Корабли с ядерной энергетической установкой. Атомоход. Судовые ядерные реакторы

Атомоход … Орфографический словарь-справочник

Атомоход - Атомоход. АТОМОХОД (атомное судно), общее название надводных и подводных судов с ядерной силовой установкой (ЯСУ). Первая ЯСУ для подводной лодки создана в США (1949), первый гражданский атомоход ледокол “Ленин” построен в СССР (1959). … Иллюстрированный энциклопедический словарь

АТОМОХОД - (атомное судно), общее название надводных и подводных судов с ядерной силовой установкой (ЯСУ). Первая ЯСУ для подводной лодки создана в США (1949), первый гражданский атомоход ледокол Ленин построен в СССР (1959) … Современная энциклопедия

АТОМОХОД - общее название судов (надводных и подводных) с ядерной силовой установкой. 1 й гражданский атомоход советский ледокол Ленин (1959, СССР) … Большой Энциклопедический словарь

АТОМОХОД - АТОМОХОД, а, муж. Судно с ядерной силовой установкой. | прил. атомоходный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

атомоход - сущ., кол во синонимов: 1 судно (401) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Атомоход - (атомное судно) общее название судов с ядерной энергетической установкой. Различают атомоходы гражданские (ледоколы, транспортные суда) и военные (авианосцы, подводные лодки, крейсеры, фрегаты). EdwART. Толковый Военно морской Словарь, 2010 … Морской словарь

Атомоход - общее название судов с ядерной силовой установкой; существуют гражданские и военные атомоходы разного назначения: ледоколы, танкеры, подводные лодки, авианосцы и др. Термины атомной энергетики. Концерн Росэнергоатом, 2010 … Термины атомной энергетики

атомоход - Судно с ядерной силовой установкой. [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN nuclear powered vesselNPV … Справочник технического переводчика

АТОМОХОД - общее название атомных судов (надводных и подводных) с ядерной энергетической установкой … Большая политехническая энциклопедия

Книги

Атомоход идет к полюсу , В. А. Спичкин, В. А. Шамонтьев В.. Мысль о плавании надводного судна к Северному полюсу давно волновала умы многих отважных мореплавателей и полярных исследователей. Это выдающееся событие в истории исследования полярных стран… Купить за 220 руб
Атомоход Лаврентий Берия , Дэвид Холловей. Книга американского исследователя Д. Холловея посвящена истории атомного проекта в СССР. Интересно, что в своей антисоветской по духу книге автор все же признает необходимость осуществления…

Принцип действия и устройство энергетических реакторов сводой под давлением.

Атомные энергетические установки (АЭУ). В настоящее время вопрос о широком применении ядерного горючего в судовых энергетических установках становится все более актуальным. Интерес к судам с АЭУ особенно возрос в 1973- 1974 гг., когда вследствие мирового энергетического кризиса резко повысились цены на органическое топливо. Основным преимуществом судов с АЭУ является практически неограниченная дальность плавания, что очень важно для ледоколов, судов арктического плавания, научно-исследовательских, гидрографических и пр.

Суточный расход ядерного горючего не превышает нескольких десятков граммов, а тепловыделяющие элементы в реакторе можно менять один раз в два-четыре года. АЭУ на транспортных судах, особенно на тех, которые совершают дальние рейсы с большой скоростью, позволяет значительно повысить грузоподъемность судна за счет практически полного отсутствия запаса топлива (это дает больший выигрыш, чем потери из-за значительной массы АЭУ). Кроме того, АЭУ может работать без доступа воздуха, что очень важно дляподводных судов. Однако пока потребляемое АЭУ топливо еще очень дорого. Кроме того, на судах с АЭУ приходится предусматривать специальную биологическую защиту от радиоактивного излучения, которая утяжеляет установку. Надо полагать, что успехи в развитии атомной техники и в создании новых конструкций и материалов позволят постепенно устранить эти недостатки судовых АЭУ.

Все современные судовые АЭУ используют тепло, выделяющееся при делении ядерного горючего для образования пара, или нагрева газов, поступающих затем в паровую или газовую турбины. Основное звено атомной паропроизводящей установки АППУ реактор, в котором происходит ядерная реакция. В качестве ядерного горючего используют различные расщепляющиеся вещества, у которых процесс деления ядер сопровождается выделением большого количества энергии. К таким веществам относятся изотопы урана, плутония и тория.

Рис. 6.1. Схема ядерного реактора.

1- активная зона; 2 -- урановые стержни; 3 - замедлитель; 4 -отражатель; 5 - теплоноситель; 6 - биологическая защита; 7 - тепловой экран; 8 - система регулирования

Наиболее важными элементами судовых реакторов являются (рис 6.2) активная зона, в которой размещены урановые стержни и замедлитель, необходимый для поглощения энергии выделяющихся при распаде ядер частиц нейтронов; отражатель нейтронов, возвращающий в активную зону часть вылетевших за ее пределы нейтронов; теплоноситель для отбора из активной зоны тепла, выделяющегося при делении урана, и передачи этого тепла другому рабочему телу в теплообменнике; экран биологической защиты, препятствующий распространению вредных излучений реактора; система управления и защиты, регулирующая течение реакции в реакторе и прекращающая ее в случае аварийного роста мощности.

Замедлителем в ядерных реакторах служит графит, тяжелая и обычная вода, а теплоносителем - жидкие металлы с низкой температурой плавления (натрий, калий, висмут), газы (гелий, азот, углекислый газ, воздух) или вода.

В судовых АЭУ получили распространение реакторы, у которых и замедлителем и теплоносителем является дистиллированная вода, откуда и произошло их название водо-водяные реакторы. Эти реакторы проще по устройству, компактнее, надежнее в работе, чем другие типы, и дешевле. В зависимости от способа передачи тепловой энергии от реактора исполнительному механизму (турбине) различают одноконтурную, двухконтурную и трехконтурную схемы АЭУ.

По одноконтурной схеме (рис. 6.2, а) рабочее вещество - пар - образуется в реакторе, откуда Поступает непосредственно в турбину и из нее через конденсатор с помощью циркуляционного насоса возвращается в реактор.

По двухконтурной схеме (рис. 6.2, б) циркулирующий в реакторе теплоноситель отдает свое тепло в теплообменнике - парогенераторе - воде, образующей пар, который поступает в турбину. При этом теплоноситель пропускают через реактор и парогенератор циркуляционным насосом или воздуходувкой, а образующийся в конденсаторе турбины конденсат прокачивают конденсатным насосом через систему подогрева, фильтрации и подпитки и питательным насосом снова подают в парогенератор.

Трехконтурная схема (рис. 6.2, в) представляет собой двухконтурную схему с включенным между первым и вторым контурами дополнительным промежуточным контуром.

Одноконтурная схема требует биологической защиты вокруг всего контура, включая и турбину, что усложняет обслуживание и управление и повышает опасность для экипажа. Безопаснее двухконтурная схема, так как здесь второй контур уже не опасен для экипажа. Поэтому на атомных судах почти всегда применяют двухконтурные схемы. Трехконтурные схемы используют в том случае, если теплоноситель в реакторе сильно активируется и его необходимо тщательно отделить от рабочего вещества, для чего и предназначен промежуточный контур.

Рис. 6.2. Тепловые схемы ядерных энергетических установок:

а - одноконтурная; б - двухконтурная; в - трехконтурная.

1 -реактор; 2 - турбина; 3 - конденсатор; 4 - циркуляционный насос; 5 -парогенератор; 6 - конденсатный насос; 7 - система подогрева фильтрации и подпитки; 8 - питательный насос; 9 - теплообменник; 10 - биологическая защита

Принцип действия и устройство энергетических реакторов. На судах с атомными энергетическими установками главным источником энергии является ядерный реактор. Тепло, выделяющееся в процессе деления ядерного горючего, служит для генерации пара, поступающего затем в паровую турбину.

В реакторной установке, как и в обычном паровом котле, имеются насосы, теплообменники и другое вспомогательное оборудование. Особенностью ядерного реактора является его радиоактивное излучение, которое требует специальной защиты обслуживающего персонала.

Безопасность. Вокруг реактора приходится ставить массивную биологическую защиту. Обычные защитные материалы от радиоактивного излучения – бетон, свинец, вода, пластмассы и сталь.

Существует проблема хранения жидких и газообразных радиоактивных отходов. Жидкие отходы хранятся в специальных емкостях, а газообразные поглощаются активированным древесным углем. Затем отходы переправляются на берег на предприятия по их переработке.

Судовые ядерные реакторы. Основными элементами ядерного реактора являются стержни с делящимся веществом (ТВЭЛы), управляющие стержни, охладитель (теплоноситель), замедлитель и отражатель. Эти элементы заключены в герметичный корпус и расположены так, чтобы обеспечить управляемую ядерную реакцию и отвод выделяющегося тепла.

Горючим может быть уран-235, плутоний либо их смесь; эти элементы могут быть химически связаны с иными элементами, быть в жидкой или твердой фазе. Для охлаждения реактора используется тяжелая или легкая вода, жидкие металлы, органические соединения или газы. Теплоноситель может быть использован для передачи тепла другому рабочему телу и производства пара, а может использоваться непосредственно для вращения турбины. Замедлитель служит для уменьшения скорости образующихся нейтронов до значения, наиболее эффективного для реакции деления. Отражатель возвращает в активную зону нейтроны. Замедлителем и отражателем обычно служат тяжелая и легкая вода, жидкие металлы, графит и бериллий.

На всех военно-морских судах, на первом атомном ледоколе «Ленин», на первом грузо-пассажирском судне «Саванна» стоят энергетические установки, выполненные по двухконтурной схеме. В первичном контуре такого реактора вода находится под давлением до 13 МПа и поэтому не вскипает при температуре 270 0 С, обычной для тракта охлаждения реактора. Вода, нагретая в первичном контуре, служит теплоносителем для производства пара во вторичном контуре.

Это же преимущество можно реализовать, используя в качестве теплоносителя парафинообразные органические вещества – дифенилы и трифенилы. В первом случае недостатком является проблема коррозии, а во втором – образование смолистых отложений.

Существуют одноконтурные схемы, в которых рабочее тело, нагретое в реакторе, циркулирует между ним и главным двигателем. По одноконтурной схеме работают газоохлаждаемые реакторы. Рабочим телом служит газ, например, гелий, который нагревается в реакторе, а затем вращает газовую турбину.

Защита. Ее главная функция – обеспечить защиту экипажа и оборудования от излучения, испускаемого реактором и другими элементами, имеющими контакт с радиоактивными веществами. Это излучение делится на две категории: нейтроны, выделяющиеся при делении ядер, и гамма-излучение, возникающее в активной зоне и в активированных материалах.

В общем случае на судах имеются две защитные оболочки. Первая расположена непосредственно вокруг корпуса реактора. Вторичная (биологическая) защита охватывает парогенераторное оборудование, систему очистки и емкости для отходов. Первичная защита поглощает большую часть нейтронов и гамма-излучение реактора. Это снижает радиоактивность вспомогательного оборудования реактора.

Первичная защита может представлять собой двухоболочечный герметичный резервуар с пространством между оболочками, заполненным водой, и наружным свинцовым экраном толщиной от 2 до 10 см. Вода поглощает большую часть нейтронов, а гамма-излучение частично поглощается стенками корпуса, водой и свинцом.

Основная функция вторичной защиты – снизить излучение радиоактивного изотопа азота 16N, который образуется в теплоносителе, прошедшем через реактор. Для вторичной защиты используются емкости с водой, бетон, свинец и полиэтилен.

Экономичность судов с атомными энергетическими установками. Для боевых кораблей стоимость постройки и эксплуатационные расходы имеют меньшее значение, чем преимущества почти неограниченной дальности плавания, большей энерговооруженности и скорости кораблей, компактности установки и сокращения обслуживающего персонала. Эти достоинства атомных энергетических установок обусловили их широкое применение на подводных лодках. Оправданно и применение энергии атома на ледоколах.

Вопросы для самопроверки:

Что является источником энергии для АЭУ?

Что собой представляет двухоболочечный герметичный резервуар?

September 12th, 2013

Белоснежных надстроек этого лайнера никогда не коснется копоть дымовых труб. Компактные силовые установки невероятной мощности, недостижимая прежде скорость, экономичность и неограниченная дальность плавания.

Таким представляли идеальный корабль в середине XX века. Казалось еще чуть-чуть, и ядерные силовые установки неузнаваемо изменят облик флота – человеческая цивилизация с надеждой и ликованием встречала наступившую Эру Атома, готовясь в скором времени воспользоваться всеми преимуществами «даровой» энергии радиоактивного распада вещества.

В 1955 году, в рамках программы «Мирный атом», президент Эйзенхауэр озвучил планы о создании судна с ядерной силовой установкой (ЯСУ) – концепт-демонстратор перспективных технологий, чье появление ответит на вопрос о целесообразности применения ЯСУ в интересах торгового флота.

Реактор на борту обещал немало соблазнительных преимуществ: атомоходу требовалась заправка один раз в несколько лет, корабль мог длительное время оставаться в океане без необходимости захода в порт – автономность атомохода ограничивалась лишь выносливостью экипажа и запасами продовольствия на его борту. ЯСУ обеспечивала высокую экономическую скорость хода, а отсутствие топливных цистерн и компактность силовой установки (по крайней мере, так казалось инженерам-кораблестроителям) позволит обеспечить дополнительное пространство для размещения экипажа и полезного груза.

В то же время, исследователи отдавали себе отчет в том, что использование ядерной силовой установки вызовет немало сложностей с её последующей эксплуатацией – меры по обеспечению радиационной безопасности и связанные с этим трудностей по посещению многих зарубежных портов. Не говоря о том, что строительство столь экзотического судна изначально «влетит в копеечку».

Не стоит забывать, что речь идет о середине 1950-х – не прошло и года, как в радиоэфире прозвучало историческое сообщение «Underway on nuclear power» (Идем на атомной энергии!), отправленное с борта подлодки «Наутилус» в январе 1955 года. Специалисты в области кораблестроения имели самые расплывчатые представления об ядерных реакторах, их особенностях, сильных и слабых сторонах. Как обстоят дела с надежностью? Сколько стоит их жизненный цикл? Смогут ли обещанные преимущества ЯСУ перевесить недостатки, связанные со строительством и эксплуатацией гражданского атомохода?

На все вопросы должна была ответить NS Savannah – 180-метровая белоснежная красавица, спущенная на воду в 1959 году.

Инициировал строительство судна президент Эйзенхаур в 1955 году, в рамках программы, в точности совпадающей с советской – «Мирный атом». В 1956 году Конгресс одобрил строительство, и в в марте 1962 года Savannah была спущена на воду. Ленин спустили на воду 5 декабря 1957 года.

Экспериментальный грузопассажирский атомоход полным водоизмещением 22 тысячи тонн. Экипаж – 124 человека. 60 пассажиро-мест. Единственный ядерный реактор тепловой мощностью 74 МВт обеспечивал экономическую скорость хода 20 узлов (весьма и весьма солидно, даже по современным меркам). Одной зарядки реактора хватало на 300 000 морских миль (полмиллиона километров).

Название судна было выбрано не случайно – «Саванна» — именно такое имя носил парусно-паровой пакетбот, первым из пароходов пересекший Атлантику в 1819 году.

«Саванна» создавалась, как «голубь мира». Супер-корабль, объединивший в себе самые современные достижения науки и техники, должен был познакомить Старый Свет с технологиями «мирного атома» и продемонстрировать безопасность кораблей с ЯСУ (янки работали на перспективу – в будущем это облегчит заход в иностранные порты атомных авианосцев, крейсеров и подлодок).

Savannah внешне производила весьма сильное впечатление. Стремясь подчеркнуть особый статус атомохода, дизайнеры придали ему облик роскошной яхты – удлиненный корпус, стремительные обводы, белоснежные обтекаемые надстройки с обзорными площадками и верандами. Даже грузовые стрелы и грузоподъемные механизмы имели привлекательный облик – ничуть не похоже на торчащие ржавые мачты обычных сухогрузов. Некоторые историки судоходства и вообще окрестили ее красивейшим грузовым судном.

Скорость в 23 узла, для тех времен, была рекордной для грузовых судов. При всем том грузов она брала всего 8500 тонн, явно недостаточно. Любое другое судно аналогичного дедвейта брало больше. Кроме того, трюмы были неудачно расположены, что значительно замедляло скорость грузовых работ в портах. Экипаж был значительно больше, чем на обычных судах. Для эксплуатации судна потребовалась целая специальная организация, ведавшая вопросами заходов в порты и ремонта. Экипаж прошел специальную подготовку. Причем количество людей, прошедших специальные курсы для работы на атомном судне, показывает, что правительство США планировало строительство новых атомных судов.

Однако изначально заложенная при конструировании Savannah ошибка свела все усилия на нет. Любому брокеру при взгляде на ТТХ судна становилось понятно, что с экономической точки зрения оно – банкрот. Слишком малы грузовые помещения, а пассажирские большей частью оставались пустыми. Ни рыба, в общем, ни мясо. Необходимо было делать что-то одно – грузовое или пассажирское, и провести при том тщательные экономические расчеты.

Немалое значение уделялось интерьерам: изначально на борту атомохода были обустроены 30 кают класса «люкс» с кондиционерами и индивидуальными ванными, ресторан на 75 мест, богато украшенный живописью и скульптурами, салон-кинозал, бассейн и библиотека. Кроме того, на борту имелась лаборатория радиационного контроля, а камбуз украшало новейшее «чудо техники» – микроволновая печь с водяным охлаждением, подарок от фирмы Ratheyon.

За все сверкающее великолепие было заплачено «звонкой монетой». 47 миллионов долларов, из которых 28,3 миллиона было потрачено на ЯСУ и ядерное топливо.

Поначалу казалось, что результат стоил всех вложений. «Саванна» обладала отличной мореходностью и рекордной скоростью хода среди всех прочих грузовых судов тех лет. Ей не требовались регулярные заправки топливом, а облик атомохода производил сильное впечатление на любого, кому удалось вблизи (или хотя бы издали) увидеть это роскошное чудо техники произведение искусства.

Увы, любому судовладельцу было достаточно одного взгляда, чтобы понять: «Саванна» нерентабельна. В трюмах и на грузовых палубах атомохода помещалось всего лишь 8500 тонн груза. Да любое судно аналогичных размеров имело в три раза большую грузоподъемность!

Но и это еще не все – слишком стремительные обводы и удлиненная носовая часть судна заметно усложняли погрузочные операции. Требовался ручной труд, все это приводило к задержкам в доставке и простоям в портах назначения.

Топливная экономичность, благодаря атомному реактору? О, это великая тема, требующая развернутого ответа.

Как оказалось на практике, ЯСУ вместе с активной зоной реактора, контурами теплоносителя и сотнями тонн биологической защиты оказалась гораздо крупнее, чем машинное отделение обычного сухогруза (это при том, что полностью отказаться от обычной ГЭУ инженеры не решились – на борту «Саванны» сохранилась пара аварийных дизель-генераторов с запасом топлива).

За наглухо задраенной дверью — реакторный отсек

Мало того, для управления атомоходом требовался в два раз больший экипаж – все это еще более удорожало стоимость эксплуатации и уменьшало количество полезного пространства на борту атомного судна. Также, стоит отметить разницу в затратах на содержание высококлассных специалистов-атомщиков, по сравнению с мотористами и механиками на обычном сухогрузе.

Для обслуживания судна требовалась специальная инфраструктура и регулярные проверки на предмет радиоактивности и нормальной работы реактора.
Наконец, стоимость 32-х тепловыделяющих элементов из диоксида урана (суммарная масса U-235 и U238 – семь тонн) с учетом работ по их замене и последующей утилизации – обошлось не дешевле заправки судна обычным мазутом.

Позже будет подсчитано, что ежегодные эксплуатационные затраты «Саванны» превышали показатели аналогичного по грузоподъемности сухогруза типа «Маринер» на 2 млн. долларов. Разорительная сумма, особенно в ценах полувековой давности.

Лаз в преисподнюю. Реактор «Саванны»

Впрочем, это еще пустяки — настоящие проблемы ожидали «Саванну» по прибытии в Австралию. Атомоход просто не пустили в австралийские территориальные воды. Аналогичные истории произошли у берегов Японии и Новой Зеландии.

Каждому заходу в зарубежный порт предшествовала длительная бюрократическая волокита – требовалось представить полную информацию о судне и сроках захода в порт, в объеме, достаточном для того, чтобы портовые власти смогли принять необходимые меры безопасности. Отдельный причал с особым режимом допуска. Охрана. Группы радиационного контроля. На случай возможной аварии, рядом с атомоходом круглосуточно стояли «под парами» несколько буксиров, готовые в любой момент вывести радиоактивную груду металла за пределы акватории порта.

Случились то, чего больше всего опасались создатели «Саванны». Бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, вкупе с шокирующими результатами журналистских расследований на тему последствий радиационного облучения сделали свое дело – власти большинства стран неиллюзорно боялись судна с ЯСУ и крайне неохотно пускали «Саванну» в свои территориальные воды. В ряде случаев визит сопровождался серьезными акциями протеста со стороны местного населения. Возмущались «зеленые» — в СМИ проникла информация о том, что «Саванна» ежегодно сливает за борт 115 тысяч галлонов технической воды из системы охлаждения реактора — несмотря на все оправдания специалистов-атомщиков в том, что вода нерадиоактивна и не соприкасается с активной зоной.

Разумеется, какое-либо коммерческое использование атомохода в таких условиях оказалась невозможным.

За 10 лет своей активной карьеры (1962-1972 гг.) «Саванна» прошла 450 тыс. миль (720 тыс. км), посетила 45 зарубежных портов. На борту атомохода побывали свыше 1,4 миллиона зарубежных гостей.

Пост управления ЯСУ

Образно выражаясь, «Саванна» повторила путь своего знаменитого предка – парусный пароход «Саванна», первый из пароходов пересекший Атлантику, также оказался на свалке истории – судно-рекордсмен оказалось нерентабельным в круговороте серых будней.

Что касается современного атомохода, то, несмотря на свой провальный дебют в роли грузопассажирского судна, «Саванна» немало потешила самолюбие американской нации и, в целом, смогла изменить представление о кораблях с ЯСУ, как о смертельно опасных и ненадежных образцах техники.

После перевода в резерв, «Саванна» с заглушенным реактором 9 лет провела на стоянке в порту одноименного городе в штате Джорджия, городское правительство предлагало планы о переоборудовании судна в плавучий отель. Однако, судьба распорядилась иначе — в 1981 году «Саванну» поставили в качестве экспоната в морском музее «Пэтриот Поинт». Однако и здесь её ждала неудача – несмотря на возможность прогуляться по роскошным салонам и заглянуть сквозь окно в настоящий реакторный отсек, посетители не оценили легендарный атомоход, сосредоточив все внимание на пришвартованном неподалеку авианосце «Йорктаун».

1955 – Эйзенхауэр внес предложение о строительстве коммерческого судна с ядерной силовой установкой
1956 – Конгресс одобрил проект строительства судна
1959 – судно крестила первая леди США, супруга президента Эйзенхауера, дав ему имя Savannah
1962 – 23 марта судно спущено на воду
1965-1971 – Savannah эксплуатируется в качестве грузо-пассажирского судна
1972 – Savannah поставлена на прикол из-за больших убытков
2006, август — Морская Администрация США Marad заплатит около миллиона долларов за подготовку демонтажа ядерного реактора Savannah. 15 августа судно отбуксируют с прикола, стоянки Резервного флота на реке Джеймс, на верфи Колонна в Норфолке.

В течении двух месяцев на судне проведут все работы, необходимые для последующего демонтажа реактора. Работы будут проводиться в сухом доке, куда Savannah и поставят. Топливо из реактора выгрузили давным-давно, в последние годы Savannah выступала в роли плавучего музея в Чарльстоне, Южная Каролина.

Окончательная судьба судна еще не решена – его могут отправить на слом или найти другое предназначение – оставить в качестве судна-музея, памятника первому ядерному реактору в коммерческом флоте и судовой архитектуре 50-х.

В настоящий момент обновленная и подкрашенная «Саванна» тихо ржавеет в порту г. Балтимор, и дальнейшая её судьба остается неясной. Несмотря на статус «исторического объекта» все чаще звучат предложения отправить атомоход на слом.

Однако, помимо «Саванны» в мире существовало еще три торговых судна с ядерной силовой установкой — «Отто Ган», «Муцу» и «Севморпуть».

Немецкая драма

Заинтересованное американскими разработками в области ядерных технологий, правительство ФРГ в 1960 году анонсировало собственный проект экспериментального судна с ЯСУ – рудовоз Otto Hahn («Отто Ган»).

Судно было заложено в 1963 году компанией Howaldtswerke-Deutsche Werft в городе Киле. Спуск на воду состоялся в 1964 году. Судно было названо в честь Отто Гана, выдающегося немецкого радиохимика, нобелевского лауреата, открывшего ядерную изомерию (Уран Z) и расщепление урана.

Первым капитаном был Генрих Леманн-Вилленброк, известный германской подводник второй мировой войны. В 1968 году был запущен 38-мегаваттный атомный реактор судна, и начались ходовые испытания. В октябре того же года Отто Ган был сертифицирован как торговое и исследовательское судно.

В общем и целом, немцы наступили на те же грабли, что и их американские коллеги. К моменту введия «Отто Ган» в эксплуатацию (1968 год), скандальная эйфория вокруг гражданских атомоходов уже близилась к закату – в развитых странах началось массовое строительство АЭС и атомных военных кораблей (подлодок), общественность восприняла Эру Атома, как должное. Но это не спасло атомоход «Отто Ган» от образа малополезного и нерентабельного судна.

В отличии от американского пиар-проекта, «немец» проектировался как настоящий рудовоз, для работы на трансатлантических линиях. 17 тысяч тонн водоизмещения, один реактор тепловой мощностью 38МВт. Скорость хода 17 узлов. Экипаж – 60 человек (+ 35 человек научный персонал).

За 10 лет своей активной службы «Отто Ган» прошел 650 тыс. миль (1,2 млн. км), посетил 33 порта в 22 странах, доставлял руду и сырье для химического производства в Германию из Африки и Южной Америки.

Немалые сложности в карьере рудовоза вызвал запрет руководства Суэцкого на проход этим кратчайшим путем из Средиземного моря в Индийский океан – утомленные бесконечными бюрократическими ограничениями, необходимостью лицензирования для захода в каждый новый порт, а также дороговизной эксплуатации атомохода, немцы решились на отчаянный шаг.

В 1972 году, после четырёх лет работы, реактор был перезаправлен. Судно прошло около 250 000 морских миль (463 000 километров), использовав 22 килограмма урана. В 1979 году Отто Ган было деактивировано. Его реактор и двигатель были удалены и заменены обычной дизельной силовой установкой. К этому времени судно прошло 650 000 морских миль (1 200 000 километров) на ядерном топливе, побывав в 33 портах 22 стран

В 1983 году судно переоборудовано в контейнеровоз. 19 ноября того же года Otto Hahn было переименовано в Norasia Susan. Затем в 1985 году оно получило имя Norasia Helga, в 1989 - Madre. По состоянию на 2007 год, Madre все еще находится в действии, ходит под флагом Либерии, под управлением греческой компании Alon Maritime с 1999 года. С 2006 года судно принадлежит компании Domine Maritime, зарегистрированной в Либерии.

Японская трагикомедия

Хитрые японцы не пустили «Саванну» в свои порты, однако сделали определенные выводы – в 1968 году на верфи в Токио был заложен атомный сухогруз «Фукусима» «Муцу».

Жизненный путь этого судна с самого начала был омрачен большим количеством неисправностей – подозревая неладное, японская общественность запретила проводить испытания у причала. Первый запуск реактора было решено провести в открытом океане – «Муцу» отбуксировали на 800 км от побережья Японии.
Как показали дальнейшие события, общественность была права – первый запуск реактора обернулся радиационной аварией: защита реактора не справилась со своей задачей.

По возвращению в порт города Оминато экипаж «Муцу» ждало новое испытание: местный рыбак перегородил путь своей джонкой — убирайте атомоход куда хотите, меня это не волнует. Но в порт он не зайдет!
Отважный японец держал оборону 50 дней — наконец, было достигнуто соглашение на короткий заход в порт Оминато с последующим переводом атомохода на военную базу в Сасебо.

Атомоход «Муцу»

Океанографическое судно «Мирай», наши дни

Трагикомедия японского атомохода «Муцу» продолжалась без малого 20 лет. К 1990 году было объявлено о завершении всех необходимых доработок и корректировок в конструкции атомохода, «Муцу» совершил несколько тестовых выходов в море, увы, судьба проекта была предрешена – в 1995 году реактор был деактивирован и удален, взамен «Муцу» получил обычную ГЭУ. Всем бедам в один миг пришел конец.
За четверть века бесконечных скандалов, аварий и ремонтов, проект торгового атомохода «Муцу» прошел 51 тыс. миль и опустошил японскую казну на 120 млрд. иен (1,2 млрд. долларов).

В настоящий момент бывший атомоход успешно используется в качестве океанографического судна «Мирай».

Русский путь

Этот сюжет кардинально отличается от всех предыдущих историй. Советский Союз – единственный, кто смог найти правильную нишу для гражданских атомоходов и получить с этих проектов солидную прибыль.
В своих расчетах советские инженеры исходили из очевидных фактов. Какие два исключительных преимущества имеются у ядерных силовых установок?

1. Колоссальная концентрация энергии.
2. Возможность её выделения без участия кислорода

Второе свойство автоматически дает ЯСУ «зеленый свет» на подводный флот.

Что касается высокой концентрации энергии и возможности длительной работы реактора без дозаправки и перезарядки – ответ подсказала сама география. Арктика!

Именно в полярных широтах лучше всего реализуются преимущества ядерных силовых установок: специфика работы ледокольного флота сопряжена с постоянным режимом максимальной мощности. Ледоколы длительное время работают в отрыве от портов, – уход с трассы для пополнения запасов топлива чреват значительными убытками. Здесь нет никаких бюрократических запретов и ограничений – круши лед и веди караван на Восток: в Диксон, Игарку, Тикси или к Беринговому морю.

Первый в мире гражданский атомоход – ледокол «Ленин» (1957 год) продемонстрировал массу преимуществ по сравнению со своими неатомными «коллегами». В июне 1971 года он стал первым надводным кораблем в истории, кому удалось пройти севернее Новой Земли.

А на помощь ему уже шли новые атомные исполины – четыре магистральных ледокола типа «Арктика». Этих монстров не мог остановить даже самый прочный лед – в 1977 году «Арктика» добралась до Северного Полюса.
Но это было только начало – 30 июля 2013 года атомный ледокол «50 лет Победы» достиг Полюса в сотый раз!
Атомные ледоколы превратили Северный морской путь в хорошо развитую транспортную артерию, обеспечив круглогодичную навигацию в западном секторе Арктики. Была исключена необходимость вынужденных зимовок, повышены скорость и безопасность проводки судов.

Всего их было девять. Девять героев полярных широт — позвольте мне перечислить их поименно:
«Ленин», «Арктика», «Сибирь», «Россия», «Советский Союз», «50 лет Победы», «Ямал», а также два атомных ледокола с малой осадкой для работы в устьях сибирских рек – «Таймыр» и «Вайгач».

Был у нашей страны и десятый гражданский атомоход – атомный лихтеровоз ледокольного типа «Севморпуть». Четвертое в морской истории торговое судно с ЯСУ. Мощная машина водоизмещением 60 тысяч тонн, способная самостоятельно передвигаться во льдах толщиной 1,5 метра. Длина исполинского корабля – 260 метров, скорость хода в открытой воде – 20 узлов. Грузовая вместимость: 74 несамоходные баржи-лихера или 1300 стандартных 20-футовых контейнеров.

Атомный лихтеровоз-контейнеровоз «Севморпуть» — единственное в России ледокольно-транспортное судно с ядерной энергетической установкой, было построено на Керченском судостроительном заводе «Залив» им. Б.Е. Бутомы в период с 01.06.82 по 31.12.88. Проект судна разработан на основании совместного решения Минморфлота и Минсудпрома № С-13/01360 от 30.05.78 в соответствии с техническим заданием на его разработку. Корпус судна спроектирован и построен на категорию ледовых подкреплений «УЛА» в соответствии с требованиями Правил Регистра СССР изд.1981г.

Судно спроектировано, построено и эксплуатируется с учетом выполнения отечественных и международных правил, конвенций и норм, в том числе:

Кодекса ИМО по безопасности ядерных торговых судов;
Международной конвенции о безопасности торговых судов на ядерном топливе;
Норм радиационной безопасности;
Правил ядерной безопасности;
Основных санитарных правил.

Атомоход «Севморпуть» сдан в эксплуатацию 31.12.88г.

С момента подъема флага и начала работ лихтеровоз «Севморпуть» прошел 302000 миль, перевез более 1,5 миллионов тонн грузов, осуществив за это время всего лишь одну перезарядку ядерного реактора.

Для сравнения: судам типа СА-15, работающим на Дудинской линии пришлось бы выполнить почти 100 рейсов, чтобы перевести такое же количество груза, израсходовав при этом почти 100000 тонн топлива

Назнач ение

Судно предназначено для перевозки:

-лихтеров типа ЛЭШ в трюмах, в специально оборудованных ячейках и на верхней палубе с погрузкой и выгрузкой их судовым лихтерным краном;

-контейнеров международного стандарта ИСО в трюмах и на верхней палубе без специального переоборудования судна, погрузка-выгрузка контейнеров должна осуществляться береговыми средствами. Ограниченные партии могут быть погружены и выгружены контейнерными приставками лихтерного крана.

Всего судно может взять на борт 74 лихтера грузоподъемностью по 300 т или 1328 двадцатифутовых контейнеров.

Прочность люковых закрытий позволяет перевозку на них загруженных лихтеров массой по 450 тонн каждый, установленных в два яруса по высоте, или 20 и 40 футовых контейнеров международного стандарта в три яруса по высоте с максимально допустимой массой каждого контейнера 20,3 и 30,5 тонн соответственно.

«Севморпуть» способен самостоятельно преодолевать лед толщиной до 1 м.

Ядерная энергетическая установка не ограничивает дальность и продолжительность плавания.

Основные характеристики

Тип судна — одновинтовой, однопалубный атомоход с избыточным надводным бортом, баком, носовым расположением жилой надстройки, промежуточным расположением машинного отделения и реакторного отсека, с наклонным форштевнем ледокольного типа, крейсерской кормой, срезанной в надводной части по форме транца.
Судно способно самостоятельно идти в сплошных ровных ледяных полях толщиной до 1 метра со скоростью около двух узлов. Корпус разделен 11 поперечными водонепроницаемыми переборками на 12 отсеков, в числе которых 6 грузовых трюмов.

Скорость хода судна при средней осадке 10 м и мощности ГТЗА 29420 кВт, узел 20,8

Энергетическая установка

Энергетическая установка состоит из:

Главного турбозубчатого агрегата мощностью 29420 кВт и при частоте вращения гребного вала 115 об/мин, работающего на гребной винт регулируемого шага.

Атомной паропроизводящей установки производительностью 215 тонн пара в час, при давлении 40 ата и температуре 290 о С.

Вспомогательной установки:

3 турбогенераторов по 1700 кВт

2 резервных дизель-генераторов по 600 кВт

2 аварийных дизель-генераторов по 200 кВт.

Котел аварийного хода (в случае выхода из строя АППУ) паропроизводительностью 50 т в час при давлении 25 кг/см 2 и температуре пара 360 о С, работающий на дизельном топливе.

Характеристика кранов

На лихтеровозеустановлены подъемные краны:

1.Кран «КОНЕ»:

На лихтерном кране установлены две контейнерные приставки грузоподъемностью по 38,0 т и два вспомогательных крана по 3,0 т. Приставки предназначены для погрузки и разгрузки ограниченных партий 20 и 40 футовых контейнеров в портах, не оборудованных береговыми контейнерными кранами.

2. Два крана грузоподъемностью 16 тонн.

3. Два крана грузоподъемностью 3,2 тонны.

Увы, судьба оказалась безжалостна к этому замечательному кораблю: с уменьшением потока грузоперевозок в Арктике, он оказался нерентабельным. Несколько лет назад проскальзывала информация о возможном переоборудовании «Севморпути» в буровое судно, однако все оказалось гораздо печальнее – в 2012 году уникальный атомный лихтеровоз был исключен из регистра морских судов и отправлен на слом.

АПД. А вот и новость подоспела: Севморпуть был, действительно. исключен из списков действующего флота и поставлен в отстой, но на слом его никто не отправлял. "В конце декабря Генеральный директор Госкорпорации «Росатом» С.В. Кириенко подписал приказ о восстановление атомного лихтеровоза-контейнеровоза «Севморпуть». Уникальное судно снова начнет работать в феврале 2016 года." . Пока не понятно... Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -

Содержание статьи

СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И ДВИЖИТЕЛИ, устройства для обеспечения движения кораблей, катеров и других судов. К движителям относятся гребной винт и гребное колесо. В качестве судовых энергетических установок используются, как правило, паровые машины и турбины, газовые турбины и двигатели внутреннего сгорания, в основном дизельные. На крупных и мощных специализированных судах типа ледоколов и подводных лодок часто применяются атомные энергетические установки.

По-видимому, первым предложил использовать энергию пара для движения судов Леонардо да Винчи (1452–1519). В 1705 Т.Ньюкомен (Англия) запатентовал первую довольно эффективную паровую машину, но его попытки использовать возвратно-поступательное движение поршня для вращения гребного колеса оказались неудачными.

ТИПЫ СУДОВЫХ УСТАНОВОК

Пар – традиционный источник энергии для движения судов. Пар получают при сжигании топлива в водотрубных котлах. Чаще других применяются двухбарабанные водотрубные котлы. В этих котлах имеются топки с водоохлаждаемыми стенками, пароперегреватели, экономайзеры, а иногда и воздухоподогреватели. Их КПД достигает 88%.

Дизели впервые появились в качестве судовых двигателей в 1903. Расход топлива в судовых дизелях составляет 0,25–0,3 кг/кВтЧ ч, а паровые машины расходуют 0,3–0,5 кг/кВтЧ ч в зависимости от конструкции двигателя, привода и других конструктивных особенностей. Дизели, особенно в сочетании с электроприводом, очень удобны для применения на паромах и буксирах, поскольку обеспечивают высокую маневренность.

Поршневые паровые машины.

Времена поршневых машин, когда-то служивших самым разнообразным целям, прошли. По КПД они существенно уступают как паровым турбинам, так и дизелям. На тех судах, где еще стоят паровые машины, – это компаунд-машины: пар расширяется последовательно в трех или даже четырех цилиндрах. Поршни всех цилиндров работают на один вал.

Паровые турбины.

Судовые паровые турбины обычно состоят из двух каскадов: высокого и низкого давления, каждый из которых через понижающий редуктор вращает вал гребного винта. На военно-морских судах часто дополнительно ставят небольшие турбины для крейсерского режима, которые используют для повышения экономичности, а при максимальных скоростях включаются мощные турбины. Каскад высокого давления вращается со скоростью 5000 об/мин.

На современных паровых судах питательная вода из конденсаторов в подогреватели подается через несколько ступеней нагрева. Нагрев производится за счет тепла рабочего тела турбины и отходящих топочных газов, обтекающих экономайзер.

Почти все вспомогательное оборудование имеет электрический привод. Электрогенераторы с приводом от паровых турбин обычно вырабатывают постоянный ток напряжением 250 В. Используется и переменный ток.

Если передача мощности от турбины на винт осуществляется через редуктор, то для обеспечения заднего хода (обратное вращение винта) применяется дополнительная небольшая турбина. Мощность на валу при обратном вращении составляет 20–40% основной мощности.

Электропривод от турбины к гребному винту был очень популярен в 1930-е годы. В этом случае турбина вращает высокооборотный генератор, а выработанная электроэнергия передается на малооборотные электродвигатели, которые вращают гребной вал. КПД зубчатой передачи (редуктора) примерно 97,5%, электропривода – около 90%. В случае электропривода обратное вращение обеспечивается просто переключением полярности.

Газовые турбины.

Газовые турбины появились на судах значительно позже, чем в авиации, поскольку выигрыш в весе в судостроении не так важен, и этот выигрыш не перевешивал высокую стоимость и сложность монтажа и эксплуатации первых газовых турбин.

Газовые турбины используют на судах не только как главные двигатели; они нашли применение в качестве приводов для пожарных насосов и вспомогательных электрогенераторов, где выгодны их небольшой вес, компактность и быстрый запуск. В военно-морском флоте газовые турбины широко применяются на небольших скоростных судах: десантных катерах, минных тральщиках, судах на подводных крыльях; на больших кораблях их используют для получения максимальной мощности.

Современные газовые турбины обладают приемлемым уровнем надежности, стоимости эксплуатации и производства. Учитывая их малый вес, компактность и быстрый запуск, они во многих случаях становятся конкурентоспособными с дизелями и паровыми турбинами.

Дизельные двигатели.

Впервые дизель как судовой двигатель был установлен на «Вандале» в Санкт-Петербурге (1903). Это произошло всего через 6 лет после изобретения Дизелем своего двигателя. На «Вандале», ходившем по Волге, было два гребных винта; каждый винт устанавливался на одном валу с 75-кВт электродвигателем. Электроэнергия вырабатывалась двумя дизель-генераторами. Трехцилиндровые дизели мощностью по 90 кВт имели постоянную частоту вращения (240 об/мин). Мощность от них нельзя было передавать непосредственно на гребной вал, поскольку не было реверса.

Пробная эксплуатация «Вандала» опровергла общее мнение, что дизели нельзя применять на судах из-за опасности вибраций и высоких давлений. Более того, расход топлива составил только 20% от расхода топлива на пароходах того же водоизмещения.

Внедрение дизелей.

За десять лет, прошедших после установки первого дизеля на речное судно, эти двигатели подверглись значительному усовершенствованию. Увеличилась их мощность за счет повышения числа оборотов, увеличения диаметра цилиндра, удлинения хода поршня, а также разработки двухтактных двигателей.

Число оборотов существующих дизелей составляет от 100 до 2000 об/мин; высокооборотные дизели применяются на небольших быстроходных катерах и во вспомогательных дизель-генераторных системах. Их мощность варьируется в столь же широком диапазоне (10–20 000 кВт). В последние годы появились дизели с наддувом, что увеличивает их мощность примерно на 20%.

Сравнение дизельных двигателей с паровыми.

Дизели имеют преимущество над паровыми двигателями на небольших судах благодаря своей компактности; кроме того, они легче при одинаковой мощности. Дизели расходуют меньше топлива на единицу мощности; правда, дизельное топливо дороже топочного. Расход дизельного топлива можно уменьшить дожиганием отработанных газов. На выбор энергетической установки влияет и тип судна. Дизельные двигатели запускаются гораздо быстрее: их не надо предварительно разогревать. Это очень важное преимущество для портовых судов и вспомогательных или резервных силовых установок. Однако есть преимущества и у паротурбинных установок, которые надежнее в эксплуатации, способны длительное время работать без регламентного обслуживания, отличаются меньшим уровнем вибраций благодаря отсутствию возвратно-поступательного движения.

Судовые дизели.

Судовые дизели отличаются от прочих дизелей только вспомогательными элементами. Они непосредственно либо через редуктор вращают гребной вал и должны обеспечивать обратное вращение. В четырехтактных двигателях для этого служит дополнительная муфта обратного хода, которая входит в зацепление при необходимости обратного вращения. В двухтактных двигателях с обеспечением обратного вращения проще, поскольку последовательность работы клапанов определяется положением поршня в соответствующем цилиндре. В небольших двигателях обратное вращение получают с помощью муфты сцепления и зубчатой передачи. На некоторых сторожевых кораблях и амфибиях длиной менее 60 м ставят реверсивные гребные винты (см. ниже ). Для того чтобы число оборотов двигателя не превысило безопасный предел, все двигатели оборудованы ограничителями частоты вращения.

Электрическая тяга.

Термином «суда с электрической тягой» называют суда, у которых одним из элементов системы преобразования энергии топлива в механическую энергию вращения гребного вала является электрическая машина. Один или несколько электродвигателей соединяются с валом винта напрямую или через редуктор. Питание электродвигателей осуществляется от электрогенераторов, приводом которых служит паровая или газовая турбина либо дизель. На подводных лодках в подводном положении питание электродвигателей осуществляется от аккумуляторов, а в надводном – от дизель-генераторов. Электрические машины постоянного тока обычно устанавливаются на небольших и на высокоманевренных судах. Машины переменного тока используются на океанских лайнерах.

Турбоэлектроходы.

На рис. 1 представлена схема турбоэлектропривода с котельной установкой для получения пара. Пар вращает турбину, которая, в свою очередь, вращает электрогенератор. Выработанная электроэнергия подается на электродвигатели, которые связаны с гребным валом. Обычно каждый турбогенератор работает на один электродвигатель, который вращает свой винт. Однако такая схема позволяет легко подсоединить к одному турбогенератору несколько электродвигателей, а следовательно, несколько гребных винтов.

Судовые турбогенераторы переменного тока могут вырабатывать ток с частотой в пределах 25–100% максимальной, но не более 100 Гц. Генераторы переменного тока вырабатывают ток напряжением до 6000 В, постоянного – до ~900 В.

Дизельэлектроходы.

Дизельэлектрический привод по существу не отличается от турбоэлектрического, за исключением того, что котельная установка и паровая турбина заменены дизельным двигателем.

На небольших судах обычно на каждый винт работают один дизель-генератор и один электродвигатель, однако при необходимости можно отключить один дизель-генератор для экономии или включить дополнительный для увеличения мощности и скорости.

КПД . Электродвигатели постоянного тока на низких оборотах создают больший крутящий момент, чем турбины и дизели с механической передачей. Кроме того, у двигателей и постоянного и переменного тока крутящий момент одинаков как при прямом, так и при обратном вращении.

Полный КПД турбоэлектропривода (отношение мощности на гребном валу к энергии топлива, выделяющейся в единицу времени) ниже, чем КПД турбинного привода, хотя турбина и соединена с гребным валом через два понижающих редуктора. Турбоэлектропривод тяжелее и дороже механического турбинного привода. Полный КПД дизельэлектропривода примерно такой же, как у механического турбинного привода. Каждый тип привода имеет свои достоинства и недостатки. Поэтому выбор типа двигательной установки определяется типом судна и условиями его эксплуатации.

Электроиндукционная муфта.

В этом случае передача мощности от двигателя к гребному винту производится электромагнитным полем. Принципиально такой привод подобен обычному асинхронному электродвигателю, за исключением того, что и статор и якорь электродвигателя в электромагнитном приводе сделаны вращающимися; один из них связан с валом двигателя, а другой – с гребным валом. Элемент, связанный с двигателем, представляет собой обмотку возбуждения, которая питается от внешнего источника постоянного тока и создает электромагнитное поле. Элемент, связанный с гребным валом, представляет собой короткозамкнутую обмотку без внешнего питания. Оба элемента разделены воздушным промежутком. Вращающееся магнитное поле возбуждает в обмотке второго элемента ток, что заставляет этот элемент вращаться, но всегда медленнее (со скольжением), чем первый элемент. Возникающий крутящий момент пропорционален разности частот вращения этих элементов. Выключение тока возбуждения в первичной обмотке «разъединяет» эти элементы. Частоту вращения второго элемента можно регулировать, меняя ток возбуждения. При одном дизельном двигателе на судне использование электромагнитного привода позволяет снизить вибрации благодаря отсутствию механической связи двигателя с гребным валом; при нескольких дизельных двигателях такой привод повышает маневренность судна за счет переключения гребных винтов, поскольку направление их вращения легко изменить.

Атомные энергетические установки.

На судах с атомными энергетическими установками главным источником энергии является ядерный реактор. Тепло, выделяющееся в процессе деления ядерного горючего, служит для генерации пара, поступающего затем в паровую турбину. См . АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА.

Безопасность.

Вокруг реактора приходится ставить массивную биологическую защиту. Обычные защитные материалы от радиоактивного излучения – бетон, свинец, вода, пластмассы и сталь.

Судовые ядерные реакторы.

Основными элементами ядерного реактора являются стержни с делящимся веществом (ТВЭЛы), управляющие стержни, охладитель (теплоноситель), замедлитель и отражатель. Эти элементы заключены в герметичный корпус и расположены так, чтобы обеспечить управляемую ядерную реакцию и отвод выделяющегося тепла.

На всех военно-морских судах, на первом атомном ледоколе «Ленин», на первом грузо-пассажирском судне «Саванна» стоят энергетические установки, выполненные по двухконтурной схеме. В первичном контуре такого реактора вода находится под давлением до 13 МПа и поэтому не вскипает при температуре 270° С, обычной для тракта охлаждения реактора. Вода, нагретая в первичном контуре, служит теплоносителем для производства пара во вторичном контуре.

В первичном контуре могут использоваться и жидкие металлы. Такая схема применена на подводной лодке ВМС США «Си Вулф», где теплоносителем является смесь жидкого натрия с жидким калием. Давление в системе такой схемы сравнительно невелико. Это же преимущество можно реализовать, используя в качестве теплоносителя парафинообразные органические вещества – дифенилы и трифенилы. В первом случае недостатком является проблема коррозии, а во втором – образование смолистых отложений.

Защита.

Ее главная функция – обеспечить защиту экипажа и оборудования от излучения, испускаемого реактором и другими элементами, имеющими контакт с радиоактивными веществами. Это излучение делится на две категории: нейтроны, выделяющиеся при делении ядер, и гамма-излучение, возникающее в активной зоне и в активированных материалах.

Основная функция вторичной защиты – снизить излучение радиоактивного изотопа азота 16 N, который образуется в теплоносителе, прошедшем через реактор. Для вторичной защиты используются емкости с водой, бетон, свинец и полиэтилен.

Экономичность судов с атомными энергетическими установками.

Для боевых кораблей стоимость постройки и эксплуатационные расходы имеют меньшее значение, чем преимущества почти неограниченной дальности плавания, большей энерговооруженности и скорости кораблей, компактности установки и сокращения обслуживающего персонала. Эти достоинства атомных энергетических установок обусловили их широкое применение на подводных лодках. Оправданно и применение энергии атома на ледоколах.

СУДОВЫЕ ДВИЖИТЕЛИ

Существует четыре основных вида судовых движителей: водометные движители, гребные колеса, гребные винты (в том числе с направляющей насадкой) и крыльчатый движитель.

Водометный движитель.

Водометный движитель – это, по существу, просто поршневой или центробежный насос, который засасывает воду через отверстие в носу или днище корабля и выбрасывает через сопла в кормовой его части. Создаваемый упор (сила тяги) определяется разностью количеств движения струи воды на выходе и входе в движитель. Водометный движитель был впервые предложен и запатентован Тугудом и Хейсом в Англии в 1661. Позднее разные варианты такого двигателя предлагали многие, но все конструкции были неудачными из-за низкого КПД. Водометный движитель применяется в некоторых случаях, когда низкий КПД компенсирутся преимуществами в других отношениях, например для плавания по мелководным или засоренным рекам.

Гребное колесо.

Гребное колесо в самом простом случае – это широкое колесо, у которого по периферии установлены лопасти. В более совершенных конструкциях лопасти могут поворачиваться относительно колеса так, чтобы они создавали нужную пропульсивную силу при минимальных потерях. Ось вращения колеса расположена выше уровня воды, и погружена лишь его небольшая часть, поэтому в каждый данный момент времени только несколько лопастей создают упор. КПД гребного колеса, вообще говоря, возрастает с увеличением его диаметра; не редкость значения диаметра 6 м и более. Частота вращения большого колеса получается низкой. Невысокое число оборотов соответствовало возможностям первых паровых машин; однако со временем машины совершенствовались, их скорости возросли, и малые обороты колеса стали серьезным препятствием. В итоге гребные колеса уступили место гребным винтам.

Гребные винты.

Еще древние египтяне использовали винт для подачи воды из Нила. Есть свидетельства, что в средневековом Китае для движения судов использовали винт с ручным приводом. В Европе винт в качестве судового движителя впервые предложил Р.Гук (1680).

Конструкция и характеристики.

Современный гребной винт обычно имеет несколько лопастей примерно эллиптической формы, равномерно расположенных на центральной втулке. Поверхность лопасти, обращенную вперед, в нос судна, называют засасывающей, обращенную назад – нагнетающей. Засасывающая поверхность лопасти выпуклая, нагнетающая – обычно почти плоская. На рис. 2 схематично показана типичная лопасть гребного винта. Осевое перемещение винтовой поверхности за один оборот называют шагом p ; произведение шага на число оборотов в секунду pn – осевая скорость лопасти винта нулевой толщины в недеформируемой среде. Разность (pn - v 0), где v 0 – истинная осевая скорость винта, характеризует меру деформируемости среды, называемую скольжением. Отношение (pn - v 0)/pn – относительное скольжение. Это отношение – один из основных параметров гребного винта.

Важнейшим параметром, определяющим рабочие характеристики гребного винта, является отношение шага винта к его диаметру. Следующие по значимости – количество лопастей, их ширина, толщина и форма, форма профиля и дисковое отношение (отношение суммарной площади лопастей к площади описывающего их круга) и отношение диаметра втулки к диаметру винта. Экспериментально определены диапазоны изменения этих параметров, обеспечивающие хорошие рабочие характеристики: шаговое отношение (отношение шага винта к его диаметру) 0,6–1,5, отношение максимальной ширины лопасти к диаметру винта 0,20–0,50, отношение максимальной толщины лопасти вблизи втулки к диаметру 0,04–0,05, отношение диаметра втулки к диаметру винта 0,18–0,22. Форма лопасти обычно яйцевидная, а форма профиля – плавно обтекаемая, очень похожая на профиль крыла самолета. Размеры современных гребных винтов варьируются от 20 см до 6 м и более. Мощность, развиваемая винтом, может составлять доли киловатта, а может превышать 40 000 кВт; соответственно, частота вращения лежит в диапазоне от 2000 об/мин для малых винтов до 60 для больших. КПД хороших винтов составляет 0,60–0,75 в зависимости от шагового отношения, числа лопастей и других параметров.

Применение.

На судах ставят один, два или четыре гребных винта в зависимости от размеров судна и требуемой мощности. Одиночный винт обеспечивает более высокий КПД, поскольку отсутствует интерференция и часть энергии, затрачиваемой на движение судна, восстанавливается гребным винтом. Это восстановление выше, если гребной винт установлен в середине спутной струи сразу за ахтерштевнем. Некоторое увеличение пропульсивной силы может быть достигнуто с помощью разрезного руля, для чего верхнюю и нижнюю части руля немного отклоняют в противоположные стороны (соответственно вращению винта), с тем чтобы использовать поперечную составляющую скорости струи после винта для создания дополнительной составляющей силы в направлении движения судна. Применение нескольких винтов увеличивает маневренность судна и возможности поворота без использования рулей, когда винты создают упор в разных направлениях. Как правило, реверсирование упора (изменение направления действия пропульсивной силы на обратное) достигается реверсированием вращения гребных двигателей, но существуют и специальные реверсивные винты, которые позволяют реверсировать упор без изменения направления вращения валов; это достигается поворотом лопастей относительно втулки с помощью механизма, расположенного во втулке и приводимого в действие через полый вал. Гребные винты изготавливают из бронзы, отливают из стали или чугуна. Для работы в соленой воде предпочтительнее сплав бронзы, легированной марганцем, поскольку он хорошо поддается шлифованию и успешно противостоит кавитации и воздействию соленой воды. Спроектированы и созданы высокоскоростные суперкавитирующие винты, у которых вся засасывающая поверхность занята зоной кавитации. При малых скоростях такие винты обладают несколько меньшим КПД, однако они значительно эффективнее обычных при высоких скоростях.

Винт с направляющей насадкой.

Винт с насадкой – обычный винт, установленный в коротком сопле, – изобретен немецким инженером Л.Кортом. Насадка жестко соединена с корпусом судна или выполнена с ним как одно целое.

Принцип действия.

Был сделан ряд попыток установить винт в трубе для улучшения его рабочих характеристик. В 1925 Корт обобщил результаты этих исследований и существенно усовершенствовал конструкцию: он превратил трубу в короткое сопло, диаметр которого на входе был больше, а форма соответствовала аэродинамическому профилю. Корт установил, что такая конструкция обеспечивает значительно больший упор при заданной мощности по сравнению с обычными винтами, поскольку струя, ускоряемая винтом, при наличии насадки сужается в меньшей степени (рис. 3). При одинаковых расходах скорость за винтом с насадкой (v 0 + u u ). В связи с этим винты с насадкой чаще ставят на буксирах, траулерах и аналогичных судах, которые буксируют тяжелые грузы с малой скоростью. Для таких судов выигрыш на единицу мощности, создаваемый винтом с насадкой, может достигать 30–40%. На быстроходных судах винт с насадкой не имеет преимуществ, поскольку небольшой выигрыш в КПД теряется из-за увеличения сопротивления на насадке.

Крыльчатые движители.

Такой движитель представляет собой диск, на котором по периферии перпендикулярно плоскости диска размещены 6–8 лопатообразных лопастей. Диск установлен заподлицо с днищем корабля, а в поток опущены только лопасти движителя. Диск с лопастями вращается относительно своей оси, и, кроме того, лопасти совершают вращательное или колебательное движение относительно своей продольной оси. В результате вращательного и колебательного движений лопастей вода ускоряется в требуемом направлении, и создается упор для движения судна. Такой тип движителя имеет преимущество перед гребным винтом и гребным колесом, поскольку может создавать упор в любом желаемом направлении: вперед, назад и даже вбок без изменения направления вращения двигателя. Поэтому для управления судами с крыльчатым движителем не требуется рулей или других механизмов. Хотя крыльчатые движители не могут заменить гребные винты по универсальности применения, в некоторых специальных случаях они весьма эффективны.

Литература:

Акимов Р.Н. и др. Справочник судового механика . М., 1973–1974
Самсонов В.И. и др. Судовые двигатели внутреннего сгорания . М., 1981
Овсянников М.К., Петухов В.А. Судовые дизельные установки (спр.). Л., 1986
Артюшков Л.С. и др. Судовые движители . Л., 1988
Батырев А.Н. и др. Корабельные ядерные установки зарубежных стран . СПб., 1994

Когда настало время прощаться, ни одна скупая слеза не скатилась по щекам моряков. Крейсер «Техас» был без сожаления выброшен на свалку, несмотря на свои юные 15 лет и четверть века оставшегося ресурса.

11 тысяч тонн стальных конструкций, крылатые ракеты «Томагавк» и планы по дальнейшей модернизации с установкой системы «Иджис» - все оказалось напрасным. Что же сгубило крейсер «Техас»? Почему практически новый корабль был безжалостно разделан на гвозди?

На первый взгляд, причиной безвременного списания «Техаса», а также его трех грозных систер-шипов - «Вирджинии», «Миссиссиппи» и «Арканзаса» стало окончание Холодной войны. Но ведь многие из их ровесников остались в строю!- те же эсминцы «Спрюэнс» проходили под звездно-полосатым флагом еще по 10 и более лет. Не меньшим долголетием отличались фрегаты «Оливер Х. Перри» - половина из них до сих пор числится в составе ВМС США, другие были переданы союзникам – Турции, Польше, Египту, Пакистану, где были с восторгом приняты местными моряками.

Парадокс? Вряд ли. Янки в первую очередь списывали наиболее неэффективные, затратные и сложные в эксплуатации образцы техники.

15 лет – не возраст для боевого корабля. Для сравнения, средний возраст современных американских крейсеров УРО типа «Тикондерога» - 20…25 лет, и, согласно планам ВМС США, они будут находиться в действующем составе флота до середины следующего десятилетия. На илл. - атомный ракетный крейсер "Арканзас"

Крейсер «Техас» подвело его «горячее сердце» - адский агрегат D2G, внутри которого невидимым огнем горели урановые сборки, ежесекундно выделяя 150 Мегаджоулей теплоты.

Ядерная силовая установка (ЯСУ) наделяла корабль фантастическими боевыми способностями – неограниченная дальность плавания, высокая крейсерская скорость хода - без оглядки на запасы топлива на борту. Кроме того, ЯСУ обеспечивала герметичность надстройки, ввиду отсутствия развитых дымоходов и воздухозаборников – немаловажный фактор в случае применения противником массового поражения. Согласитесь, преимуществ немало.

Увы, за красивой сказкой о «семи кругосветных походах без захода в порт» скрывались несколько нелицеприятных истин:

1. Автономность корабля ограничивается НЕ только запасами топлива. Продовольствие, технические жидкости, ремонт – всякий раз придется встречаться с кораблем комплексного снабжения или делать заход в ближайшую военно-морскую базу/ПМТО. Не говоря о таком простом и очевидном условии, как выносливость экипажа – технике и людям необходим отдых.

2. Кругосветный поход на полной скорости в 30 узлов – не более чем красивая фантазия. Корабли редко ходят поодиночке: фрегаты, десантные корабли (БДК, «Мистраль» - макс. 15..18 уз.), корабли снабжения, океанские буксиры и морские спасательные комплексы, тральщики, эскортируемые суда торгового флота – боевая служба ВМФ может включать в себя самые различные задачи.

При действии в составе эскадр атомный крейсер теряет все свои преимущества - установить ЯСУ на каждый «Мистраль», фрегат или торговое судно не представляется возможным.

3. Ядерная силовая установка вкупе со своими контурами охлаждения и сотнями тонн биологической защиты занимает гораздо БОЛЬШЕ места, чем машинное отделение обычного крейсера, даже с учетом необходимого запаса тысяч тонн мазута или более легких фракций нефти.

Впрочем, полностью отказаться от обычной ГЭУ в пользу ЯСУ не удастся: согласно принятым нормам безопасности, на всех атомоходах стоят аварийные дизель-генераторы и имеются запасы горючего.

Вот такая экономия.

В цифрах это означает буквально следующее:
ГЭУ современного Иджис-эсминца «Орли Берк» представляет комбинацию из четырех газовых турбин General Electric LM2500 (знаменитый агрегат, применяется на кораблях ВМС в 24 странах мира), а также трех резервных дизель-генераторов. Суммарная мощность – порядка 100 тысяч л.с.
Масса турбины LM2500 – без малого 100 тонн. Четыре турбины – 400 тонн.
Запас топлива на борту «Берка» - 1300 тонн керосина JP-5 (что обеспечивает дальность плавания 4400 миль на скорости 20 уз.)

Вы спросите, отчего автор так ловко пренебрег массами станин, насосов, теплоизоляционных контуров и вспомогательного оборудования машинного отделения? Ответ прост – в данном случае это уже не имеет значения.
Ведь перспективная разработка КБ Африкантова – «компактный» ядерный реактор РИТМ-200 для строящегося атомного ледокола ЛК-60Я имеет массу 2200 тонн (комбинация из двух реакторов). Мощность на валах ледокола – 80 тысяч л.с.

2200 тонн! И это без учета биологической защиты реакторного отсека, а также двух главных турбогенераторов, их питательных, конденсатных, циркуляционных насосов, вспомогательных механизмов и гребных электродвигателей.

Нет, к ледоколу здесь претензий нет. Атомный ледокол - машина во всех отношениях замечательная, в полярных широтах без ЯСУ не обойтись. Но всему должно быть свое время и место!

Установить подобную силовую установку на перспективный российский эсминец – решение, как минимум сомнительное.

На самом деле, американский «Берк» - здесь не самый удачный пример. Более современные образцы, например британские эсминцы «Тип 45» с удачной комбинацией дизель-генераторов, ГТД и полным электродвижением демонстрируют еще более впечатляющие результаты – при сходном запасе топлива они могут пройти до 7000 морских миль! (от Мурманска до Рио-де-Жанейро – куда уж больше?!)

Атомный кресер "Техас" и крейсер типа "Тикондерога"

Что касается упомянутого в начале статьи крейсера «Техас» - с ним сложилась аналогичная ситуация. При сходном составе вооружения, он был минимум на 1500 тонн крупнее неатомного крейсера типа «Тикондерога». При этом он был медленнее «Тики» на пару узлов.

4. Эксплуатация корабля с ЯСУ, при прочих равных условиях, оказывается дороже эксплуатации корабля с обычной силовой установкой. Известно, что ежегодные затраты на эксплуатацию «Техаса» и его систер-шипов превышали аналогичные показатели «Тикондерог» на 12 млн. долларов (солидная сумма, особенно по меркам 20-летней давности).

5. ЯСУ ухудшает живучесть корабля. Вышедшую из строя газовую турбину можно отключить. Но как быть с поврежденным контуром или (о, ужас!) активной зоной реактора? Оттого посадка на мель или боевые повреждения корабля с ЯСУ – происшествие мирового масштаба.

6. Наличие ЯСУ на борту корабля затрудняет его визиты в зарубежные порты и усложняет проход Суэцким и Панамским каналом. Особые меры безопасности, радиационный контроль, согласования-разрешения.

Например, для американцев стало неприятным сюрпризом, когда их атомным кораблям запретили приближаться к берегам Новой Зеландии. Запугивание «коммунистической угрозой» ни к чему не привело – новозеландцы лишь посмеялись над Пентагоном и посоветовали янки внимательнее изучить глобус.

Сложно, затратно, неэффективно.

Сей немалый список прегрешений стал причиной списания всех 9 атомных крейсеров ВМС США, в том числе, четырех относительно новых «Вирджиний». Янки при первой же возможности избавились от этих кораблей, и ни разу не пожалели о принятом решении.

Отныне и впредь за океаном не строят иллюзий на счет атомоходов – все дальнейшие проекты надводных боевых кораблей - эсминцы «Орли Берк», что будут составлять основу миноносных сил ВМС США до 2050-х годов или тройки перспективных эсминцев «Замволт» - все они оснащены обычной, неатомной ГЭУ.

Ядерные силовые установки уступают по критерию стоимость/эффективность (обширное понятие, куда входят все вышеописанные факторы) даже котлотурбинным установкам полувековой давности. Что же касается современные разработок в области корабельных ГЭУ, то применение перспективных схем FEP или CODLOG (полное электродвижение с комбинацией из газовых турбогенераторов полного хода и высокоэкономичных дизель-генераторов крейсерского хода) позволяет добиться еще лучших показателей. При несении боевой службы в удаленных районах Мирового океана такие корабли практически не уступают по автономности кораблям с ядерными силовыми установками (при несопоставимой стоимости ЯСУ и обычной ГЭУ по типу CODLOG).

Разумеется, ЯСУ не является «дьяволом во плоти». Ядерный реактор имеет два ключевых преимущества:
1. Колоссальная концентрация энергии в урановых стержнях.
2. Выделение энергии без участия кислорода.

Исходя из данных условий и нужно искать правильную область применения для корабельных ЯСУ.
Все ответы известны с середины прошлого века:

Возможность получения энергии без кислорода была по достоинству оценена на подводном флоте – там готовы отдать любые деньги, лишь бы подольше оставаться под водой, сохраняя при этом 20-узловой ход.

Что касается высокой концентрации энергии, этот фактор приобретает ценность лишь в условиях высокого энергопотребления и необходимости длительной работы в режиме максимальной мощности. Где наличествуют подобные условия? Кто день и ночь бьется со стихией, прокладывая себе путь сквозь полярные льды? Ответ очевиден – ледокол.

Другой один крупный потребитель энергии – авианосец, точнее, установленные на его палубе катапульты. В этом случае мощная, производительная ЯСУ оправдывает свое предназначение.

Продолжая мысль, можно вспомнить специализированные корабли, например атомный разведчик «Урал» (судно связи пр. 1941). Обилие «прожорливых» в энергетическом плане радаров и электроники, а также необходимость длительного нахождения посреди океана («Урал» предназначался для наблюдения за американским ракетным полигоном на атолле Кваджалейн) – в данном случае, выбор ЯСУ в качестве главной энергетической установки корабля был вполне логичным и оправданным решением.
Вот, пожалуй, и все.

Грузо-пассажирский атомоход "Саванна"

Остальные попытки установить ЯСУ на надводные боевые корабли и суда торгового флота увенчались неудачей. Американский коммерческий атомоход «Саванна», немецкий атомный рудовоз «Отто Ган», японский грузо-пассажирский атомоход «Муцу» - все проекты оказались нерентабельны. После 10 лет эксплуатации янки поставили свой атомоход на прикол, немцы и японцы демонтировали ЯСУ, заменив её на обычный дизель. Как говорится, слова излишни.

Наконец, безвременное списание американских атомных крейсеров и отсутствие за рубежом новых проектов в этой области – все это явно свидетельствует о бесперспективности применения ЯСУ на современных боевых кораблях классов «крейсер» и «эсминец».

Забег по граблям?

Возродившийся интерес к проблеме ЯСУ на надводных боевых кораблях – не что иное, как попытка разобраться в недавнем заявлении о ходе проектирования перспективного отечественного эсминца:

«Проектирование нового эсминца ведется в двух вариантах: с обычной энергетической установкой и с ядерной энергетической установкой. Этот корабль будет обладать более универсальными возможностями а также повышенной огневой мощью. Он будет способен действовать в дальней морской зоне как одиночно, так и в составе группировок кораблей ВМФ»

- представитель пресс-службы Минобороны РФ по Военно-морскому флоту (ВМФ) Игорь Дрыгало, 11 сентября 2013 г.

Не знаю, как насчет связи между ядерной силовой установкой и огневой мощью эсминца, но связь между ЯСУ, размерами и стоимостью корабля прослеживаются вполне себе отчетливо: такой корабль выйдет крупнее, дороже и, как следствие, его постройка займет больше времени – в то время, как ВМФ необходимо срочное насыщение надводными боевыми кораблями океанской зоны.

Нереализованный проект атомного большого противолодочного корабля пр. 1199 "Анчар"

О том, что ЯСУ в реальности мало влияет на повышение боевой мощи корабля (скорее даже наоборот) сегодня было сказано уже немало. Что касается стоимости эксплуатации такого монстра, то здесь тоже все предельно очевидно: заправка обычном корабельным топливом – керосином, соляром (не говоря уже о котельном мазуте) – выйдет ГОРАЗДО дешевле, чем «вечный двигатель» в виде ядерного реактора.

Позвольте процитировать данные из отчета для Конгресса США (Navy Nuclear-Powered Surface Ships: Background, Issues, and Options for Congress, 2010 год): янки честно признались, что оснащение надводного боевого корабля ЯСУ автоматически увеличит стоимость его жизненного цикла на 600-800 миллионов долларов , по сравнению с его неатомным аналогом.

В этом легко убедиться, сопоставив средний «пробег» эсминца в течение всего цикла его службы (обычно не более двух-трех сотен тысяч миль) с расходом топлива (тонн/1 милю пути) и стоимость 1 тонны горючего. А после сравнить получившуюся сумму со стоимостью перезарядки реактора (с учетом утилизации отработавшего ядерного топлива). Для сравнения: перезарядка многоцелевой атомной лодки может обойтись за раз в сумму до 200 млн. долларов, а стоимость перезарядки реакторов авианосца «Нимиц» составила 510 млн. долл. в ценах 2007 года!

Немаловажное значение будут иметь последние годы жизни атомного корабля – вместо банального потопления в виде мишени или аккуратной разделки на металл, потребуется сложная и дорогостоящая утилизация радиоактивных руин.

Постройка атомного эсминца могла иметь смысл лишь в одном случае – отсутствии у России необходимых технологий в области создания морских газотурбинных установок.

М90ФР

Увы, это совершенно не так – например, НПО «Сатурн» (г. Рыбинск), при участии ГП НПКГ «Зоря-Машпроект» (Украина) разработало готовый образец перспективного корабельного ГТД М90ФР – близкий аналог американской турбины LM2500.

Что касается надежных и эффективных корабельных дизель-генераторов – всегда к услугам мировой лидер, финская компания Wärtsilä, к услугам которой прибегли даже надменные британцы при создании своего эсминца «Тип 45».

Все проблемы имеют доброе решение – было бы желание и настойчивость.

Но в условиях, когда отечественный Военно-морской Флот испытывает острый дефицит кораблей океанской зоны, мечтать об атомных супер-эсминцах, как минимум, несерьезно. Флоту срочно требуется «свежие силы» - пяток (а лучше - десяток) «Бёркоподобных» универсальных эсминцев полным водоизмещением 8-10 тыс. тонн, а не пара атомных монстров, чье строительство должно завершится до 203…-ого года.

Скромный герой морских просторов - танкер «Иван Бубнов» (проект 1559-В).
Серия из шести танкеров пр. 1559-В строилась в 1970-х годах для Военно-Морского Флота СССР - именно благодаря им флот был способен действовать на любом удалении от родных берегов.
Танкеры проекта оборудованы устройством передачи грузов в море на ходу траверзным способом, позволяющим выполнять грузовые операции при значительном волнении моря. Широкая номенклатура передаваемых грузов (мазута - 8250 тонн, дизельного топлива - 2050 тонн, авиатоплива - 1000 тонн, питьевой воды - 1000 тонн, котельной воды 450 тонн, смазочного масла (4 сортов) - 250 тонн, сухих грузов и продовольствия по 220 тонн) позволяет причислять танкеры этого проекта к кораблям комплексного снабжения.

А это - янки

По материалам:
http://npo-saturn.ru/
http://dic.academic.ru/
http://bastion-karpenko.narod.ru/
http://www.fas.org/
http://navy-matters.beedall.com/