Бірақ ең перспективалысы химиялық энергияны жану немесе механикалық қозғалыссыз тікелей электр энергиясына түрлендірумен, басқаша айтқанда, генерациямен байланысты бағыт болды. электр энергиясыүнсіз түрде. Біз электрохимиялық генераторлар туралы айтып отырмыз. Іс жүзінде бұл әдіс қазіргі неміс тілінде қолданысын тапты суасты қайығы U-212. Анаэробты электр станциясының схемасы 12-суретте көрсетілген.

Электр механикалық генератор отын элементтеріне негізделген. Шын мәнінде, бұл үнемі зарядталатын қайта зарядталатын батарея. Оның жұмысының физикасы сутегінің оттегімен қосылуы кезінде электр тогы бөлінетін судың электролизінің кері процессіне негізделген. Бұл жағдайда энергияның түрленуі үнсіз жүреді, ал реакцияның жалғыз жанама өнімі суасты қайықтарында пайдалануды табу оңай болатын тазартылған су болып табылады.

Тиімділік пен қауіпсіздік критерийлері бойынша сутегі байланысқан күйде металл гидриді (сутегімен қосылатын металдың қорытпасы), ал оттегі сұйытылған күйде жеңіл және төзімді суасты қайықтарының арасында арнайы ыдыстарда сақталады. корпустар. Сутегі мен оттегі катодтарының арасында электролит қызметін атқаратын протон алмасуының полимерлі электролиттік мембраналары орналасқан.

Бір элементтің қуаты 34 кВт-қа жетеді, ал электр станциясының тиімділігі 70 пайызға дейін жетеді. Жасалған отын ұяшығы қондырғысының айқын артықшылықтарына қарамастан, ол мұхит класындағы сүңгуір қайықтың талап етілетін операциялық және тактикалық сипаттамаларын қамтамасыз етпейді, ең алдымен нысананы көздеу немесе жаудың торпедо шабуылынан жалтару кезінде жоғары жылдамдықтағы маневрлерді орындау тұрғысынан. Сондықтан, Project 212 сүңгуір қайықтары су астында жоғары жылдамдықпен қозғалу үшін аккумуляторлар немесе отын элементтері қолданылатын құрама қозғалтқыш жүйесімен және 16 цилиндрлі V-тәрізді дизельді қозғалтқыш пен синхронды генераторды қамтитын дәстүрлі дизельдік генератормен жабдықталған. Дизельдік генераторларқайта зарядтау үшін де қолданылады батареялар- ядролық емес сүңгуір қайықтардың дәстүрлі элементі. Тоғыз отын ұяшығы модулінен тұратын электрохимиялық генератордың жалпы қуаты 400 а.к. бірге. және табиғи теңіз шу деңгейінен төмен шу деңгейімен 20 күн бойы су астындағы позицияда 3 түйін жылдамдықпен суасты қайықтарының қозғалысын қамтамасыз етеді.

Біріктірілген электр станциялары

Жақында аралас электр станциялары танымал болды. Бастапқыда біріктірілген электр станциялары әскери кемелерді бір уақытта ұрыс үшін жоғары жылдамдықпен және мұхиттардың шалғай аудандарында операциялар үшін үлкен круиздік диапазонмен қамтамасыз ету ниетін тудырды. Атап айтқанда, қазандық-турбиналық және дизельдік электр станцияларының қосындысы Екінші дүниежүзілік соғыстың неміс крейсерлерінде пайда болды. 1960 жылдары кемелерде газ турбиналары пайда болды, олардың тиімділігі мен жұмыс сипаттамаларына байланысты олар қысқа уақыт ішінде және жоғары жылдамдықта ғана қолданыла алады. Бұл кемшіліктің орнын толтыру үшін олар қазандық-турбиналық (COSAG) немесе дизельдік (CODAG) электр станциясымен біріктіріле бастады. Біраз уақыттан кейін оттықтан кейінгі турбиналарды (COGAG) қажет ететін маршты газ турбиналары пайда болды. Біртекті газ турбиналы электр станциясына көшуге тек барлық режимдегі газ турбиналарының пайда болуы ғана мүмкіндік берді.

Тіпті фрегатта табылған CODEAG электр станцияларының (толық электр қозғалтқышы бар дизельді-газ турбинасы) бірегей комбинациялары бар. Герцог» Британдық корольдік теңіз флоты. Ол жасалған кезде дизайнерлер сүйретілген сонар антеннасын пайдаланған кезде төмен жылдамдықта өте төмен шу деңгейін қамтамасыз ету, сондай-ақ төмен жылдамдықтан жоғары жылдамдыққа жылдам өту қажеттілігінен шықты. Қондырғыға жалпы қуаты 31 000 а.к. болатын екі газ турбинасы кіреді. с., әрқайсысының сыйымдылығы 2000 литр болатын тұрақты токтың екі қозғалтқышы. с., пропеллер білігінің желілеріне салынған және жалпы сыйымдылығы 8100 литр төрт дизель генераторымен жұмыс істейді. бірге. Мұндай негізгі электр станциясы төрт режимде жұмыс істейді: негізгі беріліс қораптары өшірілген кезде минималды шу деңгейімен төмен жылдамдық; қозғалтқыш қозғалтқыштарымен бірге беріліс қораптары арқылы винттерде газ турбиналарының жұмысы кезінде жоғары жылдамдық; беріліс қорабы өшіп тұрғанда бір винт үшін бір газ турбинасын және екінші бұранда үшін бір қозғаушы қозғалтқышты пайдалану кезіндегі аралық жылдамдық; тек дизельдерді пайдаланған кезде маневр жасау. Пропеллер тек қана бұранда қозғалтқыштарынан кері бағытта жұмыс істейді.

2014 жылғы 5 сәуір Бұл жаңалық 18091 рет оқылды

«Калина» - бесінші буын ресейлік сүңгуір қайық, ауадан тәуелсіз қуат (анаэробты) қондырғысы (VNEU)

19 наурыз Ресей Әскери-теңіз күштерінің бас қолбасшысы адмирал Виктор Чирков бесінші буындағы ядролық емес сүңгуір қайықты жасау жобасы аталды деп мәлімдеді Калина, және жаңа сүңгуір қайық ауадан тәуелсіз қуатты (анаэробты) қондырғы алатынын еске салды. Чирков атап өткендей, ядролық емес сүңгуір қайықтардың, сондай-ақ көп мақсатты кемелердің жауынгерлік мүмкіндіктерін арттыру, олардың қаруына озық роботтық жүйелерді енгізу арқылы қамтамасыз ету жоспарлануда. Сонымен қатар, «ұзақ мерзімді перспективада бірыңғай су асты платформалары негізінде суасты қайықтарының жаңа буынын жасау жоспарлануда», - деп қосты адмирал.

Әскери-теңіз күштерінің сүңгуір қайықтар флотының негізін қазір үшінші буын суасты қайықтары құрайды. Төртінші буынның суасты қайықтары «Юрий Долгорукий»(955 жоба, Борея) және «Санкт Петербург»(677 жоба, «Лада») флотпен қызметке енді ғана кірісті. 2010 жылдың мамыр айынан бастап «Санкт Петербург»Әскери-теңіз күштерінің сынақ операциясында. Жоба 885 кемелері де ядролық сүңгуір қайықтардың төртінші буынына жатады «Күл». 2021 жылға қарай Әскери-теңіз күштері жеті ядролық сүңгуір қайықтарды алуды жоспарлап отыр «Күл».

VNEU әлемдік дамуындағы пионерлер үлкен дәстүрге ие немістер болды және жобаны жасады. U-212/214анаэробты өсімдікпен. Жобаны әзірлеу Калинажетелейді «Рубин» теңіз техникасының орталық конструкторлық бюросы (ЦКБ МТ) . Кәсіпорынның бесінші буындағы суасты қайықтарын әзірлеу туралы бюроның бас директоры Игорь Вильниц өткен жылы хабарлады. «Келесі ұрпақтың кемесінің сыртқы түрін қалыптастыру басталды және алдыңғы буын кемелерін және жаңа жобалардың жетекші кемелерін пайдалану кезінде түсетін ескертулер мен ұсыныстарды ескереді», - деді ол.

Ол болашақ кеменің сыртқы түрін анықтау мақсатында ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізу туралы айтты. Бұған бас конструкторлық бюромен қатар Қорғаныс министрлігі мен Әскери-теңіз күштерінің мамандандырылған институттары, сондай-ақ мердігерлер тартылған. «Рубин»- гидроакустикалық жүйелерді, электронды жабдықтарды, зымырандық және торпедалық қаруларды негізгі әзірлеушілер.

Бұл жұмыстың нәтижесі атомдық сүңгуір қайық жобасын жасау болды «Борей-А»және Ресей Әскери-теңіз күштері үшін 636 жобасын жаңғырту, жетілдірілген сүңгуір қайық жобасы «Лада».

Әскери-теңіз күштерінің бас штабының жоғары лауазымды өкілі бұған дейін Ресей Федерациясының 2020 жылға дейінгі мемлекеттік қару-жарақ бағдарламасында (SAP) дамуы туралы жарияланған бесінші буын сүңгуір қайық баллистикалық зымырандар үшін де, біркелкі болады деп мәлімдеді. қанатты зымырандар. Бұл сүңгуір қайықтар сонымен қатар шудың төмендеуімен, басқару жүйелерін автоматтандырумен, қауіпсіз реактормен және алыс қашықтықтағы қарулармен ерекшеленеді.

Суасты кемесі «Санкт Петербург»(677 жоба, «Лада»)

VNEU дамытуды 2015-2016 жылдары аяқтау жоспарлануда. Ал 2016-2017 жж., сәйкес Чиркова , Әскери-теңіз күштері үшін алғашқы жаңа сүңгуір қайық жасалады. Эксперименттік қондырғы 677 жобаның екінші сүңгуір қайығына орнатылады «Лада». Бұл жобаның бірінші кемесі «Санкт Петербург»қазір тәжірибелік жұмыста және кәдімгі дизельдік электр станциясын пайдаланады.

VNEU ресейлік дизайннан түбегейлі ерекшеленеді шетелдік аналогтарсутегін алу әдісі. Сүңгуір қайықтың бортында жоғары таза сутегін тасымалдамау үшін қондырғы дизель отынын реформалау арқылы тұтыну көлемінде сутегін өндіруді қамтамасыз етеді.

Ауадан тәуелсіз электр станциясының сынақтары 2013 жылдың маусым айында арнайы стендте өтуі керек еді «Рубин» Санкт-Петербургте. Бас қолбасшылықтағы дереккөздің айтуынша, 2012 жылдың күзінде қондырғы тәжірибелік сүңгуір қайықта сынақтан өтті. «Саров»Ақ теңізде және «VNEU жұмысында белгілі бір проблемалар, кейбір компоненттер мен жинақтардың сенімсіздігі анықталды».

Ағымға қосымша «Санкт Петербург»қойылған «Кронштадт»және «Севастополь». VNEU алу керек «Севастополь»және «Санкт Петербург»(табысты болған жағдайда теңіз сынақтары), а «Кронштадт»ескі батареялармен қалады, өйткені ол жоғары дайындықта және оны әлі қабылданбаған VNEU-мен қайта жабдықтаудың мағынасы жоқ.

Санкт-Петербург суасты қайықтар клубының төрағасының айтуынша Игорь Курдин , бірқатар елдерде, ең алдымен Германия мен Швецияда, VNEU бар мұндай қайықтардың жобалары «металлда жүзеге асырылады». «Бүкіл әлемде ауадан тәуелсіз қондырғылар Stirling қозғалтқышы ретінде танымал. Бұл қозғалтқыш жүз жылдан астам бұрын патенттелген. Әуеден тәуелсіз қондырғы орнату жоспарланған бірінші ресейлік ядролық емес сүңгуір қайық болды «Санкт Петербург». Бірақ, өкінішке орай, бұл жоба өтпеді. Сондықтан олар кәдімгі дизельді-электрлік сүңгуір қайық жасауға мәжбүр болды. Енді ол эксперименталды болып қалады және Солтүстік флотта терең теңіз сынақтарынан өтуі керек », - деді Курдин .

Сәйкес Курдина , негізінде бесінші буын сүңгуір қайықтар жасалады «Санкт Петербург», бірақ ең бастысы ауадан тәуелсіз қондырғыны құру болады және «бұл жерде үлкен қиындықтар бар». «Әуеден тәуелсіз қондырғылар құру - ядролық емес сүңгуір қайықтарды дамытудың бірден-бір жолы. Жүз жыл бұрын дизель-электр! Бұл «сүңгуір» сүңгуір қайықтар, өйткені олар батареяларын зарядтау үшін жиі су бетіне шығуы керек. Ал ауадан тәуелсіз қондырғы олардың мүмкіндігінше су астында қалуына мүмкіндік береді. ядролық сүңгуір қайықтар«, - деді сарапшы.

Ядролық сүңгуір қайықтармен салыстырғанда, ұқсас қондырғылары бар суасты қайықтарының басты артықшылығы Курдин олардың төмен шуын және төмен бағасын қарастырады.

«Ядролық қайықтар - бұл турбиналар, сондықтан мұндай жүйені үнсіз ету мүмкін емес. Тіпті Жапония сияқты технологиялық дамыған елдерде де ядролық суасты қайықтары жоқ, өйткені олар бұл өте қымбат деп есептейді. Сондықтан дизель-электрлік қайықтарды ауадан тәуелсіз электр станциялары бар суасты қайықтарына ауыстыру керек», - деді ол.

бұдан басқа Курдин қолданыстағы шектеулерді еске түсірді. сәйкес Балтық және Қара теңіздерде халықаралық шарттар, ядролық сүңгуір қайықтарды орналастыруға тыйым салынады (сондықтан барлық ядролық суасты қайықтары Солтүстік және Тынық мұхиты флоттары), және «шығудың жалғыз жолы - әуеден тәуелсіз электр станциясы бар қайықтарды жасау». Қазір Ресейде Қара теңізде бір дизель-электрлік сүңгуір қайық қалды Alrosa. «НАТО мүшесі Түркияның 14 сүңгуір қайығы бар екеніне қарамастан. Бұл арақатынас Ресейдің пайдасынан алыс», - деп атап өткен сарапшы, ең алдымен, жаңа буын суасты қайықтары Қара теңізде сұранысқа ие болады деп болжайды.

Ол бұл туралы өткен жылғы халықаралық жарыста еске алды теңіз салоныголландиялық дизель-электрлік сүңгуір қайық көрмеге қойылды «Дельфин». «Мені сонда шақырды. Олар маған артқы машина бөлмесінен басқаның бәрін көрсетті. Кейбір мәліметтерге қарағанда, оларда ауадан тәуелсіз электр станциясы орнатылған, яғни үлкен құпия, сондықтан олар мұны бізге көрсетпеді », - деп сенеді Игорь Курдин .

Өз кезегінде кәдімгі қару-жарақ бойынша PIR орталығы бағдарламасының директоры Вадим Козюлин Мен бұл технология Ресей үшін «өте қажет» екеніне келісемін. «Өкінішке орай, ол Ресей үшін әлі қол жетімді емес. Мұнда бірінші кезекте немістер. Француздарда да осындай технология бар. Бірақ, әрине, олар бізбен бөліспейді, сондықтан сіз өз ақылыңызды пайдалануыңыз керек. Мұны істеу біздің қолымызда, сондықтан аталған Чирков уақыт пен осы технологияны алуға жұмсалады. Ресейдің ғылыми әлеуеті айтарлықтай. Соңғы 20 жылда әскери техника дамыды және осы уақыт ішінде флот өгей қыздың рөлінде болды », - деді. Козюлин .

Оның айтуынша, Ресей үшін мұндай электр стансаларын құру технологиясы басым, ал «бұл жоба – негізгі жоба» болып саналады. «Бұл технология сүңгуір қайықтарға жиырма немесе одан да көп күнге дейін су астында қалуға мүмкіндік береді», - деді ол суасты қайықтары Ресейдің барлық флоттарында сұранысқа ие болады деп болжайды.

Басылымды қызметкерлер дайындады CompMechLab® сайт материалдарына негізделген Әскери-өнеркәсіптік кешен жаңалықтары .

Сайттағы осы тақырып бойынша басқа жаңалықтар:

23.02.2014
16.03.2013
27.09.2012
18.09.2012.
10.09.2012.
18.08.2012
26.05.2012
26.04.2012

«Шетелдік әскери шолу» № 6. 2004 ж (59-63 б.)

1-дәрежелі капитан Н.СЕРГЕЕВ,

капитан 1-дәрежелі И.ЯКОВЛЕВ,

капитан 3-разряд С.ИВАНОВ

Дәстүрлі дизельді электр станциясы (PP) бар суасты қайықтары өте жақсы тиімді құралол анықтаған міндеттерді шешуге және суасты қайықтарына қарағанда, әсіресе теңіздің жағалау және таяз су аймақтарында жұмыс істегенде бірқатар артықшылықтарға ие болу. Бұл артықшылықтарға төмен шу деңгейі, төмен жылдамдықта жоғары маневрлік және PLA-мен салыстырылатын соққы қуаты жатады. Сонымен қатар, ядролық емес сүңгуір қайықтардың Әскери-теңіз күштеріне қосылуы көбінесе оларды жасау мен пайдаланудың төмен құнына байланысты. Сонымен қатар, олардың бірқатар кемшіліктері бар, атап айтқанда, аккумулятор батареясында (АБ) энергияның аз болуына байланысты су астында қалған жағдайда уақыттың шектеулі болуы. АВ зарядтау үшін сүңгуір қайық су бетіне қалқып шығуға немесе дизельді қозғалтқышты су астында (RDP) режимін пайдалануға мәжбүр болады, нәтижесінде оны радар, инфрақызыл, оптоэлектронды және акустикалық құралдармен анықтау ықтималдығы артады. Батареяларды зарядтау үшін қажетті RPD астында навигация уақытының аккумуляторды зарядсыздандыру кезеңіне қатынасы «немқұрайлылық дәрежесі» деп аталады.

Су астындағы круиздік қашықтықты арттырудың бірнеше жолы бар, олардың негізгілері ядролық емес суасты қайықтарының дәстүрлі электр станциясын және оның құрамдас бөліктерін жетілдіру мақсатындағы ғылыми-техникалық және технологиялық әзірлемелер болып табылады. Дегенмен, в заманауи жағдайларбұл бағытты жүзеге асыру негізгі мәселені шешуді толық қамтамасыз ете алмайды. Шетелдік сарапшылардың пікірінше, бұл жағдайдан шығудың жолы суасты қайығында қосалқы ретінде қызмет ете алатын әуеден тәуелсіз электр станциясын (VNEU) пайдалану болып табылады.

Осы тақырып бойынша жұмыс барысында алынған табысты нәтижелер жаңадан салынған қосалқы VNEU-ларды жабдықтауға және жұмыс істеп тұрған дизель-электрлік сүңгуір қайықтарды жаңартуға мүмкіндік берді. Соңғысында электр станциясының өзі, отын мен тотықтырғышты сақтауға арналған цистерналар, тұтынылатын реагенттер массасын ауыстыруға арналған цистерналар, қосалқы механизмдер мен жабдықтар, сондай-ақ басқару және басқару құрылғылары бар күшті корпусқа қосымша бөлімше құлады. Болашақта VNEU суасты қайықтарында негізгі ретінде пайдалану жоспарлануда.

Қазіргі уақытта ауадан тәуелсіз электр станцияларының төрт негізгі түрі бар: тұйық циклді дизельдік қозғалтқыш (DZTs), Stirling қозғалтқышы (DS), отын элементтері немесе электрохимиялық генератор (ЭКГ) және жабық циклды бу турбиналық қондырғы.

VNEU-ге қойылатын негізгі талаптар мыналарды қамтиды: төмен шу деңгейі, төмен жылу генерациясы, қолайлы салмақ пен өлшем сипаттамалары, пайдаланудың қарапайымдылығы мен қауіпсіздігі, ұзақ қызмет ету мерзімі және төмен құны, қолданыстағы жағалау инфрақұрылымын пайдалану мүмкіндігі. Көбінесе бұл талаптарды Стирлинг қозғалтқышы, ЭКГ және жабық циклды бу турбиналы қондырғысы бар қосалқы электр станциялары қанағаттандырады. Сондықтан бірқатар елдердің әскери-теңіз күштері оларды ядролық емес сүңгуір қайықтарда практикалық қолдану бойынша белсенді жұмыс жүргізуде.

Стирлинг қозғалтқышы бар электр станциясы. 1982 жылы шведтік Kokums Marine AV компаниясы үкіметтің бұйрығымен өз дамуын бастады. Сарапшылар бастапқыда Stirling қозғалтқышы бар VNEU-ны дәстүрлі дизель-электр станциясымен (DEEU) бірге жұмыс істейтін көмекші ретінде қарастырды. Олардың зерттеулері негізгі ретінде жасалған жаңа қондырғыны (дәстүрлі DEPU қолданбай) өндіру тым қымбатқа түсетінін және техникалық талаптарсүңгуір қайықтың электр станциясына жүктелгенін қанағаттандыру қиын болады.

Корольдік Швед Әскери-теңіз күштері бірнеше себептерге байланысты Stirling қозғалтқышы бар VNEU-ді таңдады: жоғары қуат тығыздығы, төмен шу деңгейі, дизельді қозғалтқыштарды өндірудің жақсы дамыған технологиялары, сенімділік және пайдаланудың қарапайымдылығы.

DS жоғары меншікті қуаты дизель отынын жану камерасында оттегімен бірге жағу арқылы қол жеткізіледі. Сүңгуір қайықта қажетті оттегі сұйық күйде сақталады, бұл заманауи криогендік технологиялармен қамтамасыз етіледі.

Стирлинг қозғалтқышы сыртқы жану қозғалтқышы болып табылады. Оның жұмыс істеу принципі өндірілген жылуды пайдалануды қамтиды сыртқы көз, және оның ішінде орналасқан жұмыс сұйықтығын беру жабық цикл. DS сыртқы көзден алынған жылуды механикалық энергияға айналдырады, содан кейін оны генератор тұрақты токқа айналдырады. Қозғалтқыштың жабық жұмыс тізбегінің бөлігі болып табылатын регенератор жұмыс сұйықтығынан алады жылу энергиясы, оның кеңеюінен кейін пайда болады және газ бағытын өзгерткен кезде оны қайтадан циклге қайтарады.

DS екі әрекетті поршеньдерді пайдаланады. Поршеньдің үстіндегі кеңістік кеңейту қуысы, ал поршеньдің астындағы кеңістік - қысу қуысы. Әрбір цилиндрдің қысу қуысы сыртқы арна арқылы салқындатқыш, регенератор және жылытқыш арқылы көрші цилиндрдің кеңейту қуысына қосылады. Кеңейту және қысқару фазаларының қажетті комбинациясы иінді тарату механизмінің көмегімен жүзеге асырылады. Стирлинг қозғалтқышының схемалық диаграммасы суретте көрсетілген.

ДС жұмысына қажетті жылу энергиясы жоғары қысымды жану камерасында дизель отынын және сұйық оттегін жағу арқылы түзіледі. Оттегі мен дизельдік отын 4:1 қатынасында жану камерасына түседі, онда олар жағылады.

Жұмыс процесінің қажетті температурасын ұстап тұру және материалдардың жеткілікті ыстыққа төзімділігін қамтамасыз ету үшін ДС жобалауда арнайы газды рециркуляциялау жүйесі (ГРС) қолданылады. Бұл жүйе жобаланған

жанармай қоспасының жануы кезінде пайда болатын газдармен жану камерасына түсетін таза оттегін сұйылту.

Стирлинг қозғалтқышының жұмысы кезінде пайдаланылған газдардың бір бөлігі бортқа шығарылады, бұл көпіршіктердің ізінің пайда болуына әкелуі мүмкін. Бұл ДС-да жану процесі пайдаланылмаған оттегінің көп мөлшерімен жүретініне байланысты, оны пайдаланылған газдардан бөлуге болмайды. Пайдаланылған газдар теңіз суында еріген кезде пайда болатын көпіршіктердің санын азайту үшін газдар мен су араласатын абсорбер қолданылады. Бұл жағдайда пайдаланылған газдар арнайы жылу алмастырғышта 800-ден 25 ° C-қа дейін алдын ала салқындатылады. Жану камерасындағы жұмыс қысымы пайдаланылған газдарды суасты қайықтарының әртүрлі суға батыру тереңдіктерінде жұмыс істейтініне дейін жоюға мүмкіндік береді, бұл үшін арнайы компрессорды пайдалануды қажет етпейді, бұл шуды жоғарылатты.

Сыртқы жылумен қамтамасыз ету процесі міндетті түрде қосымша жылу шығындарымен бірге жүретіндіктен, дизельдік қозғалтқыштың ПӘК дизельдік қозғалтқышқа қарағанда аз. Коррозияның жоғарылауы DS-да әдеттегі дизельдік отынды қолдануға мүмкіндік бермейді. Төмен күкіртті отын қажет.

Швед бағдарламасы үшін United Sterling компаниясынан V4-275 типті DS қабылданды. Бұл төрт цилиндрлі қозғалтқыш (әр цилиндрдің жұмыс көлемі 275 см3). Цилиндрлер шу мен дірілді азайту үшін V-пішінінде орналасқан. Қозғалтқыштың жану камерасындағы жұмыс қысымы 2 МПа құрайды, бұл оны суасты қайықтарының 200 м-ге дейінгі тереңдікте пайдалануын қамтамасыз етеді.Қозғалтқыштың үлкен тереңдікте жұмыс істеуі үшін пайдаланылған газды қысу қажет, бұл пайдаланылған газ үшін қосымша қуат тұтынуды қажет етеді. жою және шу деңгейінің жоғарылауына әкеледі.

DS негізіндегі бірінші электр станциясы 1988 жылы модернизациядан кейін ұшырылған Некен типті сүңгуір қайықпен жабдықталған. Стирлинг қозғалтқышы, дизельдік отынға арналған резервуарлар, сұйық оттегі және қосалқы жабдықтар сүңгуір қайықтың күшті корпусына енгізілген нөлдік қалқымалы қосымша секцияға орналастырылды. Осыған байланысты қайықтың ұзындығы 10 пайызға артты, бұл оның маневрлік қабілетінің өзгеруіне аздап әсер етті.

Екі DS типті V4-275R 75 кВт тұрақты тұрақты генераторларда жұмыс істейді. Қозғалтқыштар екі сатылы демпферлік дірілді оқшаулағыш құрылымдарда шу оқшаулағыш модульдерде орналастырылған. Сынақтар көрсеткендей, DS сүңгуір қайықтың борттық жүйелерін қуаттандыруға, аккумуляторды қайта зарядтауды қамтамасыз етуге және қайықты 4 түйінге дейін жылдамдықпен жылжытуға қажетті жеткілікті мөлшерде электр энергиясын өндіруге қабілетті. Көбірек жету үшін жоғары жылдамдықтарнегізгі қозғаушы қозғалтқыштың жүрісі мен қоректенуімен, қозғалтқышты АВ-мен бірге пайдалану қарастырылған.

Біріктірілген электр станциясын пайдаланудың арқасында су асты жағдайында навигация уақыты 3-5 күннен 14 күнге дейін, ал патрульдік жылдамдық 3-тен 6 торапқа дейін артты. Нәтижесінде сүңгуір қайықтардың жасырындығы артты.

Швед сарапшыларының пікірінше, Stirling қозғалтқышы кеме жағдайында жоғары сенімділік пен техникалық қызмет көрсетуді көрсетті. Оның шу шығаруы қозғалтқыштың шуынан аспайды және эквивалентті қуатты дизельдік қозғалтқыштың шуынан 20-25 дБ төмен.

Швед Әскери-теңіз күштері Готланд типіндегі осы қосалқы VNEU сүңгуір қайығын жабдықтайды. Осы үлгідегі үш сүңгуір қайық салу туралы келісім-шартқа ел үкіметі 1990 жылы наурызда Көкімсімен қол қойды. Осы серияның бірінші сүңгуір қайығы - «Готланд» - 1996 жылы, келесі екеуі: «Апланд» және «Халланд» - 1997 жылы пайдалануға берілді. Модернизациялау барысында «Вестерготланд» типті суасты қайықтарын осы үлгідегі қосалқы электр станцияларымен жабдықтау жоспарлануда.

Шетелдік ақпарат көздеріне сүйенсек, DS қозғалтқыш жүйесімен жабдықталған швед сүңгуір қайықтары тәжірибеде жақсы нәтиже көрсетіп үлгерді. Атап айтқанда, оқу-жаттығулар барысында дәстүрлі дизельді-электр станциясы бар «Галланд» сүңгуір қайықтарының Испания әскери-теңіз күштерінің сүңгуір қайықтарынан артықшылығы дәлелденіп, АҚШ және Франция әскери-теңіз күштерінің ядролық суасты қайықтарымен бірлескен навигация кезінде оның жақсартылған өнімділік сипаттамалары көрсетілді.

ЭКГ бар электр станциясы. Электрохимиялық генератор – отынның химиялық энергиясы тікелей электр энергиясына айналатын қондырғы. ЭКГ негізі отын ұяшықтары (FC) болып табылады, онда электр энергиясын өндіру процесі жүреді, отын мен тотықтырғыштың өзара әрекеттесуінен туындайтын, отын ұяшығына үздіксіз және бөлек жеткізіледі. Негізінде отын элементі гальваникалық элементтің бір түрі болып табылады. Соңғысынан айырмашылығы, ФК тұтынылмайды, өйткені белсенді ингредиенттерүздіксіз беріледі (отын және тотықтырғыш).

Зерттеу барысында әртүрлі отын түрлері мен тотықтырғыштар сынақтан өтті. Ең жақсы нәтижелерге оттегі мен сутегі арасындағы реакцияны қолданғанда қол жеткізілді, олардың өзара әрекеттесуі нәтижесінде электр энергиясы мен су түзіледі.

Сутегі мен оттегінің салқын жануы арқылы тұрақты токтың пайда болуы ұзақ уақыт бойы белгілі және су астындағы көліктерде электр энергиясын өндіру үшін сәтті қолданылған. Электр энергиясын өндірудің бұл принципі сүңгуір қайықтарда 1980 жылдары ғана қолданылған. ПА-да оттегі мен сутегі жоғары қысымды, төзімді резервуарларда бөлек сақталды. Электрохимиялық генераторлар аккумулятор батареяларына қарағанда тиімдірек болғанымен, оларды суасты қайықтарында пайдалану газ күйінде сақталған отын реагенттерін жеткізу сүңгуірдің қажетті ұзақтығына мүмкіндік бермегендіктен қиындады.

Оттегін сақтаудың ең оңтайлы тәсілі сұйық күйде (криогенді түрде – 180°С температурада), сутегі – металл гидрид түрінде.

1980 жылдардың ортасына қарай IKL (Ingenieurkontor Lubeck), HDW (Howaldtswerke Deutsche Werft AG) және FS (Ferrostaal) фирмаларын қоса алғанда, неміс GSC (неміс суасты қайық консорциумы) Siemens отын ұяшықтары бар эксперименттік құрлықтағы ЭКГ қондырғысын жасап шығарды. тексеру бірлескен жұмысоның құрамдас бөліктері - отын элементтері, сутегі және оттегі сақтау жүйелері, құбырлар, басқару жүйелері, сондай-ақ дәстүрлі электр станциясымен жұмыстың өзара әрекеттесуі.

PL. ЭКГ прототипі сынақтар аяқталғаннан кейін оны жұмыс істеп тұрған суасты қайығына өзгертулерсіз орнатуға болатындай құрылымдық түрде жасалған. Жағалаудағы сынақтардың нәтижелері ЭКГ бар PU суасты қайықтарында тиімді пайдаланылуы мүмкін екенін көрсетті.

1989 жылы Германия Әскери-теңіз күштерінің мүддесі үшін HDW кеме жасау зауытында ЭКГ-мен қосалқы VNEU жабдықталған 205 жобадағы U-1 сүңгуір қайығының тоғыз айлық теңіз сынақтары сәтті аяқталды. Нәтижесінде ұшақтың осы түрінің басшылығы тек дизельді-электр станциясы бар суасты қайықтарын одан әрі салудан бас тартты және «гибридті» (ЭКГ негізгі және қосалқы электр станциясы ретінде ДЭУ) пайдалану туралы шешім қабылдады. Әрі қарайғы зерттеулер ECH негізгі ретінде осындай қондырғыларды әзірлеуге бағытталған.

Құрылымдық жағынан ЭКГ полимерлі мембраналары (РЭМ) бар электрохимиялық модуль болып табылады. Барлық модульдер бір жақтауға орнатылған және оларды тізбектей де, параллель де қосуға болады.

ЭКГ-сы бар электр станциясында қосалқы суды пайдаланатын салқындату жүйесі және қалдық газ жүйесі болып табылады. Соңғысы АВ желдету жүйесіндегі қалдық сутегінің жануын және борттық қажеттіліктер үшін қалдық оттегінің пайдаланылуын қамтамасыз етеді. Электр станциясын басқару жүйесі күзет басқару жүйесімен біріктірілген, оның бақылаушылары орталық постта орналасқан.

Отын ұяшықтарындағы энергияның түрленуі үнсіз. Электр станциясының бөлігі ретінде айналмалы немесе тербелмелі қозғалыстарды орындайтын түйіндер жоқ. Ол аз жылу бөледі, соның нәтижесінде физикалық өрістердің пайда болуына айтарлықтай әсер етпейді. Айналмалы бөліктері бар жалғыз көмекші жүйе салқындату жүйесі болып табылады, бірақ ол суасты қайықтың акустикалық өрісінің деңгейіне қатты әсер ететіндей шулы емес.

Екі жақты кеңістікте орналасқан цилиндрлерде сақталған металл гидридінің сутегін бөліп, соққыға төзімді күйде сұйық күйде сақталған оттегін буландыра бастауы үшін отын элементтеріндегі реакциялардың бастапқы активтенуі көп электр энергиясын қажет етпейді. төмен магнитті болаттан жасалған криогенді цистерналар.

Электр станциясының бұл түрі айтарлықтай тиімді, ол жоғары тиімділікке ие - 70 пайызға дейін және бұл көрсеткіш бойынша ол басқа ауадан тәуелсіз электр станцияларынан айтарлықтай асып түседі. Әртүрлі типтегі VNEU тиімділігінің шығыс қуатының салыстырмалы деңгейіне тәуелділігі туралы салыстырмалы деректер графикте көрсетілген. Энергияны түрлендіру процесі төмен деңгейде жүреді Жұмыс температурасы(60-90 °С). Бастапқыда басталған электрохимиялық процесті ұстап тұру үшін жұмыс кезінде жүйенің аздаған жылу мөлшері қажет. ЭҚ өндіретін жылудың бір бөлігін жылыту сияқты тұрмыстық мақсаттарға пайдалануға болады. Қондырғыдан алынуы қажет жылу мөлшері аз, сондықтан электр станциясын борттық сумен мәжбүрлеп салқындату ұзақ уақытты қажет етпейді (оның жұмыс істеу күніне дейін). Реакция кезінде пайда болған суды тиісті өңдеуден кейін ішуге пайдалануға болады.

Ықшам отынның, сериялы қосылған ұяшықтардың комбинациясы кез келген қажетті кернеуді алуға мүмкіндік береді. Кернеуді реттеу отын элементтері жинақтарындағы пластиналар санын өзгерту арқылы жүзеге асырылады. Ең жоғары қуатқа қол жеткізуге болады сериялық қосылымбұл элементтер.

ЭКГ-мен ЭД жұмысы суға бату тереңдігіне байланысты емес. Мұндай электр станциясы өндіретін электр энергиясы тікелей қайықтың негізгі коммутаторына түседі. 65 пайыз ол қозғалыс пен кеме қажеттіліктеріне жұмсалады, 30 пайыз. - электр станциясының салқындату жүйесі мен қалдық газдар жүйесі үшін 5 пайыз. - электр станциясының қосымша жабдықтары үшін. Көмекші электр станциясы аккумулятормен қатар жұмыс істей алады, суасты қайықтың электр қозғалтқышын қамтамасыз етеді және басқа тұтынушыларды қуаттайды, сондай-ақ аккумуляторды қайта зарядтай алады.

Неміс және итальяндық әскери-теңіз күштері үшін жасалып жатқан 212А типті төрт және екі суасты қайықтарын, сондай-ақ Грекия мен Корея Республикасының флоттарына арналған 214 катердің экспорттық нұсқасын қосалқы қуатпен жабдықтау жоспарлануда. ЭКГ бар өсімдік.

Неміс Әскери-теңіз күштеріне арналған 212А типті қайықтардың бірінші қосалқы сериясының екі сүңгуір қайығы 34 кВт тоғыз отын ұяшығымен шамамен 300 кВт номиналды қуаты бар ЭКГ бар қосалқы электр станциясымен жабдықталған. Екінші қосалқы сериядағы қайықтарды екі 120 кВт отын ұяшығымен жабдықтау жоспарлануда. Олар қуаты 34 кВт болатын отын элементтерімен бірдей салмақ пен өлшем сипаттамаларына ие болады, бірақ сонымен бірге олардың тиімділігі 4 есе артады. 212А типті сүңгуір қайық екі апта бойы су астында тұра алады. Бұл қондырғының номиналды қуаты AB қолданбай-ақ 8 түйінге дейін жылдамдықты дамытуға мүмкіндік береді.

Жанармай элементтеріне негізделген электр станцияларының модульдік дизайны оларды салынып жатқан суасты қайықтарына орнатуды жеңілдетіп қана қоймайды, сонымен қатар оларды бұрын салынғандармен, тіпті неміс сүңгуір қайықтарын импорттаушы елдердің кеме жөндеу зауыттарында лицензия бойынша салынғандарымен жабдықтауға мүмкіндік береді.

Сонымен қатар, мұндай электр станциясы, неміс мамандарының пікірінше, жоғары техникалық қызмет көрсетуге және ұзақ қызмет мерзіміне ие.

Жабық циклдің бу турбиналық қондырғысы (СТУ). PTU MESMA (Module d «Energie Sous-Marin Autonome) Rankine тұйық циклінде жұмыс істейтін, экспорттық сату үшін Француз Әскери-теңіз күштерінің DCN кеме жасау бөлімі әзірлеген.Оны өндіруге француздық Teknikatom, Thermodyne, Air Liquide компаниялары қатысады, «Бертин», сондай-ақ «Empresa Nacional Bazan» кеме жасау зауыты (Испания).

MESMA – екі контурлы қондырғы. Бірінші реттік контурда этанолдың оттегіде жануы нәтижесінде жылу тасымалдағыш (бу газы) пайда болады, ол бу генераторының жолынан өтіп, екінші контурда айналатын суға жылу береді. Су генераторға қосылған бу турбинасын басқаратын жоғары қысымды буға айналады. Оттегі сүңгуір қайықтың бортында сұйық күйінде арнайы ыдыстарда сақталады. Жану реакциясының өнімдері борттан шығарылатын су және пайдаланылған газдар болып табылады. Бұл суасты қайықтарының көріну мүмкіндігін арттыруға әкелуі мүмкін.

Жану камерасында жану 6 МПа қысымда жүреді, нәтижесінде қондырғы 600 м-ге дейінгі тереңдікте жұмыс істей алады, сондықтан жану өнімдерін борттан шығару үшін компрессор қажет емес.

MESMA STP бар электр станциясының ПӘК-і 20 пайызды құрайды, бұл энергияны көп түрлендіру кезінде үлкен жоғалтуларға байланысты - отынның жануы, қатты қызған бу өндіру, үш фазалы ток өндіру және оны кейіннен тұрақты токқа айналдыру.

Тұтастай алғанда бүкіл қондырғы айтарлықтай ықшам және ұзындығы 10 м және ені 7,8 м қысымды корпустың секциясында орнатылған.Оттегі сұйылтылған күйде сүңгуір қайықтың қысым корпусының ішіндегі арнайы амортизациялық тіректерде орнатылған цилиндрлерде сақталады. тік күйде.

1998 жылдың қыркүйегінде MESMA электр станциясының прототипінің стендтік сынақтары аяқталды. 2000 жылдың сәуірінде Чербургтегі кеме жасау зауытында қысым корпусында орналасқан бірінші кеме электр станциясы жасалды. Қабылдау сынақтары аяқталғаннан кейін электр станциясы бар модуль француз лицензиясы бойынша салынып жатқан Agosta 90V типті Гази суасты қайығын жабдықтау үшін Пәкістанға жөнелтілуі керек еді. Бұл құрылыс кезінде қосалқы ауадан тәуелсіз электр станциясы орнатылатын осындай типтегі бірінші сүңгуір қайық. Бұрын жасалған тағы екі сүңгуір қайықтарды кейінірек жаңарту және жөндеу барысында олармен қайта жабдықтау жоспарлануда.

Қосалқы ауадан тәуелсіз электр станцияларын ядролық емес сүңгуір қайықтарда пайдалану суға түсу ұзақтығы бойынша олардың өнімділік сипаттамаларын жақсартуға мүмкіндік берді, бұл қайықтардың жасырындығын арттырды және олардың жауынгерлік мүмкіндіктерін кеңейтті. Салынып жатқан сүңгуір қайықтардан басқа, қосалқы VNEU оларды жаңғырту процесінде қолданыстағы дизельді сүңгуір қайықтармен жабдықталуы мүмкін. Технологияларды одан әрі дамыту және осы негізде VNEU сапалы жаңа сипаттамаларын алу, ең алдымен, ядролық емес сүңгуір қайықтарға ядролық мәселелерге тән мәселелерді шешуге мүмкіндік береді.

Пікір қалдыру үшін сайтқа тіркелу керек.

1

Мақалада суасты қайықтарының құрылған және әзірленген әуеден тәуелсіз электр станцияларының (airindependentpower /AIP) нұсқалары берілген. Жылу қозғалтқыштары (іштен жанатын қозғалтқыштар, сыртқы жылумен қамтамасыз ететін қозғалтқыштар, бу турбиналы және газ турбиналы электр станциялары), отынның химиялық энергиясын электр энергиясына тікелей түрлендіру негізіндегі суасты қайықтарының ауадан тәуелсіз электр станцияларын қолданудың шамамен шектері және іске асыру мысалдары. энергия (полимер электролит (немесе протон алмасу мембранасы)) көрсетілген.Отын элементтері, қатты оксидті отын жасушалары, сутегін алу үшін көмірсутекті отындарды реформалау), жоғары қуатты батареялар, жоғары металдандырылған отындар және «термит қоспалары». Суасты кеме жасауда әртүрлі технологияларды енгізу мысалдары және осы технологияларды жасау бойынша ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізетін компаниялар көрсетілген. Электр станцияларын пайдаланудың негізгі ерекшеліктері, олардың артықшылықтары мен кемшіліктері келтірілген.

отын түрлері

электр станциясы

суасты кемесі

Әуеден тәуелсіз электр станциясы (VNEU)

1. Васильев В.А., Чернышов Е.А., Романов И.Д., Романова Е.А., Романов А.Д. Ресейдегі және КСРО-дағы ауаға тәуелсіз электр станциялары бар суасты қайықтарының даму тарихы // NNSTU im. Р.Е. Алексеев. - 2012. - No 4. - С. 192-202.

2. Генкин А.Л. Сүңгуірлерді апаттық жылытуға арналған газсыз отындағы анаэробты жылу көзі // Кеме жасау. 2010. - No 2. - С. 36-38.

3. Дядик А.Н., Замуков В.В., Дядик В.А. Кемедегі ауадан тәуелсіз электр станциялары. - Санкт-Петербург: Кеме жасау, 2006. - 424 б.

4. Замуков В.В., Сидоренко Д.В. Ядролық емес сүңгуір қайықтар үшін ауадан тәуелсіз электр станциясын таңдау // Кеме жасау. - 2012. - No 4. - С. 29-33.

5. Замуков В.В., Сидоренко Д.В., Петров С.А. Суасты қайықтарына арналған ауадан тәуелсіз электр станцияларының жағдайы және даму болашағы // Кеме жасау. - 2007. - No 5. - С. 39-42.

6. Захаров И.Г. Әскери кеме жасаудағы концептуалды талдау. - Санкт-Петербург: Кеме жасау, 2001. - 264 б.

7. Никифоров Б.В. Литий-иондық батареялар дизельді-электрлік суасты қайықтары үшін электр энергиясының негізгі көзі ретінде // Кеме жасау. - 2010. - No 2. - С. 25-28.

8. Чернышов Е.А., Романов А.Д. Алюминий негізіндегі жоғары металданған отын және оны қолдану // Техникалық ғылымдар – теориядан практикаға. - 2013. - No 24. - 69-73 б.

9. Ястребов В.С. Су астындағы зерттеулерге арналған терең теңіз технологиясының жүйелері мен элементтері. - Л .: Кеме жасау.

10. Доктор Карло Копп. Әуеден тәуелсіз қозғалыс – қазір қажеттілік // Бүгінгі қорғаныс. – 12/2010 ж.

Ядролық емес сүңгуір қайықтың (сүңгуір қайықтың) электр станциясы ауыр, массасының 30% дейін және көлемді, 50% дейін ығысу, конструкциясы. Алайда, классикалық дизельді-электр қондырғысы тиімді жұмыс істемейді, дизельді қондырғы және көмірсутекті отынмен қамтамасыз ету су астында, жер бетінде пайдаланылмайды, егер толық электр қозғалтқышы режимі орындалмаса, аккумуляторлар «қажетсіз» болады. . Сондықтан суасты қайықтары алғаш пайда болғаннан бері жылулық «бір қозғалтқыштардың» әртүрлі түрлері ұсынылды, олар келесі бағыттар бойынша дамыды:

• Жылуды сақтау (натрий сірке қышқылы, сұйық металл).
• Жабық және ашық циклды бу турбиналық қондырғылар: тотықтырғыш ретінде сутегі асқын тотығын пайдаланып металдарды немесе көмірсутекті отынды жағу (Вальтер циклі).
• Іштен жанатын қозғалтқыштар: ашық цикл («Y», «Postal», ED-VVD, Kreislauf), жабық цикл (сутегі мен оттегін пайдалану, REDO, ED-IVR, ED-KhPI), тотықтырғыш ретінде сутегі асқын тотығын қолдану (X) -1, ПВХ), оттегінің қатты көзін пайдалану (натрий супероксиді).

Суретте. 1 және 2 Электр станцияларын қолданудың болжалды шектері және суасты қайық жобасын көрсете отырып жүзеге асыру мысалдары келтірілген.

Күріш. 1. Сүңгуір қайықтағы әртүрлі электр станцияларын қолдану ауқымы

* - орнатылған қаруы жоқ сүңгуір қайықтар.

** - тәжірибелік сүңгуір қайық зертханасы.

Күріш. 2. Әртүрлі ток көздерінің қуаты мен жұмыс ұзақтығының диаграммалары

* белгісі бөлек қарастырылатын ауқымды белгілейді.

Суреттен. 1 шын мәнінде батареялары бар ең үлкен суасты қайықтары атом электр станциясымен жабдықталған суасты қайықтарынан үлкенірек екенін көрсетеді. Дегенмен, бұл басқа типтегі электр станцияларымен суасты қайықтарының дамуына кедергі келтірмейді. Сіз торпедаға мысал келтіре аласыз, олардың барлығы салыстырмалы өлшемдері бар әртүрлі электр станцияларымен жабдықталған.

Қазіргі уақытта электр станциялары әзірленуде және жүзеге асырылуда:

• Жылу қозғалтқыштары: сыртқы жылу беретін қозғалтқыштар (Стирлинг), тұйық циклды дизель, жабық циклды бу турбиналары, жоғары металдандырылған отын мен тотықтырғыштың әртүрлі комбинацияларын пайдаланатын жабық циклды газ турбиналы қондырғылар.
• ЭКГ-да қолданылатын сутегін алу үшін отынның химиялық энергиясын электр энергиясына тікелей түрлендіру (отын элементтері), соның ішінде көмірсутекті отын түрлендіру/риформинг және металдың гидротермиялық тотығуы.
• Теңізде зарядталмайтын жоғары сыйымды батареялар.
• Шағын атом электр станциялары, соның ішінде қосалқы.

Іс жүзінде барлық электр станциялары үшін әмбебап тотықтырғыш - оттегі қабылданған. Бұл оны ауадан алудың салыстырмалы жеңілдігімен және оны сақтау жүйелерін өңдеумен, көп жағдайда – криогенді сақтаумен байланысты.

Әртүрлі ауадан тәуелсіз электр станцияларының ерекшеліктерін қарастырыңыз.

1. Жылу қозғалтқыштарына негізделген ЕО

Осы түбегейлі әртүрлі қондырғылардың барлығы қолданылатын отынмен (сұйық көмірсутектер) және отынның химиялық энергиясын механикалық, содан кейін электр энергиясына механикалық түрлендіру арқылы біріктірілген. Сонымен қатар сұйық көмірсутекті отынның сақтау және тасымалдау артықшылығы бар. Отын-балласты цистерналарын пайдалану және теңізде жанармай құю мүмкіндігі ықтимал диапазонды айтарлықтай арттырады. Бұл конструкциялар «қозғалтқыштың су астында жұмыс істеуі» (RDP / Schnochel) режимінде тотықтырғыш ретінде атмосфералық ауаны пайдалана алады.

1.1. Жабық циклды дизельдік қозғалтқыштарға негізделген электр станциясы (CCD, жабық циклды дизель, CCD)

Бұл жүйелер ең кең таралған, кейбір DZT дизельді қозғалтқыштарды пайдалану тәжірибесіне негізделген. Алғашқы жобалар Бертін және Джевецкийдің сүңгуір қайықтары болды, Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін КСРО-да ДЗТ (А615) бар суасты қайықтары жаппай шығарылды. Олардың технологиялық артықшылығы - «стандартты» дизельді қозғалтқыштарды пайдалану, яғни арзанырақ және экипажды оңай оқыту. Дегенмен, дизельдік қозғалтқыштың жоғары шуын жоюдың қиындығы бұл технологияның дамуын шектейді. Жабық циклды дизельдік электр станциялары құрылымдық жағынан ерекшеленеді, бірақ жұмыс принципі ұқсас: СО2 жану өнімдерінен / пайдаланылған газдардан шығарылады, 1 кг дизельдік отын жанған кезде 3,19 кг СО2 түзіледі, оны кәдеге жарату қажет. , мысалы: теңіз суында еріту арқылы ( Argo / ED-IVR), қатты өнімдерді сіңіру (ED-CPI, натрий супероксиді, натрий хлориді) немесе мұздату, содан кейін газ қоспасы оттегімен байытылады және цилиндрлерге жіберіледі.

Қазіргі уақытта RDM (Голландия) жабық циклді дизельді қозғалтқышқа негізделген SPECTER (Submarine Power for Extended Continuous Trialand Range Enhancement) электр станциясын ұсынады. Осындай жұмыстарды COSMOS (Италия), CDSS (Ұлыбритания) және TNSW (Германия) жүргізді. Дегенмен, шағын сүңгуір қайықтарды қоспағанда, осы электр станциялары бар сериялық суасты қайықтары салынбайды.

1.2. Сыртқы жылумен қамтамасыз етілген қозғалтқышқа негізделген ЕО (Стирлинг)

Анаэробты қондырғылардың бөлігі ретінде пайдаланылуы мүмкін барлық белгілі тікелей циклді энергия түрлендіргіштерінің ішінен Stirling қозғалтқыштары оларды ядролық емес сүңгуір қайықтарда пайдалану перспективасын анықтайтын бірқатар қасиеттермен жақсы салыстырылады: жарылыс процестерінің болмауына байланысты жұмыс кезінде төмен шу. және суасты қайықтарының акустикалық жасырындығына әсер ететін жұмыс циклінің жеткілікті тегіс ағыны; жоғары тиімділік, жану өнімдерінің жоғары қысымы, бұл компрессорсыз 200 м-ге дейінгі тереңдікте жану өнімдерін борттан шығаруға мүмкіндік береді, көмірсутекті отынның әртүрлі түрлерін пайдалану мүмкіндігі.

Кемшіліктері: жоғары құны; жобаның күрделілігі, жоғары технологиялық сыйымдылығы; жиынтық қуаттың ең төменгі мәні 75 кВт, мүмкін ең қол жеткізілген 600 кВт. Осы ЕО-ны іске асыру мысалдары А-17, А-19, Имп. Ояшио, мүмкін 041 және 043 түрі.

1.3. Бу турбиналық электр станцияларының жабық циклі

Қазіргі уақытта MESMA (Moduled'EnergieSous-MarineAutonome) жабық циклды бу турбиналары Agosta90B және Scorpene жобасының сүңгуір қайықтарында жүзеге асырылуда. DCN концернінің мәліметі бойынша MESMA электр станциясының шығу қуаты 200 кВт. Зауыт жылу алмастырғыштың бастапқы контурында этил спирті мен оттегінің газ тәрізді қоспасын жағу арқылы жылу энергиясын шығарады. Қосалқы тізбек - бұл жоғары жылдамдықты турбогенераторды басқаратын бу турбинасы. Қазіргі уақытта Бразилияда, Итагвайда суасты қайықтарын шығаратын кеме жасау зауыты (MetalStructuresManufacturingUnit) салынып жатыр. Бұл кеме жасау зауытында PROSUB кеме жасау бағдарламасының бөлігі ретінде корпус бөліктерін өндіруге қажеттінің бәрі бар. Жетекші сүңгуір қайық 2016 жылы сынақтан өтуі керек.

Ресейдегі осы дамудың аналогын «SPMBM Malahite» ААҚ және NSAID «Turbokon» зерттеулері деп атауға болады.

1.4. Жабық циклды электр станциясының газ турбиналық қондырғысы

Суасты қайықтарын жабық циклді газ турбиналық қондырғымен жабдықтаудың әртүрлі нұсқалары әзірленуде. Газ турбиналық қозғалтқыш (ГТҚ) іштен жану қозғалтқышымен салыстырғанда діріл сипаттамалары төмен теңдестірілген жылу қозғалтқышы болып табылады, шу газ турбиналық қозғалтқыштың әлсіз нүктесі болып табылады, дегенмен акустикалық бұзылулардың жиілігі жоғары, оны дыбыстың әсерінен азайтуға болады. оқшаулау. Ресейде NPO Saturn қазіргі заманғы шағын газ турбиналық қозғалтқыштар үшін резервке ие ұшақәскери мақсат. Бүгінгі күні «Малахит» СПМБМ ОАО «Сатурн» НПО және «Гелиймаш» НПО-мен бірлесіп газ турбиналық қозғалтқыштары бар VNEU құру бойынша есептеу зерттеулерін жүргізді.

2. Отын элементтеріне негізделген ЭК

Отын элементі – отынның және тотықтырғыштың химиялық энергиясын электр энергиясына түрлендіретін электрохимиялық құрылғы. Отын жасушалары қазбалы отынды (негізінен табиғи газ немесе бензин) немесе сутегін тікелей (PEM отын элементтері жағдайында) пайдалана алады.

Отын жасушаларының дамуының негізгі бағыттары: Полимер электролит (немесе протон алмасу мембранасы) отын элементтері PEM/PEMFC, фосфор қышқылының отын жасушалары (PAFC), балқытылған карбонатты отын жасушалары (MCFC), қатты оксидті отын жасушалары (SOFC).

2.1. Протон алмасу мембранасына (PEM) негізделген EI

Төмен температуралы ЭКГ-ның меншікті қуаты шамамен 65 Вт/кг, қызмет ету мерзімі шамамен 5000 сағат.Бұл ретте сутегінің меншікті шығыны 0,045 - 0,048 кг/кВт*сағ, оттегі шығыны 0,36 - 0,38 құрайды. кг/кВт*сағ. BZM120 отын элементтері әрқайсысының қуаты 120 кВт, салмағы 900 кг, көлемі 500 литр. Отынның құрамы сутегі + оттегінің реакция өнімдерімен суы 1 г реакция өніміне энергияның бөлінуі және реакция өнімдерін суасты қайықтарында жоюдың қарапайымдылығы бойынша теориялық тұрғыдан ең жақсы құрам болып табылады. Дегенмен, сутегі жинақтау жүйелерінің массасы айтарлықтай, сутекті криогенді сақтау кезіндегі қоры сақтау жүйелерінің массасының 5% аспайды, газ тәрізді мөлшері металаралық қосылыстарда адсорбцияланған күйінде шамамен 3% құрайды. Электр станциялары мен жағалау инфрақұрылымын құрудың жоғары құны, отынды сақтаудағы технологиялық проблемалар, жеткіліксіз жабдықталған пункттерде суасты қайықтарын ұйымдастырудың мүмкін еместігі ұтқырлық пен жауынгерлік тұрақтылықты айтарлықтай төмендетеді, өйткені базаның жойылуы іс жүзінде суасты қайықтарын пайдалануды мүмкін емес етеді. Сондықтан құрамында сутегі бар отынды сақтаудың баламалы нұсқалары (NH3, металл гидридтері, гидрореактивті отын) және одан сутегін алудың нұсқалары әзірленуде.

2.1. Метанол реформаторы мен PEM негізіндегі ES

Метанол дизельдік отынға қарағанда жылулық құндылығы төмен және улылығы жоғары, бірақ оның тазалығы оны реформаторларда қолдануға мүмкіндік береді. HDW алыс мұхиттық (теңіз) аудандарында кең ауқымды міндеттерді шешуге арналған дизель-электрлік сүңгуір қайықтың тұжырымдамасын әзірледі, Жоба 216. Осыған ұқсас жобаны DCNS S-80A жобасы үшін әзірледі. Біріктірілген электр станциясын, оның ішінде компанияның төрт дизельдік генераторын, литий-иондық аккумуляторларды және электрохимиялық генераторларын пайдалану арқылы құпиялылықты арттыруға және суасты қайықтарының автономды әрекеттерінің ұзақтығын арттыруға қол жеткізу жоспарлануда. Соңғысының жұмысын қамтамасыз ету үшін метанол-бу реформері бар борттық сутегі генераторын пайдалану жоспарлануда. Генератордың жұмыс істеу принципі келесідей: метанол сумен араласады, буланады, содан кейін реакторға беріледі. Метанол-су қоспасы сутегімен қаныққан газ қоспасына айналады, ол мембрананы тазарту қондырғысына түседі. Сутегінің негізгі бөлігі мембрана арқылы және одан әрі отын ұяшығына өтеді. Схема қосымша дизельдік генератордың арқасында үлкен диапазонды қамтамасыз ететін және жағалау инфрақұрылымының осалдығын төмендететін пайдаланылған отын тұрғысынан PEM-ге қарағанда артықшылықтарға ие. Дегенмен, талап етеді қосымша жүйелерсүңгуір қайықтың бортында - СО2 реформинг және кәдеге жарату.

2.3. Қатты оксидті отын ұяшықтарына (SOFC) негізделген ES

Қатты оксидті отын ұяшықтары жоғары температуралы отын элементтері тобына жатады. Олар 1000 °C-қа дейінгі температурада жұмыс істейді және әртүрлі отын түрлерін пайдалана алады: сутегі газы немесе көмірсутектер (бензин, дизель, керосин), табиғи газ. Сонымен қатар, олардың ерекшелігі - күкірт пен СО катализаторды уландыратын төмен температуралы отын элементтерінен айырмашылығы, тазарту дәрежесі төмен отынды пайдалану мүмкіндігі, атап айтқанда күкірт үшін. Тағы бір артықшылығы - SOFC жұмыс кезінде жоғары температурада CO2 шығарады. Микрогаз турбинасының тиімділігін арттыруға, электр энергиясын өндіруге немесе басқа көмекші қажеттіліктерге не мүмкіндік береді. Бұл ЭҚ-ны Wärtsilä сияқты әртүрлі компаниялар жасауда.

Алайда мұндай жүйе СО2 пайдалануды да қажет етеді.

3. Теңізде зарядтау жүйесі жоқ аккумуляторға негізделген PP

Қазіргі уақытта жылу қозғалтқыштарының (PP) бәсекелестерінің бірі суасты қайықтарын тек жоғары қуатты аккумуляторлармен жабдықтау болып табылады. Ұқсас конструкциялар су астындағы көліктерде де қолданылады. Теориялық тұрғыдан алғанда, электр станциясының қарапайым түрі, алайда, қазіргі заманғы аккумуляторлар салыстырмалы түрде жоғары қуат тұтынуымен (50 кВтсағ-тан астам) су астында ұзақ уақыт (14 күннен астам) тұруын қамтамасыз ету үшін жеткіліксіз сыйымдылыққа ие. Дәстүрлі қорғасын-қышқылды аккумулятор (және басқалары) осы мақсатқа қойылатын талаптарға сәйкес келмейді, бірақ Rolls-Royce Zebra аккумуляторлары немесе литий-ионды аккумуляторлар сияқты балама технологиялардың пайда болуымен бұл мүмкін болды, сонымен қатар, аккумуляторлардың басқа түрлері әзірленуде: күкірт-натрий, натрий-күміс, натрий-никель хлориді, литий-хлор, литий-күміс, литий-полимер, никель-металл гидрид және т.б.. Батареяның болжалды сыйымдылығы 1-кестеде көрсетілген.

Кесте 1. Әр түрлі типтегі аккумуляторлардың меншікті массалық энергиясы

Батарея Түрі	Меншікті сыйымдылық, Вт*сағ/кг
Қорғасын қышқылы
Никель-кадмий
Күміс-мырыш
Натрий сульфиді (NaS)

Сонымен қатар, аккумулятордың меншікті қуат сыйымдылығы зарядсыздандыру режиміне байланысты және қорғасын-қышқылды аккумуляторлар үшін сағаттық разряд режимінде 22 Вт*сағ/кг-дан 1000 сағаттық режимде 55 Вт*сағ/кг дейін әр түрлі болуы мүмкін.

Навигациялық құралдарды қуаттандыру үшін ұзақ разряд кезеңі бар батареялар жасалды, мысалы, сілтілі марганец-мырыш электрохимиялық жүйесі, бірақ олардың қуаты аз.

4. Жоғары металданған отын негізіндегі ПП

Негізінен бұл бағытта тек ғылыми-зерттеу жұмыстары жүргізіледі. Бұл схеманың артықшылықтары: өнімдердің жоғары калориялылығы, жарылыс/өрт қауіпсіздігі, өнімді өзгертпей бірге немесе бөлек сақтау мүмкіндігі. физикалық және химиялық қасиеттері, жану өнімдері қатты күйде болады, бұл кәдеге жарату жүйесін жеңілдетеді. Жанармай мен тотықтырғыштың әртүрлі нұсқалары бар жобалар бар: Al + O2, Mg + CO2, Al + CrO3 / S / Fe2O3, Li + CrO3, Li + SF6, ал отын мен тотықтырғыш қатты және сұйық / газ тәрізді күйде болуы мүмкін. . Дизайндары өте әртүрлі. Жану камералары келесідей болуы мүмкін: тікелей ағынды, циклонды, қабатты, көпіршікті / су асты, жер үсті жану. Жылу энергиясын түрлендіру ГТП ЗТ, ПТУ ЗТ-да, сыртқы жылумен қамтамасыз етілген қозғалтқыш негізінде жүзеге асырылуы мүмкін.

Газсыз отынға негізделген электр станциясын қолданыстағы сүңгуір қайықтардың өлшемдеріне орналастыруға болатынын және салыстырмалы бағалау дизельді сүңгуір қайықтың негізгі нұсқасынан артықшылығын көрсетті. Дегенмен практикалық жүзеге асырушағын электр станциялары ғана өтті, мысалы, Advanced Lightweight Torpedo-да бұл электр станциясы Rankine циклінің қозғалтқышымен және салқындатқыш ретінде теңіз суымен жабдықталған, отын - литий металы, тотықтырғыш - газ тәрізді күкірт гексафториді.

5. «Термит қоспалары» негізіндегі EC

Негізінен шағын және ультра шағын электр станциялары әзірленуде, олардың кейбіреулері тек жылу өндіруге пайдаланылады. Бұл электр станциялары жылу аккумуляторларымен жабдықталуы мүмкін, яғни электр станциясының жұмыс уақыты термит зарядының жану уақытынан айтарлықтай асып түседі. Зарядтарда «екінші түрдегі тотықтырғыштар» қолданылады, бұл қосылыстар олардан оттегін босату үшін соншалықты көп жылуды қажет етеді, олардың органикалық заттармен қоспалары жануға қабілетсіз. Айта кету керек, тотықтырғыштың құрамындағы оттегінің жалпы мөлшері емес, отынның тотығуына жұмсалатын мөлшері қызықтырады. Қолданылатын қатты тотықтырғыштар бөлетін оттегінің мөлшері қосылыс салмағының 52%-дан аспайды.

Салыстырмалы талдау сапа көрсеткіштері жүйесі мен тиімділік критерийлері негізінде жүргізіледі. ЭС тиімділігін бағалау сызықты емес мақсатты функциялары мен шектеулері бар көпкритериалды есеп, сызықтық емес бағдарламалау әдістерімен шешіледі. Жалпы алғанда, белгілі бір технологияны енгізудің тиімділігін бағалау дұрыс бастапқы деректер негізінде ғана жүзеге асады. Салыстыру критерийлерін таңдаумен қатар, критерийлердің салмақтық сипаттамаларын таңдау қажет. Сонымен қатар, электр станциясының өзіне тән сипаттамаларынан басқа (энергетикалық, сенімділік, экономикалық, далалық деңгейлер, мысалы, шу шығарудың қарқындылығы, электромагниттік өрістің күші, жұмыс кезінде атмосфераға шығарылатын қалдықтардың концентрациясы, орнатудың тұрақтылығы.Сонымен қатар жағалау инфрақұрылымын құру және пайдалану шығындарын ескеру маңызды.

Рецензенттер:

Лоскутов А.Б., техника ғылымдарының докторы, профессор, Нижний Новгород штаты Техникалық университетолар. Р.Е. Алексеев, Нижний Новгород.

Гущин В.Н., техника ғылымдарының докторы, Нижний Новгород мемлекеттік техникалық университетінің профессоры. Р.Е. Алексеев, Нижний Новгород.

Библиографиялық сілтеме

Романов А.Д., Чернышов Е.А., Романова Е.А. ӘР ТҮРЛІ ЖОБАЛАРДЫ АУА ТӘУЕЛСІЗ ЭЛЕКТР СТАНЦИЯЛАРЫНЫҢ ТИІМДІЛІГІН САЛЫСТЫРМАЛЫ ШОЛУ ЖӘНЕ БАҒАЛАУ // Қазіргі мәселелерғылым мен білім. - 2013. - № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=10994 (кіру күні: 29.07.2019). Назарларыңызға «Академиясы жаратылыстану тарихы» баспасынан шыққан журналдарды ұсынамыз.

Жоба 677 «Лада» - «Санкт-Петербург» типті дизель-электрлік сүңгуір қайық / Фото: upload.wikimedia.org

Ресейдің ядролық емес сүңгуір қайықтарына арналған әуеден тәуелсіз электр станциясының (VNEU) прототипі құрылды және қазірдің өзінде жұмыс істейді, деп хабарлады жұма күні журналистерге Рубин орталық конструкторлық бюросының бас директоры Игорь Вильниц.

Ресей Әскери-теңіз күштерінің бас қолбасшысы адмирал Виктор Чирков тамыз айында журналистерге Ресей 2017 жылы анаэробты қондырғысы бар ядролық емес сүңгуір қайықтардың жаңа буынының құрылысын бастайтынын айтты.

VNEU-нің басты артықшылығы - сүңгуір қайықтың жасырындығын арттыру. Сүңгуір қайық аккумуляторларды зарядтау үшін бетке шықпай-ақ су астында болу мүмкіндігін алады. 2015 жылы алғашқы VNEU Project 677 Lada сүңгуір қайығында орнатылады деп жоспарлануда, деп хабарлайды РИА Новости.

Техникалық анықтама

Стирлинг қозғалтқыштары негізіндегі анаэробты электр станциялары

Қазіргі заманғы тенденцияларСүңгуір қайық флотының дамуы ядролық емес суасты қайықтарын (НАНС) ауадан тәуелсіз (анаэробты) қосалқы электр станцияларымен жабдықтау қажеттілігін көрсетеді.

Анаэробты электр станцияларын құру саласындағы ең перспективалы бағыт оларда Стирлинг қозғалтқыштарын пайдалану болып табылады. Шусыз жұмыс, жоғары тиімділік (40%-ға дейін), көп жанармай сыйымдылығы және қазіргі заманғы Stirling қозғалтқыштарының маңызды мотор ресурсы (шамамен 60 мың сағат), оны ядролық емес суасты қайықтарының барлық түрлеріне - шағын, орта және үлкен үшін әмбебап қозғалтқыш ретінде ұсынуға мүмкіндік береді. орын ауыстыру, сондай-ақ геологиялық барлау, континенттік шельфті игеру, қоршаған ортаны бақылау, теңіздегі авариялардың зардаптарын жою мүдделерінде қолданылуы мүмкін суасты көліктерінің көпшілігі үшін және т.б.

Сүңгуір қайықтарға арналған анаэробты қондырғылардың қолданыстағы түрлері

Stirling Technologies инновациялық-зерттеу орталығы Ресейдегі мамандарының әртүрлі функционалдық мақсаттағы арнайы объектілерге: ғарыштық объектілерге, су астына арналған Stirling қозғалтқыштары бар анаэробты қондырғыларды жобалауда көп жылдық тәжірибесі бар жалғыз компания. техникалық құралдаржәне т.б.Техникалық шешімдер Ресей Федерациясының 40-тан астам патенттерімен қорғалған.

Компания мамандары Stirling қозғалтқышы негізінде 21 ғасырдың перспективалы сүңгуір қайығына арналған анаэробты электр станциясын әзірледі және сұйылтылған табиғи газотын ретінде.

Стирлинг қозғалтқышы және криогенді отын компоненттері (сұйық метан, сұйық оттегі) негізіндегі анаэробты қондырғысы бар перспективалы ядролық емес сүңгуір қайық.

«Stirling Technologies Research and Development Centre» ЖШС мамандары жасаған Stirling қозғалтқыштары негізіндегі анаэробты электр станциялары ресейлік патенттермен қорғалған. EIC Stirling Technologies LLC осы техникалық шешімдерді Ресей Федерациясының аумағында пайдаланудың айрықша құқықтарына ие.