой установки, но вскрыли и целый ряд недостатков, которые затем устранялись.

Большая заслуга в создании этой установки принадлежит ведущим специалистам НИКИЭТ П.А. Деленсу, В.Н. Аксеновой. От 1-го ЦНИИ МО работы по установке вели Ю.А. Убранцев, М.А. Шкроб, С.Г. Замаховский.

Следует отметить большую роль представителей военной приемки, аккредитованных в НИКИЭТ и осуществлявших научно-техническое наблюдение и контроль за разработкой и созданием установок первого поколения, В-5 и ВАУ-6, - Ю.П. Бабина, В.М. Соловьева, А.М. Зубкова, С.М. Лосева.

Проектирование и строительство АПЛ третьего поколения потребовало создания таких корабельных АЭУ, которые по своим качественным показателям существенно превосходили бы КАЭУ второго поколения. В частности, для создания установок третьего поколения была поставлена задача повышения их мощности более чем в 2 раза по сравнению с предшествующими, но без существенного изменения массы и габаритов. При этом требовалось обеспечить более высокую по сравнению с установками второго поколения безопасность, надежность, ремонтоспособность, акустическую скрытность, маневренность. Для решения всех этих проблем разработка ППУ осуществлялась на конкурсных началах. В конкурсе принимали участие ОКБМ, НИКИЭТ, ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова, а также конструкторское бюро Ижорского завода.

В результате рассмотрения выполненных к 1965 г. проектов научно-технический совет 1-го ЦНИИ МО с участием всех заинтересованных предприятий, а затем и НТС МСМ рекомендовали для дальнейшей разработки установку ОК-650Б-3, предложенную Особым конструкторским бюро машиностроения (ОКБМ). Руководили разработкой этой установки Ф.М. Митенков, О.Б. Самойлов, Г.Ф. Носов. Над созданием установки трудился большой коллектив высококвалифицированных сотрудников ОКБМ.

Проблема обеспечения высокой компактности установки была решена путем значительного повышения энергонапряженности активной зоны. Кроме того, была повышена энергонапряженность парогенератора, а также предусмотрено агрегатирование основного оборудования. Благодаря указанным техническим решениям удалось создать установку, парогенерирующий блок которой мог транспортироваться по железной дороге. Это позволяло изготавливать весь блок, включающий корпус реактора, парогенераторы, насосы и фильтры очистки первого контура, на машиностроительном заводе и тем самым повысить качество изготовления ответственных элементов ППУ. Для повышения надежности и безопасности установка ОК-650 Б-З была выполнена с обеспечением достаточно высокого уровня естественной циркуляции теплоносителя первого контура. Это достигалось за счет размещения парогенераторов выше активной зоны, а также значительного уменьшения гидравлического сопротивления первого контура, для чего в ОКБМ был разработан парогенератор с движением теплоносителя первого контура в межтрубном пространстве. Обеспечение естественной циркуляции теплоносителя первого контура позволяло не только осуществлять расхолаживание с использованием системы безбатарейного расхолаживания, но и работать на ходовых режимах без насосов первого контура при мощностях примерно до 30% от номинальной. Последнее дало возможность уменьшить число насосов первого контура до двух, что в определенной мере компенсировало увеличение габаритов ядерной реакторной установки (ЯРУ), вызванное необходимостью естественной циркуляции.

Для подтверждения принятых технических решений на наземном стенде КВ-1 (прототипе корабельной установки), созданном по инициативе ВМФ и МСМ, были проведены всесторонние испытания. Большая роль в создании Научно-исследовательского технологического института, где были сооружены стенды КВ-1, КВ-2, КМ-1 и др., начиная с выбора площадки для его строительства и кончая современными полномасштабными испытаниями прототипов КАЭУ, наряду с руководителями НИТИ А.Н. Проценко, Е.П. Рязанцевым, Ю.А. Прохоровым, В.А. Василенко принадлежит и специалистам 1-го ЦНИИ МО И.Д. Дорофееву, Я.Д. Арефьеву, О.Ю. Лейкину, Ю.А. Убранцеву, А.Я. Благовещенскому, С.М. Бору, В.Д. Кошеверову. В процессе испытаний были не только подтверждены основные характеристики установки, но и выявлена возможность увеличения мощности при работе на естественной циркуляции, а также скорости разогрева теплоносителя первого контура при вводе установки в действие.

Последующая эксплуатация корабельных ядерных реакторных установок (КЯРУ), начиная с 1981 г., на стенде КВ-1 выявила отдельные недостатки и недоработки, касающиеся активных зон, системы компенсации давления и системы очистки, которые были впоследствии устранены, а установка в целом была модернизирована в направлении упрощения технологии изготовления и повышения энергонапряженности парогенератора.

В качестве паротурбинных установок для АПЛ третьего поколения была разработана КБ Ленинградского Кировского завода (ЛКЗ) блочная ПТУ БПТУ-675, при создании которой главной новой задачей являлось снижение ее вклада в акустическое поле корабля. Руководил разработкой М.К. Блинов.

Кроме того. Калужским турбинным заводом под руководством В.И. Кирюхина была разработана БПТУ ОК-9, к которой, помимо жестких требований к виброшумовым характеристикам (ВШХ), предъявлялись более жесткие требования и к массогабаритным характеристикам, что потребовало широкого применения титана для ее изготовления. В ЦКБ-проектантах кораблей в разработку установок в целом большой вклад внесли В.В. Енюшин, Б.В. Осипов, Р.И. Симонов, К.А. Ландграф. От ВМФ в создании БПТУ значительный вклад внесли В.Ф. Дерюгин, В.И. Васильев, Г.А. Загоскин, К.В. Васильев.

Создание крупных надводных кораблей с ракетно-ядерными и другими видами оружия настоятельно требовало разработки и внедрения на них атомных энергетических установок с целью обеспечения практически неограниченных по энергозапасам дальности и продолжительности плавания, а также высвобождения значительной доли водоизмещения для размещения авиационного, ракетного и других видов оружия. Первой, специально разработанной КАЭУ для надводного корабля проекта 1144, который был сдан ВМФ в 1980 г., была установка с ППУ КН-З и ГТЗА-653. Эта установка имеет в своем составе две ППУ с ВВР и два ГТЗА мощностью по 70 тыс. л.с., каждый из которых работает на свою линию вала. На корабле предусмотрены также два резервных котла производительностью 115 т/ч каждый. Главными проблемами, которые приходилось решать при создании этой установки, являлись:
  • - разработка реакторов с единичной мощностью, существенно превышающей уже имеющиеся образцы;
  • - разработка комплексной системы управления КАЭУ и котлами с обеспечением возможности их совместной и раздельной работы;
  • - обеспечение перезарядки активных зон реакторов и ремонтопригодности КАЭУ в условиях размещения ее на надводном корабле, особенностью которого является наличие большого количества помещений и оборудования, располагающихся непосредственно над энергетическими отсеками;
  • - обеспечение надежности работы систем первого контура, газа высокого давления (ГВД), которые в условиях размещения на надводных кораблях оказались подверженными значительным циклическим нагрузкам, приводящим к появлению в конструкциях трещин.
Разработка ППУ КН-З выполнялась ОКБМ под руководством Ф.М. Митенкова, О.Б. Самойлова, Ю.К. Панова. Разработка ГТЗА-653 осуществлялась КБ ЛКЗ под руководством В.Э. Берга.

Активное участие в создании этой КАЭУ принимали от 1-го ЦНИИ МО П.Е. Букин, А.Н. Батырев; от ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова - Е.В. Рыжкин, А.А. Крайнев, В.П. Постников, А.В. Воронцов, А.Г. Поздеев.

Вторым типом АЭУ, примененной на надводном корабле проекта 1941, является АЭУ с ППУ ОК-900Б и ГТЗА-688. Эта установка в максимальной степени унифицирована с установками атомных ледоколов. ППУ разрабатывались также ОКБМ, а ПТУ - КБ ЛКЗ. В связи с особенностями энергетической установки проекта 1941 (в части электроэнергетических систем и систем управления) отработка ее на комплексных швартовых испытаниях оказалась достаточно сложной. Тем не менее испытания показали, что установка практически соответствовала всем предъявленным к ней требованиям. Комплексными швартовыми испытаниями этой установки руководил представитель 1-го ЦНИИ МО Б.Г. Константинов.

Институты МСП, МСМ, ВМФ и ЦКБ-проектанты кораблей постоянно осуществляли систематический анализ и обобщение опыта проектирования и эксплуатации АЭУ, проведение НИР и ОКР в обеспечение повышения качества созданных и перспективных КАЭУ. На базе этих работ велась подготовка последующих постановлений правительства (1972 г., 1977 г., 1986 г.) о развитии корабельной атомной энергетики на соответствующие периоды. В подготовке этих решений участвовали специалисты ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова и 1-го ЦНИИ МО.

В начале 60-х годов перед учеными и специалистами по корабельной атомной энергетике была поставлена особо трудная задача: разработать КАЭУ, которая могла бы обеспечить создание комплексно автоматизированной, высокоманевренной, высокоскоростной АПЛ минимального водоизмещения, с ограниченным количеством личного состава. Для реализации такого проекта было проведено конкурсное проектирование различных типов КАЭУ с участием самых квалифицированных в области атомной энергетики КБ и НИИ страны.

На стадии эскизного проектирования было разработано более десятка вариантов КАЭУ, из них для дальнейшей проработки приняли два принципиально различных варианта, один из которых включал в состав установок водо-водяной реактор (ВВР), а второй - реактор с жидкометаллическим теплоносителем (ЖМТ). К сожалению, выделенные в АПЛ объемы и массы для КАЭУ не позволяли разместить установку с ВВР, вследствие чего для дальнейшего проектирования утвердили установку с ЖМТ. Такое решение было принято после многочисленных усилий вписать в отведенные объемы установку с ВВР. Но эту задачу в тот период решить так и не удалось. Неоднократное рассмотрение этого вопроса на научно-технических советах различных организаций и научно-техническом совете МСМ в конце концов привело к решению о разработке для этого проекта двух типов ППУ с ЖМТ - первый ППУ ОК-550 разрабатывался ОКБМ, второй вариант БМ40А - ОКБ “Гидропресс”. В качестве паротурбинной установки была принята единая унифицированная ПТУ ОК-7.

Научное руководство проектом АПЛ и КАЭУ в целом осуществлялось академиком А.П. Александровым, научное руководство созданием ППУ с ЖМТ возглавил член-корреспондент АН УССР А.И. Лейпунский. Разработку ППУ ОК-550 возглавил И.И. Африкантов, а затем Ф.М. Митенков. Конструкторским коллективом руководил Н.М. Царев, непосредственно разработкой ППУ БМ40А - В.В. Стекольников. В разработке активных зон для обоих вариантов ППУ и научном руководстве разработками большая заслуга принадлежит Физико-энергетическому институту (ФЭИ) МСМ и его ведущим ученым и специалистам - Б.Ф. Громову, Г.И. Тошинскому, В.Н. Степанову. Разработку ПТУ ОК-7 осуществлял коллектив конструкторов, возглавляемый В.И. Кирюхиным. Большой вклад в создание АЭУ внесли Р.И. Симонов, К.А. Ландграф и другие энергетики ЦКБ-проектанта. В разработке основного оборудования в качестве ведущих специалистов или председателей межведомственной комиссии (МВК) от ВМФ активное участие принимали специалисты 1-го ЦНИИ МО В.М. Паньков, Б.Г. Константинов (по реакторам), В.Ф. Акимов (по парогенераторам), П.А. Сорокин (по ПТУ), В.И. Васильев (по насосам ППУ и ПТУ). Установку в целом вел Я.Д. Арефьев, в дальнейшем - А.Ф. Зюзенков.

Опытная подводная лодка с ППУ ОК-550, построенная в Ленинграде, начала опытную эксплуатацию в декабре 1971 г., а головная лодка, строившаяся в Северодвинске, вступила в состав ВМФ в декабре 1977 г. В процессе разработки, строительства и накопления опыта эксплуатации в походах подводных лодок этого проекта был решен широкий спектр проблем: обеспечено создание высокоманевренной, скоростной АПЛ малого водоизмещения с сокращенной численностью личного состава; отработана высоконапряженная, большой единичной агрегатной мощности энергетическая установка; повышен на 15-20% КПД энергетической установки за счет повышения температуры теплоносителя на выходе из ядерного реактора и температуры перегретого пара; реализована невозможность распространения радиоактивности во второй контур в случае разгерметизации парогенераторов; обеспечено расхолаживание реактора без использования парогенераторов и насосов первого контура и включения каналов расхолаживания; разработаны технология и устройства для поддержания необходимой чистоты сплава свинец-висмут в первом контуре энергетической установки; впервые применена более компактная и надежная свинцово-водная биологическая защита вместо железо-водной; получена большая агрегатная мощность в компактной (блочной) с высокой степенью автоматизации паротурбинной установке, работающей на повышенных параметрах пара; созданы технические средства с существенно лучшими массогабаритными характеристиками по сравнению с образцами, разработанными для подводных лодок второго поколения; использовано централизованное управление техническими средствами с пульта главного командного поста; впервые применена комплексная система автоматизированного управления, регулирования, защиты и контроля пароэнергетической, электроэнергетической и общекорабельных систем. В энергетической установке впервые реализованы логически связанная структура программного, автоматического, дистанционного и противоаварийного управления, а также движение и стабилизация подводной лодки по курсу и глубине на ходу и без хода; впервые применена двухкаскадная амортизация всей паротурбинной установки, позволившая снизить подводную шумность корабля и повысить взрывостойкость оборудования.

Для всех поколений корабельных АЭУ одной из наиболее сложных научно-технических проблем являлась проблема создания надежных и безопасных активных зон. За весь период освоения и эксплуатации кораблей с АЭУ в реакторах паропроизводящих установок использовалось около 30 типов активных зон, отличавшихся по виду теплоносителя, составу и конструктивному исполнению элементов, физическим, теплотехническим и экономическим показателям.

Применение значительного количества вариантов активных зон было обусловлено как потребностями различных проектов реакторных установок, так и необходимостью увеличения энергозапаса и срока службы активных зон, а также сложностью решения задач повышения надежности, живучести, стойкости к внешним воздействиям, безопасности и экономичности энергетических установок. Для решения этих задач необходимо было выполнить комплексные исследования влияния на работоспособность активных зон таких факторов, как высокая энергонапряженность реакторов; значительная глубина выгорания топлива; термобароциклические и вибрационные нагрузки элементов; статические и динамические наклонения корабля.

Решение проблемы в целом требовало поиска путей совершенствования конструкций элементов активных зон, оптимизации условий их изготовления и эксплуатации, в частности, в направлениях:
  • создания и отработки слабораспухающих топливных и поглощающих композиций;
  • применения в ТВЭлах компенсационных объемов, позволяющих уменьшить воздействие на оболочку ТВЭлов распухающей топливной композиции;
  • разработки, испытания и внедрения новых оболочечных материалов, обладающих повышенными характеристиками пластичности, термической, коррозионно-эрозионной и радиационной стойкости в течение всего срока службы активных зон;
  • выравнивания полей энерговыделения за счет варьирования концентрацией топлива, оптимизации состава и пространственного размещения твердых выгорающих поглотителей;
  • улучшения теплогидравлических характеристик активных зон и их элементов за счет использования интенсификаторов теплообмена, увеличения теплопередающей поверхности и снижения гидравлического сопротивления;
  • создания и внедрения автоматизированных и высокоточных технологий изготовления активных зон и их элементов;
  • совершенствования средств и методов измерения и контроля показателей качества активных зон при их изготовлении и эксплуатации;
  • разработки и создания методов и средств диагностики и прогнозирования состояния активных зон;
  • проведения исследовательских испытаний на надежность перспективных активных зон и их элементов в составе наземных стендов-прототипов корабельных АЭУ и исследовательских реакторов.
Комплекс работ, выполненных проектантами и изготовителями активных зон и их элементов, НИИ, КБ и заводами Минатома РФ, Судпрома и ВМФ, личным составом кораблей и их соединений, по созданию активных зон, совершенствованию технологии их изготовления и регламента эксплуатации позволил повысить энергоресурс и срок службы корабельных активных зон в 7-15 раз, что обеспечило эксплуатацию современных кораблей с одной перезарядкой реакторов в течение полного срока службы.

Для обеспечения непрерывности ядерно-топливного цикла кораблей с АЭУ организациями промышленности и ВМФ были созданы и внедрены в пунктах строительства, базирования и ремонта кораблей системы обеспечения перезарядок реакторов, включающие плавучие и береговые технические базы с перегрузочным оборудованием и хранилищами новых и отработавших активных зон.

Следует отметить, что в процессе создания корабельных активных зон участвовали самые различные организации. Конструкторские разработки активных зон и их элементов выполнялись коллективами НИКИЭТ, ОКБМ, Всесоюзным научно-исследовательским институтом неорганических материалов (ВНИИНМ). Специалистами Минатома и судпрома во главе с А.А. Бочваром, Н.С. Хлопкиным, Г.А. Гладковым, Г.Е. Романцевым, Б.Ф. Громовым, И.И. Малых, И.П. Засориным, Е.П. Рязанцевым, В.А. Василенко, Э.Л. Петровым, Т.С. Дидейкиным, Е.П. Клочковым и З.И. Четкиной выполнен значительный объем научно-исследовательских работ по обоснованию и подтверждению главных показателей качества активных зон. Технологическая отработка и изготовление различных проектов активных зон и их элементов осуществлялись квалифицированными специалистами заводов Минатома под руководством С.И. Золотухи и А.Г. Мешкова, А.И. Адрюшина и С.А. Кузнецова. Большой вклад в создание активных зон внесен сотрудниками 1-го ЦНИИ МО - Е.Т. Янушковским, И.С. Маслеником, В.И. Ивановым, В.Д. Кошеверовым, А.Н. Батыревым, В.А. Искриком, Г.А. Кузьминым, Б.И. Котовым, В.Б. Рыцевым и военной приемкой МО Б.И. Вишневским и Б.В. Вороновым.

Особое место среди проблем корабельной атомной энергетики занимает проблема обеспечения ядерной безопасности корабельных АЭУ на всех стадиях их жизненного цикла, а также при хранении и транспортировке ядерного топлива, которая заключается в необходимости исключения ядерной аварии, опасность возникновения и развития которой связана с особо тяжелыми последствиями военного, социально-политического, экономического и экологического характера.

Трудности обеспечения ядерной безопасности (ЯБ) корабельных АЭУ связаны со своеобразными особенностями корабельных реакторов (значительные энергонапряженность и масса ядерного топлива, близкие к предельным тепловые нагрузки), условиями повседневного использования кораблей, а также с возможностью их боевых и аварийных повреждений. В немалой степени уровень ЯБ зависит от надежности и живучести элементов энергетического оборудования, от наличия и эффективности специальных систем безопасности.

Следует отметить, что количество эксплуатируемых в настоящее время корабельных реакторов и их суммарная наработка (более 7500 реакторо-лет) превышают в 7-10 раз количество и наработку блоков отечественных АЭУ, что увеличивает вероятность возникновения ядерно-опасных ситуаций на кораблях ВМФ, в том числе и вследствие “старения” их оборудования. Озабоченность флота вызывает также значительное количество АПЛ, выведенных из эксплуатации.

Современной концепцией ЯБ корабельных АЭУ на всех этапах их жизненного цикла, а также при хранении и транспортировании ядерного топлива является защита личного состава, корабельного оборудования и окружающей среды путем принятия комплекса мер по исключению ядерной аварии, предотвращению ее развития. Эта концепция предусматривает реализацию на корабле, как и на АЭС, следующих трех групп фундаментальных принципов безопасности:
  • первая группа принципов, связанная с управлением безопасностью, направлена на формирование и поддержание культуры безопасности, ответственности проектантов, заводов-изготовителей АЭУ (реакторной установки, их систем и оборудования), персонала судостроительных и судоремонтных заводов, личного состава кораблей, а также на создание действенной системы нормативного регулирования, надзора и проверки за деятельностью по обеспечению безопасности АЭУ;
  • вторая группа принципов, связанная с созданием глубокоэшелонированной защиты, направлена на предотвращение аварий и ослабление их последствий за счет формирования барьеров на пути выхода радионуклидов и защиты этих барьеров от повреждения, обеспечение защиты персонала, населения от переоблучения при нарушении условий эксплуатации АЭУ, загрязнении окружающей среды в случае различных аварийных ситуаций;
  • третья группа, связанная с обеспечением общетехнических принципов, направлена на использование апробированных инженерно-технических решений, реализацию требований проектной, технологической и эксплуатационной документации, обеспечение достоверной оценки безопасности и эффективности системы сбора, обработки и анализа информации об опыте эксплуатации корабельных АЭУ и их оборудования.
Опыт эксплуатации кораблей с АЭУ показывает, что соблюдение на них принципов самозащищенности реакторных установок и множественности защитных барьеров позволяет предотвращать выбросы радиоактивных веществ за пределы реакторного отсека и тем самым ограничить последствия аварий АЭУ и/или корабля для личного состава, населения и окружающей среды. Реализация этих принципов обеспечивается тщательным проектированием и гарантиями качества изготовления, отработанностью, надежностью и живучестью корабельных систем и оборудования, эффективным функционированием систем диагностирования и контроля их состояния, высоким уровнем подготовки и квалификации личного состава.

Состояние и уровень решения задач по обеспечению ядерной безопасности корабельных АЭУ позволяют утверждать, что организациями промышленности и ВМФ приняты, в целом, необходимые меры, направленные на исключение ядерных аварий, при этом:
  • разработка и создание АЭУ и их составных частей (оборудования) регламентированы комплексом специальных стандартов и правил, а также общими техническими требованиями к кораблям, их АЭУ и реакторным установкам;
  • основные типы ППУ и их составные части проходили или проходят отработку на натурных стендах-прототипах, опытных кораблях и на атомных ледоколах;
  • все головные и опытные ППУ проходят межведомственные испытания (МВИ) по расширенным программам под контролем специальных межведомственных комиссий;
  • проектанты кораблей и ППУ осуществляют гарантийный и периодический авторский надзор за эксплуатацией АЭУ и их составных частей;
  • со стороны ВМФ осуществляется научно-техническое сопровождение и контроль качества проектирования, изготовления, монтажа, испытаний и отработки оборудования АЭУ;
  • соблюдение требований и условий обеспечения ядерной безопасности корабельных АЭУ контролируется специальными органами надзора Минатома, Судпрома и Минобороны РФ;
  • ввод в эксплуатацию АЭУ после строительства и ремонта корабля допускается только после проведения процедуры выдачи “Паспорта атомной установки” - сертификата (разрешения) органа Министерства обороны по надзору за безопасностью атомных установок;
  • требования по обеспечению ядерной и радиационной безопасности АЭУ оговорены в эксплуатационной и ремонтной документации, руководствах и наставлениях ВМФ, перечнях ядерно-опасных работ и инструкциях на их выполнение, а также в других нормативно-технических документах;
  • для повышения квалификации и качества подготовки офицерского, старшинского и рядового состава введены специальные курсы по ядерной безопасности в военно-морских училищах, учебных центрах ВМФ и отрядах специальной подготовки личного состава.
На кораблях ВМФ и технических базах проводятся инструктаж и тренировки по выполнению потенциально ядерноопасных работ, учения по отработке действий личного состава при авариях АЭУ и происшествиях, связанных с ухудшением радиационной обстановки, в том числе при хранении или транспортировании тепловыделяющих сборок (ТВС) реакторов корабельных АЭУ.

Необходимо отметить, что после каждого аварийного происшествия с АЭУ или отказа оборудования ППУ специалистами промышленности и ВМФ проводился, без промедления, тщательный анализ причин их возникновения и развития, а также определение реальных или возможных их последствий. На основе этого анализа разрабатывались и внедрялись технические и организационные меры по предотвращению такого рода аварий на всех кораблях с АЭУ, а также по локализации и смягчению последствий.

Основной вклад в решение проблемы ядерной безопасности корабельных АЭУ внесли специалисты Минатома и судпрома под руководством П.А. Деленса, В.Н. Аксеновой, Н.П. Дорофеева, В.Г. Адена, А.И. Клемина, О.Б. Самойлова, Е.Н. Черномордика, Н.М. Царева, И.И. Полуничева, 3.М. Мовшевича, В.А. Будникова, В.В. Степанова, В.А. Чистякова, Г.А. Гладкова, Б.А. Буйницкого, Г.Е. Романцова, А.И. Могильнера, Г.И. Тошинского, В.Н. Степанова, П.Д. Дегтярева, Р.И. Симонова, К.А. Ландграфа, В.В. Щеголева, И.П. Янкевича, В.В. Енюшина, И.И. Краснопольского, Р.И. Лафера, И.А. Цветкова, Н.М. Батракова, Г.П. Копылова, Н.Н. Зубова и Г.А. Кудрова.

Непосредственное и активное участие в НИОКР по обеспечению и повышению ядерной безопасности корабельных АЭУ, в работах по реализации и апробации их результатов принимали также специалисты 1-го ЦНИИ МО - Я.Д. Арефьев, Ю.А. Убранцев, Б.Г. Константинов, Е.Т. Янушовский, В.И. Иванов и С.А. Петров, а также Инспекции управления государственного надзора за ядерной и радиационной безопасностью МО - Н.З. Бисовка, Н.Н. Юрасов, Н.Г. Криницкий и Е.В. Лаухин.

В настоящее время с участием специалистов 1-го ЦНИИ МО разработаны и внедрены современные требования по обеспечению и повышению ядерной безопасности корабельных АЭУ на всех этапах их жизненного цикла, в том числе при возможных аварийных и боевых повреждениях кораблей. Для обоснования этих требований были использованы результаты анализа опыта проектирования и эксплуатации отечественных и зарубежных АЭС и кораблей с АЭУ, требования МАГАТЭ по обеспечению безопасности объектов атомной энергетики. Внедрение этих требований на эксплуатируемых АЭУ и АЭУ строящихся кораблей позволяет снизить частоту возникновения аварийных ситуаций и, следовательно, обеспечить повышение боеготовности отечественных кораблей с АЭУ и безопасности их использования для личного состава, пунктов строительства, базирования и ремонта кораблей.

Особую остроту вопросы обеспечения безопасности АЭУ приобрели для АПЛ, выведенных и выводимых из эксплуатации вследствие исчерпывания ресурса и срока службы оборудования или аварийных происшествий с ними. Массовый их вывод в резерв, на консервацию или утилизацию начался с середины 80-х годов. Вывод из эксплуатации значительного количества отечественных АПЛ как с выгруженными, так и не выгруженными активными зонами требует оперативного и эффективного решения проблемы утилизации их реакторных отсеков, сложность которой связана с такими обстоятельствами, как:
  • многочисленность и разнотипность реакторных отсеков, значительные их массы и габариты;
  • выработка ресурса и срока службы оборудования и систем АЭУ, систем обеспечения живучести большинства кораблей, выводимых из состава ВМФ;
  • скопление значительного количества АПЛ в пунктах базирования, ремонта и временного хранения АПЛ на плаву, потенциально представляющих радиационную ядерную опасность для окружающей среды и населения;
  • необходимость одновременного обновления существующей системы обращения с радиоактивными отходами;
  • необходимость обеспечения современных требований по ядерной, радиационной и экологической безопасности длительного хранения АПЛ на плаву, разделки, транспортирования, хранения и утилизации их реакторных отсеков;
  • необходимость унификации технологии и средств утилизации АПЛ применительно к другим типам кораблей и судов с АЭУ, а также к судам их обеспечения.
Эти обстоятельства требуют значительных единовременных и ежегодных материальных, трудовых и финансовых затрат не только на утилизацию АПЛ и реакторных отсеков, но и на подготовку и проведение работ по предотвращению возможных аварий АЭУ и ликвидации последствий имевших место аварийных происшествий, на строительство дополнительных причалов и поддержание кораблей на плаву, для сохранения работоспособности и обслуживания ряда общекорабельных систем, а следовательно, и нахождения на кораблях определенного количества персонала.

Проводимые и планируемые в рамках специальной федеральной программы работы по утилизации АПЛ и их реакторных отсеков позволят решить эту сложнейшую, но крайне актуальную проблему.

В заключение необходимо отметить, что отечественная атомная наука и техника развивались совершенно самостоятельно и во многом опередили уровень зарубежных разработок, что послужило становлению и развитию корабельной атомной энергетики и полностью обеспечило потребности кораблестроения в разработке, создании и поставках на корабли атомных энергетических установок, соответствующих предъявленным им высоким требованиям. За создание корабельной атомной энергетики многие выдающиеся ученые, конструкторы и производственники были удостоены самых высоких государственных наград, в том числе Ленинских и Государственных премий. В их числе А.П. Александров, Н.А. Доллежаль, Н.С. Хлопкин, Ф.М. Митенков, Б.М. Шолкович, Г.А. Гасанов, М.А. Козак, Л.П. Седаков, В.И. Кирюхин и многие другие. От ВМФ Ленинской премии был удостоен И.Д. Дорофеев, Государственные премии были присуждены Я.Д. Арефьеву, Л.И. Башкирову, В.Г. Бенеманскому, В.Ф. Дерюгину, Х.А. Гуревичу, А.В. Кожевникову, Ю.А. Убранцеву, Е.Т. Янушковскому, В.М. Соловьеву и М.М. Будаеву.


Корабельные электроэнергетические установки

По развитию электроэнергетических систем кораблей ВМФ первыми следует считать работы по их модернизации, проводимые в конце 20-х-начале 30-х годов на боевых кораблях дореволюционной постройки - подводных лодках типа “Акула” и “Барс”, миноносцах типа “Новик”, крейсерах “Червона Украина”, “Красный Крым”, “Красный Кавказ” и линейных кораблях типа “Севастополь”. На некоторых из этих кораблей менялись генераторные агрегаты (в большинстве случаев на более мощные), устанавливались новые потребители электроэнергии, вносились изменения в сети распределения электроэнергии.

Для обеспечения этих работ, а также для нового строительства отечественной промышленностью было начато проектирование и создание электрооборудования для кораблей ВМФ: электрических машин, аппаратов, распределительных устройств в основном для сетей постоянного тока, а также аккумуляторных батарей и другой электротехники.

В 1925 г. начато проектирование электроэнергетических систем первых дизель-электрических подводных лодок (ДПЛ), первая из которых типа “Декабрист” была сдана ВМФ в 1930 г. В период, предшествующий началу Великой Отечественной войны, проектировались и строились несколько других типов ПЛ.

Для ПЛ были приняты сходные по структуре и отличающиеся только по величине, мощности электроэнергетические системы кораблей (ЭСК) с электродвижением, имеющие в своем составе одну или две группы аккумуляторных батарей напряжением 90-160 В и обеспечивающие электроэнергией гребные электродвигатели (ГЭД) и другие потребители при подводном ходе; два дизель-генератора напряжением 110В постоянного тока для обеспечения электроэнергией потребителей (в т.ч. зарядку аккумуляторных батарей) при надводном ходе; два главных распределительных устройства, размещенные в одном отсеке, и один или два ГЭД.

Первыми большими надводными кораблями были лидеры миноносцев проекта 1 и эскадренные миноносцы проекта 7. Головные корабли данных проектов принимались ВМФ в 1936 г. Для электроэнергетических систем этих кораблей был принят постоянный ток напряжением НОВ. В качестве источников электроэнергии применялись турбогенераторные агрегаты отечественного производства мощностью по 100 кВт - на лидерах и по 50 кВт - на эсминцах, дизель-генераторы с импортными дизелями по 50 кВт - на лидерах и по 30 кВт - на эсминцах. Турбогенераторы располагались в машинных отделениях, дизель-генераторы - в специальных помещениях котельных отделений.

Схемы распределения электроэнергии на этих кораблях были приняты магистрально-фидерными. По отдельным фидерам получали питание наиболее ответственные боевые потребители. Схемы генерирования и распределения электроэнергии исключали возможность включения генераторов на параллельную работу. Главные распределительные щиты (ГРЩ), находящиеся в машинных отделениях, имели двойную систему шин, на которые подавалось питание от разных генераторов, а потребители электроэнергии могли с помощью переключателей подключаться к любым из них. В качестве коммутационных аппаратов были приняты рубильники и переключатели рубящего типа, а также пакетные выключатели и переключатели. В качестве аппаратов защиты использовались трубчатые предохранители. Большинство кабелей на этих кораблях было марки СРМ. Прокладка кабелей производилась на панелях, проход кабелей через переборки осуществлялся с помощью индивидуальных сальников. Все электрические машины, распределительные устройства, кабели и аппараты были отечественного производства.

Следующими, по сроку введения в строй, крупными боевыми надводными кораблями были крейсера проекта 26 (головной крейсер “Киров” вступил в строй в 1938 г.). Для электроэнергетических систем (ЭЭС) этих кораблей был принят также постоянный ток, но напряжением 220В. Магистральный принцип распределения электроэнергии сохранялся только для системы освещения. Питание силовых потребителей осуществлялось по фидерно-групповой системе, в связи с чем габариты ГРЩ оказались достаточно большими. Кроме ГРЩ, имелись еще генераторные щиты, расположенные в одних помещениях с генераторами. Шины ГРЩ и генераторных щитов одинарные, секционированные. ЭЭС в свой состав включала четыре турбогенератора (ТГ) по 165 кВт каждый, расположенные в машинных отделениях и два дизельгенератора (ДГ) по 165 кВт каждый, размещенные в специальных помещениях.

Для прокладки магистральных кабелей по бортам корабля были использованы кабельные коридоры. Электрооборудование крейсера проекта 26 однотипно электрооборудованию лидеров и эскадренных миноносцев проектов 7 и 7У и отличается только по мощности, количеству элементов и их расположению.

Следующей большой серией боевых надводных кораблей были эскадренные миноносцы проекта 7У, головной корабль которой вступил в строй в 1941 г. Электроэнергетическая установка этих кораблей по параметрам электроэнергии, принципам ее распределения, типам элементов электрооборудования и его расположению аналогичны электроэнергетическим системам эсминцев проекта 7. На эсминцах данного проекта была увеличена степень электрификации, установлены более мощные генераторные агрегаты, упрощена схема генерирования и распределения электроэнергии за счет уменьшения генераторных агрегатов (два ТГ вместо трех).

Одновременно шло проектирование и постройка опытного, в части ЭЭС, корабля проекта 7УЭ (эсминец “Страшный” - начало проектирования 1936 г., вступил в строй в 1941 г.). Электроэнергетическая система этого корабля была принята на переменном токе напряжением 220В, частотой 50Гц. Параллельная работа генераторов не предусматривалась. Шины ГРЩ одинарные, секционированные. Расположение генераторных агрегатов аналогично их расположению на кораблях проекта 7У. Отечественной промышленностью для этого корабля было разработано и освоено новое корабельное электрооборудование на переменном токе - синхронные генераторы, электродвигатели различного типа и исполнения с пускателями, имеющими тепловую защиту, трансформаторы и установочные автоматические выключатели, селеновые и купроксные выпрямители и т.п. Задача эта была решена промышленностью успешно, и поставки электрооборудования не задерживали сдачи экспериментального корабля.

Изготовление корабельного электрооборудования переменного тока, его испытание и сдача на корабле проекта 7УЭ - подготовительный этап к переводу ЭЭС всех надводных кораблей на переменный ток. Однако внедрение на надводные корабли сети переменного тока поставило перед промышленностью ряд научных и технических вопросов, которые в конце концов были успешно решены.

Применение электроэнергетических систем кораблей на переменном токе обеспечивало:
  • - использование асинхронных электродвигателей с вращающимся магнитным полем и короткозамкнутыми роторами, существенно более надежных в сравнении с коллекторными машинами постоянного тока;
  • - возможность повышения напряжения и снижения токов в силовой электрической сети, снижения напряжения в сетях управления с помощью простых преобразовательных устройств -трансформаторов;
  • - получение постоянного тока необходимого напряжения статическими преобразовательными устройствами с трансформаторами и выпрямителями;
  • - снижение токов короткого замыкания в системе непосредственно параметрами сетей и применением в последующем специальных токоограничивающих устройств - аппаратов и схем.
Кроме построенных и ряда недостроенных к началу войны серийных кораблей, в предвоенный период был спроектирован и заложен ряд крупных кораблей, строительство которых с началом войны прекратилось. Это линейные корабли проекта 68 и эскадренные миноносцы проекта 30.

Линейные корабли и тяжелые крейсера имели ЭЭС двойного типа - постоянного и переменного тока. В качестве источников электроэнергии принимались генераторы смешанного тока с приводом от паровых турбин единичной мощностью 1200 кВт и от дизелей единичной мощностью 650 кВт. Такие генераторные агрегаты корабельного исполнения для тех лет считались очень мощными. Опытные образцы генераторов были изготовлены и даже использовались во время войны на передвижных электростанциях на Ленинградском фронте. Корабли имели по четыре электростанции, размещенные в отдельных помещениях. Распределение электроэнергии было принято по фидерно-групповой схеме. Электрооборудование на эти корабли не устанавливалось, а после войны было принято решение их постройку не возобновлять.

После окончания войны вопрос встал о возобновлении постройки крейсеров проекта 68 и эсминцев проекта 30, но так как они за годы войны устарели, то были выполнены две степени корректировки: для кораблей частично построенных (проекты 30к и 68к) и кораблей, которые не начинались строиться (проекты 30-бис и 68-бис).

В дореволюционное время единого документа, обобщающего требования к электрооборудованию и электросистемам кораблей, не имелось. Опыт предвоенного периода создания кораблей выявил необходимость разработки такого документа. В период 1937-1940 гг. специалистами ВМФ и промышленности под руководством офицера Научно-технического комитета (НТК) НК ВМФ Б.И. Калганова были разработаны и в 1940 г. изданы “Правила электрооборудования кораблей” (“ПЭК-40”).

Опыт Великой Отечественной войны показал высокие технические качества установленного на кораблях электрооборудования. При боевых повреждениях кораблей аварийность электрооборудования, как правило, была ниже, чем механического оборудования и систем вооружения. Если корабли и теряли электроэнергию, то причиной того зачастую был выход из строя первичных двигателей генераторов (узлов, блоков, обслуживающих систем и т.п.), а не самих генераторов. Так, при подрыве на мине крейсера “Киров” одна из электростанций оказалась в районе разрушения корпуса корабля и фактически была затоплена, а другие генераторы и электрооборудование остались работоспособными, но ТГ нельзя было использовать из-за потери источника пара.

Опыт боевой и повседневной эксплуатации корабельного электрооборудования выявил и ряд недостатков.

Низкая ударостойкость электрооборудования: были случаи, когда при боевых повреждениях в оставшихся неповрежденными отсеках или помещениях ломались крепления и отдельные узлы оборудования, автоматические выключатели давали ложные отключения, предохранители выпадали из зажимов, измерительные приборы разрушались. Вместе с тем прочность электротехнических устройств оказалась выше прочности некоторых механизмов и конструкций. Основной причиной этого было, очевидно, то, что для них значительно меньше использовался чугун, а в основном применялась сталь.

Много забот и неприятностей личному составу доставляли коллекторы и щетки машин постоянного тока. Угольные щетки изнашивались гораздо быстрее тех сроков, которые указывались в документах, и загрязняли машины угольной пылью. Коллекторы тоже изнашивались достаточно быстро и загрязняли машины уже медной пылью. Это приводило к снижению сопротивления изоляции машин, а иногда и ее пробоям (чаще всего между отводами коллекторных пластин). Машины и их коллекторы приходилось часто чистить, щетки менять, коллекторы протачивать и шлифовать.

Крейсера проекта 68 и эсминцы проекта 30 были первыми крупными надводными кораблями, построенными после войны, и в то же время последними надводными кораблями, электроэнергетические системы которых создавались на постоянном токе. Степень их электрификации, в сравнении с кораблями проекта 26 и 7У, повысилась незначительно, а у кораблей проекта 30К даже понизилась. Системы распределения электроэнергии на кораблях - фидерно-групповые. По магистральному принципу электроэнергия распределялась только в сетях освещения. ТГ на этих кораблях расположены в машинных отделениях, а ДГ - в специальных помещениях (на крейсерах) и в котельных отделениях (на эсминцах). Поэтому на крейсерах проектов 68К и 68-бис так же, как на крейсерах проекта 26, кроме защитных аппаратов на ГРЩ, были приняты автоматические выключатели; на вторичных щитах - предохранители. Основной вид кабелей - СМР. На кораблях проектов 30К и 68К прокладка кабелей выполнена на панелях с проходом через переборочные индивидуальные сальники, а на кораблях проектов 30-бис и 68-бис прокладка кабелей осуществлена в пучках с проходом через переборки в кабельных коробках. На крейсерах проектов 68К и 68-бис, так же как на крейсерах проекта 26 и в проектах тяжелых кораблей 69 и 23, для прокладки магистральных кабелей предусмотрены кабельные коридоры вдоль обоих бортов.

В 1944 г. в Казани был проведен научно-технический совет НТК НК ВМФ, на котором обсуждались и решались вопросы создания электроэнергетических систем перспективных надводных кораблей, применения в этих системах переменного тока, а также вопросы выбора величины напряжения, качества и расположения электростанций на кораблях разных типов, применения наиболее оптимальных схем генерирования и распределения электроэнергии. В период с 1947 г. до начала 50-х годов среди научно-исследовательских и проектных организаций ВМФ и МСП шла дискуссия о допустимой величине напряжения переменного тока в электроэнергетических системах кораблей. В результате дальнейших проработок было принято решение о применении для силовых потребителей электроэнергии напряжением 380 В.

На надводных кораблях первых послевоенных проектов 41 и 42, а также на серийных кораблях проектов 56 и 50, которые, по существу, являлись откорректированными проектами 41 и 42, в ЭЭС принято напряжение 220 В, а для сетей освещения - 24 В. Опыт изготовления и эксплуатации электрооборудования этих кораблей подтвердил целесообразность для ЭЭС кораблей напряжения 380 В, а для сетей освещения - 127 В, что и было принято для всех последующих проектов кораблей.

Активное участие в довоенном создании ЭЭС и электрооборудования кораблей приняли ученые и ведущие специалисты Г.А. Агафонов, И.И. Говорухин, В.П. Горячев, Н.М. Кашинцев, Н.А. Мокеев, Б.М. Мордовии, В.И. Полонский, Н.М. Хомяков, М.А. Цупик и многие другие.

С 1946 по 1948 г. были разработаны новые требования и правила электрооборудования кораблей. Одновременно начата разработка, а в 1951-1952 гг. освоено серийное производство генераторов типа МС, электродвигателей типа МР, МРЗ, МАФ, АОМ, АМ, пусковых и коммутационно-защитных автоматических аппаратов и другой техники.

С 1948 г. прокладка кабелей на кораблях стала производиться пучками с уплотнительными кабельными коробками на переборках вместо прокладки на панелях и индивидуальных сальниках.

Начиная с 1951 г. стали вступать в строй боевые надводные корабли среднего водоизмещения с электроэнергетическими системами на переменном токе. На этих кораблях были приняты примерно однотипные системы генерирования и распределения электроэнергии. На каждом корабле имелись две автономные электростанции (на кораблях большого водоизмещения, вступивших в строй позднее, - четыре и пять станций), расположенных в отдельных помещениях (отсеках) или совмещенных с машинными отделениями. Последнее характерно в основном для газотурбинных кораблей. В каждой электростанции, как правило, было установлено по два (три) генераторных агрегата. Станции соединялись между собой одной или двумя перемычками. Системы распределения электроэнергии - фидерно-групповые. Большинство потребителей получало двойное питание или непосредственно от ГРЩ, или через вторичные щиты. Была осуществлена возможность длительной параллельной работы генераторов, расположенных в одной электростанции, и кратковременной (на срок перевода нагрузки) работы генераторов, расположенных в разных электростанциях. Шины ГРЩ одинарные, секционированные.

В 1950-1951 гг. на строительство кораблей начали поступать новые кабели типа КНРП и КНР вместо кабелей СРМ и РМ. Первый корабль с кабелями КНПР вступил в строй в 1954 г. (проект 41).

Можно считать, что до середины 60-х годов в электроэнергетических системах принципиальных изменений не происходило. С ростом количества и мощности потребителей мощность генераторных аппаратов возрастала достаточно плавно. В то же время появление принципиально новых проектов ПЛ с ядерной энергетикой позволило применять в ЭЭС более мощные источники электроэнергии - с приводом от паровой турбины.

В 50-х годах в ЭЭС ПЛ стали применять постоянный ток напряжением 175-320 В. С 1960 г. началось широкое внедрение на кораблях автоматических переключателей электропитания типа АПС и автоматических переключателей -пускателей типа АПП. Период 1960-1967 гг. можно считать периодом интенсивного совершенствования корабельного электрооборудования. Он характеризовался применением кремнийорганической изоляции в электрических машинах, оборудовании и кабелях, применением замкнутого цикла вентиляции в крупных машинах и их непосредственного водяного охлаждения, освоением генераторов типов МСК, ТМВ, автоматических выключателей типов АМ, А-3300, А-3500, электродвигателей типа АН.

В связи с развитием ЭЭС, постоянным ростом мощности генераторных агрегатов, совершенствованием и широким внедрением нового электрооборудования, предстоящим внедрением систем управления, появлением и развитием теории надежности и т.д., действующие “ПЭК-49” в значительной мере устарели и требовали не просто корректировки, а переработки и дополнения. Новые правила - “ПЭК-63” были разработаны в период 1961-1963 гг. 1-м ЦНИИ МО. В них включены дополнительные разделы, откорректировано и уточнено большое количество требований.

С 1963 по 1969 г. шли интенсивные исследования и работы по созданию ЭЭС АПЛ на переменном токе. В 1967 г. для АПЛ проекта 667, а в 1969 г. для АПЛ проекта 661 были завершены монтаж, испытания и сдача заказчику ЭЭС на переменном токе напряжением 380 В, частотой 50 Гц.

До 1967 г. объем автоматизации ЭЭС ограничивался применением автоматических регуляторов скорости и напряжения генераторных агрегатов, электрической защитой в системе генерирования и распределения электроэнергии, защитой приводных двигателей генераторов и электропровода. 1967 год можно считать годом начала широкого внедрения систем дистанционно-автоматизированного управления ЭЭС (САУ ЭЭС) и окончания монтажа и сдачи первых ЭЭС, имеющих автоматизированное управление. Объем автоматизации возрастает - от отдельных функций (автоматическая синхронизация, дистанционный и автоматический пуск агрегатов, автоматическая нагрузка и др.) до программного управления с решением отдельных аварийных задач, управления всей ЭЭС из центрального поста управления (ЦПУ).

В 1967 г. был сдан флоту противолодочный крейсер проекта 1123, мощность каждой из электростанций которого составляла 3000 кВт. При напряжении 400 В эта величина мощности (при применении генераторов типа МСК) практически является предельной по величинам тока короткого замыкания (ТКЗ) и предельной коммутационной способности (ПКС) применявшихся и применяемых до сих пор автоматических выключателей типа АМ, ВА, А-ЗЗОО, А-3700. Увеличение мощности электростанций при параллельной работе всех источников электроэнергии потребовало принятия специальных мероприятий по снижению ТКЗ. К этим мероприятиям относятся: включение в схему распределения специальных токоограничивающих устройств (ТОУ), а также использование генераторов с меньшими значениями величин ударного ТКЗ за счет увеличения сверхпредельного индуктивного сопротивления генератора Хд.

Определение принципов построения ЭЭС большой мощности началось в 1968 г., когда в ЭЭС тяжелого авианесущего крейсера проекта 1143 появились электростанции (две из четырех), в состав которых входили три генераторных агрегата мощностью по 1500 кВт. Для ограничения ТКЗ на этих станциях были применены токоограничивающие автоматические выключатели типа АБЭ (изготовитель - АО “Электросила”). Головной корабль этого проекта сдан ВМФ в 1973 г.

Позже была создана и в 1980 г. сдана флоту ЭЭС тяжелого ракетного крейсера с АЭУ проекта 1144. В состав каждой из четырех электростанций этой ЭЭС входит один ТГ мощностью 3000 кВт (с повышенной величиной Хд и сниженной величиной ТКЗ - Iуд = 8-9 J) и один ТГ мощностью 1500 кВт с генератором типа МСК. Для ограничения ТКЗ при параллельной работе генераторов был включен специально разработанный блок токоограничивающих предохранителей типа БП-1144.

В начале 70-х годов в связи с повышением требований к бесперебойности электропитания, появлением дифференциальной токовой защиты и тиристорных ТОУ велись исследования о целесообразности и возможности применения параллельной работы всех электростанций и источников электроэнергии на корабле. В работе принимали участие предприятия ЦНИИ судовой электротехники. Невское ПКБ, Военно-морская академия им. Н.Г. Кузнецова, Ленинградский (Санкт-Петербугский) государственный технический университет, 1-й ЦНИИ МО.

В 1972 г. была создана ЭЭС АПЛ на переменном токе напряжением 380 В, частотой 400 Гц. Вопрос применения для ЭЭС переменного тока такой частоты длительное время был дискуссионным. Сторонники положительного решения ожидали значительного улучшения массогабаритных и других характеристик ЭЭС и электрооборудования в целом. Противники опровергали это, подчеркивали отрицательные стороны подобного решения, и прежде всего трудности освоения промышленностью электрооборудования с повышенной частотой тока. Реализация повышенной частоты в ЭЭС указанного проекта и дальнейшие исследования показали более скромные улучшения характеристик, чем ожидалось, и подтвердили трудность перехода на повышенную частоту.

Заслуживает внимания история вопроса разработки электрооборудования на 400 Гц.

Для создания электрооборудования электроэнергетических систем АПЛ проекта 705 был привлечен Всесоюзный (ныне Всероссийский) научно-исследовательский институт электромеханики (ВНИИЭМ). ВНИИЭМ в содружестве с десятками предприятий Министерства электротехнической промышленности при научно-техническом сопровождении 1-го ЦНИИ МО приступил к созданию ЭЭС. Речь шла о создании принципиально нового морского электрооборудования.

В проекте ЭЭС основная частота электропитания, как уже говорилось, была 400 Гц. При высокой частоте питания создать двигатель на малое число оборотов невозможно из-за неприемлемых габаритов. Необходим был преобразователь высокой частоты в низкую. Разработчики предложили использовать тиристорный преобразователь и с его помощью осуществлять регулирование оборотов двигателя гребного винта. Для отработки нового морского электрооборудования в Истринском отделении ВНИИЭМ был создан специальный натурный стенд.

Стенд представлял собой модель электроэнергетической системы, на которой прежде всего и отрабатывались системные задачи. На этом стенде стояло все реально работающее электрооборудование, например, только ВНИИЭМ разместил здесь 106 различных электрических машин. Стенд служил для комплексных испытаний, во время которых проверялся и ресурс всего оборудования. В дальнейшем на этом стенде прошли отработку четыре поколения судового электрооборудования. Кроме того, этот стенд служил и учебным центром.

Тесный контакт ВНИИЭМ с Институтом атомной энергии им. И.В. Курчатова, возникший при создании комплекса оборудования для атомной подводной лодки проекта 705, естественно, перерос в работы по совместному анализу возможностей использования в атомной энергетике корабля выдающегося достижения фундаментальной науки - явления сверхпроводимости. К тому времени специалистами ИАЭ им. И.В. Курчатова совместно с другими предприятиями на основе проведения теоретических исследований был разработан технологический процесс и создано необходимое оборудование для промышленного изготовления сверхпроводникового провода.

В силу физических особенностей сверхпроводника стало очевидным, что использование сверхпроводникового провода целесообразно в системах возбуждения электрических машин корабля: это позволяет резко увеличить рабочую магнитную индукцию. Открылась возможность создания электрических двигателей и генераторов большей единичной мощности, малых размеров и массы, с высоким КПД. Были разработаны и сформулированы основные задачи создания системы электродвижения (ЭД) со сверхпроводниковым гребным двигателем для атомного корабля.

Была определена комплексная программа, включающая на этапе проектирования корабля обоснование методики расчета и конструирования нового класса электрических машин, технологию их изготовления и испытания. Исследования начинались с разработки и изготовления экспериментальных образцов сверхпроводниковых электрических машин и систем электровыдвижения в целом. Было сделано несколько синхронно-асинхронных типов двигателей мощностью от 100 до 200 кВт. Проектирование велось параллельно с предприятиями и конструкторскими бюро судостроительной промышленности и 1-м ЦНИИ МО.

Важным и сложным этапом было создание стендового образца специального гребного двигателя мощностью два мегаватта, который изготовлялся во ВНИИЭМ. Он отличался особой конструкцией: имелись два ротора - один со сверхпроводящей обмоткой, другой асинхронный, - разделенные герметичной перегородкой, что позволяло исполнительной части двигателя работать и в агрессивных средах, и в морской среде.

В производственном объединении “Электросила” был разработан, изготовлен и испытан стендовый образец сверхпроводящего турбогенератора мощностью 2000 кВт для использования его в качестве корабельного источника питания. На базе этих машин в Истринском отделении ВНИИЭМ создается уникальный стенд системы электродвижения с гребным приводным двигателем.

В 70-х годах в связи с ростом переменного тока ЭЭС, появлением новых потребителей, широким внедрением переменного тока в ЭЭС ПЛ и развитием систем автоматического управления возник вопрос об очередной корректировке и дополнении действующих правил электрооборудования кораблей. При этом руководящими организациями было дано указание о том, чтобы форма действующего документа соответствовала действующей в стране системе руководящих документов. В связи с этим в период 1976-1978 гг. под руководством электротехнического управления 1-м ЦНИИ военного кораблестроения в лице Г.Ф. Супруна был разработан комплекс Государственных стандартов по ЭС и корабельному электрооборудованию.

Период с 1977 г. по настоящее время можно считать временем интенсивной разработки и освоения новых видов электрооборудования с оптимальными техническими характеристиками. В этот период освоены синхронные генераторы типа ГМ и 2СП, электродвигатели типа ДМ, аккумуляторные батареи 445 и 446, вращающиеся преобразователи со сниженной вибрацией, статические преобразователи (выпрямители, инверторы, преобразователи частоты и комплекс преобразователей гарантированного питания), автоматические выключатели типов ВА и А-3700, дифференциальная защита типа ДЗУТ, быстродействующие переключатели типа ПА-12, кабели повышенных термостойкости, надежности и ресурса марок КСРВ, КСРРФ. КСПВ, КНД, КСД и др. Также выполнены и продолжают выполняться работы по обеспечению высоких показателей пожарозащищенности, ресурса надежности электрооборудования для перспективных кораблей - серии работ “Ресурс”, “Пламя”, “Защита” и др.

В 1980 г. закончены монтаж, испытания и сдача ЭЭС ДПЛ проекта 877, на которой применено полное электродвижение. В 1982 г. завершены монтаж, испытания и сдача ЭЭС АПЛ проекта 941 с суммарной мощностью основных источников электроэнергии в 12800 кВт и применена дифференциальная система защиты типа ДЗУТ. В 1985 г. завершен монтаж ЭЭС корабля проекта 1941, в которой мощность электростанций достигла 6400 кВт, а мощность электросистемы - 27200 кВт. В 1990 г. завершены монтаж, испытания и сдача флоту ЭЭС тяжелого авианесущего крейсера проекта 1435 (“Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов”) мощностью 22500 кВт.

Рассмотрение материалов строящихся и проектируемых кораблей, ряда НИР и информации об ЭЭС кораблей высокоразвитых государств говорит о необходимости решения ряда вопросов, обеспечивающих оптимальное развитие электроэнергосистем ближайшей перспективы.

Непрерывный рост мощности ЭЭС выдвигает одной из задач проектирования электроэнергосистем выбор величины напряжения, т.е. повышения его величины для ЭЭС большой мощности (до 6,3 или 10,5 кВ).

Растет число и мощность ответственных потребителей, требующих бесперебойного электропитания и высокого качества электроэнергии. Одним из наиболее эффективных методов решения этой задачи является реализация параллельной работы всех электростанций и источников электроэнергии на корабле, что облегчает также решение задачи автоматизации управления ЭЭС, в том числе задачи локализации аварийных ситуаций. Возможности создания полупроводниковых и жидкометаллических ТОУ и более совершенных систем регулирования напряжения и скорости вращения, а также наличие разработанной системы дифференциальной защиты позволяют решить эту задачу в ближайшее время.

Наличие потребителей, которые по величине мощности соизмеримы или даже превышают мощность не только применяемых до сих пор источников электроэнергии, но и ЭЭС в целом (например, частичное или полное электродвижение), ставит вопрос не только о повышении величины напряжения, но и о единых электроэнергетических системах. Вопрос этот достаточно сложен, т.к. резко возрастают номенклатура и мощность потребителей электроэнергии, отличных по параметрам от генерируемой энергии.

Основными потребителями электроэнергии повышенной частоты 400 Гц являются системы управления радиоэлектронным вооружением (РЭВ), для работы функциональных блоков которых нужен постоянный ток. Применяемые системы питания РЭВ с промежуточным преобразованием электроэнергии от основной ЭЭС несовершенны в части потерь электроэнергии, надежности и массогабаритных характеристик, поэтому необходимо решать вопрос о разработке и внедрении систем питания РЭВ непосредственно от корабельной сети.

Дальнейшее развитие корабельного электрооборудования и ЭЭС идет по пути повышения их надежности, живучести, а также электропожаробезопасности и взрывопожароопасности, увеличения срока службы, улучшения виброакустических характеристик.

В целом развитие электроэнергетических систем кораблей отечественного флота, их электрооборудование всегда находились на уровне мировых стандартов, в чем исключительная заслуга ученых и специалистов ВМФ и промышленности, среди которых имена В.Б. Авакова, И.И. Адрианова, А.А. Азовцева, Г.Я. Альтшулера, Ю.Б. Бабанского, В.Н. Бочкарева, Б.Н. Бровкина, Л.П. Веретенникова, А.И. Глебова, А.И. Губанова, Г.А. Жемчугова, Б.И. Калганова, Г.И. Китаенко, В.П. Коваленко, К.В. Лопаева, В.М. Морозова, И.А. Рябинина, Ю.В. Скачкова, В.С. Соколова, Г.Ф. Супруна, В.А. Терешонкова, Л.Н. Токарева, Н.Н. Шереметьевского, П.И. Щербинина, В.Н. Яцука и многих других.


Автоматизированные системы управления техническими средствами

Десятки лет на кораблях ВМФ существуют устройства, автоматически обеспечивающие работу технических средств в различных режимах эксплуатации. В 30-х годах к ним можно было отнести различного рода и назначения клапаны, автоматически поддерживающие заданное давление в паровых магистралях, селективные автоматы в электросистемах, автоматы питания паровых котлов, регуляторы частоты вращения турбогенераторов, защитные устройства по предельной частоте вращения некоторых механизмов.

Управление кораблем в целом и корабельными техническими средствами (КТС) в частности осуществлялось непосредственно человеком, для чего использовались как местные органы управления, так и управление с дистанционным приводом различного рода.

В середине 30-х годов впервые была поставлена задача повышения точности удержания корабля на курсе и снижения качки корабля для возможности применения оружия во время волнения. В связи с этим начали разрабатываться авторулевые и успокоители качки. В 1936-1943 гг. был разработан стабилизатор глубины погружения ПЛ без хода “Спрут”, предназначенный для улучшения условий ручного дистанционного управления этой операцией.

Потребовалась автоматизация управления рядом технологических процессов в энергетических установках кораблей. Автоматизация технологических процессов на кораблях, в свою очередь, выявила необходимость коренного изменения в конструкции и принципе действия средств контроля и сигнализации. Имевшиеся в тот период времени приборы были механического типа (манометры с трубкой Бурдона, центробежные тахометры, жидкостные - ртутные и спиртовые - и биметаллические термометры) и обеспечивали только местный контроль за работой механизмов и агрегатов КТС. Кроме того, приборы имели малую точность (±2-4%) и большую инерционность. Приборы этих типов принципиально не могли обеспечить контроль за работой главной энергетической установки (ГЭУ), состоящей из изолированных помещений, которые вводились на кораблях для защиты личного состава от поражающих факторов атомного и химического оружия. Применение новых типов ГЭУ также потребовало введения дистанционного контроля за их работой.

В период с 1944 по 1956 год отечественной промышленностью было создано немало различных систем автоматического и дистанционного управления КТС. Так, системы автоматического управления котельными установками РГ-56, РГ-50 и РГ-1134 и дистанционного управления главными турбинами и их вспомогательными механизмами обеспечили возможность управления котлотурбинной установкой одного эшелона силами только четырех операторов из изолированного поста дистанционного управления.

В первой половине 50-х годов была разработана и испытана на одном из кораблей электромеханическая система автоматического регулирования горением (САРГ) конструкции ЦКТИ им. И.И. Ползунова. В тот же период были разработаны и регуляторы конденсатно-питательной системы, действующие на струйных принципах. Они позволили автоматизировать ряд рабочих операций при эксплуатации технических средств целого поколения кораблей и судов с паросиловыми энергетическими установками. Были созданы системы дистанционного управления дизельными установками “Лот” и “Линия”, а затем более совершенные - “Пассат” и “Орион”. Эти системы использовались на кораблях, имевших винты регулируемого шага. Проблема повышения скрытности ПЛ выдвинула требование создания энергетики, работающей по замкнутому циклу. В этой связи необходимо отметить создание систем автоматического регулирования (САР) для энергетических установок ПЛ с единым двигателем: дизелем, работающим по замкнутому циклу, и парогазовой турбинной установки. Была разработана принципиально новая система автоматического дозирования АРД-617, в которой точность поддержания заданных расходов жидкостей и их соотношений обеспечивалась за счет поддержания постоянных перепадов давления на синхронно перемещаемых клапанах, имеющих линейные расходные характеристики. Но в связи с появлением атомных энергетических установок (АЭУ) парогазотурбинные установки (ПГТУ) дальнейшего развития не получили, однако примененный в АДГ-617 принцип дозирования расхода лег в основу создания системы регулирования расхода питательной воды в АЭУ АЛЛ первого-третьего поколений. В системе АРД-617 был применен электрогидравлический регулятор температуры газа, который послужил прообразом электрогидравлических САР АЭУ. Большой вклад в работы по созданию системы внесли специалисты 1-го ЦНИИ МО А.Н. Жижин и В.К. Востоков.

Внедрение газотурбинных установок (ГТУ) для быстроходных кораблей поставило перед разработчиками достаточно сложную проблему их автоматизации, так как тепловая напряженность, быстротечность протекающих процессов не допускали возможности ручного управления. В середине 50-х годов начались работы по созданию систем управления газотурбинными двигателями. В первое время как сами газотурбинные двигатели (ГТД), так и их САР создавались на базе решений, применяемых в авиационной технике. Однако они не полностью удовлетворяли корабельным условиям по ресурсу, стойкости к механическим и климатическим воздействиям. Оригинальные корабельные САР ГТД были созданы к 1960 г. От ВМФ в этих работах активное участие принимал В.Г. Владимиров.

Усложнение задач, решаемых ПЛ, потребовало дальнейшего совершенствования стабилизаторов глубины погружения ПЛ без хода “Скат”, “Медуза”, а затем и разработки системы автоматического управления глубиной погружения и курсом - типа “Мрамор” и “Гранит”.

После войны прежде всего решался комплекс вопросов, связанных с разработкой авторулевых и успокоителей качки надводных кораблей (НК). В 1-м ЦНИИ МО были разработаны теоретические и практические вопросы стабилизации корабля на волнении с помощью успокоителей качки, проведены их модельные и натурные испытания.

Разработка авторулевых для кораблей и катеров с использованием элементной базы нового поколения (“Альбатрос”) и систем управления успокоителями качки больших НК, а затем внедрение указанных выше систем позволили обеспечить высокую мореходность кораблей.

В области создания средств измерения начался переход от приборов механического типа к электронным, обеспечивающим дистанционный контроль за работой технических средств (ТС). Первым таким прибором был многоточечный самопишущий потенциометр ЭПК-090, успешно испытанный в 1950 г. Наибольшее количество задач по автоматизации технических средств возникло в связи со строительством атомных подводных лодок. Их энергетические установки по своей физической сущности не могли обойтись без ряда специальных автоматических устройств, выполняющих функции управления, контроля и сигнализации, регулирования, блокировки и защиты.

Увеличение объема и степени автоматизации КТС (в частности АЭУ) привело к возрастанию значимости систем управления техническими средствами на корабле и увеличению влияния на тактико-технические элементы АПЛ и ее технико-экономические характеристики. Это обусловлено тем, что системы управления являются одним из средств, которые обеспечивают реализацию таких характеристик АПЛ, как время набора максимальной и малошумной скорости, дальность и длительность автономного похода, живучесть корабля, количество обслуживающего личного состава, точность стабилизации на курсе при использовании оружия и др. В целом следует подчеркнуть, насколько полно используются технические возможности КТС с помощью их систем управления, в значительной степени зависит боеспособность, скрытность и безопасность плавания корабля.

На АПЛ первого поколения управление АЭУ велось с помощью 5 систем автоматики и контроля, причем большинство механизмов управлялось личным составом с местных постов или дистанционно с пульта управления (ПУ). В число СУ АЭУ входили: система управления и защиты ядерного реактора СУЗ-627 (впоследствии СУЗ “Генератор”), разработчик ОКБ-12 МАП, руководитель А.С. Абрамов, главный конструктор С.А. Франкштейн; система регулирования АТ-627, разработчик ЦНИИ-45, руководитель работ Б.И. Козловский; система управления, сигнализации, блокировки и защиты отдельных механизмов и арматуры АЭУ УСБЗ-627, разработчик первоначально ПКБ-12, затем завод “Красная заря”, главный конструктор А.Ф. Пименов; управление маневровым устройством и защита главного турбозубчатого агрегата (ГТЗА) разрабатывались Ленинградским Кировским заводом (ЛКЗ). Данные системы, по разным причинам, не смогли в полной мере обеспечить управление АЭУ. Для управления ЛЭУ с пультов использовалось большое количество органов управления. Кроме того, электрические системы были выполнены на базе контактных элементов (электромагнитные реле, ползунковые потенциометры, радиолапмы и т.п.). Эти и ряд других недочетов привели к тому, что системы были недостаточно надежны, а повысить их ресурс свыше 10000 ч оказалось невозможным.

Конструктивные погрешности систем автоматического регулирования (АР) и СУЗ, особенно принципиальные недостатки принятой схемы регулирования, привели к усиленным поискам по их преодолению. В этих работах активное участие принимали сотрудники 1-го ЦНИИ МО: Б.И. Меламед, Ю.С. Карпенко, Н.В. Колесников, В.А. Кондрашов, Н.А. Ступин, К.В. Белавин, В.К. Востоков, Г.А. Блинов.

Предложения 1-го ЦНИИ МО были реализованы ЦНИИ-45 в системе АТ-627, в устройстве автоматической коррекции мощности по средней температуре (АКМСТ). Разработанное ОКБ-12, оно вошло в систему управления и защиты (СУЗ) “Генератор”. Одновременно с созданием АКМСТ Морской научно-исследовательский институт (МНИИ-1) судостроительной промышленности (впоследствии НПО “Агат”) начал разработку бесконтактной СУЗ “Экран” (главный конструктор Е.К. Беляков) с минимально контролируемого уровня мощности. Ряд новых идей был реализован позднее в СУЗ “Бега” ОКБ-12 и РУЗ-АМ ЦНИИ-45.

Необходимость повышения маневренности АЭУ, введение новых режимов ее использования, разгрузка операторов по управлению КТС определили требование о создании единой САР АПЛ второго поколения. Головным разработчиком САР АЭУ АПЛ проекта 671 стал ЦНИИ-45. В систему регулирования, управления и защиты АЭУ РУЗ-671 входили СУЗ-671 (Сясь) и системы управления частотой вращения ГТЗА (гидравлическая часть САР ГТЗА была разработана ЛКЗ и вошла в состав ГТЗА). Система УСБЗ, как и прежде, проектировалась отдельно. Такая кооперация была принята и для остальных АПЛ второго поколения.

Система регулирования управления и защиты (РУЗ) обеспечивала как совместное взаимосвязанное управление паропроизводящей установки (ППУ) и главным турбозубчатым агрегатом, так и раздельное управление ими. При этом работа АЭУ обеспечивалась как на номинальных, так и на пониженных параметрах, а также перекрестных режимах. Основным функциональным достоинством системы следует считать появление возможности одному оператору управлять частотой вращения ГТЗА и производительностью ППУ с помощью минимального количества органов управления.

Для разгрузки оператора от постоянного контроля за поддержанием заданной частоты вращения в систему был введен регулятор частоты вращения (РЧВ) ГТЗА, а также регулятор давления пара перед маневровым устройством ГТЗА.

В ходе проектирования и испытаний система РУЗ-671 была модернизирована с целью унификации (РУЗ-671 У) и увеличения ресурса до 25000 часов работы (РУЗ-671М).

Функции унифицированных СУЗ “Сясь”, “Бриг”, “Селигер” по сравнению с СУЗ “Экран” дополнены автоматическим управлением разогревом теплоносителя первого контура и экстренным снижением мощности реактора. СУ АЭУ выполнена в двухканальном варианте. С целью повышения ядерной безопасности установок в 1984-1985 гг. были разработаны и внедрены безламповая пусковая аппаратура и импульсная пусковая аппаратура (ИПУ) в СУЗ ППУ КН-З “Альбатрос” на НК с АЭУ.

Большой объем работы был выполнен по автоматизации электроэнергосистем кораблей. Поставленные вопросы их автоматизации были рассмотрены в 1-м ЦНИИ МО в 1956 г., тогда же был определен комплексный подход к автоматизации средств генерирования, преобразования и распределения электроэнергии. Впервые в практике дистанционно-автоматизированное управление электроэнергетических систем (ЭЭС) корабля было предусмотрено с помощью системы подобного назначения. “Терек” и “Орион” были приняты на противолодочном крейсере проекта 1123 и на большом противолодочном корабле проекта 1134 (главный конструктор Л.С. Майзель).

Для АПЛ этого периода характерно внедрение на них переменного тока. Одновременно внедрялись и системы дистанционно-автоматизированного управления ЭЭС. Таких систем было создано несколько: “Байкал” для ПЛ проекта 671, “Ока” для ПЛ проекта 670, “Кама” для ПЛ проекта 667.

Особо следует отметить систему автоматического управления “Кактус”, созданную для АПЛ проекта 661, с применением принципа централизованного телеуправления и телеизмерения с широким использованием бесконтактной элементной базы и самоконтроля исправности.

Следует отметить, что на АПЛ второго поколения впервые автоматизировано управление общекорабельными системами (ОКС) и системами обеспечения обитаемости “Ключ”, “Вольфрам”, “Аргон”. В период 1957-1966 гг. решалась проблема повышения автономности плавания. С этой целью разрабатывались автоматизированные электрохимические системы генерации воздуха АПЛ.

Первый опыт эксплуатации АПЛ и исследования в области пространственного маневрирования показали необходимость разработки таких систем управления движением (СУД), которые обеспечивали бы не только стабилизацию заданных глубин и курса, для чего были предназначены установленные на первых АПЛ системы “Гранит” и “Мрамор”, но и маневрирование по глубине и курсу, при взаимосвязанном управлении этими параметрами. Эту задачу решала установленная на АПЛ второго поколения система “Шпат”. В исследованиях 1-го ЦНИИ МО была обоснована необходимость создания систем, обеспечивающих управление ПЛ в аварийных ситуациях (заклинивание горизонтальных рулей, поступление воды в отсеки прочного корпуса, ошибки управляющего оператора). Для этого на АПЛ второго поколения была установлена система “Турмалин” и введена автоматическая связь этой системы с СУ АЭУ.

С начала 60-х годов начались работы по созданию СУД для кораблей с динамическими принципами поддержания (КДПП). Это была совершенно новая, не имеющая прецедентов в мировой практике сложная задача. Большая скорость кораблей требовала большей точности поддержания параметров движения, а их малое водоизмещение предъявило жесткие требования к массогабаритным характеристикам аппаратуры СУД. В связи с этим была поставлена задача комплексной автоматизации КДПП и создание СУД нового класса.

Аналогичные задачи решались и при создании СУД кораблей-экранопланов. В середине 80-х годов были разработаны и поставлены на корабли-экранопланы два образца систем - “Смена-3”, “Смена-4” (главный конструктор В.Д. Диамидов). В создании СУД больших НК и КДПП участвовали Д.С. Старинкевич, Н.С. Кованцев, Д.А. Скороходов и другие.

Революционным шагом в развитии и применении автоматических принципов управления кораблем, его техническими средствами явилось создание комплексной системы управления (КСУ) движением “Боксит” и “Тон” малой опытной АПЛ. Эти системы надежно обеспечивали управление всеми техническими средствами из центрального поста управления минимальным числом операторов при отсутствии местных постов управления. В этих КСУ ТС по-новому были решены вопросы надежности и ремонта за счет применения сменных модулей и диагностирования состояния аппаратуры с точностью до модуля, обеспечение ресурса с использованием ждущих режимов и т.п. В системе типа “Ритм” впервые в практике отечественного судостроения применена система централизованного контроля за работой технических средств - “Мелодия”.

Работы по созданию систем “Ритм”, “Боксит”, “Тон” начались в 60-х годах. Научное руководство осуществляли академик В.А. Трапезников от Института проблем управления (ИПУ) АН СССР, главным конструктором являлся О.П. Демченко, от промышленности принимали участие Л.В. Зиненко, К.А. Ландграф, В.В. Щеголев, В.Н. Соловьев, Г.А. Лукашенко и другие ученые, от 1-го ЦНИИ МО - Б.И. Меламед, В.К. Востоков, Б.П. Жуков, О.С. Данилевский, Г.А. Блинов.

Развитие комплексной автоматизации КТС послужило толчком к развертыванию в начале 60-х годов работ по созданию широкой номенклатуры датчиков параметров. Первый большой комплекс датчиков с унифицированными выходными сигналами для работы с системой “Ритм” создан в 1960-1965 гг. Этот комплекс включал в себя датчики теплотехнических параметров: давления и разности давлений, уровня, расхода, температуры; датчики параметров электрических сетей и приборы газового состава. Комплекс успешно прошел эксплуатацию на флоте и послужил базисом, на основе которого в последние 30 лет синхронно, с ужесточением эксплуатационных требований, осуществлялось совершенствование датчиков и создание принципиально новых и надежных приборов по опытно-конструкторским работам (ОКР): “Плавник” (1970-1975 гг.), “Информация” (1971-1978 гг.), “Ресурс-44” (1979-1984 гг.).

Выполненные работы позволили ресурс 10-12 тыс. ч для первого комплекса датчиков довести до 15 лет без каких-либо ограничений в течение этого срока. Наибольший вклад в создание корабельных датчиков внесли: Г.Г. Иордан, Н.М. Курносов, В.М. Булатов, И.А. Костромин, Б.И. Никитин, В.И. Сердюков, В.А. Скулябин, К.Е. Егоров и другие специалисты, от ВМФ - Н.В. Колесников, Е.С. Илларионов, В.И. Сивой, А.А. Орлов, Г.К. Чертов, В.Н. Мистрис, Ю.Е. Крылов, В.А. Кремлев.

70-е и начало 80-х годов характеризуются дальнейшим совершенствованием АЭУ, усложнением конструктивных и технологических особенностей, повышением маневренных характеристик, ужесточением требований к снижению виброакустических характеристик (ВАХ), расширением диапазона режимов эксплуатации. Слабоувязанные между собой по характеру технологических процессов СУ второго поколения оказались неспособными к управлению современными АЭУ.

Исследованию динамики СУ АЭУ было посвящено значительное количество работ, выполненных как в организациях промышленности, так и в 1-м ЦНИИ МО. Основным результатом этих исследований, в частности 1-го ЦНИИ МО, явилось: создание методологии построения принципиально новых СУ АЭУ, дальнейшее развитие теоретических и прикладных вопросов построения данных систем, направленных на решение важной для АПЛ проблемы - повышение качества управления корабельной АЭУ в интересах обеспечения постоянно возрастающих требований к эффективности боевого использования АПЛ.

Была развита концепция управления корабельной АЭУ в нормальных и аварийных режимах и при решении АПЛ тактических и противоаварийных задач, использования гибридных моделей в ядре, управления АЭУ, работы ЭУ и ее системы аварийной защиты в двух режимах (нормальном и форсированном), учитывая при этом предельные возможности установки, в том числе и за счет расширения предельно допустимых зон отклонения ее параметров, использования методов и принципов построения системы поддержки оператора, включенной в структуру СУ АЭУ. Результаты всех исследований нашли свое отражение в создании СУ ТС нового поколения и особенно в последующих перспективных СУ. В связи с этим промышленность и 1-й ЦНИИ МО приступили к созданию базовой СУ ТС третьего поколения. Впервые проектирование и разработку СУ ТС осуществлял единый головной разработчик - НПО “Аврора” (базовая организация в МСП по автоматизации корабельных технических средств). В СУ АЭУ были изменены структура и алгоритмы управления, в первую очередь за счет более полного использования свойств саморегулирования реактора, удалось добиться нулевого травления пара путем взаимосвязанной работы СУ “Муссон” и САР ГТЗА “Альмак”, реализована переменная структура в зависимости от режимов работы АЭУ.

КСУ ТС третьего поколения разрабатывались под руководством главных конструкторов В.В. Войтецкого, Н.Н. Попкова, В.В. Астрова, А.К. Петрова, А.А. Локтева, А.Д. Абельсона, В.П. Никитина, В.М. Корчанова, Г.И. Никитина, Л.М. Фишмана, от 1-го ЦНИИ МО участвовали Б.П. Жуков, А.А. Кривуля, Ю.С. Улямаев, С.Б. Энтин и другие специалисты.

На надводных кораблях также была успешно решена задача комплексной автоматизации газотурбинных и дизельных ЭУ, обеспечивающей управление скоростью корабля и ходовой рубки. Созданы системы управления техническими средствами “Сияние-540” для НК проекта 11540, а также КСУ ТС “Фиорд” для НК с АЭУ проекта 1144 и “Фиорд-41” для БРЗК с АЭУ проекта 1941. Системы строятся на бесконтактной элементной базе с применением микросхем малой и средней интеграции. Значительно возрос технический уровень средств автоматизации: их безопасность, ремонтопригодность, долговечность, степень стандартизации и унификации, стойкость к климатическим и боевым воздействиям, диагностирование неисправностей.

Автоматизация НК проводилась под руководством конструкторов: В.А. Андрезена, В.В. Судакова, Е.П. Проскурина, Ю.К. Шилова, Р.А. Клебанова, Б.Д. Ремизова, М.Г. Шперлинга, Н.В. Проскурякова, от ВМФ принимали участие: А.В. Филатов, В.В. Антипов, В.К. Востоков, Б.Ф. Пашкин и другие специалисты.

В 1981 г. в 1-м ЦНИИ МО была создана лаборатория электронных тренажеров под руководством О.А. Спиридонова. Сотрудниками лаборатории с различными промышленными организациями (НПО “Аврора”, НИТИ) были созданы и приняты в эксплуатацию ВМФ полномасштабные пультовые электронные тренажеры типа “Сула-41” в составе берегового тренировочного комплекса “Ольха-41”, “Сула-Э”, “Карамелька”, “Свежесть”, “Валонея” и др., обеспечившие подготовку личного состава ВМФ по управлению техническими средствами кораблей различных проектов. В настоящее время ряд тренажеров находится в стадии разработки и изготовления: комплексный тренажер “Каллао” для подготовки личного состава АПЛ четвертого поколения; специализированный тренажер “Альпинист” по управлению ГТУ НК проекта 1155; специализированный тренажер “Мажара” по управлению электроэнергетическими системами ДПЛ и НК.

В последнее время, с учетом достижений в области компьютерной техники и ограниченного финансирования новых разработок, приоритет в создании электронных тренажеров от традиционных операторских, включающих в свой состав реальные пульты управления КТС или их имитаторов, смещается на понятийные или интеллектуальные, построенные на основе локальных сетей ПЭВМ со стандартной периферией. Такие тренажеры разрабатываются НИИ “Центрпрограммсистем” в рамках работ “Межречье” и “Интегратор”; Российским научным центром (РНЦ) “Курчатовский институт” в рамках работы “Латкар”; ОКБМ в рамках работы “Поддержка” и другими организациями.

Достигнутый к началу 80-х годов уровень развития средств автоматизации позволил решить задачу проектирования и создания корабельных цифровых систем управления. В 1990 г. была разработана и поставлена на стенд первая цифровая система управления ГЭУ “Андромеда-2” в составе КСУ ТС “Ковар-2”. Кроме микропроцессоров-компонентов, в системе применены микро-ЭВМ “Луч”, “Лада” разработки НПО “Агат”. Кроме того, в СУ АЭУ “Ураган-БСМ-З”, поставленной на АПЛ проекта 971 в 1994 г., программно-логическое управление реализовано на базе микропроцессорных комплексов.

Первой отечественной цифровой КСУ ТС следует считать систему типа “Булат”, разработанную для АПЛ четвертого поколения. В 1995 г. был создан опытный образец такой системы. Руководитель работ - В.М. Корчанов, главный конструктор - А.К. Петров, затем Л.К. Гнедин, от ВМФ - Б.П. Жуков, А.А. Кривуля, Б.Ф. Пашкин, В.Н. Круглов, Л.Н. Добродицкий, С.В. Калач, С.Б. Энтин и другие.

В начале 90-х годов при создании СУ ТС активно внедряется концепция АСУ. В 1993 г. разработан технический проект (ТП) микропроцессорной КСУ ТС “Утес” с элементами АСУ. Более полно функции АСУ реализованы в разработанной ТП системе “Невод” для АПЛ “Нельма”.

В 1994 г. НПК “Система” разработал ТП новой системы четвертого поколения корабельной автоматизированной системы “Литий” для ПЛ “Лада” (главный конструктор Л.Е. Федоров). Подход, выбранный для проектирования системы, основывается на идее формирования интегрированной автоматизированной системы управления кораблем (АСУ ПЛ) на основе общекорабельной системы обмена данными (ОКС ОД).

В конце 80-х - начале 90-х годов в корабельные системы управления начали внедряться новые информационные технологии на базе методов моделирования, теории экспертных систем и искусственного интеллекта. В 1-м ЦНИИ МО проведены глубокие исследования по автоматизации борьбы за живучесть кораблей ВМФ на базе указанных методов (В.А. Береснев). Такие технологии реализуются в новом классе информационно-управляющих систем - системах интеллектуальной (информационной) поддержки (СИП) операторов при управлении ТС и командного состава при ведении борьбы за живучесть.


Общекорабельные системы и устройства

Наряду с энергетикой, электроэнергетикой и автоматизированными системами управления, контроля и защиты в послевоенный период интенсивно развивался и комплекс общекорабельных систем и устройств (ОКС и У) кораблей ВМФ. Разработка и внедрение ОКС и У тесно связаны с созданием энергетических средств кораблей ВМФ. Дальнейшее развитие энергетических установок и электроэнергетических систем позволило оснастить корабли новыми электрогидравлическими рулевыми машинами, якорными шпилями, спускно-подъемными и грузовыми устройствами.

Создание атомного океанского Военно-Морского Флота, необходимость несения его кораблями боевой службы в удаленных районах Мирового океана, выполнение международных обязательств на море потребовали разработки нового поколения корабельных устройств и систем. В этих условиях остро встала проблема всестороннего обеспечения кораблей в море на ходу в любых погодных условиях. Для ее решения в 1969 г. были начаты работы по созданию судов снабжения, а также устройств типа “Струна” и “Передача” для приема-передачи грузов на корабли ВМФ.

Первым ЦНИИ МО было выдано техническое задание НПО “Пролетарский завод” на разработку устройств, обеспечивающих передачу сухих грузов массой до 4000 кг и жидких грузов производительностью до 1000-1200 т/ч на волнении моря до 5 баллов включительно, а также передачу людей и снаряжения на аварийные подводные лодки. Эти устройства по своим параметрам превосходили в 1,2-1,5 раза существующие во флотах высокоразвитых государств мира. В свою очередь, разработка устройств потребовала создания принципиально новых мощных гидромоторов, электрогидравлических следящих систем и специальных лебедок со скоростью травления и выбирания канатных дорог до 400-500 м/мин. Особенно остро встал вопрос о реализации безударного приема-передачи ракет, боезапаса и людей. Эта задача была решена выполнением комплекса теоретических исследований, проектных проработок и макетных испытаний по конструктивному исполнению и доводке стыковочных узлов и систем автоматического программного управления, обеспечивающих прием и опускание груза на палубу с ускорением, не превышающим 2g, и посадочной скоростью до 1,5 м/мин.

На основе теоретических и экспериментальных исследований взаимодействия судна снабжения и принимающего корабля, соединенных канатными дорогами, были разработаны принципы и методы безопасного совместного плавания с учетом генерального курса к волне, размещения устройств по длине корабля, необходимых скоростей движения и углов перекладки руля при передаче-приеме грузов, что облегчило не только проектирование, но и эксплуатацию кораблей. Безопасность работы судна снабжения с принимающим кораблем обеспечивалась также вновь созданной системой “Интервал”, удерживающей требуемое расстояние между кораблями (50-70 м) при подаче грузов. Разработку устройств на “Пролетарском заводе” возглавляли А.Е. Маслов, Ю.Л. Довгалев и наблюдающий от ВМФ Г.А. Плугатырев. В работе принимал участие большой творческий коллектив ученых и конструкторов НИИ и конструкторских бюро судостроительной промышленности и ВМФ.

В 1974 г. изготовленные устройства приема и передачи сухих и жидких грузов были установлены на МТ “Днестр” и ВПК “Адмирал Макаров”. Межведомственные испытания, проведенные в том же году в Атлантическом океане и Средиземном море, подтвердили их высокую работоспособность. Устройства были рекомендованы к дальнейшему производству.

В 1976 г. за создание судов обеспечения, оснащенных устройствами для передачи грузов в море траверзным способом, группа специалистов промышленности и ВМФ была удостоена Государственной премии СССР, в их числе: А.Е. Маслов, Ю.Л. Довгалев, Ю.М. Украинский, Л.А. Равикович, Н.Н. Ларкин, Ю.И. Сапожников.

В настоящее время разработан типоряд передающих устройств третьего поколения для оснащения всех классов боевых надводных кораблей и подводных лодок.

Другой крупной проблемой в области создания корабельных устройств явилась разработка палубных механизмов, обеспечивающих взлет и посадку самолетов. Современные корабельные реактивные самолеты с горизонтальным взлетом и посадкой имеют достаточно большие взлетные скорости - до 300 км/ч и скорости посадки - 260 км/ч и широкий диапазон взлетно-посадочных масс - от 10 до 40 т. Предельные размеры полетной палубы и допустимые нагрузки, действующие на летчика и самолет, накладывают строгие ограничения на длину разбега при взлете и длину пробега при посадке самолета -до 100-110 м. Поэтому полетные палубы современных авианосцев оборудуются специальными взлетно-посадочными устройствами: катапультами, трамплинами, аэрофинишерами и аварийными барьерами.

Во второй половине 70-х годов было принято решение о начале строительства тяжелого авианесущего крейсера, предназначенного для базирования корабельных самолетов с горизонтальным взлетом и посадкой. Несмотря на то, что к моменту начала проектирования отечественный опыт разработки корабельных катапульт, аэрофинишеров и аварийных барьеров практически отсутствовал, научно-исследовательские институты и проектно-конструкторские бюро Военно-Морского Флота, Военно-воздушных сил, судостроительной и авиационной промышленности к этому времени выполнили целый комплекс научных исследований и проектных проработок, подтвердивших возможность создания этих средств, а 1-й ЦНИИ МО разработал и выдвинул требования к их проектированию и совместно с Невским проектно-конструкторским бюро выдал тактико-техническое задание на разработку опытных и головных образцов.

Создание катапульт, аэрофинишеров и аварийных барьеров для первого отечественного тяжелого авианесущего крейсера было поручено объединению “Пролетарский завод”. Научному коллективу, возглавляемому главным конструктором А.А. Булгановым, пришлось решать целый комплекс научно-технических и организационных задач для разработки самых энергоемких в мировом кораблестроении катапульт и аэрофинишеров, имеющих высокие показатели надежности, обеспечивающие требуемую безопасность взлета и посадки летательных аппаратов.

В отечественном судовом машиностроении параметры механизмов взлетно-посадочного комплекса не имели аналогов по давлению в гидросистемах, скоростям и быстротечности процессов. К научным исследованиям была привлечена академическая, вузовская и отраслевая наука, в результате чего созданы теоретические основы расчета процессов, протекающих в катапульте, аэрофинишере, аварийном барьере, и выполнен значительный объем экспериментов на математических и физических моделях, а также испытаний на заводских стендах и полигонах. Это позволило разработать для корабельных устройств клапан пуска, системы уплотнения щелевых цилиндров, их наружного обогрева, смазки катапульты, торможения челночно-поршневой группы, ее возврата, автоматики, а также измерительный комплекс, технологический процесс изготовления и сборки щелевых цилиндров катапульт, клапан управления аэрофинишером и аварийным барьером, демпфирующие устройства, приемный и тормозной торс, специальные гидравлические уплотнения, самосмазывающиеся материалы, систему документирования параметров аэрофинишера и т.д. В 1983 г. изготавливается первый опытный образец аэрофинишера и на береговом полигоне начинается его отработка на совместимость с самолетами путем пробега по полосе, а затем и посадками с воздуха. Первая посадка с воздуха на корабельный аэрофинишер, установленный на береговом комплексе, была осуществлена 1 сентября 1984 г. летчиками-испытателями В. Пугачевым и Н. Садовниковым, пилотировавшими самолеты Су-27.

В 1986 г. начались испытания аэрофинишеров и аварийного барьера тележками-имитаторами самолетов на предельно допустимых режимах по массе, скорости, боковым отклонениям. Для разгона тележек нагружателей аэрофинишеров и аварийного барьера использовалась корабельная паровая катапульта, опытный образец которой был изготовлен и установлен на наземном полигоне. 7 августа 1986 г. были проведены первые холостые пуски, а 29 августа - первый пуск тележки нагружателя. За время испытаний отработаны все системы катапульт, проведена ее тарировка тележками-нагружателями, были достигнуты требуемые характеристики по цикличности, времени разогрева, предельным перегрузкам и др., отвечающие выданному техническому заданию. Аэрофинишер, аварийный барьер и катапульта были предъявлены на межведомственные испытания.

Наземный испытательный, учебно-тренировочный комплекс корабельной авиации является уникальным стендом, обеспечивающим не только отработку летательных аппаратов и авиационно-технических средств, но и обучение, и тренировку летчиков и обслуживающего полеты персонала в условиях, близких к корабельным. Разработку взлетно-посадочных блоков комплекса осуществляло “Невское ПКБ”, строительство - Черноморский судостроительный завод, насыщение взлетно-посадочными устройствами - “Пролетарский завод”. Создание взлетно-посадочных блоков осуществляли О.К. Сурков, Ю.Д. Сергеев, А.И. Середин, П.С. Герасимов, А.А. Булгаков, И.А. Пашкевич, Б.А. Власов, А.С. Ривкин, Н.Н. Ларкин, Б.П. Костенко, главный наблюдающий ВМФ В.Е. Шеховцов. В 1988 г. взлетно-посадочные блоки были приняты государственной комиссией и переданы в эксплуатацию личному составу.

Межведомственные испытания аэрофинишера и устройства, работающего в режиме аэрофинишера и аварийного барьера, завершены в 1987-1988 гг. Тормозные машины были установлены на корабль, где в 1991 г. успешно прошли государственные испытания. Первая посадка на корабельные аэрофинишеры и взлет с трамплина ТАВКР “Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов” были выполнены летчиками испытателями В. Пугачевым и Т. Аубакировым на самолетах Су-27К и МиГ-29К 1 ноября 1989 г. Последний этап межведомственных испытаний по тарировочным испытаниям катапульты самолетами не был завершен в связи с прекращением финансирования работ по созданию катапультных самолетов.

Значительной проблемой в области корабельных устройств стало создание успокоительной качки. Первоначальная местная стабилизация антенных радиолокационных постов, артиллерийских и ракетных установок кораблей имела ряд существенных недостатков и не отвечала требованиям по условиям использования оружия. В это время параллельно во многих странах была разработана концепция общей стабилизации положения корабля на качке за счет успокоителей бортовой качки и доведения до требуемых норм стабилизации постов и установок оружия за счет местных систем стабилизации.

Внедрение успокоителей качки (УК) позволило повысить тактико-технические характеристики кораблей и улучшить условия их обитаемости. Необходимо отметить, что корабли отечественного Военно-Морского Флота были первыми в мире оснащены подобными устройствами. Создание эффективных и мощных успокоителей качки для различных классов кораблей потребовало совместной работы предприятий судостроительной отрасли и организаций ВМФ: ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова - в части разработки теории умерения качки корабля; ЦНИИ “Судового машиностроения” - в части силовых следящих приводов; ЦНИИ “Аврора” - в части систем управления; Северного проектно-конструкторского бюро - в части успокоителей качки, в целом, рулей и металлоконструкций; 1-го ЦНИИ МО - в части формирования требований к проектированию успокоителей качки.

За относительно короткое время были созданы и освоены: УК-56 - для эскадренных миноносцев, УК-134 - для ракетных и больших противолодочных кораблей, УК-134-6 - для крейсеров типа “Маршал Устинов”, УК-89-3 - для тяжелых крейсеров типа “Минск” и УК-135 - для противолодочных кораблей.

Дальнейшее развитие успокоители качки получили с разработкой их нового типа - с неубирающимися управляемыми рулями. В отличие от выдвижных они обладают меньшими габаритами и массой, повышенными скоростями перекладки, оснащены более современной системой управления, требуют меньших объемов и площадей для размещения на кораблях, а также более удобны в эксплуатации и ремонте. К таким, например, относятся успокоитель качки УК-6 с площадью рулей 6 м2 и насосным агрегатом НА-360. Ведутся работы по созданию подобных успокоителей качки с площадью пера руля - 4,5 м2, предназначенного для кораблей малого и среднего водоизмещения.

Значительный вклад в развитие теории успокоителей качки внесли ученые: В.А. Мореншильдт (ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова), В.Г. Поляков, В.О. Воробьев (ЦНИИСМ), А.Н. Холодилин (Кораблестроительный университет), Г.В. Черкизов (Северное ПКБ), Н.А. Шмырев (1-й ЦНИИ МО).

Возникшая в конце 50-х годов потребность резкого повышения мощности корабельных установок кондиционирования воздуха и последовательное ужесточение требований к их виброакустическим характеристикам были одной из серьезных научно-технических проблем, которые решал ВМФ.

На кораблях проектов 26- и 68-бис применялись пароводяные вакуумные и пароэжекторные машины 101Э, 2ЭМ и 3Э. На их базе по заказу ВМФ заводом “Компрессор” (г. Москва) сконструирован типоряд холодильных машин Э-250, Э-320 и Э-500 малогабаритного исполнения для первого поколения АПЛ и машин 9Э, 10Э для надводных кораблей 576 и 58 проектов.

Повышение требований к скрытности ПЛ и НК потребовало проведения дальнейших работ по снижению шумности работы холодильного оборудования. Было также продолжено совершенствование холодильных машин в части, касающейся уменьшения массогабаритных показателей, повышения экономичности и надежности. В результате для АПЛ второго поколения были созданы пароэжекторные холодильные машины типа Э-ЗООА/1, Э-500А/1, ЭХМ-1, ЭХМ-З, ЭХМ-5. Для надводных кораблей постройки 70-80-х годов на основе выполненных научно-технических разработок созданы холодильные машины типов 10ЭМ, 10ЭМАР и их тропическое исполнение - 20Э. В работах принимали участие ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова, Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения (СПМБМ) “Малахит”, ЦКБ МТ “Рубин”, Северное ПКБ, ВНИИхолодмаш при научно-техническом сопровождении 1-го ЦНИИ МО.

Попытки снижения виброакустических характеристик в источнике привели к созданию по требованию ВМФ для АПЛ второго-четвертого поколений ряда винтовых парокомпрессорных холодильных машин типа МХМВ-63П, 21МХМВ-63, МХМВ-250, 1МХМВ-250 и ЗМХМВ-290. Данные установки разработаны коллективом конструкторов ВНИИхолодмаша под руководством И.К. Савицкого, В.В. Катерухина и созданы на Читинском машиностроительном заводе.

Исследования ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова, ВНИИхолодмаша и 1-го ЦНИИ МО показали, что по виброакустическим характеристикам наиболее перспективны абсорбционные холодильные машины. В этом плане интересен опыт разработки в 60-х годах абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины для ленинградского Большого концертного зала “Октябрьский”. Теоретические основы этой работы были использованы при создании абсорбционно-бромистой холодильной машины (АБХМ) БМ-600 на заводе “Компрессор” коллективом под руководством главного конструктора Ю.А. Шапошникова, ответственного исполнителя Е.И. Елимовой и наблюдающих от ВМФ И.И. Космынина и Е.П. Лакунина. Машина была установлена на кораблях проектов 1134Б и 1164. В настоящее время с учетом опыта ее 25-летней эксплуатации ВНИИхолодмаш, на основе научных разработок ЦНИИ “Прометей” в области использования титановых сплавов в агрессивной среде водного раствора бромистого лития, для перспективных кораблей ВМФ создаются абсорбционные холодильные машины типа АХМ-0,5 (холодопроизводительность 0,5 МВт).

Строительство серии крупных авианесущих кораблей проекта 1143 потребовало холодильных машин с агрегатной мощностью 1-2 МВт. С этой целью использован научно-технический задел в области центробежных компрессоров. Под руководством главного конструктора И.М. Калнина во ВНИИхолодмаш был спроектирован и на Казанском компрессорном заводе освоен выпуск турбокомпрессорных холодильных машин типа МТХМ-1000 и МТХМ-2000.

Ужесточение требований по виброакустическим характеристикам (ВАХ) показало невозможность дальнейшего использования поршневых компрессоров в холодильных установках продовольственных камер. Поэтому возникла необходимость использования альтернативных способов получения холода. По предложению СПМБМ “Малахит” и 1-го ЦНИИ МО, использованы научно-технические достижения в области применения эффекта Пельтье в холодильных установках малой агрегатной мощности. В 1994 г. на научно-производительном предприятии “Истприбор” коллективом под руководством Б.Г. Накчебия проведены межведомственные испытания термоэлектрической холодильной установки (ТЭХУ) провизионных камер “Холод”, которые планируются к установке на перспективные корабли. В силу специфических условий Военно-Морской Флот в 80-е годы, помимо использования апробированных разработок в холодильной технике, инициировал конструкторские и научно-исследовательские работы в этой области.

В 1974 г. в ВМФ были приняты первые правила по предупреждению загрязнения моря (“ППМЗ-74”), которые регламентировали выполнение международной конвенции по предупреждению загрязнения моря нефтью (1954 г. Ойлпол, с поправками 1971 г.). На основании введенных правил в ВМФ были проведены НИОКР по оснащению кораблей и судов ВМФ оборудованием по предупреждению загрязнения моря нефтью. В результате корабли стали оснащаться нефтеводяными сепарационными установками, цистернами для сбора трюмных вод, автономными осушительными системами с насосами.

С принятием Конвенции 1973 г. и с поправками 1978 г. по предотвращению загрязнения с судов предусматриваются меры предотвращения загрязнения моря не только нефтью, но и вредными веществами, сточными водами и мусором. Это привело к разработке новых нормативных документов, концепции комплексных мероприятий по полной переработке нефтесодержащих и сточных вод, мусора корабля, а также к созданию соответствующих устройств.

В настоящее время по заданию 1-го ЦНИИ МО Центральное конструкторское бюро морской техники (ЦКБ МТ) “Рубин” разрабатывает устройство по очистке сточных, нефтесодержащих вод и комплектующего оборудования, удовлетворяющего требованиям ВМФ. В работе по созданию систем и устройств принимали активное участие специалисты и ученые различных организаций: Б.В. Подсевалов, Ю.М. Брусельницкий (ЦНИИ “ЛОТ”), О.П. Терешкевич, А.К. Брусов (ЦКБ МТ “Рубин”), В.Г. Федоров, Г.П. Надточий (1-й ЦНИИ МО).

В связи с внедрением атомных энергетических установок, повышением рабочих глубин погружения и водоизмещения подводных лодок в отечественном и зарубежном подводном кораблестроении возникла проблема повышения эффективности систем аварийного продуктирования (АП) и их энергообеспечения. Специалистами ведущих стран мира был развернут комплекс фундаментальных и поисковых работ, направленных на решение этой проблемы. Во Франции, Великобритании, США и Германии исследовались различные виды топлива и конструкций систем. Подобная работа была начата и в отечественном подводном кораблестроении. В 1958-1960 гг. специалистами 1-го ЦНИИ МО выполнена НИР по использованию в системах АП газогенераторов твердого топлива.

Особую актуальность эта проблема приобрела после гибели в 1963 г. во время глубоководного погружения американской АПЛ “Трешер”. Эта катастрофа послужила поводом к разработке во многих странах специальных программ НИОКР в области повышения безопасности плавания атомных подводных лодок, включавших работы по повышению эффективности систем АП строящихся и проектируемых АПЛ. В качестве первого этапа в решении проблемы в ВМС США на всех строящихся АПЛ корабельный запас воздуха высокого давления (ВВД) был увеличен вдвое. В отечественном кораблестроении было создано оборудование, рассчитанное на давление в системах ВВД 400 ата, вместо 200 ата, что позволило увеличить запас ВВД по весу в 1,6 раза, без увеличения габаритных показателей. Для повышения надежности и живучести системы ВВД, начиная с кораблей второго поколения, внедрена кольцевая схема.

Все работы проводились под руководством главного конструктора ЦКБ “Рубин” В.Н. Плотникова совместно с другими организациями и при общем наблюдении 1-го ЦНИИ МО. Специалистами ЦКБ МТ “Рубин” была разработана и внедрена на АПЛ второго поколения система аварийного продувания повышенной эффективности (АППЭ), позволившая заметно увеличить интенсивность продувания цистерн главного балласта. Наибольший вклад в создание и внедрение систем ВВД-400 и АППЭ внесли специалисты промышленности - Н.Ц. Куприянов, В.Н. Плотников, Е.Л. Гаврилов и представители ВМФ - Ф.К. Ярмолин, Б.П. Костров, В.А. Усачев, Н.Я. Бутенко.

Одновременно продолжались работы по созданию систем аварийного продувания продуктами сгорания твердого топлива (АП ПСТТ). В 1964 г. на ПЛ проекта 611 были успешно проведены первые испытания опытного образца такой системы.

Специалистами ВМФ были обоснованы требования к тактико-техническим характеристикам и конструкции подобных систем применительно к глубоководным АПЛ. В дальнейшем эти работы выполнялись в соответствии с постановлением правительства и включили в себя комплекс НИОКР, выполнявшихся предприятиями: СПМБМ “Малахит” Минсудопрома (головной разработчик). Московским механическим заводом “Искра” и НИИ химических топлив Авиапрома (разработчики зарядов топлива) с участием ЦНИИ “Аврора”, ПО “Северное машиностроительное предприятие” и ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова.

В течение 1970-1980 гг. на специально созданном уникальном наземном крупномасштабном стендовом комплексе “Импульс”, имитирующем условия продувания цистерн главного балласта (ЦГБ) на глубинах до 1000 м, проведена всесторонняя экспериментальная отработка всех элементов системы АП ПСТТ, позволившая создать оптимальные конструкции по реализации принципиально новой физической модели продувания балласта парогазовой смесью высокой температуры.

В результате этих работ на снабжение ВМФ были приняты газогенераторы с корпусами из стали: в 1975 г. для глубин погружения до 400 м, а в 1983 г. - до 1000 м.

Межведомственные корабельные испытания систем АП ПСТТ с такими газогенераторами были успешно завершены летом 1981 г. на АПЛ проекта 671РТ (глубина до 400 м), а также в 1984 г. и 1986 г. на опытной глубоководной АПЛ проекта 685 (всплытие с 300 и 800 м соответственно). В процессе этих испытаний была подтверждена высокая эффективность новых систем, превосходящих по интенсивности продувания балласта традиционные воздушные системы более чем в 10 раз.

На базе выполненных работ созданы серийные образцы систем АП ПСТТ, которые устанавливаются на строящихся АПЛ проекта 971, а также ведется проектирование этих систем для перспективных заказов.

В разработке и внедрении на отечественных АПЛ систем продувания с использованием газогенераторов твердого топлива активное участие приняли И.И. Кортуков, Ю.К. Куликов, А.М. Носов, И.А. Седов, О.К. Волков (ММЗ “Искра”), А.Н. Росторгуев, Д.Д. Аксененко (Ав. НИИХТ), Г.И. Никитин, Л.А. Гершт, В.Ю. Гуревич (НПО “Аврора”), Г.П. Горченков, О.Н. Михайлов (ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова), С.Л. Декан, Н.Т. Лысенков (ПО Северное машиностроительное предприятие), В.А. Сироткин, В.А. Тимофеев, А.А. Тюриков (СПМБМ “Малахит”), В.А. Усачев, Н.Я. Бутенко, Н.П. Никитин (1-й ЦНИИ МО) и ряд других специалистов.

Создание принципиально новых высокоэффективных систем аварийного продувания явилось существенным шагом в повышении тактико-технических элементов современных и перспективных ПЛ и решении проблемы безопасности эксплуатации глубоководных объектов.

В послевоенный период системы и устройства подводных лодок претерпели существенные изменения, а часть из них появилась впервые. К ним необходимо отнести и общесудовую автономную систему гидравлики. Данная система впервые была внедрена на ПЛ проекта 611 для обеспечения бесперебойного снабжения энергией всех потребителей с давлением 100 кгс/см2. В связи с ростом количества потребителей, начиная с ПЛ второго поколения, давление в системе гидравлики поднято до 150 кгс/см2. Одним из недостатков системы гидравлики явилось использование масла АУ, которое послужило источником возгораний. После объемного пожара на ПЛ К-З было принято решение о разработке и внедрении пожаробезопасной жидкости ПГВ, которая к 1973 г. заменила масло АУ на всех подводных лодках.

В связи с имевшими место многочисленными протечками жидкости из-за некачественных уплотнительных материалов был проведен комплекс работ по кардинальному изменению качества и срока службы уплотнительных материалов резинотехнических деталей и изделий (РТДИ), а также принципиальных схем. Вместо линейной внедрена кольцевая схема. При этом каждый потребитель обеспечивался питанием от двух насосных агрегатов, находящихся в разных отсеках, что позволило значительно повысить безопасность, надежность и живучесть системы гидравлики.



Главное за неделю