Princip činnosti Vneu. „Bojový potenciál jaderné flotily“: jak nové elektrárny posílí sílu ruských ponorek. Role palivových článků

Stirlingův motor, jehož provozní princip je kvalitativně odlišný od obvyklého u všech spalovacích motorů, kdysi představoval tento motor hodný konkurence. Na nějakou dobu však na něj zapomněli. Jak je tento motor používán dnes, jaký je princip jeho fungování (v článku najdete také výkresy Stirlingova motoru, jasně demonstrující jeho provoz) a jaké jsou vyhlídky pro budoucí použití, přečtěte si níže.

Příběh

V 1816, Robert Stirling byl patentován ve Skotsku, pojmenovaný dnes na počest jeho vynálezce. Před ním byly vynalezeny první motory horkého vzduchu. Ale Stirling přidal k zařízení čistič, který se v technické literatuře nazývá regenerátor nebo výměník tepla. Díky němu se výkon motoru zvýšil a současně udržoval jednotku v teple.

Motor byl uznán jako nejodolnější parní stroj v té době, protože nikdy nevybuchl. Před ním se na jiných motorech takový problém objevoval často. Navzdory rychlému úspěchu byl na počátku dvacátého století jeho vývoj opuštěn, protože ve srovnání s jinými spalovacími motory a elektrickými motory, které se v té době objevily, se stal méně ekonomickým. V některých průmyslových odvětvích se však Stirling nadále používal.

Spalovací motor

Princip činnosti všech tepelných motorů spočívá v tom, že pro získání plynu v expandovaném stavu jsou zapotřebí větší mechanické síly než při stlačování za studena. Chcete-li to prokázat, můžete provést experiment se dvěma hrnci naplněnými studenou a horkou vodou, jakož i lahví. Ten se ponoří do studené vody, uzavře se zátkou a pak se převede na horkou. V tomto případě začne plyn v láhvi provádět mechanické práce a vytlačovat korek. První motor s vnějším spalováním byl zcela založen na tomto procesu. Později však vynálezce zjistil, že část tepla může být použita pro vytápění. Produktivita se tak výrazně zvýšila. Ale ani to nepomohlo rozšířit motor.

Později Erickson, švédský inženýr, vylepšil konstrukci tím, že navrhl ochladit a zahřát plyn na konstantní tlak místo objemu. Výsledkem bylo, že se mnoho kopií začalo používat pro práci v dolech, na lodích a v tiskárnách. Ale pro posádky byly příliš těžké.

Motory s vnějším spalováním od společnosti Philips

Podobné motory jsou následujících typů:

pára;
parní turbína;
Stirling.

Druhý typ nebyl vyvinut kvůli nízké spolehlivosti a zbývající ne nejvyšší ukazatele ve srovnání s jinými typy jednotek, které se objevily. V roce 1938 však společnost Philips pokračovala v činnosti. Motory začaly sloužit pro generátory pohonů v neelektrifikovaných oblastech. V roce 1945 je inženýři společnosti zjistili, že je lze použít opačným způsobem: pokud byla hřídel odvíjena elektrickým motorem, dosáhne chlazení hlavy válců minus sto devadesát stupňů Celsia. Poté bylo rozhodnuto použít vylepšený Stirlingův motor v chladicích jednotkách.

Pracovní princip

Činnost motoru spočívá v práci na termodynamických cyklech, ve kterých dochází ke kompresi a expanzi při různých teplotách. Současně je řízení toku pracovní tekutiny realizováno v důsledku měnícího se objemu (nebo tlaku, v závislosti na modelu). Toto je princip fungování většiny těchto strojů, které mohou mít různé funkce a schémata designu. Motory mohou být pístové nebo rotační. Stroje s jejich instalacemi fungují jako tepelná čerpadla, chladničky, generátory tlaku atd.

Kromě toho existují motory s otevřeným cyklem, kde je řízení průtoku prováděno ventily. Říká se jim motory Ericksona, kromě obecného názvu Stirling. Ve spalovacím motoru je užitečná práce prováděna po předběžném stlačení vzduchu, vstřikování paliva, zahřátí výsledné směsi smíchané se spalováním a expanzí.

Stirlingův motor má stejný provozní princip: ke kompresi dochází při nízké teplotě a expanzi při vysoké teplotě. Ohřev se však provádí různými způsoby: teplo se přivádí přes stěnu válce z vnějšku. Proto dostal jméno motoru s vnějším spalováním. Stirling aplikoval periodickou změnu teploty pomocí posuvného pístu. Ten pohybuje plyn z jedné dutiny válce do druhé. Na jedné straně je teplota neustále nízká a na druhé vysoké. Když se píst pohybuje nahoru, plyn se pohybuje z horké do studené dutiny a dolů - vrací se do horké. Nejprve plyn vydá do chladničky velké množství tepla a poté z ohřívače přijme tolik tepla, kolik dal. Mezi ohřívač a chladničku je umístěn regenerátor - dutina naplněná materiálem, do kterého plyn uvolňuje teplo. Při zpětném toku jej regenerátor vrací.

Pohonný systém je připojen k pracovnímu pístu, který stlačuje plyn v chladu a umožňuje mu expandovat v teplu. Díky stlačení při nižší teplotě dochází k užitečné práci. Celý systém prochází čtyřmi cykly s přerušovanými pohyby. Klikový mechanismus zajišťuje kontinuitu. Proto nejsou pozorovány ostré hranice mezi fázemi cyklu a Stirling se nesnižuje.

Vzhledem k výše uvedenému se v závěru navrhuje, že tento motor je pístový stroj s vnějším přívodem tepla, kde pracovní tekutina neopouští uzavřený prostor a není nahrazena. Výkresy Stirlingova motoru dobře ilustrují zařízení a jeho princip činnosti.

Podrobnosti o práci

Slunce, elektřina, jaderná energie nebo jakýkoli jiný zdroj tepla mohou dodávat energii do Stirlingova motoru. Principem jeho těla je použití helia, vodíku nebo vzduchu. Ideální cyklus má tepelnou maximální možnou účinnost rovnou třiceti až čtyřiceti procentům. Ale s účinným regenerátorem bude schopen pracovat s vyšší účinností. Regeneraci, vytápění a chlazení zajišťuje integrovaný bezolejový výměník tepla. Je třeba poznamenat, že motor potřebuje velmi malé mazání. Průměrný tlak ve válci je obvykle od 10 do 20 MPa. Proto je zde zapotřebí vynikající těsnicí systém a možnost vstupu oleje do pracovních dutin.

Srovnávací charakteristika

Většina dnešních motorů tohoto druhu používá kapalné palivo. Současně lze snadno regulovat trvalý tlak, což pomáhá snižovat emise. Nepřítomnost ventilů zajišťuje tichý chod. Výkon a hmotnost jsou srovnatelné s motory s přeplňovaným motorem a měrný výkon přijatý na výstupu se rovná dieselové jednotce. Rychlost a točivý moment jsou na sobě nezávislé.

Náklady na výrobu motoru jsou mnohem vyšší než náklady na spalovací motor. Během provozu se však získá opačný indikátor.

Výhody

Každý model motoru Stirling má mnoho výhod:

Účinnost moderního designu může dosáhnout až sedmdesáti procent.
Motor nemá vysokonapěťový zapalovací systém, vačkový hřídel a ventily. Během celé doby provozu nebude nutné regulovat.
V Stirlingu nedochází k žádnému výbuchu jako v ICE, který silně zatěžuje klikový hřídel, ložiska a ojnice.
Nemají tento účinek, když říkají, že „motor se zastavil“.
Vzhledem k jednoduchosti zařízení může být zařízení provozováno po dlouhou dobu.
Může pracovat jak na dřevě, tak s jaderným a jakýmkoli jiným druhem paliva.
Spalování probíhá mimo motor.

Nevýhody

Aplikace

V současné době se Stirlingův motor s generátorem používá v mnoha oblastech. Jedná se o univerzální zdroj elektrické energie v chladničkách, čerpadlech, ponorkách a solárních elektrárnách. Díky použití různých druhů paliv existuje možnost jeho širokého využití.

Znovuzrození

Díky společnosti Philips se tyto motory začaly znovu vyvíjet. V polovině dvacátého století podepsala smlouvu s General Motors. Vedla vývoj pro použití Stirling ve vesmírných a podvodních zařízeních, na lodích a autech. Po nich se do jejich vývoje začala zapojovat další švédská společnost United Stirling, včetně možného využití

Dnes se lineární motor Stirling používá v instalacích podvodních, kosmických a solárních vozidel. Velký zájem o to je způsoben významem problémů zhoršování životního prostředí a bojem proti hluku. V Kanadě a USA, Německu a Francii, stejně jako v Japonsku, je aktivní hledání vývoje a zlepšení jeho využití.

Budoucnost

Zřejmé výhody, které mají píst a Stirling, spočívající v dlouhé životnosti, použití různých paliv, nehlučnosti a nízké toxicitě, dělají to velmi slibným na pozadí spalovacího motoru. Vzhledem k tomu, že ICE byly po celou dobu vylepšovány, nelze jej tedy snadno ovlivnit. Tak či onak, je to právě takový motor, který dnes zaujímá vedoucí postavení, a nemám v úmyslu je v blízké budoucnosti zaujmout.

MOSKVA 23. srpna - RIA Novosti, Andrey Kots. Diesel-elektrické ponorky (DEPL) jsou nepostradatelné v pobřežních a mělkých oblastech, kde jejich těžší atomové protějšky nemohou vždy jít. Moderní ruské dieselové elektrické ponorky jsou impozantní a univerzální zbraní, ale ve srovnání s jadernými ponorkami mají jednu vážnou nevýhodu. Pokud je loď s jaderným pohonem schopna zůstat libovolně dlouhou dobu pod vodou, dokud nedojde jídlo, jsou ponorky s motorovou naftou nuceny periodicky se otevírat, aby nabíjely baterie u generátorů. Avšak díky vzduchovým nezávislým elektrárnám (VNEU) se některé moderní „dieselové motory“ neobejdou.

Žádný výstup

Jakákoli ponorka, bez ohledu na design, přemístění, vyzbrojování a výcvik posádky, ve výšce nad vodou je bezbranná, jako kotě před smečkou psů. Loď nemá významné námořní dělostřelectvo schopné odpuzovat motorové čluny pro nastupování do nepřátelských týmů. Nebude schopen odolat náletům ponorek nebo protiraketovým raketám. A i když se jí podaří naléhavě propadnout, je nepravděpodobné, že opustí „šlehače“, kteří již přesně určili její souřadnice. V době míru hrozí narušením „autonomie“. V armádě - smrt lodi a její posádky.

Motory nejaderné ponorky jsou poháněny bateriemi, které vydrží maximálně čtyři dny, pokud ponorka cestuje rychlostí až pěti uzlů. Je-li zadán příkaz „Plná rychlost vpřed!“, Dojde během několika hodin k vybití baterií. Jejich maximální nabití na palubě dieselových generátorů trvá asi dva dny, to vyžaduje kyslík, takže je loď nucena vznášet se. Samozřejmě můžete použít provozní režim motoru pod vodou (RDP). V tomto případě ponorka zvedne šnorchlovou trubku nad hladinu vody, kterou vzduch vstupuje. Metoda, která byla aktivně používána již v polovině minulého století, však dnes výrazně zvyšuje pravděpodobnost odhalení ponorek nepřátelským radarem, infračerveným, optoelektronickým a akustickým způsobem.

Nestálý nebo anaerobní motor nevyžaduje přímý přístup do atmosféry. V současné době na světě existují čtyři hlavní typy VNEU: dieselový motor s uzavřeným cyklem, Stirlingův motor, palivové články (elektrochemický generátor) a parní turbína s uzavřeným cyklem. Musí splňovat následující požadavky: nízká hlučnost, nízká teplota, přijatelná hmotnost a velikost, jednoduchost a bezpečnost provozu, dlouhý zdroj a nízké náklady.

Je důležité si uvědomit, že výrobní technologie VNEU je velmi složitá a náročná na znalosti. Na světě není mnoho států, které jej plně zvládly. Americké námořnictvo se nezajímalo o téma VNEU, raději převedlo celou ponorkovou flotilu na jadernou energii. Francouzi také postupovali stejnou cestou a stavěli nicméně vyvážené ponorky typu Scorpen. Tyto malé lodě pracují z turbín v uzavřené smyčce pomocí ethanolu a kapalného kyslíku. Autonomie bez povrchové úpravy - asi tři týdny.

Němci přijali jinou strategii a na začátku nuly představili řadu ponorek projektu U-212/214. Tyto ponorky mají „hybridní“ elektrárnu: v režimu RDP nebo pro provoz v poloze na povrchu jsou baterie nabíjeny naftovým generátorem o výkonu 1050 kilowattů. A pod ekonomickým krokem přichází do hry energeticky nezávislý motor Siemens SINAVY Permasin. Je poháněn elektrárnou devíti palivových článků s výměnou protonů, včetně nádrží s kryogenním kyslíkem a nádrží s hydridem kovu. Tyto prvky také zajišťují rotaci vrtulí.

Role palivových článků

Dnes v Rusku neexistují žádné dieselelektrické ponorky s nezávislou na vzduchu, ale měly by se objevit v příštích letech. Zástupci ministerstva obrany opakovaně argumentovali, že první VNEU obdrží ponorky projektu 677 Lada. Nicméně zadaný Petrohrad a nedokončená výstavba Kronstadt a Velikiye Luki jsou stále zcela závislé na dieselových generátorech. Ale další projektový člun, který bude spuštěn před rokem 2025, bude již vybaven anaerobní elektrárnou vlastní výroby. Většina údajů o tomto vývoji je přísně klasifikována, ale je známo, že základem jejího návrhu je parní reformování s elektrochemickým generátorem založeným na pevných látkách.

"Pokusy s VNEU byly provedeny v Sovětském svazu," řekl Viktor Murakhovsky, šéfredaktor časopisu Arsenal of the vlasti, RIA Novosti. motor s vnitřním spalováním. Nyní je tento přístup jiný - napájení elektrárny palivovými články. Hlavním globálním trendem je úplný přechod na elektrický pohyb bez použití dis „generátory. V tomto případě palivové články s velkou energetickou kapacitou přímo pohání elektrické motory. Jednoduše není třeba vznášet se.“

Rubin Design Bureau mimochodem oznámil svou připravenost představit v letech 2021-2022 elektrárnu pro nejaderné ponorky nezávislou na vzduchu. A v dubnu tohoto roku byl v Malakhit Design Bureau úspěšně testován prototyp VNEU s uzavřeným cyklem plynové turbíny. Novinka má být použita v malých ponorkách, které dosud existují pouze ve formě modelů.

Importovat substituci

"Vyvinuli jsme řadu malých ponorek s výtlakem dvě stě až tisíc tun," řekl přední designér Malakhit Design Bureau Igor Karavaev, RIA Novosti. přístavy a dokonce budou moci jít do nepřátelských přístavů a \u200b\u200bnámořních základen. Vysoká utajení, malá velikost a schopnost zůstat celé týdny pod vodou bez povrchové úpravy z nich činí ideální skauty a umožňuje vám použít překvapivý úder p o lodích a hlavních objektů pobřežní infrastruktury. "

Podle Viktora Murakhovského je pro vstup do vlastní sériové výroby leteckých nezávislých elektráren a jejich masivní nasazení na ponorky nutné vytvořit obrovskou vědeckou a technickou rezervu pro výrobu palivových článků, které budou pohánět elektrické motory podmořských flotil. Za levnější a jednodušší alternativu považuje vývoj slibných lithium-polymerových baterií pracujících na jediném „dobití“ mnohem déle, než jsou dnes dostupné analogy u námořnictva. "Jejich výroba však zřejmě bude muset začít od nuly, protože nikdo na Západě nám takové technologie nebude prodávat. A pokud ano, může jednoho dne jednoduše vypnout zásoby," dodal expert.

Žádný výstup

Role palivových článků

Importovat substituci

největší dieselová elektrárna hyundai Heavy Industries 108900 l. s

TEPELNÉ HORY

Příběh motorová loď má šest desetiletí, ale lodě se spalovacími motory jsou již pevně v čele. Důvodem je především vysoká účinnost a schopnost konstruovat motory různých kapacit od 100 do 30 000 litrů. s

Rodištěm lodi je Rusko. V roce 1896 německý inženýr Rudolf Diesel patentoval svůj motor s vnitřním spalováním a v roce 1904 byl na návrh ruského stavitele lodí KP Boklevského naftový motor nainstalován na lodi “ Vandal", Postaven v roce 1903. První motorová loď « Vandal„Byla to také elektrická loď na naftu. Elektrický přenos byl používán odstranit problémy s couváním, od první námořní nafty elektrárny měli rotaci v jednom směru a nemohli být přepnuti z dopředu na dozadu. V roce 1907 vynalezl ruský inženýr R. A. Koreyvo pneumatickou spojku, která usnadnila reverzaci motoru. Následně se spojka rozšířila po celém světě. Nafta elektrárny okamžitě zaujal vedoucí postavení v oblasti stavby lodí. Již v roce 1914 dosáhl jejich objem 2 500 litrů. s

V 60. letech se současně s příchodem stavitelných vrtulí začaly používat jako hlavní motor nevratné dieselové pohonné jednotky jako hlavní motor na malých plavidlech, trawlerech a remorkérech a poté na velkých komerčních lodích. Díky tomu byl design motorů vylepšen a zjednodušen.

DIESELOVÉ ELEKTRÁRNY NEBO VNITŘNÍ SPALOVACÍ MOTORY

Dieselová elektrárna se skládá z jednoho nebo více hlavních motorů a mechanismů, které jim slouží. V závislosti na metodě pracovního cyklu jsou motory s vnitřním spalováním rozděleny na čtyřdobý a dvoudobý. Dalšího zvýšení výkonu se dosáhne posílením. Existuje další princip oddělení spalovacích motorů (ICE) - z hlediska rychlosti. Nízkorychlostní dieselové motory s rychlostí 100-150 ot / min přímo pohání lodní pohon. Středně rychlostní motory se nazývají spalovací motory s rychlostí 300-600 ot / min. Projíždějí lodí přes převodovku.

Kromě hlavního motoru existují další dva pomocné motory, které pohánějí generátory v rotaci. Pro servis hlavních a pomocných motorů se používají pomocné mechanismy a systémy, jakož i potrubí a ventilový systém. Palivový systém je navržen tak, aby dodával palivo z nádrží do motoru. Za účelem snížení viskozity se palivo zahřívá a čistí od různých nečistot v odlučovačích a filtrech. Mazací systém se používá k čerpání mazacího oleje motorem, aby se snížilo tření mezi třecími povrchy, jakož i k odstranění části tepla přijímaného z motoru a k čištění oleje. Chladicí systém je navržen tak, aby odváděl teplo z motoru, které proniká hlavně stěnami válců a vyskytuje se během spalování paliva, a také chladí cirkulující mazací olej. Tento systém se skládá z čerpadel pro chladiče čerstvé a mořské vody, vody a oleje.

dieselová elektrárna

Princip činnosti čtyřtaktního motoru s vnitřním spalováním je znázorněn na obrázku 5. U čtyřdobého motoru je pracovní cyklus prováděn ve dvou otáčkách klikového hřídele, tj. Ve čtyřech pístových úderech. Mechanická práce se provádí pouze během jednoho cyklu, ostatní tři slouží k přípravě. Při prvním zdvihu se píst pohybuje ve směru klikového hřídele. Pod vlivem výsledného vakua vzduch přes otevřený sací ventil spěchá do válce. V motorové naftě elektrárna bez posilovače je tlak nasávaného vzduchu roven atmosférickému: v dieselové elektrárně s posilovačem je do válce přiváděn předem stlačený vzduch. Během druhého zdvihu se zavřenými sacími ventily se stlačí předvzdušnění před pístem, což zvyšuje teplotu a tlak. Palivové plnicí čerpadlo, jehož pohon je koordinován s pohybem odpovídajícího pístu, zvyšuje tlak paliva. Když je dosaženo požadovaného tlaku, vstřikuje se palivo tryskou do válce.

Palivo se vstřikuje krátce předtím, než píst dosáhne své horní polohy. Vstřikované a pečlivě rozprášené palivo ve stlačeném vzduchu se zahřívá, odpařuje a spolu se vzduchem tvoří horkou samozápalnou směs. Třetí opatření funguje. Během procesu spalování se vytvářejí horké plyny, které způsobují zvýšení tlaku nad pístem. Pod tlakem síly vznikající v důsledku tlaku plynů se píst pohybuje dolů, plyny expandují a vytvářejí mechanickou práci. Během čtvrtého cyklu se výfukový ventil otevře a výfukové plyny vystupují. Čtyři mrtvice mořské nafty vyrábí se jako víceválcové motory. Jsou uspořádány tak, aby pracovní cykly byly rovnoměrně rozloženy po jednotlivých válcích.

Pod posilovačem dieselového motoru se míní dodávka většího množství vzduchu do válců, což je nutné k naplnění celého válce sacím zdvihem. Účelem zvýšení je usnadnit spalování největšího množství paliva v jednom pracovním cyklu. To znamená zvýšení výkonu motoru bez zvětšení jeho velikosti a rychlosti. Přeplňování lze provést předběžným kompresí vzduchu před válcem. Ve všech čtyřdobých lodních dieselových motorech elektrárny předběžné stlačení vzduchu nastává pomocí odstředivého kompresoru, který je poháněn plynovou turbínou pracující na výfukových plynech nafty.

Čtyřtaktní dieselové motory se používají na lodích buď jako součást souprav dieselových generátorů, nebo jako hlavní motor ve více šachtách elektrárny (jeden ICE na motor), a tedy v zařízeních s více motory pro jeden motor. Použití středních dieselových elektráren jako hlavního motoru má následující výhody:

Zvýšení spolehlivosti (pokud jeden motor selže, zbytek pokračuje v práci);
- zmenšení rozměrů a mrtvé hmotnosti dílů (ventily, písty, klikové mechanismy, ložiska atd.);
- snížení měrné hmotnosti, které se v závislosti na výkonu pohybuje v rozmezí od 14 do 35 kg / kW (u výkonů přibližně 2200 kW).
Moderní dieselové elektrárny jsou vysoce hospodárné a spolehlivé, nevyžadují velké opravy až do 50 000 hodin.

DIESELOVÉ ELEKTRIKÁRY

První dieselelektrická loď byla, jak bylo uvedeno výše, ruská loď “ Vandal", Ale dieselová elektrická vozidla se často nepoužívají. Ztráty při dvojité přeměně energie (mechanické na elektrickou a poté opět elektrickou na mechanickou) jsou poměrně velké a tvoří 15 procent. Ale zároveň je pro některé elektrický motor jediný přijatelný. Jedná se o lodě s častou změnou podmínek zatížení pohonného systému, lodě vyžadující zvýšené manévrovací vlastnosti a dlouhou dobu pracující se sníženou silou. Takovými plavidly jsou ledoborci, velrybáři a další.

PLYNOVÉ TURBOCHARGY

Hlavní rysy instalace plynové turbíny - nízká hmotnost a malé rozměry, snadná údržba a bezproblémový provoz. Jednotky plynové turbíny se skládají z generátoru plynu a turbíny.

Použití plynových turbín na lodích poprvé navrhl ruský důstojník Nazarov. V 1892, Kuzminsky vytvořil jednotku plynové turbíny. V SSSR byl v roce 1961 postaven plynová turbína « Páv Vinogradov". Jeho elektrárna se skládala ze čtyř generátorů plynu s volným pístem, které produkují pracovní plyn pro 3800 litrovou turbínu. S. Byl výtlak plavidla 9080 tun, rychlost - 15,6 uzlů.

V moderních plynových turbínách je maximální účinnost asi 29 procent.

ZÁSADA AKCE PLYNŮ NA PLYNOVOU TURBINU

K dnešnímu dni vítězství zůstalo jako na dieselových. V každém případě více než 50% stávající světové tonáže jsou motorové lodě. Nyní však počet obřích lodí vypuštěných do vody roste rychlým tempem atd. Aby tyto „obří lodě“ nastavily danou rychlost, potřebují síly, které nelze vždy dosáhnout spalovacími motory.

Pro pístový parní stroj byl nalezen ekvivalent ve formě dieselového zařízení, ve kterém se spalování provádí přímo v pracovním válci a pro které již není zapotřebí speciální parní kotel. Odborníci pracující v oblasti výstavby turbín také dokázali najít ekvivalent parní turbíny, která by mohla úspěšně fungovat bez samostatného parního kotle. Takový motor - plynová turbína - kombinuje výhody dieselové elektrárny a parní turbíny: nepotřebuje parní kotle, ale jako turbína neobsahuje prvky, které vykonávají vratný pohyb (písty, tyče atd.).

Ve své nejjednodušší formě je plynová turbína druhem „spalovací turbíny“, ve které je vzduch nasáván z atmosféry pomocí kompresoru, natlakován několika atmosférami a odeslán do spalovací komory, kde se spaluje solární olej, námořní topný olej nebo jiná levná paliva. Plyny vznikající při spalování, zahřáté na teplotu 600 - 800 ° C, otáčejí kotouče turbíny. Produkty spalování vyhořelého paliva se buď odvádějí do atmosféry, nebo se používají k ohřevu vzduchu vstupujícího do spalovací komory.

Plynová turbína je jednou z velmi slibných elektráren s vysokým výkonem a nízkou hmotností. Jeho nevýhodou, stejně jako u parní turbíny, je praktická nemožnost reverzace, v důsledku čehož musí loď zajistit samostatnou reverzní turbínu. Avšak s příchodem vrtulí s nastavitelným stoupáním a pomocných vrtulí umístěných v přídi plavidla byl problém zpětného chodu a manévrů znatelně zjednodušen, protože v určité poloze lopatek vrtule může přední turbína říci plavidlu dozadu. Vážnější nevýhodou plynové turbíny je její nízká účinnost, asi 30 procent, a relativně vysoká spotřeba paliva. Existuje však každý důvod věřit tomu, že je úspornější zařízení s plynovou turbínou najdou nejrozšířenější.

Princip činnosti kompresoru s plynovou turbínou je znázorněn na obrázku 6. Princip činnosti elektrárny s plynovou turbínou je zobrazen na obrázku 7.

princip fungování kompresoru s plynovou turbínou

princip fungování plynové turbíny

Motory s plynovou turbínou jsou instalovány hlavně na lodích námořnictva. Na komerčních plavidlech se to neodůvodnilo - plynové turbíny se dosud používají pouze na malém počtu plavidel. Důvody sníženého zájmu o tento typ motoru jsou nízká účinnost, spíše vysoká spotřeba paliva a vysoká provozní teplota, vyžadující použití vysoce pevných a drahých materiálů. Výhodou motoru s plynovou turbínou jsou malé celkové rozměry ve srovnání s dosaženým výkonem a malá mrtvá hmotnost. Plynové turbíny lze také použít jako hlavní a pomocné motory na nebo.

turbínový rotor

AUTA

Úspěchy moderní vědy v používání atomové energie umožnily použít nový typ paliva v námořnictvu - jaderné. V roce 1956 byla v SSSR vypuštěna první atomová loď „Lenin“. Volba ledoborce pro instalaci jaderného reaktoru nebyla náhodná. Tento typ může brát palivo po dobu nejvýše 40 dnů od plavby. Jaderné palivo umožňuje lodi s jaderným pohonem pracovat v ledu Arktidy, aniž by doplňovala zásoby paliva déle než rok.

Ale první a možná jediná komerční plavidla s jadernou energií elektrárna nákladní osobní lodě “ Savannah"Postaven v roce 1964," Otto hahn"- 1968," Mutsu japonsko"- 1970 a 1988.

loď s jadernou elektrárnou "Savannah"

« Savannah»- nákladní-cestující jaderná loďpostavený na loděnici Stavba lodí v New Yorku", USA. Náklady na plavidlo činily 46,9 milionu dolarů, z toho 28,3 milionu tvořily náklady na reaktor. Stavbu financovala vláda USA jako projekt, který prokázal schopnosti jaderné energie. Loď byla vypuštěna 21. července 1959 a sloužila od roku 1962 do roku 1972.

Technické vlastnosti nákladní lodi „Savannah“:
Délka - 181,6 m;
Šířka - 23,7 m;
Výtlak - 13599 tun;
Elektrárna - 1 jaderný reaktor;
Výkon - 20 300 k;
Rychlost - 24 uzlů;

Posádka 124 lidí;
Počet cestujících - 60 osob;
Nákladní kapacita - 8500 tun;

loď s jadernou elektrárnou "Otto Hahn"

V Německu začala konstrukce obchodního a výzkumného plavidla k určení proveditelnosti využití atomové energie v civilní flotile. Loď « Otto hahn"Byla položena v roce 1963 společností" Howaldtswerke-deutsche werft»Ve městě Kiel. Zahájení proběhlo v roce 1964. Loď byl pojmenován po Ottovi Hahnovi, vynikajícím německém radiochemistovi, nositeli Nobelovy ceny, který objevil jaderný izomerismus a štěpení uranu. V roce 1968 byl spuštěn jaderný reaktor lodi a začaly mořské pokusy. V říjnu téhož roku, “ Otto hahn"Byl certifikován jako.

Technické vlastnosti nákladních osobních lodí „Otto Hahn“:
Délka - 172,0 m;
Šířka - 23,4 m;
Výtlak - 25 790 tun;
Elektrárna - 1 jaderný reaktor s kapacitou 38 MW;
Rychlost - 29 uzlů;
Autonomie - 300 000 mil;
Posádka - 63 lidí;
Počet cestujících - 35 osob;
Nákladní kapacita - 14040 tun;

Mezi nesporné výhody patří velmi nízká spotřeba paliva a prakticky neomezený dojezd. Například loď " Otto hahn"Ani tři kilogramy uranu nebyly spotřebovány za tři roky, zatímco spotřeba paliva konvenční elektrárny s parní turbínou na lodi této velikosti činila 40 000 tun." Přes tyto výhody, atomové elektrárny široce používán pouze na válečných lodích. Je obzvláště výhodné použít je na velkých ponorkách, které mohou být pod vodou po dlouhou dobu, protože vzduch není nutný k produkci tepelné energie v reaktoru.

PRINCIP AKCE JADERNÉ ELEKTRÁRNY

Do elektrárna lodě s jaderným motorem zahrnují reaktor, parní generátor a turbínovou jednotku pohánějící lodní pohon. Reaktor je zařízení pro produkci jaderných řetězových reakcí, během nichž vzniká energie, která je pak přeměněna na mechanickou energii. Princip činnosti jaderného reaktoru je znázorněn na obrázku 8.

princip fungování jaderného reaktoru

Je známo, že energie uvolněná při použití 1 kg uranu se přibližně rovná energii získané spálením 1 500 tun topného oleje. Srdcem jaderného zařízení je reaktor: probíhá v něm řízená jaderná reakce, díky níž se vytváří teplo, které se odstraňuje pomocí chladicí vody - vody. Radioaktivní chladicí voda je čerpána do parogenerátoru, kde díky své teplotě je pára generována z neradioaktivní vody. Pára je směrována na turbínové disky, které pohánějí turbogenerátory pracující na vrtulových motorech, a ty otáčejí vrtule. Odpadní pára je odváděna do kondenzátoru, kde se opět promění v vodu a je čerpána do generátoru páry. Princip činnosti jaderné elektrárny je znázorněn na obrázku 9.

schéma jaderné elektrárny s tlakovým vodním reaktorem

Velká pozornost je věnována bezpečnosti provozu jaderného zařízení, protože lidé na palubě jsou poněkud vystaveni nebezpečí záření, proto je jaderný reaktor izolován od prostředí ochrannou clonou, která nepřenáší škodlivé radioaktivní paprsky. Obvykle používané dvojité obrazovky. Primární síto obklopuje reaktor a je vyrobeno z olověných desek s polyethylenovým povlakem a betonu. Parní generátor obklopuje sekundární obrazovka a uzavírá celý první vysokotlaký okruh. Toto síto je vyrobeno hlavně z betonu o tloušťce 500 mm až 1095 mm, jakož i z olověných desek o tloušťce 200 malých a polyethylenu o tloušťce 100 mm. Obě obrazovky vyžadují hodně místa a mají velmi velkou hmotnost. Přítomnost takových obrazovek je velkou nevýhodou jaderných elektráren. Umístění jaderné elektrárny na lodi je znázorněno na obrázku 10. Dalším, ještě výraznějším nedostatkem je, navzdory všem ochranným opatřením, nebezpečí kontaminace životního prostředí jako při běžném provozu elektrárny v důsledku použitého odpadního paliva, vypouštění útorové vody z prostoru reaktoru at. atd., a během náhodných nehod na lodi a jaderných technologiích elektrárna.

lodní jaderná elektrárna

ALTERNATIVNÍ ELEKTRÁRNY

princip fungování Stirlingova motoru

Ještě před druhou světovou válkou se stavitelé lodí pokusili vytvořit pro ponorky jakousi alternativu k naftové elektrárně - tzv. Jediný motor pro povrchovou a podvodní provoz. Z těchto důvodů všechny tyto pokusy v té době neopouštěly pokusy, ale již v 60. letech se k nim vrátily. Důvodů bylo několik. Za prvé, Baltské moře bylo prohlášeno za pásmo bez jaderných zbraní, což znamená, že v pobaltských zemích neexistují lodě s jadernými elektrárnami. Za druhé, z politických důvodů nemohou být takové ve službě s Německem a Japonskem. Zatřetí, výstavba a údržba jaderných ponorek pro mnoho zemí není dostupná. Nejproduktivnější vytvoření jediného nejaderného motoru fungovalo ve Švédsku, Nizozemsku, Velké Británii a Německu.

Zároveň je však u některých typů lodí jedinou přijatelnou elektromotor. Jedná se o lodě s častou změnou podmínek zatížení pohonného systému, lodě vyžadující zvýšené manévrovací vlastnosti a dlouhou dobu pracující se sníženou silou. Takovými plavidly jsou ledoborce, remorkéry, trajekty, velrybářské lodě, dragery a další.

Stirlingův motor je tepelný pístový motor s vnějším přívodem tepla, v uzavřeném objemu cirkuluje konstantní pracovní teplo (plyn), zahřívané z vnějšího zdroje tepla a díky jeho expanzi vykonává užitečné práce. Princip činnosti Stirlingova motoru je znázorněn na obrázku 11.

Na rozdíl od spalovacího motoru má Stirlingův motor ve válci dvě proměnné, pokud jde o objem dutiny - horký a studený. Pracovní tekutina je stlačena v chladné dutině a vstupuje do horké, poté se po zahřátí plyn pohybuje v opačném směru a vstupuje do studené dutiny, kde se při rozšiřování provádí užitečná práce. Takový obousměrný pohyb plynu je zajištěn přítomností dvou pístů v každém válci: přestavovacího pístu, který reguluje tok plynu a pracovního pístu, který vykonává užitečnou práci. Objem horké dutiny a horní části válce je regulován vytlačovacím pístem a objem studené dutiny umístěné mezi dvěma písty je řízen jejich společným pohybem. Oba písty jsou mechanicky spojeny a provádějí koordinovaný pohyb zajišťovaný zvláštním mechanismem, který současně nahrazuje klikový mechanismus.

Když je motor v chodu, existují čtyři hlavní postupné polohy pístů, které určují pracovní cyklus motoru:
a) - pracovní píst ve své nejnižší poloze, posuvný píst ve své nejvyšší horní poloze. Většina plynu je navíc mezi nimi v chladném prostoru (chlazení);
b) - vytlačovací píst je v horní poloze a pracovní píst se pohybuje nahoru a stlačuje studený plyn (stlačování);
c) - posuvný píst se pohybuje dolů, přibližuje se k pracovnímu pístu a vytlačuje plyn do horké dutiny (zahřívání);
d) - horký plyn se rozpíná, vykonává užitečnou práci působením na pracovní píst (expanze). V plynové cestě je instalován regenerátor, který se podílí na teplotě, když jím prochází horký plyn, a dává jej pryč, když se pohybuje po ochlazení a stlačení v opačném směru.

Přítomnost regenerátoru nám teoreticky umožňuje přinést účinnost šterlinkový motor až 70 procent. Regulace výkonu motoru se dosáhne změnou množství plynu. Jako pracovní teplo se používají plyny s vysokými termotechnickými vlastnostmi (vodík, helium, vzduch atd.).

Stirlingovy motory mají následující jedinečné vlastnosti:
- možnost využití jakéhokoli zdroje tepla (kapalného, \u200b\u200bpevného, \u200b\u200bplynného a jaderného paliva, sluneční energie atd.);
- pracovat v širokém teplotním rozsahu s malým diferenčním tlakem stlačování a expanze;
- regulace výkonu změnou množství pracovního tepla v cyklu při konstantních vyšších a nižších teplotách plynu;

Tyto funkce poskytují stirlingův motor v porovnání s jinými zařízeními následující výhody, jako je více paliv a nízká toxicita produktů spalování paliv; nízká hlučnost a dobrá rovnováha; vysoká účinnost v režimech nízkého výkonu. Díky těmto výhodám švédští ponorci věnovali pozornost motoru, čímž se myšlenka stala realitou na moderní ponorce typu " Gotland". Pokud ale Stirlingovy motory ve své účinnosti odpovídají moderním dieselovým motorům, pak jsou vůči nim podřadné. Proto mohou být použity v ponorkách pouze jako přídavné motory do klasické naftové elektrárny.

ANAEROBICKÁ ENERGETIKA

Nejslibnějším směrem se však ukázala přeměna chemické energie přímo na elektrickou energii, bez spalovacího procesu nebo mechanického pohybu, jinými slovy, vytváření elektrické energie tichým způsobem. Mluvíme o elektrochemických generátorech. V praxi tato metoda našla uplatnění v moderní němčině. Rozložení anaerobní elektrárny je znázorněno na obrázku 12.

anaerobní elektrárna na ponorce U-212

Elektromechanický generátor je založen na palivových článcích. Ve skutečnosti se jedná o dobíjecí baterii s neustálým nabíjením. Fyzika jeho práce je založena na procesu obráceném k elektrolýze vody, kdy je elektřina generována, když je vodík kombinován s kyslíkem. V tomto případě dochází k tiché přeměně energie a jediným vedlejším produktem reakce je destilovaná voda, kterou lze poměrně snadno najít v ponorce.

Podle kritérií účinnosti a bezpečnosti je vodík uložen ve vázaném stavu ve formě hydridu kovu (slitina kovu v kombinaci s vodíkem) a kyslík je uchováván ve zkapalněné formě ve zvláštních nádobách mezi světlem a silnými trupy ponorky. Mezi vodíkovými a kyslíkovými katodami jsou polymerní elektrolytové protonové výměnné membrány, které vykonávají funkci elektrolytu.

Výkon jednoho prvku dosahuje 34 kW a účinnost elektrárny je až 70 procent. Navzdory zřejmým výhodám vyvinuté instalace palivových článků neposkytuje požadované provozní a taktické vlastnosti podmořské ponorky třídy, zejména pokud jde o provádění vysokorychlostních manévrů při sledování cíle nebo vyhýbání se útoku torpéda nepřítele. Ponorky projektu 212 jsou proto vybaveny kombinovaným pohonným systémem, ve kterém se používají baterie nebo palivové články pro vysokorychlostní pohyb pod vodou, a tradičním dieselovým generátorem, který zahrnuje 16-válcový dieselový motor typu V a synchronní alternátor. Dieselgenerátory se také používají k dobíjení baterií - tradiční prvek nejaderných ponorek. Elektrochemický generátor, sestávající z devíti modulů palivových článků, má celkovou kapacitu 400 litrů. s a zajišťuje pohyb ponorky v podvodní poloze rychlostí 3 uzlů po dobu 20 dnů s hodnotami hluku pod úrovní přirozeného hluku moře.

KOMBINOVANÉ ELEKTRÁRNY

V poslední době se staly populární kombinované elektrárny. Zpočátku kombinované elektrárny vyvolaly touhu poskytovat válečné lodě současně s vysokou rychlostí pro bitvu a větším navigačním dosahem pro operace ve vzdálených oblastech světového oceánu. U německých křižníků druhé světové války se objevila zejména kombinace kotelen a turbín. V 60. letech 20. století se na lodích objevily plynové turbíny, které lze z hlediska jejich hospodárnosti a provozních vlastností použít pouze na krátkou dobu a při vysokých rychlostech. Aby se tento nedostatek kompenzoval, začaly se kombinovat s elektrárnou kotlové turbíny (COSAG) nebo dieselové (CODAG). O něco později se objevily tzv. Pochodové plynové turbíny, které vyžadovaly přídavné spalovací turbíny (COGAG). Pouze příchod plynových turbín všech režimů nám umožnil přesunout se do homogenní elektrárny s plynovou turbínou.

možné kombinace elektráren

Existují dokonce jedinečné kombinace elektráren CODEAG (dieselová plynová turbína s plným elektrickým pohybem), která se nachází na fregatě " Duke»Královské námořnictvo Velké Británie. Když bylo vytvořeno, konstruktéři vycházeli z potřeby poskytnout ultra nízkou hladinu hluku při nízkých rychlostech při použití tažené antény hydroakustického systému, jakož i rychlý přechod z nízké na vysokou rychlost. Instalace zahrnuje dvě plynové turbíny s celkovou kapacitou 31 000 litrů. s., dvěma vrtulovými stejnosměrnými motory s objemem 2000 litrů. s., zabudovanou do řady vrtulových hřídelí a provozovanou ze čtyř dieselových generátorů o celkové kapacitě 8 100 litrů. s Taková hlavní elektrárna pracuje ve čtyřech režimech: nízká rychlost s minimálním hlukem, když jsou hlavní převodovky vypnuté; vysoká rychlost během provozu plynových turbín na šroubech přes převodovky spolu s vrtulovými motory; střední rychlost během provozu jedné plynové turbíny na šroub a jednoho vrtulového motoru na jiný šroub s vypnutou převodovkou; manévrování při použití pouze dieselových motorů. Šrouby pracují zpětně pouze z vrtulových motorů.

hlavní názvy kombinovaných elektráren:

Cosag - Kombinované parní a plynové turbíny (parní turbína a plynová turbína). Instalace spolupracují.
KÓDAG - Kombinované turbíny typu Disel a plyn (dieselová a plynová turbína). Instalace spolupracují.
KODOG - Kombinované turbíny nebo plynové turbíny (dieselová nebo plynová turbína). Zařízení pracují samostatně. Při vysoké rychlosti se dieselová část vypne.
COGAG - Kombinované plynové turbíny a plynové turbíny (plynová turbína a plynová turbína). Pochodové a dodatečné spalování turbín při plné rychlosti pracují společně.
COGOG - Kombinované plynové turbíny nebo plynové turbíny (plynová turbína nebo plynová turbína). Pochodující turbína běží na plnou rychlost a pouze přídavný spalovač pracuje na plnou rychlost.

Jedná se o typy elektráren, které existují na lodích a lodích minulosti a dnes. Někteří z nich žijí v posledních letech, jiní omezili distribuci hlavně na rekreační a sportovní plavidla, jiní dosáhli zralosti, jiní ještě nedosáhli dětství, ale všichni plní stejnou funkci - umožňují plavidlu pohyb, překonávání vody bariéry.

Afrikánština Albánština Arabština Arménština Ázerbájdžán Baskičtina Bulharština Katalánština Čínština (zjednodušená) Čínština (tradiční) Chorvatština Čeština Dánština Detekční jazyk Holandština Angličtina Estonština Filipínština Finština Francouzština Galicijština Gruzínština Němčina Řeč Haitská kreolština Hebrejština Hindština Maďarština Islandština Indonéština Irština Italština Japonština Korejština Latina Lotyšština Litevština Litevština Makedonština Malajština Maltština Norština Perština polština portugalština rumunština ruština srbština slovenština slovinština španělština svahilština švédština thajština turečtina ukrajinština Urdu vietnamština waleština jidiš ⇄ afrikánština albánština arabština arménština Ázerbájdžánská baskičtina běloruština bulharština katalánština čínština (zjednodušená) čínština (tradiční) chorvatština čeština dánština holandština angličtina estonština filipínština finština francouzština galština gruzínština němčina řečtina haitština Kreolský hebrejština hindština maďarština islandština indonéština irština italština japonština korejština latina lotyština litevština macedonština malajština maltština norština perština polština portugalština rumunština ruština srbština slovenština slovinština španělština svahilština Švédský thajský turecký ukrajinský Urdu vietnamský velšský jidiš

Angličtina (automatická detekce) »ruština

Moderní nejaderné ponorky (ponorky) jsou vysoce účinným prostředkem ozbrojeného boje na moři a jsou to mobilní platformy, které mohou nést různé zbraně a také dlouhé cesty izolovat od svých základen. V současné době se ponorky ruských a zahraničních firem v zásadě vzájemně liší, nebo jsou v každém případě srovnatelné z hlediska architektury, přemístění, vybavení vysoce přesnými zbraněmi, včetně raket různých tříd, schopných zasáhnout jakékoli mořské i pozemní cíle. Tyto ponorky mají blízko k přežití, spolehlivosti, schopnostem elektronických zbraní atd.

Zkušenosti však ukazují, že bojová účinnost dieselových ponorek je poněkud oslabena kvůli potřebě periodického nabíjení baterií, což snižuje tajnost jejich činnosti a zvyšuje pravděpodobnost detekce. Takže ponorky nafty tráví 2 ... 5 hodin denně nabíjením baterií. Kromě toho omezené energetické zásoby ponorek s naftou neumožňují jejich použití v arktických oblastech pokrytých ledem.
Problém prodloužení doby potápění, eliminující potřebu častého zaplavení za účelem dobití baterií, může být vyřešen použitím anaerobních elektráren s kapacitou 100 ... 300 kW, což zvyšuje autonomii nejaderných ponorek na 480 ... 720 hodin

V souladu s klasifikací přijatou námořnictvem západních zemí jsou nejaderné ponorky obvykle rozděleny do tří podtříd:

- třída "A" - klasické ponorky s naftovou elektrickou hlavní elektrárnou (GEM);

- třída "B" - ponorka s hybridní elektrárnou, která spolu s naftovým a elektrickým zařízením zahrnuje také další anaerobní (energeticky nezávislý) subsystém;

- třída "C" - ponorky vybavené pouze speciálním anaerobním GEM.

Jedním z prvních bojových modelů ponorek s hybridními elektrárnami byly německé ponorky s tzv. „Walterovými kombinovanými turbínami“ pracujícími s peroxidem vodíku. Německé ponorky řady XXVI s Waltherovými turbínami dokázaly vyvinout rychlost pod vodou až 24 ... 25 uzlů. Dodávka peroxidu na lodi stačila na šest hodin při plné rychlosti a zbytek času byla použita konvenční naftová elektrická instalace a zařízení k zajištění provozu dieselového motoru v hloubce periskopu (šnorchl). Lodě řady XXVI měly architektonický vzhled, který se významně lišil od tradičních, s cílem snížit odpor v poloze pod vodou. Stali se jakýmsi mistrovským dílem námořní technologie, i když se jim nepodařilo vstoupit do služby a účastnit se nepřátelských akcí, ale sloužily jako cenný materiál pro vítězné země při poválečné modernizaci ponorek.

V Sovětském svazu v předvečer druhé světové války experimentovali také s ponorkami vybavenými anaerobními elektrárnami. Čtrnáctá ponorka typu „M“ řady XII (před rokem 1940 se jí říkalo C-92, a poté P-1) šla v historii dolů jako první sovětská ponorka s jediným motorem - dieselovým motorem, pro jehož provoz byl kapalný kyslík používán jako oxidační činidlo, skladovány při zvláště nízké teplotě (-180 ° C). Vývoj REDO (zvláštního regenerativního jednoduchého motoru) byl proveden v letech 1935-1936. z podnětu a pod vedením S.A. Bazilevskij.

Ponorka C-92 při zkouškách v roce 1939 prokázala možnost vznětového motoru pracujícího pod vodou v uzavřené smyčce po dobu 5,5 hodiny při výkonu 185 litrů. s

V červenci 1946 bylo vydáno nařízení Rady ministrů SSSSR o vývoji prací na vytváření ponorek s „samostatnými“ motory. V souladu s nařízením byl zahájen návrh experimentální malé ponorky projektu 615 s výtlakem asi 390 tun, vybaven „samostatným“ motorem, který byl konstrukčně podobný motoru lodi Project 95. V letech 1955-1958. V továrnách č. 196 a 194 bylo postaveno 29 továren tohoto typu. Během provozu na lodích projektu A615 došlo k několika vážným nehodám. Jak se ukázalo, nehody vznikly v důsledku nezohlednění vlastností elektrárny a nedostatečného zaškolení personálu, který se nelichotil o svých ponorkách, a nazýval je „zapalovači“.

Druhým typem „jediného“ motoru vybraného pro implementaci byla již zmíněná turbínová jednotka s kombinovaným cyklem (PSTU) německého designéra Waltera. Leningradský TsKB-18 v předběžném návrhu 616 reprodukoval německou loď řady XXVI. V roce 1947 byla na území sovětské okupační zóny v Německu zřízena zvláštní konstrukční kancelář pod vedením A.A. Antipina, která se zabývala obnovou technické dokumentace pro elektrárnu s kombinovaným cyklem. Paralelně začala TsKB-18 navrhovat ponorku projektu 617 s Perm State State University. Současně se plánovalo, že všechna zařízení, s výjimkou Státní technické univerzity Perm, budou vyráběna v domácích továrnách.

Podle projektu měla loď s výtlakem asi 950 tun schopnost vyvinout rychlost pod vodou až 20 uzlů po dobu 6 hodin. Experimentální loď byla položena 5. února 1951 v továrně č. 196 a její zkoušky byly dokončeny až 20. března 1956. V letech 1956-1959. ponorka C-99 podnikla 98 výletů k moři a ujela více než 6 800 mil, z toho 315 - s PSTU. 17. května 1959 na lodi došlo k vážné nehodě: když byla vypuštěna Permská státní technická univerzita v hloubce 80 m, došlo k výbuchu v prostoru turbíny. Loď se vynořila a přišla na vlastní základnu k základně. Po přečerpání vody z komory bylo zjištěno, že k neštěstí došlo v důsledku rozkladu peroxidu v kontaktu s nečistotami vstupujícími do ventilu.

Následně, kvůli úspěchu ve vytváření jaderných ponorek, vedení sovětského námořnictva a domácího loďařského průmyslu téměř ztratilo zájem o nejaderné „jednotlivé“ motory pro ponorky. Teprve v první polovině sedmdesátých let minulého století se práce v tomto směru obnovily. Tentokrát byl učiněn pokus vybavit ponorku projektu 613 elektrárnou s elektrochemickým generátorem 280 kW. V roce 1988 ponorka Katran z projektu 613E úspěšně prošla rozsáhlými státními testy a potvrdila základní možnost efektivního vytváření a využívání nové energie. Kolaps Sovětského svazu a následné události po několika desetiletích však zlikvidovaly vytvoření domácí ponorky s elektrochemickým generátorem.

A konkurenti neodpali

V poslední dekádě 20. století byly vytvořeny, testovány Německo, Švédsko a Francie a hromadně se vyráběly anaerobní elektrárny založené na Stirlingových motorech, turbínách s kombinovaným cyklem a elektrochemických generátorech. Německé společnosti Howaldtswerke-Deutsche Werft GmbH (HDW) a Thyssen Nordseewerke GmbH (TNSW) tedy navrhly a postavily čtyři ponorky typu 212 (U 31 - U 34, převedené do loďstva v letech 2005-07). V září 2006 Bundesmarin nařídil další dvě ponorky typu 212 s termínem dodání do loďstva v letech 2012–2013.

Loď typu 212 má podvodní výtlak 1360 tun, délku 53,5 m, šířku 6,8 ma výšku od kýlu na vrchol plotu zatahovacích zařízení 11,5 m. V jednom z výletů U 32 stanovil světový rekord po dobu pohybu v podmořské poloze použití šnorchl), zbývající dva týdny ponořené.

Kromě německého námořnictva se italští námořníci rozhodli získat podobné ponorky. Společnost Fincantieri postavená na základě německé licence v letech 2005-2007. dvě lodě (S526 Salvatore Todaro a S527 Scire). V březnu 2008 se italská vláda rozhodla objednat další dvě ponorky typu 212.

Mírně upraveným a vylepšeným typem německé ponorky s elektrochemickými generátory je Projekt 214 navržený německými firmami řeckého námořnictva. Se standardním výtlakem 1700 tun a délkou 65 m je loď schopna potápět se do hloubky 400 ma nese výzbroj osmi 533 mm torpédomety. Řecká vláda nařídila v Německu tři lodě tohoto typu. Jednání o výstavbě čtvrté ponorky Katsonis s datem dokončení v roce 2012 byla úspěšně dokončena.

Díky silnému odvětví stavby lodí se Jižní Korea rozhodla zakoupit v Německu licenci na stavbu tří lodí typu 214. Vyrábí je společnost Hyundai Heavy Industries; první loď admirála Sohn Won-il byla předána flotile v prosinci 2007 a další dva, Jung Ji a Ahn Jung-geun, budou dokončeny v roce 2008, respektive 2009. V současné době jihokorejská vláda diskutuje o proveditelnosti výstavby dalších tří ponorek typu 214. Cennými rysy lodí tohoto typu jsou schopnost vypalovat řízené střely z torpédových trubic z pod vodou a přítomnost dvou elektrochemických generátorů typu Siemens PEM o kapacitě 120 kW, což umožňuje provádět pohyb pod vodou rychlostí 3 ... 5 uzlů po dobu dvou týdnů.

Francouzi také přispěli k vytvoření energeticky nezávislých elektráren pro ponorky. Například skupina společností, které jsou součástí koncernu DCN pro stavbu lodí pro francouzskou ponorku Scorpen (typ Agosta-90B, podmořský výtlak 1760 tun, délka 67 m), vyvinula parní generátorový anaerobní typ ES MESMA (Modul D'Energie Sous Marine Autonome).

Pákistánské námořnictvo v roce 1994 objednalo tři ponorky typu Agosta-90B. První dvě ponorky, Khalid (S137) a Saad (S138), nebyly původně vybaveny anaerobním ES; hlavní lodí s takovým systémem byla třetí ponorka - Hamza (S139).
Existují projekty na vybavení ponorek hybridními elektrárnami se začleněním nízkoenergetických jaderných reaktorů. Ponorky vybavené malými jadernými reaktory v podstatě zůstanou naftou. Společnost hodlá dodávat tato zařízení ve formě samostatné sekce, plně připravené pro vložení do trupů stávajících ponorek nebo pro montáž ve výstavbě. Jedna z možností převodu byla navržena pro ponorky typu Victoria.

Snad nejpůsobivější výsledky ve vývoji anaerobních rostlin byly dosaženy švédským koncernem Kockums Submarin Systems. Ve francouzské ponorce Saga a švédské ponorce Naecken typu A14 byly během modernizačního procesu nainstalovány motory Stirling V4-275R, které byly použity jako pomocné energetické jednotky pro ekonomický podvodní provoz. Po přeměně na robustní lodní trup ponorky Naecken, bezprostředně po strážci kormidelny, byla vytvořena vložka asi 8 m dlouhá se dvěma 110 kW Stirlingovými motory, které pohánějí stejnosměrné generátory. Zásoba tekutého kyslíku umožnila lodi Naecken být pod vodou bez vynoření až 14 dní.

Poté společnost Kockums Submarin Systems učinila ještě působivější krok, který byl postaven v letech 1992-1996. tři ponorky třídy Gotland (typ A19). Součástí elektrárny ponorek byly konvenční dieselové motory a dva Stirlingovy motory V4-275R s výkonem 75 kW. Délka ponorky je 60,4 m, výtlak pod vodou je 1599 tun.

Nejslibnější projekt Švédů spojený s nadějnou ponorkou Viking. Toto jméno nebylo vybráno náhodou. Na projektu by se měly podílet další dvě skandinávské země - Norsko a Dánsko. Kokums ve spolupráci s norskými a dánskými lodiarskými společnostmi vytvořil konsorcium pro praktickou práci na projektu. Celkem bylo plánováno vybudování 12 ponorek nové generace. Podle předních odborníků by to byla nejlepší nejaderná ponorka na počátku XXI. Století. Bylo plánováno nainstalování unifikovaného Stirlingova motoru o vysokém výkonu (přibližně 800 kW). Dnešní osud Vikingů se však dostal do rukou evropské loďařské společnosti ovládané německými koncerny. A samozřejmě se příliš nezajímají o úspěch Skandinávců, jejich přímých konkurentů.

Japonské námořnictvo náhle přišlo na pomoc Skandinávcům, kteří v roce 1997 zahájili ponorku S 589 Asashio, na kterou byly jako experiment namontovány dva Stirlingovy motory. Po dokončení zkušebního cyklu se japonští admirálové rozhodli postavit celou řadu ponorek třídy Soryu, z nichž první by měla být uvedena do provozu v březnu 2009. Tyto lodě jsou mnohem větší než německé a švédské (podvodní výtlak 4200 tun, délka 84 m, posádka 65 lidí) .

A konečně, poslední ze světových mocností, Američané učinili konečný výběr typu anaerobní instalace. Jejich řešení je jednoznačné - Stirlingovy motory. Za tímto účelem si americké námořnictvo v roce 2005 pronajalo švédskou ponorku typu Gotland, vybavenou pomocnou energeticky nezávislou Stirlingovou jednotkou. Podle časopisu Jane´s Weekly Defense měla být ponorka používána k testování protiponorkových operací lodí amerického námořnictva. Loď byla přidělena k námořní základně v San Diegu (Kalifornie), kde velel protivonka. Všimněte si, že americké námořnictvo nedávno začalo projevovat zvýšenou pozornost na protiponorkovou obranu. Důvodem je rychlý růst námořních sil Čínské lidové osvobozenecké armády a především kvantitativní zvýšení a zlepšení kvality čínské ponorkové flotily.

Ponorka typu Gotland je také potřebována Spojenými státy pro vývoj moderních technologií nejaderných podmořských lodí stavěných ztracených ve Spojených státech. V roce 2006 podepsala Northrop Grumman Corporation of America a švédská společnost Kokums, která stavěla ponorky typu Gotland, dohodu o spolupráci. V rámci této spolupráce budou mít američtí specialisté možnost podrobně prostudovat návrh nejnovější švédské flotily ponorek. A švédští námořníci, kteří budou sloužit na lodi spolu se svými americkými kolegy, jim v tom pomohou.

Podle předních odborníků se ponorky s hybridními elektrárnami již svými vlastnostmi nejen přibližují k jaderným lodím, ale v některých ukazatelích je dokonce překonávají. Během dvou cvičení v Atlantiku, která se konala v roce 2003, tedy švédská ponorka Halland s Stirlingovými anaerobními motory „porazila“ španělskou ponorku s konvenční naftovou elektrickou instalací v duelové situaci a poté francouzskou jadernou ponorku. Také zvítězila v „bitvě“ s americkou jadernou ponorkou Huston ve Středozemním moři. Je třeba poznamenat, že nízkošumový a vysoce výkonný Halland stojí 4,5krát levněji než jeho jaderní soupeři.

Výhody hybridních elektráren

Vzhledem k přibližně stejné úrovni dokonalosti zbraní a elektronických zbraní většiny ponorek v západoevropských zemích - hlavních dodavatelů ponorek na světovém trhu, bude konkurenceschopnost slibných ponorek do značné míry určována typem motoru použitého v anaerobním ES.

Ze všech známých měničů přímého cyklu (dieselové motory, parní a plynové turbíny, motory s vnitřním spalováním karburátoru, EKG atd.), Které lze použít jako součást anaerobních zařízení, se Stirlingovy motory příznivě liší v řadě kvalit, které určují vyhlídky na jejich použití na nejaderných ponorkách. : praktická nehlučnost v důsledku absence výbušných procesů ve válcích motoru a mechanismu časování ventilů a poměrně hladkého chodu cyklu s relativně vnomernom moment, který přímo ovlivňuje akustické stealth ponorky - hlavní složkou celkového indexu - „stealth“ ponorky; vysoká účinnost (až 40%), což je výrazně vyšší než odpovídající ukazatel nejlepších vzorků dieselových motorů a karburátoru ICE; možnost využití několika druhů uhlovodíkových paliv jako paliva (solární palivo, zkapalněný zemní plyn, petrolej atd.); provoz Stirlingových motorů běžících na tradiční palivo nevyžaduje vytvoření složité pobřežní infrastruktury (na rozdíl od elektrochemických generátorů); motorový zdroj moderních Stirlingových motorů je 20 ... 50 tisíc hodin, což je 3 ... 8krát delší než životnost palivových článků (asi 6 tisíc hodin); s provozní životností ponorky asi 25 ... 30 let, použití motorů Stirling sníží požadovaný počet ponorek o 35 ... 40% ve srovnání s požadovaným počtem lodí s elektrochemickými generátory (kvůli vyšší spolehlivosti).

Podle řady zahraničních a domácích odborníků je Stirlingův motor díky výše uvedeným výhodám nejkonkurenceschopnějším typem motoru pro anaerobní elektrárny nejaderných ponorek. Navíc, pokud se vyvíjí instalace, které zvyšují autonomii pod vodou až o 30 ... 45 dní za ekonomických podmínek, lze v blízké budoucnosti považovat Stirlingův motor za jediný zdroj energie ve všech režimech, který poskytuje jak rychlost pod vodou, tak povrchovou rychlost v celém rozsahu zatížení.

Výhody Stirlingových motorů ve srovnání s jinými přímými cyklovými měniči energie nám umožňují jej doporučit jako univerzální motor pro všechny typy nejaderných ponorek malého, středního a velkého výtlaku.

Ruské námořnictvo má zájem o vytvoření ponorek s anaerobními elektrárnami pro použití v Baltském a Černém moři, kde je z politických důvodů použití jaderných lodí vyloučeno. Celková poptávka námořnictva v takových ponorkách je přibližně 10-20 jednotek. V blízké budoucnosti se mezinárodní trh se zbraněmi stane velmi velkým trhem pro nejaderné ponorky se Stirlingovými motory. poptávka po těchto ponorkách ze zemí Latinské Ameriky, jihovýchodní Asie, Blízkého a Středního východu neustále roste. Obecně se odhadovaná mezera na trhu pohybuje od 300 do 400 ponorek s průměrnou cenou ponorky asi 300 ... 400 milionů dolarů.

V současné době jsou nejaderné ponorky součástí 30 loďstev zahraničních zemí. Vzhledem k tomu, že životnost těchto lodí se odhaduje na asi 30 let a že většina z nich byla postavena nejpozději koncem osmdesátých let minulého století, lze očekávat, že od roku 2010 bude mnoho z těchto zemí uvažovat o získání nových nejaderných ponorek místo zastaralých lodí, které vyčerpaly váš zdroj.