В связи с частыми и значительными изменениями нагрузки на ледоколах не считается целесообразным применять регенеративный подогрев питательной воды из отборов главной турбины. Вода подогревается в деаэраторе паром выхлопа турбоприводов питательных и других насосов второго контура (на схеме показана подача пара в деаэратор только с выхлопа турбопривода 24 питательного насоса). Другая часть пара выхлопа турбоприводов конденсируется, и конденсат также используется для подогрева питательной воды. На транспортных судах, энергоустановки которых работают преимущественно в стационарных, близких к оптимальным режимам, наряду с подогревом в деаэраторе и за счет дренажа конденсата вспомогательных турбин используется и регенеративный подогрев из отборов главных турбин. Однако число отборов и соответственно ступеней регенеративного подогрева, как правило, значительно меньше, чем в стационарных ЯЭУ. Так, на судне «Саванна» имеется один подогреватель низкого давления, обогреваемый из отбора главной турбины, далее питательная вода нагревается в деаэраторе ив подогревателе высокого давления, обогреваемом отработавшим паром турбопривода питательных насосов.
Параллельно главной турбине включены вспомогательные турбогенератор 7 с отдельным конденсатором 8 и конденсатным насосом 9 и турбоприводы питательного и других насосов второго контура (конденсатного 16, забортной воды 14 и др. Турбопривод работает с противодавлением на выхлопе (около 0,12 МПа). Именно поэтому отработавший пар турбопривода и может быть использован для подогрева питательной воды.
На вспомогательный турбогенератор предусмотрена подача насыщенного пара от вспомогательных котлов ВК. При внезапном сбросе нагрузки пар направляется помимо турбин в конденсатор 17 через редукционно-охладительное устройство 11, которое включено параллельно главной турбине. Избыток конденсата турбоприводов направляется насосом 18 в так называемый «теплый ящик» или уравнительную цистерну 22, откуда при падении уровня в деаэраторе конденсат может подаваться непосредственно на вход питательных насосов. На главном паропроводе установлен предохранительный клапан 5. На соединительных трубопроводах размещены запорная и регулирующая арматура и обратные клапаны.
Отличительная особенность выполненных проектов судовых ЯГТУ - использование закрытого цикла независимо от того, выбрана одно- или двухконтурная схема. Из-за опасности радиационного загрязнения окружающей среды одноконтурные ЯГТУ открытого цикла для судов неприменимы. ЯГТУ открытого цикла могут быть использованы при двухконтурном исполнении на надводных судах. Но это экономически целесообразно при наличии освоенных конструкций ГТУ открытого типа и высокотемпературных реакторов. В связи с лучшими массогабаритными характеристиками ГТУ закрытого цикла при высоких давлениях газа, например гелия, и независимостью их работы от внешней среды предпочтение отдается судовым ЯГТУ закрытого цикла.
Расчеты показывают, что при
параметрах гелия на выходе из реактора р = 7,75 МПа, Т=1090 К КПД такой ЯГТУ
мощностью 30 000 л. с. (22 МВт) на гребном валу составит 35%, а при Т=1273 К -
40%.
Первые атомоходы
Подводная лодка ВМС США «Наутилус» стала первой субмариной с атомным двигателем, которая вышла в море 17 января 1955 года. Она была названа первой настоящей подводной лодкой, поскольку могла оставаться под водой сколь угодно долго. «Наутилус» длиной 99 метров имел дистанцию хода в подводном положении 4023 км, глубину погружения 336 метров и скорость хода под водой 20 узлов.
Первым военным надводным кораблем с атомным двигателем был 14 000-тонный крейсер ВМС США «Лонг Бич», спущенный на воду 14 июля 1959 года.
Первым атомным авианосцем стал корабль ВМС США «Энтерпрайз». Он был спущен на воду 24 сентября 1960 года, его длина составила 336 метров; корабль был спроектирован для несения 100 самолетов.
Первым торговым судном на атомном ходу стало 20 000-тонное судно «Саванна», спущенное на воду в 1962 году. США построили его в основном в экспериментальных целях, и оно не эксплуатировалось нормальным порядком.
В 1969 году Германия построила «Отто Хан» - рудовоз с атомным двигателем. Самым успешным использованием атомного двигателя на гражданских судах стало их применение на ледоколах. Первым таким ледоколом стал атомоход «Ленин», введенный в эксплуатацию в 1959 году.
Первый в мире гражданский атомоход - ледокол «Ленин».
«Ленин» - атомный ледокол, первое в мире надводное судно с ядерной силовой установкой. Ледокол был построен в СССР, в первую очередь, для обслуживания Северного морского пути.
Проект атомохода был разработан в ЦКБ-15 (п/я 619) (ныне «Айсберг») в 1953-1955 годах (проект № 92) после принятия решения о строительстве атомного ледокола 20 ноября 1953 Советом министров СССР. Главным конструктором был В. И. Неганов. Атомная установка проектировалась под руководством Игоря Ивановича Африкантова. Научным руководителем работ был назначен академик А. П. Александров. Корпусная сталь марок АК-27 и АК-28 была специально разработана в институте «Прометей» для ледоколов.
Из-за новизны оборудования, во время проектирования возникли сложности с компоновкой машинного отделения. Было принято решение о создании макета машинного отделения из дерева. На этом макете отрабатывались компоновочные решения конструкторов, благо переделать тот или иной фрагмент помещений было достаточно просто и, без сомнения, куда дешевле, чем если бы это пришлось делать на строящемся судне.
Судно было заложено 25 августа 1956 года на судостроительном заводе им. А.Марти в Ленинграде. Главный строитель - В. И. Червяков.
Спущен на воду 5 декабря 1957 года[1]. Ядерная энергетическая установка смонтирована в 1958-1959 годах. 6 августа 1959 года осуществлен физический пуск ядерного реактора. 12 сентября1959 года уже с верфи Адмиралтейского завода отправился на ходовые испытания под командованием П. А. Пономарева.
Атомный ледокол «Ленин» - гладкопалубное судно с удлинённой средней надстройкой и двумя мачтами, в кормовой части размещена взлётно-посадочная площадка для вертолётов ледовой разведки. Ядерная паропроизводительная установка водо-водяного типа, расположенная в центральной части судна, вырабатывает пар для 4 главных турбогенераторов, питающих постоянным током 3 гребных электродвигателя, последние приводят в действие 3 гребных винта (2 бортовых и 1 средний) особо прочной конструкции. Имеются 2 автономные вспомогательные электростанции. Управление механизмами, устройствами и системами - дистанционное. Экипажу созданы хорошие бытовые условия для длительного арктического плавания.
Первый в мире военный атомоход - ракетный крейсер «Лонг Бич». Long Beach (CGN-9) - атомный ракетный крейсер флота США. Первый в мире надводный боевой корабль с ядерной силовой установкой. Также последний корабль в ВМФ США, построенный на корпусе крейсера (последующие ракетные крейсера имели обводы корпуса эсминцев и лидеров). Построен специально для взаимодействия с атомным авианосцем «Энтерпрайз».
К проектированию первого атомного ракетного крейсера «Лонг Бич» (CGN-9 Long Beach) в США приступили в 1955 году. Следует заметить, что американцы вовсе не стремились создать именно «крейсер». Основной задачей будущего корабля виделась ПВО авианосного соединения во главе с первым атомным авианосцем «Энтерпрайз». Таким образом предполагалось создать фактически эскортный корабль. Однако в тот момент американские судостроители ещё не располагала достаточно компактными ЯЭУ. Энергетическая установка «Лонг Бич» C1W создавалась на базе реактора S5W, применявшихся на первых серийных ПЛ ВМС США. Мощность оказалась недостаточной и на крейсере пришлось установить два таких реактора, причём общий вес энергетической установки оказался в 5 раз больше, чем такой же по мощности котлотурбинной. Результатом этого стал резкий рост размеров и водоизмещения корабля.
Ввиду исключительно высокой стоимости, Лонг Бич стал единственным кораблем серии, "белым слоном флота". Несмотря на это, проект оказался удачным с технической стороны, а все уникальные механизмы и системы вооружений, протестированные на крейсере Лонг Бич, были признаны эффективными и были приняты на вооружение кораблей других серий.
Первый военный советский - крейсер «Киров».
«Киров» - российский тяжёлый атомный ракетный крейсер, головной корабль проекта 1144 «Орлан». Входит в состав Северного флота ВМФ России, с 1999 года находится на модернизации. С 1992 по 2004 год назывался «Адмирал Ушаков».
марта 1973 года на Балтийском Заводе было начато строительство первого головного корабля проекта 1144 - тяжёлого атомного ракетного крейсера (сокр. ТАРК) «Киров»
Спуск на воду состоялся 27 декабря 1977 года
декабря 1980 года крейсер был передан флоту.
год - первый боевой поход, в Средиземное море.
Из-за случившейся на крейсере серьёзной поломки главного редуктора турбозубчатого агрегата, ещё во время срочного похода к месту аварии подводной лодки К-278 «Комсомолец» в 1989 году, и в дальнейшем усугубленной проблемами с главной энергетической установкой, корабль с 1991 года ни разу не выходил в море.
В 1992 году переименован в «Адмирал Ушаков».
В 1999 году корабль поставлен на
модернизацию вСеверодвинске; начата в 2003 году.
Типы судов с ядерной судовой
энергетической установкой
Различают атомоходы гражданские (атомные ледоколы, транспортные суда) и военные (авианосцы, подводные лодки, крейсеры, фрегаты).
В настоящее время практически все крупные военные суда оснащаются атомной силовой установкой.
Это обеспечивает им практически неограниченную дальность плавания и возможность длительного поддержания близкой к максимальной скорости хода. В то же время, вопросы боевой устойчивости, живучести и, особенно, безопасности для собственного экипажа корабля с ЯСУ, участвующего в боевом столкновении, остаются открытыми.
Атомные ледоколы - суда, построенные специально для использования в водах, круглогодично покрытых льдом. Ледоколы - суда, способные плавать по покрытым льдом водами, ломая лёд специально приспособленным носом (в ряде случаев - и кормой). Атомные ледоколы намного мощнее дизельных. Они были сконструированы в СССР для обеспечения судоходства в холодных водах Арктики.
Одно из главных преимуществ атомного ледокола - отсутствие необходимости в частой дозаправке, которая может возникнуть в плавании во льдах, когда такой возможности нет, или такая дозаправка сильно затруднена. Все атомные ледоколы имеют электрическую передачу на винты. Атомные ледоколы класса «Арктика» используются для сопровождения грузовых и других судов по Северному морскому пути. В этот путь входят Баренцево, Печорское, Карское, Восточно-Сибирское моря, море Лаптевых и Берингов пролив.
Как мы узнали ранее, первым в мире надводным судном с ядерной силовой установкой был атомный ледокол «Ленин», который был спущен на воду в 1957г.. В 1977 г. ледокол «Арктика» стал первым надводным судном, достигшим Северного полюса. С 1989 г. некоторые атомные ледоколы используются для туристических экскурсий, в основном - к Северному полюсу. Зимой толщина льда в Северном ледовитом океане варьируется от 1,2 до 2 м, а в некоторых местах достигает 2,5 м.
Атомные ледоколы способны плавать в водах, покрытых таким льдом, со скоростью в 20 км/ч (11 узлов), а в свободных ото льда водах - до 45 км/ч (до 25 узлов). Все десять существующих в мире атомных ледоколов (хотя один из них на самом деле является не ледоколом, а атомным лихтеровозом с ледокольным носом) были построены в СССР.
«Арктика» - второй в мире атомный ледокол, первое судно, достигшее Северного полюса в надводном плавании.
Атомный ледокол «Арктика» (головной корабль серии проекта 1052) заложен 3 июля 1971 года на Балтийском заводе в Ленинграде. Спуск на воду произведен 26 декабря 1972 года. Окончание ходовых испытаний - 17 декабря 1974 года. Приём в эксплуатацию и подъём государственного флага на ледоколе - 25 апреля 1975 года.
ноября 1982 года умер Леонид Ильич Брежнев. Согласно постановлению ЦК КПСС было решено увековечить память Л. И. Брежнева. Есть версия, что из-за опечатки в постановлении имя было присвоено не строящемуся ледоколу, а действующему, и в период с 1982 года и до 1986 года ледокол «Арктика» носил имя «Леонид Брежнев», вместо строящегося ледокола, который впоследствии был назван «Советский Союз».
«Ямал» - российский атомный ледокол класса Арктика.
Ледокол был заложен в 1986 году, а спущен на воду в 1989 году. В 2000 году он совершил экспедицию к Северному полюсу для встречи третьего тысячелетия. «Ямал» - седьмой корабль, достигший Северного полюса. Всего же он совершил 46 рейсов к Северному полюсу.
Рассчитан на преодоление ровного льда толщиной 2,5-2,9 метров с устойчивой скоростью 1-2 узла.
Судно имеет двойной корпус, изготовленный из стали АК-28. В месте столкновения со льдом внешний корпус имеет «ледовый пояс» пятиметровой высоты толщиной 46 мм, в других местах толщина внешнего корпуса около 30 мм. Корпус покрыт полумиллиметровым слоем специальной краски «Инерта-160» для уменьшения трения. Между внешним и внутренним корпусами помещён водный балласт, который может быть перемещён для поддержания остойчивости судна. Корпус судна разделён на 8 водонепроницаемых отсеков, по центру расположена пятиуровневая надстройка. Для защиты корпуса от обмерзания используется пневмообмыв.
Судно может колоть лёд, двигаясь как вперёд, так и назад. Реверсирование двигателя (смена направления вращения от полных оборотов в одну сторону до полных в другую) занимает 11 секунд, при весе винта 50 тонн.
Судно может самостоятельно пройти тропики для работы в Антарктике, но тогда при пересечение тропиков температура в отдельных помещениях может подниматься выше 50 градусов по Цельсию, что в свою очередь может быть губительным для отдельных механизмов судна. Так же потребуется снизить мощность установки до минимума.
«Севморпуть» - ледокольно-транспортное судно (лихтеровоз) с атомной силовой установкой. Построено в Керчи, на судостроительном заводе «Залив».
Заложен 2 ноября 1984 года, спущен на воду 20 февраля 1986 года. Введен в строй в 1988 году.
Судно предназначено для транспортировки грузов в лихтерах и контейнерах в отдалённые северные районы. Способно самостоятельно следовать во льдах, толщиной до 2 м.
Муцу (яп. むつ) - японское грузо-пассажирское судно, одно из всего четырёх когда-либо построенных торговых судов с ядерной энергетической установкой. Ввод в эксплуатацию планировался в 1972 году, но серьёзные проблемы с радиационной защитой реактора привели к задержке из соображений безопасности. После длительных ремонтов, было предпринято несколько коротких выходов в море. Судно имело множество технических проблем, и официально так и не было принято в эксплуатацию. Японские рыбаки устраивали масштабные демонстрации протеста против Муцу. В 1990 году было официально заявлено, что испытания ядерной силовой установки прошли успешно. С 1990 по 1992 годы было проведено несколько опытных плаваний. Несмотря на наличие позитивных результатов, целесообразность проекта была под вопросом, поэтому в 1995 году реактор был удалён и началась ядерная дезактивация. «Муцу» было списано, так ни разу и не приняв коммерческого груза.
Отто Ган (нем. Otto Hahn) - немецкое торговое и исследовательское судно с ядерной энергетической установкой.
Проектирование торгового и исследовательского судна для выяснения целесообразности использования атомной энергии в гражданском флоте началось в Германии в 1960 году. 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 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