У торговой компании есть корабль мощность двигателя

 Основной объем грузов в международной торговле сегодня перевозится морским транспортом, поэтому для России актуальным вопросом стало собственной технологической базы для строительства судовых двигателей. Последние должны обеспечить технологическую независимость страны.

Классификация корабельных дизелей

Большое разнообразие подобных силовых агрегатов привело к необходимости выполнения определенной классификации по следующим признакам:

• назначение;

• по особенностям сгорания топлива;

• по мощности;

• способ и особенности забора воздуха;

• тип горючего;

• метод воспламенения;

• способ образования рабочей смеси;

• по рабочим камерам;

• частота вращения коленвала.

По первому параметру все дизели делят на основные и вспомогательные. Основные установки выступают в качестве главной движущей силы корабля и помогают ему идти по воде. Вспомогательные же используют для питания разных вспомогательных механизмов (генераторы, дополнительно оборудование).

По типу сгорания топлива все дизельные корабельные дизели в России бывают 2-тактными и 4-тактными. Непосредственно сгорание может быть смешанным либо в условиях одинакового объема. Также существуют дизели с наддувом либо без него.

Материалы российских НИИ предполагают группировку по мощности судовых двигателей на 4 ключевые группы:

• малой (до 74 кВт);

• средней (74-736 кВт);

• мощный (736-7360 кВт);

• сверхмощные (более 7360 кВт).

На практике самые распространенные корабельные дизели имеют мощность в районе 1600 кВт, решая большинство типовых задач и учитывая особенности морского транспорта.

Дизели могут иметь в составе систему для повышения давления воздуха, заполняющего камеры сгорания. Его наличие позволяет увеличить объем воздуха и, соответственно, кислорода, что позволяет увеличить объем топлива, сгорающего в рамках одного рабочего цикла. Итогом становится рост реальной мощности двигателя, увеличение его крутящего момента и других ключевых характеристик. Для нагнетания воздуха здесь используют компрессор, который подключен к коленвалу, от которого берет себе крутящий момент. Использование подобной схемы механического наддува снижает КПД, что особенно заметно при работе под большим давлением. Выходом станет использование компрессора, который работает от независимого источника. Речь обычно про корабельные дизели с газотурбинной наддувочной системой. Здесь отработанные газы после сгорания попадают в коллектор и затем в газовые турбины, где они вращают ротор с приводным валом компрессора.

У двухтактных корабельных дизелей, где подача свежего воздуха контурная и прямоточная, активно используют комбинированный вариант наддува. В зависимости от схемы подключения привода их может быть 3:

• параллельное;

• последовательное;

• последовательно параллельное.

По типам топлива модели корабельных двигателей бывают рассчитаны на работу темными и светлыми нефтепродуктами. Также существуют универсальные или многотопливные модели, которые могут работать на топливе различной фракции без серьезных конструктивных изменений. Интересным современным решением сегодня остаются также двухтопливные системы, которые могут работать на попеременно газовом и жидком виде топлива с возможность перевода на любой из них в процессе эксплуатации.

Если готовая рабочая смесь образуется внутри силового агрегата, то зажигание идет с помощью высокой температуры в камере, которая образуется с помощью сжатия и повышения давления. При недостаточном уровне сжатия осуществляют принудительное зажигание, которое аналогично автомобилям (например, здесь источником может стать свеча). Также сегодня выпускаются конвертируемы модели корабельных моторов, которые можно при минимальных изменениях преобразовать в системы с принудительным или произвольным самостоятельным зажиганием.

В газовых корабельных двигателя, а также в моделях, работающих на светлом топливе, приготовление готовой смеси идет вне силового агрегата. Речь про карбюраторы, из которых в камеру сгорания поступает уже готовая к использованию смесь. Если модель предполагает подготовку ее внутри камеры сгорания, то топлива и воздух подаются отдельно. Причина в достаточно сложной системе образования подобных смесей вне дизеля, а производством судовых двигателей подобного типа невозможно. Причина в испарении светлых нефтепродуктов и сохранение в виде жидкостей темных.

У дизелей, где смесь готовится в рабочей камере, распыление может быть объемным. Здесь основная порция топлива попадает на стенки цилиндра, формируя пленку и только небольшая часть оказывается смешанной с воздухом.

По скорости вращения коленчатого вала стандарты делят все судовые дизели в России на пять групп:

• частота вращения более 1800 оборотов в минуту с отсутствием контроля рабочего режима;

• дизели, вращающие коленвал со скоростью 1500 и более оборотов в минуту без дополнительного наддува;

• модели со скоростью вращения коленвала не менее 2000 оборотов и наличием дополнительного наддува;

• силовые установки с частотой вращения 250-1500 оборотов в минуту;

• дизели с частотой вращения в пределах 250 оборотов в минуту.

Газотурбинные дизели для флота (ГТД) – классика, показавшая эффективность

Первый ГТД на практике был испытан в Великобритании в 1947 году. Ходовые параметры его оказались очень успешным за счет увеличения скорости, что актуально для военного флота Так, например, только замена одного из трех бензиновых моторов мощностью в 1250 лошадиных сил на ГТД мощностью в 2500 лошадиных сил позволила увеличить скорость на 5 узлов, что значительно для военной техники. В СССР первая разработка появилась в 1951 году, а прототипом стал авиационный турбовинтовой морской модный двигатель. Эта техника получила мощность в 4000 лошадиных сил, но ресурс до капитального ремонта составил всего 100 часов.

Одновременно со временем были предложены более совершенные модели, что стало своеобразным стандартом для установки корабельных двигателей использование подобных технологий. Подобное стало возможным за счет нескольких преимуществ подобных агрегатов:

• высокая экономичность при работе на полной мощности в кВт по сравнению с полностью дизельными аналогами;

• компактные размеры и масса, что актуально для военного флота;

• высокая маневренность и динамические параметры, которые обеспечила двигателестроительная сфера.

В итоге комбинированные установки дизелей, которые применяет флот разных типов. Речь как про небольшие ракетные катера, где актуальна скорость передвижения, так и большие крейсеры, противолодочные судна.

Дизели ГТД на разное число кВт в России используют в комбинированных силовых установках в качестве маршевых или форсажных двигателей на отечественных моделях.  Их можно использовать вместе с традиционными дизельными двигателями внутреннего сгорания, с котлотурбинными установками.

Особенности классификации газовых турбин для различных фрегатов

Конструктивно корабельные ГТД могут иметь несколько в конструкции турбин и компрессоров и теплообменные аппараты. Последние представляют собой охладитель воздуха, а также подогреватель воздуха, которые будет направлен непосредственно в камеру сгорания за счет теплоты отработанных газов. По количеству компрессоров ГТД бывают 1-компрессорными и 2-компрессорными. Использование нескольких компрессоров значительно увеличивает давление воздуха перед подачей его в камеру сгорания, что повышает общую экономичность двигателя. одновременно каждый из компрессоров требует привода от отдельной турбины для обеспечения стабильности работы. дополнительно конструктивно добавляют в силовую установку третью турбину, которая вращает гребной главный винт либо иной потребитель полезной мощности.

На практике главные ГТД обычно имеют в составе 2 компрессора и 3 турбины, которые устанавливают вдоль общей оси последовательно. Они значительно сложней конструктивно, однако позволяют увеличить КПД на пониженном уровне сложности. Вспомогательные же ГТД обычно делают однокомпрессорными с турбиной, где последняя одновременно вращает приводной вал электрогенератор и компрессора. Подобная конструкция позволяют получить стабильное напряжение тока в момент резких изменений нагрузки при работе корабельного двигателя.

Дизельные корабельные двигатели

Для коммерческих морских судов, где актуальным вопросом становится экономичность, долговечность и надежность основным типом силовых установок остаются дизельные двигатели внутреннего сгорания. Их классифицируют по конструкции и организации рабочего цикла (двухтактные, четырехтактные), а также скорости вращения (малооборотные, среднеоборотные, высокооборотные). Размещают их обычно в машинном отделении рядом с кормой судна для снижения протяженности валов, которые передают крутящий момент через редуктор на гребной винт. Их активное применение стало возможным за счет следующих преимуществ установок:

• значительный моторесурс;

• возможность реверсирования движения;

• относительно невысокая трудоемкость ТО, которое можно выполнить в судовых условиях;

• возможность использования в качестве топлива нефтепродуктов тяжелых сортов;

• отсутствие жестких конструктивных ограничений по размерам и массе силовых установок.

Одновременно с учетом ужесточения экологических правил, роста цены топлива актуальным стало использование сжиженного природного газа в качестве топлива. Для этого разрабатываются сегодня корабельные двигатели, функционирующие сразу на двух видах топлива, а в будущем возможен переход на модели СПГ. Еще одним способом снижения нагрузки на экологию и потребления топлива становится режим «Slow Steaming» или плавание на малой скорости. Последнее делает более актуальными малооборотные двигатели, которые обеспечивают меньший уровень расхода топлива.

Особенности корабельных двигателей на СПГ

При разработке подобных корабельных силовых установок возможно два варианта. Первый подразумевает уже наличие СПГ на борту (речь про, так называемые, газовозы), а второй про перевозку других видов груза. В первом случае технически вопрос решается проще, так как сжиженный газ уже есть на борту, а в качестве топлива используют испаренный. Здесь технически надо обеспечить поступление топлива от танка к генераторам и главой силовой установки, которая работает на двух видах топлива.  Дополнительно надо обеспечить подачу газа к устройству для его сжигания в случаях, когда уровень давления в танке близок к предельно допустимому значению.

Если речь про организацию работы корабельных двигателей на СПГ, предназначенных для перевозки других грузов, то необходим монтаж танков для хранения газа, системы ее подачи к двигателю и генераторам. Одновременно здесь потенциально возникает проблема экономии пространства из-за необходимости сохранить прежнюю вместимость для контейнеров и других типов груза. Последний момент очень сильно влияет на итоговый результат из-за потенциально значительного уменьшения объема полезной погрузки как за счет физического расположения танка для хранения СПГ, так и необходимости обеспечить должный уровень безопасности.

Судовые редукторы

Редуктор предназначен для изменения скорости вращения и передачи крутящего момента от двигателя непосредственно к гребному винту. Отличаться между собой подобные агрегаты могут следующими моментами:

• назначение (главный, вспомогательный);

• расположение вала (горизонтальный, вертикальный);

• количество ступеней (одна, две или три);

• направление движения (реверсивные и обычные редукторы

Также редукторы могут отличаться по виду гребного винта, который может иметь корректируемый либо постоянный шаг, что требует применения для них разных агрегатов для передачи крутящего момента.

Особенность реверс-редукторов в возможности изменения направления движения гребного винта, что позволит судну двигаться задним ходом, повышая маневренность и удобство при управлении. Управление подобной установкой может быть автоматизированным и ручным. Первый вариант предполагает использование интегрированной автоматики, а второй тип дешевле, но более сложен в использовании, ведет к снижению эффективности и долговечности при наличии ошибок при управлении.

Основные этапы и направления создания корабельных двигателей в современной России

Во время СССР был четкий акцент на развитие собственного строительства судовых двигателей и тогда в стране выпускались силовые агрегаты для всех видов военных суден. Частично подобная школа была после распада СССР утрачена из-за финансовых проблем, но довольно быстро было принято решение о ее возрождении и поддержки. В результате, уже в середине 00-х годов оказались завершены конструкторские и удалось создать первые перспективные модели высокого качества. Последние должны были обеспечить большую мощность и надежность по сравнению с советскими аналогами. Первыми ласточками среди новых разработок были ГТД М75РУ (7000 лошадиных сил) и М70ФРУ (14 000 лошадиных сил). В 2014 году был представлен второй этап разработки и запуска в производство силовых установок для техники на воздушной подушке и «традиционных» с мощностью 27500 лошадиных сил широкого использования. Реализации программы имеет целью восстановление собственной технологической и производственной базы по выпуску судовых двигателей и полный отказ от зависимости от украинских предприятий, где во время СССР выпускался основной массив подобной продукции.

Технические возможности в сфере производства судовых двигателей

За период действия специальной программы двигателестроения были выполнены работы по техническому перевооружению предприятий, подготовка производства и стендовой базы для проведения испытаний выпускаемых агрегатов. Это позволило значительно снизить зависимость от украинского рынка, где выпускают и разрабатывают силовые установки еще со времен СССР, расширить перспективы на выпуск качественной техники различного исполнения.

Конструкторскими подразделениями была создана линейка корабельных двигателей в России мощностью 7000 – 27500 лошадиных сил мирового уровня, которые можно поставить на разные лодки, корабли связи в качестве головного привода. Последнее полностью закрывает базовые потребности военно-морского флота в подобных двигателях для всех имеющихся и перспективных моделях разного класса. Одновременно производители получили опыт и компетенции в проектировании, изготовлении, сервисном обслуживании и ремонте подобных силовых установок, что является уникальным результатом на сегодня. Это позволит в будущем использовать лучшие наработки и построить двигатели, которые остались пока не закрытыми для отечественного флота.

Двигатели для установки на военные фрегаты

Последней разработкой в данном направлении стал русский проект 22350, для которого был спроектирован и освоен в выпуске ГТД, который входит в состав агрегата М55Р. Уже успешно были выполнены поставки первых двух подобных агрегатов, которыми планируется оснастить фрегат Адмирал Головко, а оставшихся два будут поставлены в кратчайшие сроки (строительство завершено и оборудование находится на стадии испытаний).  Это позволит в скором времени спустить фрегаты проекта 22350 на воду и передать ВМФ для выполнения задач по обороне территориальных вод России.

Всего потребность ВМФ в корабельных ГТД у России подобной модели в рамках импортозамещения составляет порядка 20 единиц, которые должно выпустить отечественное предприятие судостроительной отрасли промышленности, поэтому двигостроительная сфера будет развиваться и далее. Одновременно поставщикам комплектующих можно расширять инвестиции в их производство и разработку. По оценкам экспертов машины уже не уступают зарубежным аналогам и полностью соответствует мировому уровню на уровне агрегатов четвертого поколения. Подобная эффективность и достаточные производственные мощности полностью позволят закрыть потребность в подобных установках. Более того, разработка уже может стать основой для создания перспективных моделей. Например, речь про создание силовой установки мощностью 25 мегаватт на подобной базе, а результатом станет большой технический и научный задел для разработки корабельных двигателей в диапазоне 25-35 МВт.

Одновременно корабельные двигатели уже сегодня могут быть установлены на имеющиеся фрегаты российского ВМФ, где стоят украинские силовые установки, выпущенные часто еще во время СССР. Подобный вариант не всегда оптимален по причине высокой стоимости, поэтому преимущественно идет модернизация и обслуживание имеющихся агрегатов.

Новые силовые установки для корветов

Для оснащения двигательными установками корветов проекта 20386 в России была спроектирована специальная модификация силовых энергетических двигателей модели М90ФР. На сегодня было изготовлено 2 подобных двигателя, которые уже прошли испытания и были переданы заказчику. Дополнительно для решения подобных задач было создано несколько унифицированных моделей М70ФРУ с мощностью 8-10 мегаватт. Последние можно устанавливать на военные корабли самого разного типа. Речь про малые артиллерийские судна, десантные и малые ракетные модели для поддержки операции, корветов.

Базовая типовая модификация силовой установки М70ФРУ была представлена еще в 2008 году и первоначально она служила для корветов серии 20380. Впрочем, подобные корабли были по итогу оснащены дизельными агрегатами российского и зарубежного производства, что вынудило отложить на будущее применение данных корабельных двигателей России.

В середине 10-х годов в рамках специальной госпрограммы по импортозамещению были созданы сразу две модификации ГТД, которые можно было поставлять на верфи с ОДК-Сатурн. Одна получила реверсивную силовую установку (модель предназначена для оснащения надводных кораблей), а вторая передний отбор мощности (версия подойдет для кораблей для выполняющих высадку десанта и оснащенных воздушной подушкой). В рамках модернизации было реализовано несколько инновационных технологических решений. Речь про установку локальной системы по автоматизированному управлению во время работы, элементов топливной системы, оборудование для вибродиагностики. По мнению экспертов, обновленная версия корабельных двигателей в России полностью соответствует зарубежным аналогам и четвертому поколению.

В итоге производственные мощности, накопленный опыт позволяют говорить о возможности серийного производства модифицированных установок для различных кораблей. Одновременно уже несколько опытных современных моделей уже строятся и скоро будут после завершения поставлены на десантные корабли серий Зубр и Мурена.  Дополнительно стоит отметить, что базовая версия ГТД модели М70ФРУ с учетом выполненной модернизации может быть использована при проектировании нового перспективного фрегата для российских ВМФ, который может быть заложен в течение нескольких лет после завершения конструкторских работ.

Перспективе в сфере ГТД

Кроме корабельных двигателей России завод ОДК Северный, Звезда в городе Санкт-Петербург создал и производит в течение последнего года ряд модификаций судовой силовой установки М90ФР, которые могут быть актуальны для добывающей отрасли. Речь, например, про установки, которые нашли применение на добывающих платформах. Дополнительно на базе М70ФРУ специалистами предприятия был разработан корабельный дизель гражданского назначения. Речь про установку Е70/8РД, которая выступила основой для газотурбинных электрогенераторов СГТГ-8, работа над которым продолжается сегодня.

Подобные планы позволяют говорить, что судостроение и двигателестроение будут активно существовать и развиваться дальше, а русский двигатель будет одним из крупнейших и надежных в мире, позволяя найти оптимальное решение в том числе для подводных кораблей уже в ближайшее время. Одновременно в ближайшее время можно ожидать очередной мощный импульс для развития, так как стоит задача для закрытия всей линейки двигателей.

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.

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»

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

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».

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».

Атомоход «Муцу»

Океанографическое судно «Мирай», наши дни

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

Русский путь

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.

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

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.»
http://www.sdelanounas.ru/blogs/45252/

[источники]

http://sea-transport.ru/teplohodi/258-otto-gan.html

Автор Олег Капцов

Напомню вам про проекты СССР и России:  Передвижные АЭС (ПАЭС) из СССР, а вот Есть ли перспективы у ПАТЭС ? . Пока не понятно …

Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия — http://infoglaz.ru/?p=34688

Судоходные компании во всём мире всё чаще заказывают на верфях Супертанкеры и Контейнеровозы. Это бурно развивающийся сектор судостроительного рынка. Этим судам требуется всё более и более совершенная начинка, в том числе судовые двигатели. И именно для таких судов на дизеле строительных заводах в Финляндии строят самые большие в мире единичные судовые ДВС мощностью около 100 тыс кВт.

Компания Wartsila — один из мировых лидеров в области судовых дизелей большой единичной мощности. С 1990-х годов она разработала линейку судовых двигателей Wartsila — Sulzer — RTA96-C. Это двухтактные судовые дизели. Линейку — это потому, что судовладелец может заказать такой судовой двигатель в исполнении от 6 до 14 цилиндров. Конструктивно эти судовые дизеля очень похожи.

Диаметр цилиндра этого судового двигателя 960 мм, ход поршня — 2,5 метра! Рабочий объём только одного цилиндра дизеля составляет 1820 литров. О других характеристиках — чуть позже. Пока скажем, что порядка сотни таких судовых дизелей в 8, 9, 10, 11 и 12-цилиндровом исполнении было установлено на суда — контейнеровозы.
Первый судовой двигатель серии Wartsila — Sulzer — RTA96-C (11-ти цилиндровый дизель) появился в 1997 году. Его изготовила — японская компания Diesel United. А в 2002 году финские конструктора объявили о доступности 14-цилиндрового судового дизеля Wartsila — Sulzer.

Вот теперь о её рекордах подробнее. Wartsila (Вяртсиля) — Sulzer (Зульцер) — RTA96-C достигает 108 920 л.с. Рабочий объём этого судового дизель генератора составляет 25 480 литров. Литровая мощность дизеля необычайно низка — примерно 4,3 «лошади» на литр.
Скажете, вот уж странность, ведь в современных автомобильных турбированных дизелях инженеры научились «снимать» с литра более 100 лошадиных сил. Однако относительно-низкая мощность при столь – гигантских размерах выбрана не спроста. Большие судовые двигатели Wartsila – Sulzer (Зульцер) работают с достоинством, неспешно (по меркам обычных ДВС) набирая в свои гигантские «лёгкие» воздух.

Частота вращения вала при максимальной мощности у этого судового дизеля составляет всего 102 оборота в минуту (против 3-5 тысяч оборотов у легковых дизелей). Это обеспечивает хороший газообмен в дизеле (представьте, какие объёмы воздуха нужно прокачивать), сравнительно низкие скорости поршня в двигателе, а всё вместе — хороший КПД.

В режиме наименьшего удельного расхода топлива (не полная мощность) он превышает 50% (видимо, это рекорд для серийных ДВС). Да и при полной нагрузке эффективность движка не намного ниже. Удельный же расход топлива на всех режимах колеблется в районе 118-126 граммов на лошадиную силу в час; что в 1,5-2,5 раза ниже, чем у автомобильных дизелей.
Сопоставляя цифры, учтите, что эти судовые дизели работают на тяжёлом морском дизтопливе с куда более низким содержанием энергии, чем у автомобильных аналогов.

14-цилиндровый Wartsila — Sulzer (Зульцер) 14RTA96-C (таково полное наименование судового дизеля) весит 2300 тонн в сухом виде (без масла и прочих технических жидкостей). Вес коленчатого вала составила 300 тонн. Длина судовых дизелей достигает — 26,7 метра, а высота — 13,2 метра.

Из инженерных особенностей нужно отметить, что в каждом цилиндре судового дизеля устроен единственный, расположенный в центре камеры сгорания, гигантский клапан. Есть ещё три маленьких клапана (аналоги форсунок в обычных моторах) для непосредственного впрыска дизтоплива в цилиндр судового двигателя.

Этот огромный клапан — выпускной. От него выхлопные газы идут в общий коллектор и далее к четырём турбокомпрессорам. Те, в свою очередь, гонят свежий воздух через охладители и к окнам, вырезанным в нижней части цилиндра. Последние открываются, когда поршень дизеля опускается в нижнюю мёртвую точку.
Как и во многих судовых дизелях, усилие от поршня к коленчатому валу передаётся здесь крейцкопфным механизмом. Это повышает долговечность судового дизеля. А ещё фирма гордится низким весом своих судовых дизелей.

Подумайте о нагрузках на детали дизеля, жёстких требованиях по вибрации, а также о необходимой долговечности такого движка (представьте замену подобного судового дизеля у гиганта-контейнеровоза).
Основным материалом для постройки этого судового дизеля стали традиционные чугуны и стали.

Судно вместимостью по 8 — 10 тысяч тонн, движимые единственным таким судовым дизель генератором, спокойно развивают 25 узлов (более 46 километров в час).

Так что труд и талант создателей судовых дизелей Wartsila (Вяртсиля) заслуживает глубочайшего уважения.
Между тем, коллектив конструкторов Wartsila (Вяртсиля) работает над созданием и более мощных судовых ДВС. Уже есть упоминание относительно разработки 18-цилиндрового варианта своего сверхмощного судового дизеля.

Итак, в конце статьи еще раз данные по 14 цилиндровой версии:
Дизельный двухтактный двигатель с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом, оборудованный турбонаддувом и интеркулером.
Вес: 2300 тонн (коленчатый вал всего 300 тонн)
Длина: 27 м
Высота: 13,4 м
Тип турбонаддува — постоянного давления.
Количество клапанов — 1 выпускной клапан на цилиндр.
Подача топлива — механический насос (RTA96C), система «Сommon Rail» (RT-flex96C)
Диаметр цилиндра — 960 мм.
Ход поршня — 2500 мм.
Рабочий объём цилиндра — 1820 литров;
Рабочий объём 14-ти цилиндрового двигателя 25480 литров.
Среднее эффективное давление в цилиндре — 1,96 МПа.
Средняя скорость поршня — 8,5 м/с.
Максимальная мощность: 108 920 л.с. при 102 об/мин
Максимальный крутящий момент: 7 907 720 Нм при 102 об/мин
Расход топлива: более 6 283 л/час

Вспомогательные системы двигателя — система сепарации воды, конденсирующейся после охлаждения воздуха на выходе из интеркулера.
Дополнительное оснащение — система утилизации остаточного тепла выхлопных газов (турбогенератор, производящий электроэнергию в количестве до 9860 кВт (14 цилиндровый двигатель).

Коммерческий флот. Типы судов

[К сожалению, системы навигации и управления еще не переведены, но я могу управлять ими отсюда, и у меня есть полный набор данных мостика. Просто дайте мне курс, и я буду рулевым в течение дня.] Нико сообщил генералу Яакову.

Они работали на корабле в течение тридцати часов подряд и были готовы начать уступать дорогу, но органы управления на корабле-колонии не могли использоваться кем угодно, так как язык был непонятен, поэтому системная функция, которая могла обход необходимости переводить был необходим.

[Проложите курс вдоль границы Кеплера. Следите за угрозами и этими Klem Pods. Я думаю, что кто-то собирается сделать большой шаг, как только высадка Клема отвлечет Императора. Сектор, в который собираются приземлиться капсулы, тот же самый, что преследует нас, поэтому их силы защиты почти все ушли в Тапани прямо сейчас, и мы не можем знать, возвращаются ли они, так как мы потеряли доступ к Kepler Military. Коммуникации.

У меня есть кое-какие связи среди неприсоединившихся систем, и если у вас есть еще, дайте мне знать, и мы сможем подобрать припасы. Торговля некоторыми из секций корпуса разрушенного Корвета должна быть достаточно кредитной, чтобы, по крайней мере, мы получили свежие продукты и материалы для создания одежды.]

[Устанавливаем курс сейчас. Наша общая скорость движения все еще неизвестна, и может потребоваться некоторая корректировка, чтобы получить ее правильно. В конце концов, это инопланетный корабль.] Нико сообщил ему, затем начал стучать по панели управления.

Когда она это сделала, корабль начал оживать, все неиспользуемые системы были подключены к сети, и корабль наполнился тихим шипением.

— Что это за шум? — спросил Макс, пытаясь найти источник.

«Корабль хочет сбалансировать атмосферу в зоне управления до включения двигателей. Вероятно, где-то есть обходной путь, но я его пока не нашел, так что мы сможем снять костюмы через несколько минут. Нико объяснил.

«Я уверен, что все оценят возможность передвигаться без костюмов. Долгий путь обратно к голландцу, чтобы сделать перерыв и снять шлем». Макс со вздохом облегчения согласился.

Трехкилометровый переход от инженерного отсека до корабля каждый раз, когда ему хотелось перекусить, был головной болью, и Макс был бы более чем счастлив, если бы ему не пришлось делать это снова.

«Вот оно, у техники есть атмосфера, номинальное давление, настройка по умолчанию на десять процентов выше стандартной, но баланс элементов почти идентичен Кеплер-Терминусу с его слегка повышенным уровнем кислорода. Вы можете снять свой шлем прямо сейчас, коридоры снаружи сейчас находятся под давлением, а двери в негерметичные зоны жестко заперты». Нико сообщил ему.

«О, спасибо. Так приятно снять шлем». — сказал Макс, нажимая кнопку, чтобы втянуть шлем обратно в бронекостюм. По крайней мере, теперь его зрение не было ограничено, и клаустрофобный купол исчез.

[Вы планировали в ближайшее время усилить давление в трюме с голландцем? Мы заперты.] — спросил майор Миллер по рации более чем сварливо.

Он руководил тыловым обеспечением Первого батальона с момента их прибытия, и Макс подозревал, что последние тридцать часов он вообще не спал.

[Ложиться спать. Корабль будет загерметизирован через несколько часов, но сначала мы попытаемся включить варп-двигатель.] Макс сообщил ему.

[Хорошая идея, я буду на своей койке. Если эта реликвия взорвется, когда вы попытаетесь отнести ее в Варп, я бы предпочел не узнавать об этом.] Нигилизм майора Миллера рассмешил немало пилотов, но он был прав. Если бы вы спали, когда корабль взорвался, вы бы никогда об этом не узнали.

Потребовалось пятнадцать минут, чтобы заставить корабль согласиться, что он в состоянии попытаться включить двигатели. Они были осмотрены на наличие повреждений внутри и снаружи, при этом более дюжины техников использовали системные функции, чтобы убедиться, что за последний день не было скрытых дефектов.

Весь инженерный отсек засиял ярко-синим светом, когда свет струился сквозь кристаллы в ядре варп-двигателя, затем на дисплеях появилось знакомое изображение пузыря, формирующегося вокруг корпуса, и двигатели слегка вздрогнули, прежде чем снова стать гладкими.

«Ну что пошло не так? Я думал, что мы на правильном пути». — пожаловался Макс, глядя на светящееся ядро ​​двигателя, которое выглядело вполне исправно.

«Нет ничего плохого. Варп-пузырь полностью сформировался, двигатели работают на семидесяти процентах мощности, и мы поддерживаем коэффициент деформации две целых пять десятых. Нико пожал плечами.

«Это был перевод? Что за ерунду творили инженеры Кеплер Драйв, когда это был вариант?» — риторически спросил Макс, но Нико все равно ответил.

«Они использовали силовые реле и модификатор фазы, чтобы задействовать пузырь, в то время как эта система фильтрует все через эти идеально настроенные кристаллы. Я не думаю, что обычно все было так гладко, но сегодня двигатели работают отлично, даже лучше, чем ожидалось. Даже при семидесятипроцентной мощности, которая по данным компьютера является оптимальной крейсерской скоростью, мы на двадцать пять процентов превышаем ранее зарегистрированную максимальную скорость».

[Ну, может, это и не военный корабль, но мы в варпе, и все системы показывают стабильность. Выберите нам пункт назначения. Генерал, я думаю, экипаж был бы признателен за свежую еду и хорошую остановку для пополнения запасов.] Макс позвонил по общему каналу.

[Это должен быть самый плавный перевод, который я когда-либо чувствовал. Когда включились двигатели, по кораблю едва дошла дрожь от вибрации. Вы двое официально дежурите по техническому обслуживанию, когда одному из наших кораблей в следующий раз потребуется ремонт двигателя.] Генерал Яаков рассмеялся, а затем отправил пункт назначения, который находился недалеко от границы и всего в нескольких днях пути с их текущей скоростью.

[Направляйтесь туда. Это нейтральная система, защищенная Кеплером, и у моей семьи там есть торговый пост. Я отправлю заявку на груз, наняв нас для перевозки необходимых нам припасов. Никто никогда не узнает разницу.] Генерал сообщил им, и Нико обновил навигационные координаты.

— А теперь, как насчет того, чтобы найти хорошее место для сна? Здесь находятся помещения инженерной бригады, и они уже должны быть отогреты и готовы. Я установил в них высокую температуру, чтобы им было более комфортно после столь долгого пребывания в этом костюме». Нико подмигнул Максу.