Общекорабельные системы и корабельные устройства - Комбинированные энергетические установки
- Details
- Parent Category: Лекции
- Published: 24 July 2014
Комбинированные энергетические установки
Опыт показал, что ни одна из рассмотренных типов КЭУ не может в полной мере удовлетворять всем требованиям из-за присущих каждой из них специфических недостатков. Выход был найден в создании комбинированных ЭУ, включающих в свой состав либо разнородные главные двигатели, либо однотипные, но различной мощности.
Первым к идее корабельной комбинированной ЭУ в 1878 г. привлек внимание С.О.Макаров. Он предложил устанавливать на минных катерах специально для кратковременного увеличения скорости при выходе в атаку торпедные поршневые пневматические машинки.
В 1888 г. С.О.Макаров составил докладную записку «Об устройстве вспомогательных двигателей на кораблях с целью сохранения и экономии горючего», в которой рекомендовал применять на кораблях с большой дальностью плавания специальные паровые машины экономического хода: «Самое правильное решение вопроса заключается в том, чтобы малый ход получать вспомогательными машинами, приводящими в движение винты, разобщенные от главных машин».
Идея Макарова была реализована на ряде иностранных крейсеров, гребные валы которых соединялись с двумя отключаемыми паровыми машинами, каждая мощностью примерно 50% от полной.
В ином варианте предложил комбинированную установку известный русский кораблестроитель Николай Евлампиевич Кутейников (1854-1906). В трехвальной КЭУ на средний вал работала паровая машина экономического хода. По такой схеме была выполнена ЭУ крейсера «Россия» водоизмещением 12500 т, построенного в 1896 г.
Первая комбинированная ЭУ с разнородными главными двигателями была спроектирована в 1903 г. Г.Парсонсом для истребителя английского флота «Велокс» водоизмещением 440 т. Согласно проекту корабль имел четырехвальную турбомашинную установку, на внутренние валы которой работали турбины высокого давления, а на наружные - турбины низкого давления и расположенные перед ними паровые машины мощностью 100 л.с. Для малого хода и реверса предназначались паровые машины, а при скорости свыше 13 узлов машины отключались и пар подавался помимо них в турбины. Комбинированная установка позволила обеспечить заданную дальность плавания и в то же время превысить контрактную скорость (26 уз) почти на 8 узлов.
Большие перспективы в развитии комбинированных ЭУ открылись с появлением на кораблях ГТД. Благодаря своим высоким техническим характеристикам они стали ядром всех современных комбинированных установок. В настоящее время наиболее широкое распространение в военных флотах передовых морских держав получили комбинированные ЭУ: паро-газотурбинные, дизель-газотурбинные, и газо-газотурбинные ( с маршевыми и ускорительными ГТД ). В перспективе возможно появление на кораблях комбинированных ядерно-газотурбинных установок, которые пока находятся в стадии разработки.
Благодаря наличию довольно широкого многообразия принципиальных и конструктивных схем ЭУ современные кораблестроители имеют возможность в каждом конкретном случае выбрать для корабля установку, наиболее соответствующую ему по своим тактико-техническим характеристикам.
За каких-то неполных два столетия истории развития КЭУ прошли огромный путь от первых примитивных котломашинных до современных ядерных. Но и это еще не предел. Уже сегодня лучшие умы человечества упорно работают над идеями создания принципиально новых ЭУ, таких как, например, магнитогидродинамических генераторов, позволяющих получить электрическую энергию из тепловой прямым преобразованием, без посредников - котла, в котором образуется водяной пар, и турбины, вращающей генератор.
За последние 40 лет об МГДГ немало сказано и написано. Сторонники заманчивой идеи не скупятся на прогнозы. В начале 60-х годов ряд американских экспертов заявили, что к 2000 году электростанции с МГДГ в США составят половину вновь вводимых мощностей. Но все оказалось намного сложнее, хотя прогресс в физике плазмы, а также новые жаропрочные металлы и мощные сверхпроводящие магнитные системы, позволили достичь определенных успехов в этой области энергетики.
В нашей стране, США, Японии, Франции созданы экспериментальные и полупромышленные МГДГ мощностью до 250 МВт. Не прекращаются исследования возможности применения МГДГ в судостроении и кораблестроении. По мнению специалистов США, в условиях корабля эффективность МГДГ определяется уменьшением массо-габаритных показателей установки и повышенной экономичностью.
Конечно, прежде чем МГДГ появится в составе судовых, а тем более корабельных энергетических установок, он должен будет пройти освоение и доводку в стационарных условиях. Поэтому, отдавая должное этому эффективному способу получения энергии, лучше пока от прогнозов воздержаться.