Состав СЭУ

ГТУ

Первый практический ГТД ("газопароход") с турбиной радиального действия построил и испытал в 1892 году капитан Павел Дмитриевич Кузьминский (1840-1900 гг.), до 1884 года инженер-механик российского военного флота.

В 1893 г. П. Д. Кузьминский, друг и современник А. Ф. Можайского, предложил Военному министерству проект воздушного корабля (дирижабля) с турбинным двигателем собственной конструкции, но предложение осталось без ответа. П. Д. Кузьминский готовил свой двигатель к показу на Всемирной выставке в Париже 1900 года, но его неожиданная смерть вывела на первое место двигатель Рудольфа Дизеля, а ГТД почти на 30 лет остался лишь игрушкой для изобретателей.

В 1903 г. норвежский инженер Агилдус Эллинг (Aegidius Elling) построил работоспособную газотурбинную установку, использующую центробежные компрессоры, находящиеся на одной оси с турбиной.

В 1906 г. в России инженером В. В. Караводиным (Caravodine) был изобретен пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД), на что ему была дана "привилегия" за № 15375.

В 1913 г. инженер М. Н. Никольский спроектировал и впервые построил ГТД с трехступенчатой газовой турбиной мощностью 118 кВт (160 л.c.), а в 1914 - Чарльз Куртис (Charles Curtis) регистрирует первый патент на практическое применение газотурбинного двигателя.

В 1916 г. Огюст Рато (Rateau) создает первый турбокомпрессор к авиационному двигателю, приводимый в действие энергией выхлопных газов. Его изобретение быстро было оценено авиастроителями США, и после проведения соответствующих работ Стэнли Мосс в 1918 г. получил на двигателе «Либерти» с компрессором мощность в 366 л.с. на высоте, где «нормальный» мотор развивал мощность только в 230 л.с.

В 1918 г. "Всеобщая (в смысле общедоступная) электрическая компания (General Electric)" США создает отделение по проектированию авиационных центробежных компрессоров в качестве турбонагнетателей ДВС, а в 1920 г. доктор А. A. Гриффит (Dr. A. A. Griffith) формулирует основы теории проектирования газовых турбин, использующих энергию выхлопных газов.

В 1921 г. французский инженер Максим Гийом (Guillaume) запатентовал авиационный турбореактивный двигатель, снабженный камерой сгорания, компрессором и турбиной, приводимой в движение выхлопными газами. Однако ему не удалось заинтересовать авиастроителей этой идеей, т. к. поршневые моторы пока еще с избытком перекрывали потребности деревянно-металлических конструкций низкоскоростных самолетов, а реактивный двигатель рассматривался как игрушка для экспериментов, не имеющая практического значения.

В 1925 году профессор В. М. Маковский издает книгу "Опыт исследования турбин внутреннего сгорания". Позднее, в 1939 году, в руководимой им лаборатории в Харькове был изготовлен ГТД мощностью 740 кВт (1000 л. с.).

В 1931 г. итальянская фирма "Thermojet Campini" создала первый авиационный ГТД, основу проекта которого составляла разработка английского инженера Джона Харриса (J. S. Harris), предложившего в 1917 г. использовать поршневой двигатель для привода компрессора газотурбинного двигателя.

10 ноября 1935 г. аспирант Геттингенского университета Ганс Иоахим Пабст фон Охайн (Hans-Joachim Pabst von Ohain, 14.12.1911 - 13.03.1998), руководство докторской диссертацией которого осуществляли профессора Л. Прандтль (L. Prandtl) и Р. В. Поль (R.W. Pohl). запатентовал разработанную им конструкцию турбореактивного двигателя (патент № 317/38).

В 1936 г. начинаются практические исследования действующей модели ГТД, собранной Гансом Охайном (Hans von Ohian) и Максом Ханом (Max Hahn) в гараже фирмы "Бартелс унд Беккер", и вскоре оба первопроходца получают предложение о сотрудничестве с фирмой Эрнста Хейнкеля, который к этому времени уже финансировал разработку самолета с жидкостно-реактивным двигателем.

В марте 1937 г. группа Охайна представила опытный экземпляр двигателя HeS 2A с тягой 1,33 кН (80 кг), испытания которого начались в сентябре того же года. Успех нового двигателя, масса которого была в 3-4 раза меньше, чем у эквивалентного "поршневика", привлекли внимание моторостроительного подразделения Jumo компании Junkers и фирмы БМВ (BMW GmbH), приступивших в 1937 г. к разработке аналогичных двигателей.

В 1942 - доктор (PhD) Франц Анслем (Dr. Franz Anslem) разрабатывает промышленный вариант турбореактивного двигателя с осевым компрессором - Junkers Jumo 004, ставший впоследствии (с 1943 г.) основным двигателем серийных реактивных самолетов - Me 262.

Следующие модификации Jumo 004 (C, D-4 &E) развивали конструктивные решения и включали регулирование воздухоподачи, двухступенчатый впрыск топлива, увеличенную тягу и т. д. Массовое производство двигателей планировалось начать летом 1943 г., но по ряду причин было отложено до осени 1944 г. К маю 1945 г. было произведено свыше 5000 двигателей, устанавливаемых в основном на Me 262 и Ar 234.

В СССР проектирование авиационных ГТД было начато в 1938 г. А.М. Люлькой на базе Харьковского авиационного института. Двигатели предназначались для установки на реактивный истребитель М.И. Гудкова (Gu-VRD), проект которого был закончен 10 марта 1943. Первые два промышленных образца турбореактивных двигателей РДТ-1/ВРД-1 (RDT-1/VDR-2) с осевым компрессором и с тягой в 700 кг были готовы в середине 1943 г., но дальнейшие работы над реактивной машиной были прекращены по решению Государственного Комитета Обороны (ГКО) СССР. Уровень готовности самолета к этому времени составлял 70%. Поэтому после войны промышленная база германского ГТД Jumo была вывезена в СССР и стала основой для создания осевых турбореактивных двигателей РД-10 (RD-10), установленных на первых советских реактивных истребителях Як-15.

С 1943 г. к развитию промышленных технологий, реактивной авиации в том числе, и проектированию ГТД приступает фирма "Роллс-Ройс" (Rolls-Royce). Перед фирмой стояла задача создать турбореактивный двигатель для самолетов Havilland H-1 ("Вампир"), и в июле 1943 г. начинаются его стендовые испытания, на которых он сразу показал тягу в 2000 lb (ок. 900 кг).

Двигатель получил наименование "Derwent", и в январе 1944 г. начинается его установка на истребителях Gloster "Meteor Mk III". В марте 1944 г. начинаются летные испытания усовершенствованного двигателя "Derwent I", а 12 июля 1944 г. в королевских ВВС формируется первая эскадрилья реактивных истребителей Gloster "F.I Meteor", последние образцы которых - Gloster "Mark IV" были уже оснащены двигателем "Derwent I", обеспечивающим тягу в 2450 lb (1100 кг.).

Современные газовые турбины (ГТ) по конструктивной схеме и принципу действия в целом идентичны паровой турбине. Отличия газовых турбин от паровых обусловливаются сравнительно невысокими давлениями рабочего тела на входе (до 2 МПа) и его высокой температурой (до 850 °С). КПД современных ГТ составляет 89-92 %. Дальнейшее развитие ГТД связывается с освоением более высоких температур рабочего тела, для чего требуется создание более жаропрочных материалов и повышение эффективности систем охлаждения. Решение первой из поставленных задач было начато в 2003 г., введением в конструкцию турбины элементов металлокерамики.

Газотурбинный двигатель (ГТД) являлся в XX веке наиболее эффективной энергетической установкой, технологией изготовления которого овладели только наиболее технически развитые страны мира.

В соответствии с назначением СЭУ весь комплекс ее механизмов и систем условно делят на четыре группы:

— главную установку, предназначенную для обеспечения движения судна;

— вспомогательную, обеспечивающую потребности судна в различных видах энергии на стоянке, при подготовке главной установки к действию и бытовые потребности судна;

— электроэнергетическую, обеспечивающую судно различными видами электроэнергии;

— механизмы и системы общесудового назначения.

Судовая энергетическая установка состоит из одного или нескольких комплексов двигатель-движитель, каждый из которых включает движитель, валопровод и одну главную установку. Главная установка в свою очередь состоит из одного или нескольких однотипных (в КУ, возможно, и разнотипных) двигателей и общей для них передачи, подводящей энергию к движителю через линию вала.

1.4 ГАЗОТУРБИННЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ [2]

Судовые газотурбинные энергетические установ­ки (ГТУ) могут быть подразделены на установки открытого и закрытого циклов. В первом случае рабочее тело, ко­торым является воздух и впоследствии смесь его с продуктами сго­рания топлива, пройдя через внутренние полости элементов уста­новки, выбрасывается в атмосферу.

Простейшая ГТУ открытого цикла с горением топлива при по­стоянном давлении показана на рис.1.1. Компрессор 5, приводи­мый в действие турбиной 11, через приемную трубу 4 засасывает из атмосферы воздух, сжимает его до определенного давления, например до 5-10² кПа, и непрерывно нагнетает в камеру сгорания 9. В нее через форсунку 8 с помощью насоса 3 подается топ­ливо. Образующиеся в процессе сгорания топлива газы высокой температуры, обычно превышающей 1000°С, направляются в тур­бину 11, где кинетическая энергия их преобразуется на лопатках в механическую работу. По условиям прочности отдельных дета­лей нельзя допустить, чтобы в газовую турбину поступали газы такой высокой температуры. Поэтому в камеру сгорания подает­ся воздуха в несколько раз больше теоретически необходимого для сжигания топлива. Потребность большого избытка воздуха в ГТУ приводит к значительной относительной мощности, затрачиваемой на его сжатие в компрессоре, который потребляет до 70% мощности турбины.

Сжатый воздух, поступающий из компрессора в камеру сгора­ния, разделяется на два потока. Один поток, составляющий 30—40%, вводится в активную зону горения, другой, составляю­щий 70—60%, охлаждает пламенную трубу, смешивается с про­дуктами сгорания вне активной зоны горения и понижает тем­пературу газа до значения, требуемого на входе в турбину. Выпускные газы по трубопроводу 10 уходят в атмосферу. Разви­ваемая турбиной мощность частично затрачивается на привод компрессора и через редуктор 2 используется для привода греб­ного винта 1. Пуск установки производится с помощью пускового устройства (электродвигателя, паровой турбины и др.) 7, соеди­ненного посредством специальной муфты 6 с ротором компрессо­ра. В период запуска топливо воспламеняется от электросвечи.

В ГТУ закрытого цикла (рис.1.2) в рабочем процессе участ­вует одно рабочее тело, совершающее кругооборот в изолирован­ном от атмосферы замкнутом тракте. Рабочее тело (воздух или какой-либо инертный газ) сжимается в компрессоре 4 и направляется через нагреватель, который повышает его температуру при посто­янном давлении до 650—750°С, в тур­бину 3. Здесь рабочее тело, совершая работу, расширяется до давления, близкого к давлению перед компрес­сором.

Рис.1.1 Принципиальная схема простейшей ГТУ открытого цикла

Далее оно охлаждается в ох­ладителе забортной воды до началь­ной температуры цикла. Мощность турбины расходуется на привод компрессора и через редуктор 2 используется для привода гребного винта 1. В качестве нагревателя в обычных ГТУ применяют воздушный котел, ра­ботающий на органическом топливе, в ядерных ГТУ — ядерный реактор.

Рис.1.2 Тепловая схема

ГТУ закрытого цикла

Можно использовать в ГТУ закрытого цикла высокое дав­ление рабочего тела, что позволяет получить большую мощность установки при малых массе и габаритах. Кроме того, изолирован­ность рабочего тела от окружающей среды предотвращает его за­грязнение. Однако ГТУ закрытого цикла имеют сложную конст­рукцию.

По способу подготовки рабочего тела, рассмотренные ГТУ от­носятся к турбокомпрессорным. В таких установках сжатие рабо­чего тела перед сообщением ему теплоты осуществляется в осевом или центробежном компрессоре, приводимом в действие газовой турбиной. Повышение долговечности ГТУ в начальный период их освоения шло по пути создания комбинированных установок, со­стоящих из газовой турбины и свободнопоршневого генератора газа.

Эти установки работают по открытому циклу. Процесс сжи­гания топлива осуществляется в цилиндрах СПГГ, где газ ча­стично расширяется и происходит снижение температуры его. Ра­бота расширения газа используется для сжатия воздуха порш­невым компрессором. Генерируемый СПГГ газ является рабочим телом для турбины.

Для газотурбинных установок с СПГГ характерна сравни­тельно высокая экономичность (КПД 34—36%) при относитель­но малой удельной массе (12—18 кг/кВт) и габаритах; они удоб­ны для размещения, уравновешены, обладают высокой маневрен­ностью и могут работать на тяжелых сортах топлива. Однако ГТУ с СПГГ имеют и недостатки: КПД их на 10—15% ниже КПД дизельных установок; весьма чувствительны к присутствию воды и воздуха в топливе; сложны в обслуживании; пропуск одной вспышки в СПГГ приводит к немедленной их оста­новке.

В судовых установках число СПГГ не превышает шести — восьми, так как большее количество затрудняет их размещение на судне и усложняет эксплуатацию. Поэтому ГТУ с СПГГ имеют ограниченную мощность (до 4400—5900 кВт).

Судовые установки с СПГГ ГТ не получили широкого распро­странения. В составе морского флота эксплуатируются лесовозы типа «Павлин Виноградов», оборудованные СПГГ ГТ мощностью 2900 кВт. С 1971 г. находится в эксплуатации опытный рыболов­ный траулер с СПГГ ГТ мощностью 440 кВт. На речном флоте судов с такими установками нет. Следует считать, что установки с СПГГ ГТ не имеют перспективы для дальнейшего их широкого использования па судах.

Простейшие ГТУ по сравнению с другими типами СЭУ имеют ряд преимуществ, основными из которых являются:

- большая агрегатная мощность при минимальной удельной массе и габаритах, меньшая занимаемая площадь и объем машин­ного помещения;

- высокая надежность, обусловленная ротативным принципом действия и простотой кинематической схемы;

- простота обслуживания, возможность быстрого пуска и высо­кая приемистость;

- наличие потенциальных возможностей дальнейшего уменьше­ния расхода топлива по мере их совершенствования;

- хорошая приспособленность к автоматизации и дистанцион­ному управлению вследствие простоты пуска и регулирования.

Перспективным является использование ГТУ на судах на под­водных крыльях и воздушной подушке, где превалирующим тре­бованием является обеспечение минимальных массы и габаритов установки при большой ее мощности.

На малых судах в качестве главных обычно устанавливают серийные конвертированные авиационные газотурбинные двигате­ли открытого цикла. Моторесурс таких установок составляет 1—3 тыс. ч, однако удельная масса их невелика (0,4—2,0 кг/кВт).

Для водоизмещающих судов решающее значение имеют эконо­мичность и моторесурс установки, а масса и габариты — второ­степенное. Поэтому на водоизмещающих судах морского флота в качестве главной установки, кроме конвертированных газотурбин­ных двигателей, используют ГТУ индустриального типа.

Такие ГТУ имеют длительный срок службы, работают на тяжелых сор­тах топлива и обладают повышенной экономичностью.

Судовые ГТУ, работающие на органическом топливе, относят­ся к установкам с открытым циклом; при использовании ядерного горючего для обеспечения радиационной безопасности применя­ют ГТУ закрытого цикла.

Реверсирование в ГТУ может осуществляться: реверсивной турбиной, имеющей ступени заднего хода, самостоятельной тур­биной заднего хода (ТЗХ), реверс-редукторной передачей, гид­равлической реверсивной и электрической передачами, винтом регулируемого шага, водометным движителем с реверсивно - рулевым устройством.

Одной из причин низкой эко­номичности простейшей ГТУ от­крытого цикла является боль­шая потеря теплоты с выпускны­ми газами. Эту потерю теплоты можно уменьшить, если преду­смотреть регенерацию, т. е. если теплоту выходящих из турбины газов использовать для подогре­ва сжатого воздуха. В данном случае в камеру сгорания будет поступать воздух с более высо­кой температурой, что потребу­ет меньшего количества топлива для получения газов заданной температуры и, следовательно, приведет к повышению экономичности установки.

Рис.1.3. Тепловая схема ГТУ с регенерацией, двухступенчатым сжатием и промежуточным охлаждением воздуха

1 — гребной винт; 2 — редуктор; 3 — компрессор низкого давления; 4 — турбина низкого давления; 5 – камера горения; 6 - регенератор; 7 - компрессор высокого давления; 8 — турбина высокого давления.

В более сложном регенеративном цикле (рис.1.3), кроме подогрева сжатого воздуха предусматривается двухступенчатое его сжатие с промежуточным охлаждением.

У газотурбинных установок такого типа КПД повышается до 25—30%, однако увеличивается их масса, усложняются схе­ма и обслуживание. Основным средством увеличения КПД ГТУ, работающих без регенерации и промежуточного ох­лаждения воздуха, является использование утилизационных па­ротурбинных контуров. При этом энергетическая установка прак­тически превращается в комбинированную газопаровую, что по­зволяет получить такие же расходы топлива, как и у установок, выполненных по более сложным регенеративным схемам.

Газовые турбины применяют в качестве ускорительных двига­телей в комбинированных установках. В последнее время ГТУ ши­роко используют для привода вспомогательных механизмов: ава­рийных электрогенераторов, переносных и стационарных осушительно - пожарных насосов, грузовых насосов на танкерах и т. д. Так как указанные механизмы работают кратковременно, то эко­номичность ГТУ в данном случае не имеет решающего значения. Основную роль при этом играют малые масса и габариты, быст­рота пуска. Для привода вспомогательных механизмов используют ГТУ, выполненную по простейшей схеме, с радиальными газовы­ми турбинами и центробежными компрессорами. Мощность та­ких ГТУ составляет 22—736 кВт, удельная масса 0,2—0,7 кг/кВт. Время пуска и приема нагрузки находится в пределах 15—120 с. Срок службы ГТУ для привода резервных и аварийных агрега­тов 500—1000 ч, а для привода стояночных генераторов и грузо­вых насосов — до 5000 ч. Коэффициент полезного действия вспо­могательных ГТУ довольно низкий (0,13—0,18).

К общими недостатками газотурбинных установок являются: - относительно низкая экономичность из-за ограниченной начальной температуры газа;

- зависимость надежности и экономичности ГТУ открытого цикла от коррозионного воздействия внешней среды;

- жесткие требования к качеству топлива, используемого в ГТУ открытого цикла, и большие затраты на него;

- трудность осуществления реверса мощных установок;

- большие размеры воздухе- и газоходов, обусловленные значи­тельным избытком воздуха, подаваемого в камеру сгорания, что усложняет компоновку ГТУ на судне.

Надо отдать должное, что в последнее время ГТУ продолжают развиваться. Так, по данным журнала GAS&Turbine (2000 г.) в США созданы ГТУ малой мощности (от 500 кВт), используемые в качестве главного привода, которые имеют частоту вращения 300 тыс. оборотов и кпд до 40%, что приближает их по экономичности к поршневым двигателям. Совершенствование ГТУ связанно с применением новых сверхжаропрочных материалов и покрытий, позволяющих использовать на лопатках большую температуру газов.

1.5 ПАРОТУРБИННЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ [2]

В ПТУ рабочее тело непрерывно циркулирует по замкнутому контуру, претерпевая циклическое изменение свое­го состояния (вода—пар—вода и т. д.). В простейшей ПТУ без регенерации теплоты (рис.1.4) за счет тепловой, энергии топ­лива вода в паровом котле 4 превращается в водяной пар задан­ных давления и температуры, который поступает в турбину 3. Тепловая энергия пара сначала преобразуется в сопловых аппа­ратах турбины в кинетическую энергию пара с высокими скорос­тями, а затем превращается на лопатках ротора в механическую работу, вращая через редуктор 2 гребной винт 1. Отработавший пар направляется из турбины в конденсатор 6, где охлаждается забортной, водой, проходящей по змеевику 7, и конденсируется. Питательный насос 5 забирает конденсат и под необходимым дав­лением подает его в паровой котел. В состав ПТУ также вхо­дят вспомогательные механизмы, обслуживающие паровой котел и турбину, теплообменные аппараты, паротурбоэлектро генераторы и др. Паротурбинные установки преимущественно исполь­зуют на морском флоте. Они позволяют получить общую мощ­ность на гребных валах судов 220 тыс. кВт и более. Вместе с тем в эксплуатации находятся судовые ПТУ относительно не­большой мощности (730 кВт).

Одновальными паротурбинны­ми установками оборудованы се­рийные танкеры типа «Пекин», «София» мощностью до 13970 кВт и сухогрузы типа «Ленинский комсомол» мощностью 9560 кВт. Параметры рабочего пара при этом составляют 44-102 кПа и 470°С.

Рис.1.4. Принципиальная схема

простейшей ПТУ

Повышение экономичности ПТУ достигается:

- применением дешевых сортов топлива;

- улучшением начальных параметров пара и соответствующим изменением схем и конструкции элементов ПТУ;

- совершенствованием тепловых схем, увеличением эффективно­сти регенеративного подогрева питательной воды;

- сокращением потерь теплоты, отводимой забортной водой уте­чек пара и воды;

- повышением КПД отдельных элементов ПТУ.

В отличие от ДВС, КПД которых мало зависит от мощности у паровых турбин с ростом мощности он существенно возраста­ет. При больших мощностях затраты на топливо и смазку а так­же на другие эксплуатационные расходы ПТУ оказываются меньше, чем у ДЭУ. Достигнутые успехи в области улучшения тепловой экономичности и надежности ПТУ привели к преимуще­ственному использованию их на судах с мощностью на гребном винте более 20 тыс. кВт. Этому также способствует возможность применения в сочетании с ПТУ более экономичных малооборот­ных гребных винтов.

1.6 АТОМНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ [2]

В атомных энергетических установках (АЭУ) тепловую энергию получают в ядерном реакторе за счет энергии, освобождающейся при делении ядер расщепляющихся элемен­тов.

Принципиальная схема судовой атомной энергетической уста­новки приведена на рис.1.5. В ядерном реакторе 3, заключенном в контейнер 1, осуществляется самоподдерживающаяся цепная реакция с преобразованием освобождающейся при этом энергии в теплоту.

В качестве ядерного топлива в энергетических реакторах при­меняется обогащенный уран. В природном уране U238 содержа­ние самопроизвольно (спонтанно) делящегося изотопа U235 со­ставляет 0,712%. Обычно в реакторах используется искусственно обогащенный уран с различным процентным содержанием изо­топа U235.

В энергетических реакторах деление ядра урана происходит под воздействием нейтронов. Ядро урана U235 расщепляется на два-три новых вторичных быстрых нейтрона, обладающих внут­ренней энергией до 2 МэВ и скоростью до 20 тыс. км/с. При опре­деленных условиях такие вторичные нейтроны вызывают деление других ядер U235. В этом и заключается сущность цепной реакции деления ядерного горючего.

Для повышения вероятности деления U235 энергию быстрых нейтронов в реакторе снижают до уровня тепловых нейтронов (примерно до 0,025 МэВ) путем замедления их скорости. Горючее окружают веществом, называемым замедлителем нейтронов; в ка­честве него в судовых установках используется вода. Им могут быть также графит и органические вещества.

Рис.1.5. Принципиальная схема АЭУ

Часть объема реактора, в котором расположено горючее с за­медлителем и происходит реакция деления, называется активной зоной. По типу последней реакторы делятся на гомо- и гетеро­генные. Реакторы, в которых активная зона составлена из одно­родной смеси ядерного горючего и замедлителя (раствор, сплав, суспензия), называют гомогенными, а реакторы, в которых бло­ки ядерного топлива окружены замедлителем, называют гетеро­генными.

Судовые реакторы на тепловых нейтронах имеют гетерогенную структуру активной зоны. Последняя окружена отражателем, уменьшающим утечку нейтронов из активной зоны. В качестве отражателей используют те же вещества, что и для замедлите­лей.

Чтобы регулировать тепловыделение (мощность), в реакторе необходимо изменять интенсивность потока нейтронов и число де­лений в единицу времени, т. е. влиять на скорость цепной реакции. Для этой цели служит система регулирования. Основу ее состав­ляют подвижные стержни 2, содержащие вещества, активно по­глощающие нейтроны (карбид бора, бористая сталь, кадмий). Для увеличения мощности (тепловыделения) стержни выдвигают из активной зоны, для уменьшения — опускают. В целях мгно­венного прекращения цепной реакции при аварийной ситуации предусмотрена система аварийной защиты (стержни аварийной защиты).

Теплота из реактора отводится теплоносителем, циркулирую­щим по замкнутому контуру, с помощью циркуляционного насо­са 10. Теплоносителем могут быть вода, органические жидкости, газы, жидкие металлы.

В судовых установках теплоносителем и замедлителем нейтро­нов является вода, поэтому реакторы обычно называются водо-водяными.

Замкнутая теплопередающая система, в которой циркулирует теплоноситель, называется первым контуром. Теплоноситель про­ходит через парогенератор 4, где отдает теплоту жидкости вто­рого тепловоспринимающего контура.

При ядерных реакциях примерно 80% выделяющейся энергии превращается в теплоту, а остальные 20% теряются в виде излу­чений. Часть излучений (нейтронное и гамма - излучение) обладает большой проникающей способностью и оказывает вредное воздейст­вие на биологические процессы в организме людей. Поэтому комплекс, состоящий из реактора, парогенератора, вспомогатель­ного оборудования и систем первого контура, заключают в био­логическую защиту 11, поглощающую все излучения до уровней, безопасных для человека. Биологическую защиту выполняют из металла, бетона, воды, карбида бора. Она значительно увеличи­вает массу АЭУ.

Образующийся в парогенераторе 4 пар направляется в турби­ну 5, которая через редуктор 6 вращает гребной винт 7. Из кон­денсатора 8 конденсат питательным насосом 9 вновь направляется в парогенератор.

Атомные энергетические установки целесообразно использо­вать в тех случаях, когда наиболее полно проявляются их пре­имущества перед судовыми энергетическими установками, рабо­тающими на органическом топливе. Преимущества атомных энергетических установок обусловле­ны прежде всего высокой концентрацией энергии в ядерном топ­ливе, исключающей необходимость частого пополнения его запа­сов. Известно, что при выгорании 1 кг урана U235 выделяется теплоты в 1,5 млн. раз больше, чем при сгорании 1 кг органиче­ского топлива. Таким образом, запасы топлива можно свести к минимуму и обеспечить практически неограниченную дальность плавания и автономность.

2. Современные ДЭУ речных и река-море судов. Заводы – производители. Главные показатели современных ДЭУ.

2.1 Экономические и экологические характеристики судовых дизелей речных судов выпускаемых в настоящее время отечественными заводами

Таблица 2.1

Завод, адрес	Линей-ка, заводск. марка	Мощность Ре, кВт	Частота вращ. n, мин^-1	П.О. редуктора iр	Пк	pme, МПа	be, г/кВтч	Соотв треб. ГОСТ 249, 250	Ресурс до КР, тыс. час	Цена, тыс. USD
АО_Дагестанский_дизель, Дагестан,г.Каспийск,Дагдизель	6Р 8,5/11 (Каспий 30)	25-50	1500-	2,13 2,44	1,0	0,61- 0,66	273-	нет		0,8- 1,0
АО_Трансмаш г.Барнаул_Алтайского_края,	6Р 15/18 12V 15/18 (3Д6)	100-	1500-	2,95	1,0- 1,7	0,45- 0,74	238-	нет		6,0- 8,0
АО Ярославский моторный завод г. Ярославль	6Р 13/14	100-	1500-	2,04 2,94 3,0 2,2	1,0 1,8	0,80		да		6,0- 8,0
ЗАО_Звезда г.Санкт Петербург,	12V 18/20 (М401,М470)	890-		2,85 5,59	1,5	0,93- 1,26	210-	нет
АО_Дальдизель г.Хабаровск	6Р 18/22 8Р 18/22	100-	750-	1,67 2,46 2,75	1,0- 2,5	0,49- 1,88	244-	да (по саже)	55-	30-
АО_Волжский_дизель Саратовск.обл.г.Балаково	6Р 21/21 (ДРА 390)	280-		2,94 3,0	1,5 1,7	1,08- 1,39	204-	да
АОХК_Коломенский_завод г.Коломна	4Р 30/38 10Д42 6-8Р 30/38 6ДРА	450-   900-	360-   550-	-     1,43 2,4	1,8 2,3   1,8- 3,0	1,26- 1,59   1,27 1,92	187-   185-	да     да
Русский дизель, СПб (лицензия Wartsila)	4-8Р 22/24 4-8R22	580-	900-	2,4	2,4	2,12- 2,14	192-	да

Дата добавления: 2014-01-13