Tengeralattjáró atomreaktor. Atomerőművek hajózása
A világ egyik legnagyobb nukleáris tengeralattjárója biztonságosan a 941-es „Cápa” projekt nehéz stratégiai rakéta-tengeralattjáróinak tulajdonítható. NATO besorolás - SSBN "Typhoon". 1972-ben, miután megkapta a megbízást, a Rubin TsKMBMT elkezdte fejleszteni ezt a projektet.
A teremtés története
1972 decemberében taktikai és műszaki megbízást adtak ki a tervezésre, S.N. Kovaljovet nevezték ki a projekt főtervezőjévé. Az új típusú tengeralattjáró-cirkálók kifejlesztését és létrehozását az Ohio-osztályú SSBN-ek egyesült államokbeli építésére válaszul pozícionálták. A tervek szerint az R-39 (RSM-52) szilárd hajtóanyagú háromfokozatú interkontinentális ballisztikus rakétákat használnának szolgálatba, ezek méretei határozták meg az új hajó méretét. Az Ohio típusú SSBN-ekkel felszerelt Trident-I rakétákkal összehasonlítva az R-39 rakéta repülési hatótávolsága, dobótömege és 10 blokkja lényegesen jobb, míg a Trident 8 ilyen blokkal rendelkezik. ugyanakkor az R-39 lényegesen nagyobb méretű, majdnem kétszer olyan hosszú, tömege pedig háromszorosa amerikai társának. Az SSBN szabványos séma szerinti elrendezése nem volt alkalmas ilyen nagy méretű rakéták elhelyezésére. 1973. december 19-én döntöttek a stratégiai rakétahordozók új generációjának építésének és tervezésének megkezdéséről.
1976 júniusában a Sevmash vállalatnál letették az első ilyen típusú TK-208-at, amelyet 1980. szeptember 23-án bocsátottak vízre (a TK rövidítés jelentése "nehéz cirkáló"). A hajó orrában, a vízvonal alatt a cápa képét alkalmazták a vízbe eresztés előtt, később a legénység egyenruháján cápacsíkok voltak. 1981. július 4-én a vezető cirkáló belépett a tengeri próbákba, egy hónappal korábban, mint az amerikai Ohio SSBN, amelynek projektjét korábban indították el. 1981. december 12-én szolgálatba állt a TK-208. Az 1981 és 1989 közötti időszakban 6 Akula típusú hajót helyeztek üzembe és bocsátottak vízre. A sorozat hetedik hajóját soha nem rakták le.
A volt Szovjetunió több mint 1000 vállalkozása biztosította az ilyen típusú tengeralattjárók építését. 1219 Sevmash alkalmazottat, akik részt vettek a hajó létrehozásában, állami kitüntetésben részesítettek.
A Shark sorozat hajóinak létrehozásáról Brezsnyev az SZKP XXVI. Kongresszusán nyilatkozott, aki azt mondta: Van egy Typhoon rendszerünk, amely hasonló az új amerikai Ohio tengeralattjáróhoz, Trident-I rakétákkal felfegyverkezve. "Typhoon" Az új hajót "Cápa" szándékosan nevezték el, abban az időben hidegháború még nem fejeződött be, az ellenség félrevezetésére a „Typhoon” név hangzott el.
1986-ban dízel-elektromos szállító-rakétahordozót építettek, melynek vízkiszorítása 16 000 tonna, a fedélzetre kapott rakéták száma 16 SLBM. A szállítóeszköz az "Alexander Brykin" nevet kapta, és rakétákkal és torpedókkal való újratöltésre tervezték.
A TK-17 Simbirsk hajóval 1987-ben hosszú, magas szélességi kört tett az Északi-sarkvidékre. A kampány során a legénységet többször is cserélték.
A TK-17 Arkhangelsknél a bányában egy gyakorló kilövés során felrobbant és kiégett egy gyakorló rakéta, a kilövéseket a Fehér-tengeren hajtották végre 1991. szeptember 27-én. A robbanás során a rakétatengely burkolata leszakadt, a rakéta robbanófeje pedig a tengerbe került. Az eset után a hajó felállt egy kisebb javításra, a legénység nem sérült meg a robbanás során.
20 darab R-39 rakéta "egyidejű" kilövését az északi flotta tesztelte 1998-ban.
Tervezési jellemzők
Az ilyen típusú hajókon lévő erőmű két független echelon formájában készül, amelyek erős hajótestekben helyezkednek el, ezek a hajótestek különböznek egymástól. A reaktorok állapotát impulzusos berendezéssel figyelik, áramkimaradás esetén a reaktorokat automatikus leállító rendszerrel látják el.
Már a tervezési szakaszban a feladatmeghatározás tartalmazott egy záradékot a biztonságos sugár biztosításának szükségességéről, ehhez kapcsolódóan a fejlesztés és számos kísérlet, kísérleti terekben valósult meg, a dinamikus szilárdság számítási módszerei. a legbonyolultabb hajótest alkatrészei (szerelési modulok, felugró kamrák és konténerek, hajótestek közötti kommunikáció) .
Mivel a szokásos üzletek nem voltak alkalmasak a "Cápa" típusú hajók építésére, új, 55-ös számú üzletet kellett építeni Sevmash-ban, amely jelenleg a világ egyik legnagyobb fedett csónakháza.
A "Cápa" típusú tengeralattjárók felhajtóereje meglehetősen nagy, 40%. Az a tény, hogy az ilyen típusú hajók vízkiszorításának fele ballasztvízre esik, nem hivatalos nevet kaptak a flottában - „vízszállító”, egy másik nem hivatalos nevet „a technológia győzelme a józan ész felett” kaptak a hajóban. versengő tervezőiroda Malachite. Jelentős ok, amely befolyásolta egy ilyen döntés meghozatalát, a hajó legkisebb merülésének biztosításának követelménye volt. Ezt a követelményt teljes mértékben igazolta a meglévő javítóbázisok és mólók használatának lehetőségének megszerzése.
Ez egy nagy felhajtóerő, egy kellően erős kabinnal együtt, amely lehetővé teszi a 2,5 méter vastag jég áttörését, amely lehetővé teszi a harci szolgálatot az északi szélességeken, majdnem az északi sarkig.
Keret
A hajó egyik tervezési jellemzője az öt lakható erős hajótest jelenléte egy könnyű hajótesten belül. Ezek közül kettő, a fő, legnagyobb átmérőjük 10 méter, a katamarán elvén található - egymással párhuzamosan. A D-19 rakétarendszerekkel felszerelt rakétasilók a hajó előtt, a fő erős hajótestek között helyezkednek el.
Ezen kívül a csónak három túlnyomásos rekesszel van felszerelve: egy torpedórekesszel, egy központi oszloppal ellátott vezérlőmodul-rekesszel és egy hátsó mechanikus rekesszel. Ez a három rekesz elhelyezése a hajó fő törzsei között jelentősen növeli a hajó tűzbiztonságát és túlélőképességét. Az általános tervező véleménye szerint S.N. Kovaleva:
„Ami a Kurszkon (949A projekt), a 941-es projekt tengeralattjáróin történt, nem vezethet ilyen katasztrofális következményekhez. A „Cápa” torpedórekesz külön modulként készül. Torpedórobbanás esetén több főrekesz megsemmisülése és a teljes legénység halála nem következhetett volna be.
A fő hajótesteket három járat köti össze: az orrban, a közepén és a tatban. Az átmenetek áthaladnak a kapszula közbenső rekeszeiben. A hajón a vízzáró rekeszek száma 19. A kabin tövében, a behúzható eszközök kerítése alatt elhelyezett mentőkamrák a teljes legénység befogadására alkalmasak. Mentőkamrák száma -2.
A tartós hajótestek gyártása titánötvözetekből történt, a könnyű hajótest acélból készült, nem rezonáns radar- és hangszigetelő bevonattal, melynek tömege 800 tonna. Amerikai szakértők úgy vélik, hogy a hangszigetelő bevonatot tartós hajótestekkel is ellátják.
A hajónak kifejlesztett kereszt alakú tatja van vízszintes kormányokkal, amely közvetlenül a légcsavarok mögött található. Az elülső vízszintes kormányok visszahúzhatók.
Az északi szélességi körökben való szolgálat teljesítése érdekében a fakivágási kerítést nagyon strapabíróvá tették, amely képes áttörni a 2-2,5 méter vastag jeget. téli időszak A Jeges-tenger jégvastagsága 1,2-2 méter lehet, néha elérheti a 2,5 métert is). Alulról a jég felszínét jégcsapok vagy cseppkövek formájú növedékek alkotják, amelyek meglehetősen nagyok. Az emelkedés során az orrkormányokat eltávolítják a hajóról, és magát a hajót egy speciálisan erre kialakított orrral és kormányállással a jégréteghez nyomják, majd a fő ballaszttartályt élesen fújják.
Power point
A fő atomerőmű tervezése blokk-elv szerint történt. A főüzemben két, OK-650 termikus neutronon működő vízhűtéses reaktor található, amelyek tengelyén lévő hőteljesítménye 2x50 000 LE. és mindkét strapabíró hajótestben két gőzturbina is található, ez jelentősen növeli a hajó túlélőképességét.
Az Akula projekt hajóin kétlépcsős gumikötéles pneumatikus lengéscsillapító rendszert, valamint mechanizmusok és berendezések blokkrendszerét alkalmazzák, amelyek jelentősen javíthatják az alkatrészek és szerelvények rezgésszigetelését, és ezáltal csökkenthetik a zajt. hajó.
Légcsavarként két alacsony fordulatszámú, alacsony zajszintű, hétlapátos, rögzített állású légcsavart használnak. A zajszint csökkentése érdekében a propellerek gyűrű alakú burkolatokban (fenesztronokban) vannak.
A tartalék járműrendszer két 190 kW-os egyenáramú villanymotort tartalmaz. A csónakon szűkös körülmények között történő manőverezéskor tolómotort használnak, amely két összecsukható oszlop 750 kW-os villanymotorokkal és forgó propellerekkel. Ezek az eszközök a hajó orrában és farában találhatók.
Legénység szállása
A személyzet elhelyezése fokozott kényelem mellett történik. A Shark projekt tengeralattjárói személyzeti társalgóval, 4x2 méteres úszómedencével, melynek mélysége 2 méter, a medence friss vagy sós külső vízzel van feltöltve fűtési lehetőséggel, edzőteremmel, szoláriummal, szauna, valamint egy "lakósarok". A besorozott állomány kisméretű pilótafülkékben, a parancsnoki állomány két- vagy négyágyas, mosdókagylóval, TV-vel és klímaberendezéssel ellátott kabinokban kap helyet. Két gardrób van: az egyik a tisztek, a másik a tengerészek és a hajósok számára. A hajón kialakított kényelmi viszonyok miatt a vitorlázók körében „úszó Hiltonnak” hívták.
Fegyverzet
A TC fő fegyverzete 20 darab háromlépcsős szilárd hajtóanyagú ballisztikus rakéta, az R-39 "Variant". Ezeknek a rakétáknak az indítótömege az indítókonténerrel együtt 90 tonna, a hossza pedig 17,1 m, ez a legnagyobb indítási tömeg a hadrendbe helyezett SLBM-ek közül.
A rakétákban 10, egyenként 100 kilotonna TNT egyenértékű, egyedileg célozható robbanófej található, a rakéták hatótávolsága 8300 km. Tekintettel arra, hogy az R-39-esek meglehetősen nagyok, egyetlen hordozójuk a Project 941 Shark hajók.
A D-19 rakétarendszer tesztjeit egy speciálisan átalakított K-153 dízel-tengeralattjárón (619-es projekt) végezték, az R-39-hez csak egy aknája volt, a dobó makettek kilövéseinek száma hétre korlátozódott.
az R-39 rakéta elindítása egy Project 941 Akula tengeralattjáróról
A Shark projekt hajóiból a teljes lőszer rakomány egy salóban indítható, a rakétaindítások közötti intervallum minimális. A rakéták felszíni és víz alatti helyzetből indíthatók, merülésből történő kilövés esetén a merülési mélység legfeljebb 55 méter, a rakéták kilövésénél nincs időjárási korlátozás.
Az ARSS lengéscsillapító rakétaindító rendszer használata lehetővé teszi egy rakéta indítását pornyomás-akkumulátor segítségével egy száraz bányából, ami jelentősen csökkenti az indítás előtti zaj szintjét, és csökkenti a rakétaindítások közötti intervallumot is. A komplexum egyik jellemzője a rakéták felfüggesztése a bánya torkolatánál ARSS segítségével. A tervezési szakaszban 24 rakéta lőszer rakomány elhelyezését tervezték, azonban a Szovjetunió Haditengerészetének főparancsnoka, S. G. admirális döntése alapján. Gorshkov szerint a rakéták számát 20-ra csökkentették.
Az R-39UTT "Bark" rakéta új, továbbfejlesztett változatának fejlesztését egy 1986-os kormányrendelet elfogadása után indították el. A rakéta új módosításán a jégen áthaladó rendszer bevezetését, valamint a hatótávolság 10 000 km-re történő növelését tervezték. A terv szerint a rakétahordozókat 2003-ig, az R-39-es rakéták szavatossági forrásának lejártáig kellett újra felszerelni. Az új rakéták tesztelése azonban nem járt sikerrel, miután a harmadik indítás kudarccal végződött, 1998-ban a Honvédelmi Minisztérium úgy döntött, hogy leállítja a komplexumban végzett munkát, mire ilyen döntés született, a komplexum készültsége 73% volt. . Egy másik szilárd hajtóanyagú SLBM "Bulava" fejlesztését a Moszkvai Hőmérnöki Intézetre bízták, amely kifejlesztette a "Topol-M" szárazföldi ICBM-et.
A stratégiai fegyverek mellett a projekt 941 Akula csónakjai 6 db 533 mm-es kaliberű torpedócsövet hordoznak, amelyek segítségével aknamezőket rakhatunk ki rakéta-torpedók és hagyományos torpedók kilövésére.
A légvédelmi rendszer nyolc Igla-1 MANPADS rendszerrel van ellátva.
A Shark projekt hajói a következő típusú elektronikus fegyverekkel vannak felszerelve:
- "Omnibus" - harci információs és irányító rendszer;
- analóg „Skat-KS” hidroakusztikus komplexum (a digitális „Skat-3” a TK-208-ra van telepítve);
- MG-519 "Arfa" szonár aknakereső állomás;
- visszhangmérő MG-518 "Észak";
- MRCP-58 "Buran" radarkomplexum;
- "Symphony" navigációs komplexum;
- a Molnija-L1 rádiókommunikációs komplexum a Tsunami műholdas kommunikációs rendszerrel;
- televíziós komplexum MTK-100;
- két bója típusú antenna lehetővé teszi rádióüzenetek, célmegjelölések és műholdas navigációs jelek vételét akár 150 m mélységben és jég alatt.
| Érdekes tények |
|
Az első amerikai és szovjet nukleáris tengeralattjárók (NPS), mint tudják, nyomás alatti vizes reaktorokkal felszerelt gőztermelő üzemekkel voltak felszerelve. Az amerikai tervezők azonban már a második Sea Wolf atomtengeralattjárón folyékony fémhűtőfolyadékkal (LMC) ellátott reaktort használtak. Más sémákat is fontolóra vettek, köztük az úgynevezett "forraló" reaktort, a gázhűtős reaktort, de az LMC-vel ellátott reaktor előnyei bizonyultak a legvonzóbbnak. Először is, a fémes hűtőfolyadék lehetővé teszi, hogy a primer körben viszonylag alacsony nyomás mellett kellően magas hőmérséklet legyen. Ennek köszönhetően növelhető volt a gőzfejlesztő kör hőmérséklete, ami hozzájárult a magas hatásfok eléréséhez. telepítések általában. Másodszor, a nyomás ebben a körben lényegesen magasabb volt, mint az elsőben, így a primer körben lévő szivárgások nem vezettek a gőz gyors radioaktív szennyeződéséhez. Harmadszor, a fém nagy hőkapacitása alapvetően hozzájárult a reaktor méretének és tömegének csökkenéséhez.
A Szovjetunióban az SZKP Központi Bizottsága és a Minisztertanács 1955. október 22-i rendelete határozta meg az LCM-es hajófedélzeti reaktor fejlesztését. A rendelet rendelkezett egy kísérleti nukleáris tengeralattjáró létrehozásáról. 645 kétreaktoros gőzfejlesztő egységgel. A hajó törzsét, mint az összes fő rendszert (a reaktorokon kívül), a 627-es projekt soros hajójából kellett "kölcsönözni".
Az atom-tengeralattjáró műszaki tervezési munkálatai 1956 őszén fejeződtek be, egy évvel később elkészültek a munkarajzok, majd 1958. június 15-én egy kísérleti atommeghajtású hajót raktak le a szeverodvinszki SMP vállalatnál. Öt évvel később a Project 645 nukleáris tengeralattjáró, amely a K-27 taktikai számot kapta, csatlakozott a haditengerészethez. A 627. projekt hajóihoz hasonlóan az új hajót is elsősorban az ellenséges felszíni hajókkal való megküzdésre szánták, amikor a bázistól nagy távolságra működnek.
A 645-ös projekt nukleáris tengeralattjárójával ellentétben a reaktorok a negyedik rekeszben (az elődben - az ötödikben) helyezkedtek el. A nehéz reaktorok hajóorrához közelebb helyezése lehetővé tette a berendezés javítását, de a meghozott döntés hatására a központi oszlop együtt élt a reaktorral, ami megnehezítette a sugárbiztonság biztosítását. A fő erőmű részét képező VT-1 atomreaktorok, amelyeket a Podolski Tervező Iroda "Gidropress" hozott létre a Fizikai és Energetikai Intézet (Obninsk) tudományos vezetése alatt, teljes kapacitása 146 MW. A csónak gőzturbinás szerelése két tengellyel történt, a két gőzturbina mindegyike 17 500 LE névleges teljesítményű volt.
Az amerikaiak csónakjukon nátrium-kálium ötvözetet használtak folyékony fémötvözetként, aktívan, nagy hőleadás mellett, amely vízzel érintkezve reagált. A hazai tervezők 398 K olvadáspontú ólom-bizmut ötvözet mellett döntöttek. A reaktor kimeneténél a hűtőközeg hőmérséklete 713 K, a szekunder körben a túlhevített gőz hőmérséklete 628 K. A reaktorok bizonyos előnyökkel járt a hagyományos nyomás alatti vizes reaktorokhoz képest. Különösen az áramszünet esetén a hűtésüket természetes keringtetéssel, szivattyúk használata nélkül végezték.
A hajót két, egyenként 1600 kW teljesítményű autonóm turbógenerátor látta el árammal. Különösen a PG-116 úgynevezett "surranó motorokat" hajtották be, amelyek lehetővé tették a támadás tárgyának rejtett közelítését (a fő, nagyon zajos turbó-hajtóműveket kikapcsolták). A 627-es projekt nukleáris tengeralattjárójával ellentétben a K-27 nem rendelkezett tartalék dízel-elektromos berendezéssel.
Az üzembe helyezést követően a hajó két hosszú utat tett meg, amelyek a tengeri reaktorok LMC-vel való használatának pozitív és negatív oldalait egyaránt feltárták. A nehézségek túlnyomórészt operatív jellegűek voltak. Így kiderült, hogy az ólom-bizmut ötvözet fokozatosan salaktalanul, ami rendszeres cserét igényel. Figyelembe véve azt a tényt, hogy az elhasznált ötvözet rendkívül aktív polónium-210-zel volt szennyezett, a hűtőfolyadék befogadására speciális távirányítós eszközöket kellett létrehozni. Még a bázison való tartózkodáskor, valamint a dokkolás során is folyamatosan fenn kellett tartani a hőmérsékletet az elsődleges körben az LMC dermedéspontja felett, ami bizonyos kellemetlenségeket okozott a személyzet számára.
1968 májusában a K-27 ismét tengerre szállt. Már a hajón való visszatérés során súlyos sugárbaleset történt, melynek következtében az atommeghajtású hajó legénységének kilenc tagja meghalt. A baleset után nem kezdték el a K-27 helyreállítását, és 13 év tartalék üledék után a hajót elöntötte a Kara-tenger.
A hajóreaktorok LMC-vel történő üzemeltetésének tapasztalatait azonban hazánkban nem ismerték el egyértelműen negatívnak (ellentétben az Egyesült Államokkal). 1959-ben A.B. Petrov, a nukleáris tengeralattjárót tervező leningrádi tervezőiroda egyik vezető szakembere egy kis méretű, nagysebességű hajó ötletét vetette fel, amely abban az időben kiemelkedően magas automatizálási fokú volt. Tervei szerint az ellenséges tengeralattjárók egyfajta "víz alatti vadász-elfogója" lett volna. Az ötletet a legmagasabb szinten támogatták. Támogatói különösen a hajógyártási miniszter, B.E. Butoma és a haditengerészet főparancsnoka, S.G. Gorskov. 1960. június 23-án az SZKP Központi Bizottsága és a Minisztertanács közös határozatot adtak ki a 705-ös projekt nukleáris tengeralattjárójának megépítéséről. Az 1961. május 25-i második határozat, amely lehetővé tette a tervezők számára, ha voltak. kellő ok a normáktól és szabályoktól való eltérésre, a katonai hajóépítésben átvett „felülről” az eredeti hajó iránti kivételes figyelemről tanúskodott.
A program általános irányítását A.P. akadémikus végezte. Alexandrovot, M. G.-t nevezték ki főtervezőnek. Rusanov. A 40 csomós sebesség eléréséhez egy rendkívül erős, ugyanakkor kis méretű és könnyű erőműre volt szükség. Az elvégzett számítások meggyőzően mutatták, hogy az LCM reaktor alkalmazása 300 tonna kiszorítás megtakarítását tette lehetővé a hagyományos nyomás alatti vizes reaktorhoz képest. A 705-ös projekt nukleáris tengeralattjárójának erőművét két csapat fogta fel: a Podolsk OKB Gidropress és a Gorkij OKBM.
Az eredeti projekt a legtöbb nukleáris tengeralattjáró rendszer átfogó automatizálását, és ennek köszönhetően kivételesen kis létszámú, 16 fős legénységet biztosított. Egy ilyen "szélsőséges" javaslatra nem talált választ a haditengerészet vezetése, amely ragaszkodott a legénység 29 fősre történő növeléséhez - csak tisztekre és középhajósokra. A hajónak csak egy lakott rekesz volt, közvetlenül felette pedig - a világon először - egy vészhelyzeti felugró kamera, amely jelentős gurulással és trimmekkel biztosította a teljes legénység kimentését a mélységből a határig.
A Leningrádi Admiralitás Egyesületnél 1968 júniusában rakták le a 705-ös projekt kísérleti csónakját (taktikai száma K-64), majd három és fél évvel később a hajó megérkezett Északi Flotta 1971. december 31-én csatlakozott hozzá. Ennek a hajónak a Gorkij OKBM által kifejlesztett erőműve volt. A K-64-et a működés kezdetétől fogva meghibásodások és balesetek sújtották, amelyek közül a legnagyobb a hűtőfolyadék megszilárdulásához és a reaktor teljes meghibásodásához vezetett. 1974 augusztusában a hajót kivonták a flottából, és még előtte felfüggesztették a teljes sorozatgyártási programot (ekkor még öt hasonló hajó volt a raktáron Leningrádban és Szeverodvinszkben).
A legmagasabb szintű "kihallgatás" a Gorkij változat elutasításához vezetett a Podolszkban kifejlesztett, 150 MW teljesítményű BM-40A erőmű javára. Sokkal megbízhatóbbnak bizonyult, mindenesetre a továbbfejlesztett 705K projekt később épített hat nukleáris tengeralattjáróján egyetlen tengerész sem halt meg sugárbalesetek következtében.
A Project 705K hajókat 1977-1981 között fogadta el a flotta. Különböző szakértők értékelései a nagyon pozitívtól ("aranyhal", "elveszett tűzmadár") az élesen negatívig terjedtek. Ezek a nyugaton "alfának" nevezett nukleáris tengeralattjárók órákig lóghattak a NATO-tengeralattjárók farkán, nem engedve elszakadást vagy ellentámadást, mert manőverezőképességük és sebességük sokkal nagyobb volt, mint ellenfeleké. Az erőmű sajátosságaiból adódóan a "hétszázötödök" kiemelkedően magas gyorsulási és manőverezési tulajdonságokkal rendelkeztek. A maximális sebességű 180°-os forduláshoz a hajónak mindössze 42 másodpercre volt szüksége. A 705K projekt első nukleáris tengeralattjárójának első parancsnokának, a 2. fokozatú A.Ch. kapitánynak. Abbászov 1984-ben megkapta a Szovjetunió Hőse címet egy alapvetően új típusú hajó sikeres fejlesztéséért.
Ugyanakkor a tervezés eredetisége elkerülhetetlenül magában foglalta a tisztességes "légy a kenőcsben" jelenlétét. A nyugati szakértők változatlanul kritizálják az Alfákat magas zajszintjük miatt, ami szinte elkerülhetetlen, amikor az atom-tengeralattjárók nagy víz alatti sebességgel mozognak. Ezt Tom Clancy nem mulasztotta el megemlíteni rendkívül tendenciózus „Vadászat a Vörös Októberre” című könyvében, de ismét a működési problémák bizonyultak jelentősebbnek: a reaktor állandóan „meleg” állapotban tartásának, időszakos regenerálásának és regenerálásának szükségessége. A flotta a gyakorlatban nem tudott hibakeresést végezni, külsőleg nagyon vonzó a hajó két legénység – „tengeri” és „parti” – üzemeltetési rendszere. Ennek eredményeként a Project 705 nukleáris tengeralattjáró pályafutása rövid volt – minden közülük egy kivételével 1990-re kivonták a flottából. Az utolsó "Alpha" az 1997-ben leszerelt K-123 fő gyártóhajó az orosz haditengerészetnél maradt.
Márpedig a Fizikai és Energetikai Intézet szakemberei szerint a hajófedélzeti reaktorok LMC-vel való üzemeltetésének tapasztalata lehetővé teszi, hogy ilyen rendszereket ajánljunk a fejlett nukleáris tengeralattjárókon való használatra.
|
A Szovjetunióban és az USA-ban épített nukleáris tengeralattjárók száma |
||
| Időszak | ||
Az 50-es években új korszak kezdődött a tengeralattjáró hajógyártásban - az atomenergia felhasználása a tengeralattjárók mozgatásához. Tulajdonságaik szerint az atomi energiaforrások a legalkalmasabbak a tengeralattjárók számára, hiszen légköri levegő vagy oxigéntartalék nélkül szinte korlátlan ideig és a szükséges mennyiségben lehet energiát nyerni.
Amellett, hogy megoldotta a hosszan tartó, nagy sebességgel merülő helyzetben való mozgás problémáját, az atomforrás alkalmazása megszüntette az energiaellátás korlátozásait olyan viszonylag nagy kapacitású fogyasztók számára, mint a műszerek és életfenntartó rendszerek (légkondicionálók, elektrolizátorok stb. .), navigációs, hidroakusztikai és vezérlő fegyverek. Megnyílt a lehetőség a tengeralattjárók használatára a sarkvidéki régiókban a jég alatt. Az atomenergia bevezetésével a hajók folyamatos víz alatti hajózásának időtartama behatárolódott, amint azt a sokéves tapasztalat mutatta, elsősorban a legénység pszichofizikai képességei miatt.
Ugyanakkor már az atomerőművek (Atomerőmű) bevezetésének kezdetétől világossá váltak az ebben az esetben felmerülő új komplex problémák: a személyzet megbízható sugárvédelmének biztosításának szükségessége, az atomerőmű-karbantartók szakmai képzésének fokozott követelményei. személyi állomány, a dízel-elektromos tengeralattjáróknál fejlettebb rendszer szükségessége, infrastruktúra (nukleáris üzemanyag bázisa, javítása, szállítása és újratöltése, kiégett nukleáris üzemanyag eltávolítása stb.). Később, a tapasztalatok felhalmozásával további negatív vonatkozások is napvilágra kerültek: a nukleáris tengeralattjárók (NPS) megnövekedett zaja, az atomerőművekben és az ilyen létesítményekkel rendelkező hajókban bekövetkezett balesetek következményeinek súlyossága, a nukleáris tengeralattjárók leszerelésének és szétszerelésének nehézségei. amelyek kiszolgálták az idejüket.
Az 1940-es évek végén kezdtek megérkezni az atomtudósok és tengerészek első javaslatai az atomenergia csónakok mozgatásához való felhasználására vonatkozóan mind az Egyesült Államokban, mind a Szovjetunióban. Telepítés praktikus munka Az atomerőművekkel felszerelt tengeralattjárók projektjeinek létrehozásával, valamint a földi állványok és e létesítmények prototípusainak megépítésével kezdődött.
A világ első nukleáris tengeralattjárója az USA-ban épült – a „Nautilus” –, amely 1954 szeptemberében állt szolgálatba. táblázatban láthatók ezek a nukleáris tengeralattjárók. 1.
Az első atom-tengeralattjárók üzembe helyezésével szinte megszakítás nélkül megkezdődött építésük ütemének fokozatos növelése. Ezzel párhuzamosan az atomenergia felhasználásának gyakorlati fejlesztése az atomtengeralattjárók üzemeltetése során, az atomerőművek és maguk a tengeralattjárók optimális megjelenésének felkutatása.
Asztal 1
*Egyenlő a felszíni elmozdulás és a fő ballaszt teljesen feltöltött tartályaiban lévő víz tömegének összegével.
** Amerikai atom-tengeralattjárók (továbbiakban) a vizsgálati mélység, amely jelentésében közel áll a határértékhez.
Rizs. 6. Az első hazai sorozatos atomtengeralattjáró (627 A projekt)
atomreaktor áramköre. Az első nukleáris tengeralattjárók reaktoraiban használt, nagy tisztaságú víz mellett kísérletet tettek erre a célra viszonylag alacsony olvadáspontú fém vagy fémötvözet (nátrium stb.) alkalmazására. . Az ilyen hűtőfolyadék előnyét a tervezők mindenekelőtt abban látták, hogy képesek csökkenteni a primer körben a nyomást, növelni a hűtőközeg hőmérsékletét, és általában a reaktor méretét növelni, ami rendkívül fontos. a tengeralattjárókon való használat körülményei között.
Rizs. 7. Az első amerikai atom-tengeralattjáró "Nautilus"
Ezt az ötletet az 1957-ben épített "Nautilus" amerikai "Seawolf" atomtengeralattjáró után a másodikon valósították meg. Az S2G reaktort folyékony fém (nátrium) hűtőközeggel használták. A gyakorlatban azonban a folyékony fém hűtőfolyadék előnyei nem bizonyultak olyan jelentősnek, mint várták, de a megbízhatóság és a
Rizs. 8. Az első hazai nukleáris tengeralattjáró "Leninsky Komsomol" (projekt 627)
A működés bonyolultsága miatt az ilyen típusú reaktor lényegesen rosszabb volt, mint a nyomás alatti vizes reaktor (a primer körben nyomás alatti víz volt).
Már 1960-ban az üzem közben feltárt számos meghibásodás miatt a Seawolf atomtengeralattjáró folyékony fém hűtőközeggel ellátott reaktorát felváltották az S2WA nyomás alatti vizes reaktorra, amely a NautiIus atomtengeralattjáró reaktor továbbfejlesztett változata volt.
1963-ban a Szovjetunióban a 645-ös projekt nukleáris tengeralattjáróját bevezették a flottába, amely folyékony fém hűtőfolyadékkal ellátott reaktorral is fel van szerelve, amelyben ólom és bizmut ötvözetet használtak. Az építés utáni első években ezt a nukleáris tengeralattjárót sikeresen üzemeltették. Ez azonban nem mutatott döntő előnyöket a párhuzamosan épülő túlnyomásos vizes reaktorokkal rendelkező atomtengeralattjárókkal szemben. Ugyanakkor nehézségeket okozott egy folyékony fém hűtőközeggel működő reaktor üzemeltetése, különösen annak alapvető karbantartása. Az ilyen típusú nukleáris tengeralattjárók sorozatgyártását nem végezték, egyetlen példányban maradt, és 1968-ig a flotta része volt.
Az atomerőművek és a hozzájuk közvetlenül kapcsolódó berendezések tengeralattjárón való bevezetésével együtt egyéb elemeikben is változás következett be. Az első amerikai atom-tengeralattjáró, bár nagyobb volt, mint a tengeralattjáró, nem sokban különbözött tőlük kinézet: szár íja volt és fejlett felépítménye meghosszabbított lapos fedélzettel. Az első hazai nukleáris tengeralattjáró hajótestének alakja már számos jellegzetes eltérést mutatott a DPL-hez képest. Különösen az elülső vége kapott olyan kontúrokat, amelyek víz alatti helyzetben jól áramvonalasak voltak, fél-ellipszis körvonalai és közel kör keresztmetszetűek. A behúzható eszközök (periszkópok, RDP-készülékek, antennák stb.) kerítései, valamint a nyílások és a hídaknák limuzinhoz hasonló áramvonalas karosszéria alakban készültek, innen ered a "limuzin" forma elnevezés, amely később lett hagyományos kerítéshez számos hazai nukleáris tengeralattjáróban.
Az atomerőművek használatából adódó teljesítményjellemzők javítására szolgáló lehetőségek maximalizálása érdekében tanulmányokat indítottak a hajótest alakjának, az architektúrának és a kialakításnak, a nagy sebességű víz alatti mozgás során történő irányíthatóságnak, valamint a vezérlés automatizálásának optimalizálására ezekben az üzemmódokban. , navigációs támogatás és lakhatóság hosszan tartó merülés, felszínre emelkedés nélkül.
Számos problémát sikerült megoldani speciálisan épített pilóta- és kísérleti, nem nukleáris és nukleáris tengeralattjárókkal. A nukleáris tengeralattjárók irányíthatósági és meghajtási problémáinak megoldásában különösen fontos szerepet játszott az USA-ban 1953-ban épített kísérleti Albacore tengeralattjáró, amelynek hajóteste az optimálishoz közeli a vízállóság minimalizálása szempontjából a víz alatti mozgás során ( a hosszúság-szélesség arány körülbelül 7,4 volt). Az alábbiakban bemutatjuk a DPL "Albacore" jellemzőit:
Méretek, m:
hossz................................................. ..............................................62.2
szélesség................................................. ................................................8.4
Eltolás, t:
felület .................................................. ......................................................1500
viz alatti ................................................. ...................................1850
Erőmű:
dízel generátorok teljesítménye, l. ........................................1700-tól
villanymotor teljesítménye *, l. s.................körülbelül 15000
a kardántengelyek száma ................................................... ...................................1
Teljes merülési sebesség, csomók ................................................... ...33
Teszt bemerülési mélység, m ................................................ 185
Legénység, emberek ................................................... ................................................52
* Ezüst-cink elemmel.
Ezt a tengeralattjárót többször felszerelték, és sokáig használták légcsavarok (beleértve a koaxiális ellentétes forgást), a nagy sebességgel történő mozgás vezérlését, új típusú TA és egyéb feladatok tesztelésére.
Az atomerőművek tengeralattjárókon történő bevezetése egybeesett számos alapvetően új típusú fegyver kifejlesztésével: cirkáló rakéták (CR) a partok tüzelésére és tengeri célpontok eltalálására, később ballisztikus rakéták (BR), korai figyelmeztető eszközök légi célpontok radaros észlelése.
A szárazföldi és tengeri ballisztikus rakéták fejlesztésében elért sikerek mind a szárazföldi, mind a tengeri fegyverrendszerek szerepének és helyének felülvizsgálatához vezettek, ami az atomtengeralattjárók típusának kialakításában is megmutatkozott. Különösen a part menti tüzelésre szánt KR veszítette el fokozatosan jelentőségét. Ennek eredményeként az Egyesült Államok egyetlen „Halibut” nukleáris tengeralattjáró és két tengeralattjáró – „Grayback” és „Grow-ler” – Regulus cirkálórakétával, valamint a Szovjetunióban cirkálórakétákkal épített nukleáris tengeralattjárók építésére korlátozódott. A part menti célpontok megsemmisítésére ezt követően csak torpedófegyverrel alakították át nukleáris tengeralattjárókká.
Egy példányban egyetlen példányban maradt meg az Egyesült Államokban ezekben az években épített Triton radarjárőr nukleáris tengeralattjárója, amelyet a légi célok korai észlelésére terveztek különösen erős radarállomások segítségével. Ez a tengeralattjáró arról is nevezetes, hogy az összes amerikai atom-tengeralattjáró közül ez volt az egyetlen, amelynek két reaktora volt (az összes többi amerikai atom-tengeralattjáró egyreaktoros).
A világon először 1955 szeptemberében indítottak ballisztikus rakétát tengeralattjáróról a Szovjetunióban. Az R-11FM rakétát egy átalakított tengeralattjáróról indították a felszínről. Ugyanazzal a tengeralattjáróval öt évvel később a Szovjetunióban először lőttek ballisztikus rakétát víz alá merült helyzetből.
Az 50-es évek vége óta megkezdődött a BR bevezetése a tengeralattjárókon. Először egy kis rakétás nukleáris tengeralattjárót hoztak létre (az első hazai folyékony tüzelésű haditengerészeti ballisztikus rakéták méretei nem tették lehetővé egy többrakétás nukleáris tengeralattjáró létrehozását). 1960-ban állították hadrendbe az első hazai nukleáris tengeralattjárót, három felszínről indítható ballisztikus rakétával (ekkor már több ballisztikus rakétás hazai tengeralattjáró is készült).
Az Egyesült Államokban a haditengerészeti ballisztikus rakéták terén elért sikerek alapján azonnal hozzáláttak egy többrakétás nukleáris tengeralattjáró létrehozásához, rakéták elsüllyedt helyzetből való kilövésével. Ezt elősegítette az ezekben az években sikeresen végrehajtott program, amely a "Polaris" szilárd tüzelőanyaggal készült BR-t hozta létre. Sőt, az első rakétahordozó építési idejének lerövidítésére egy akkor épülő soros nukleáris tengeralattjáró törzsét használták fel.
Rizs. 9. "George Washington" típusú nukleáris tengeralattjáró rakétahordozó
"Skipjack" típusú torpedó fegyverzettel. Ezt a "George Washington" névre keresztelt rakétahordozót 1959 decemberében állították hadrendbe. Az első hazai többrakétás nukleáris tengeralattjárót (667A projekt) 16 víz alatti ballisztikus rakétával 1967-ben állították hadrendbe. Az Egyesült Királyságban az első nukleáris meghajtású rakétahordozó, széleskörű amerikai tapasztalatok felhasználásával készült, 1968-ban, Franciaországban - 1974-ben helyezték üzembe. Az első BR-es nukleáris tengeralattjárók jellemzőit a táblázat tartalmazza. 2
Az első tengeralattjárók megalkotása óta eltelt években ezt az új típusú haditengerészeti fegyvert folyamatosan fejlesztették: a haditengerészeti ballisztikus rakéták repülési hatótávolságát interkontinentálisra növelték, a rakéták kilövési sebességét növelték egészen a rakétákig, többszörös rakétákat alkalmaztak. robbanófejek (MIRV), amelyek több robbanófejből állnak, amelyek mindegyike a saját célpontjára irányulhat, egyes típusú rakétahordozókon a rakéták lőszerterhelését 20-24-ig növelik.
2. táblázat
A nukleáris energia és az interkontinentális ballisztikus rakéták fúziója a tengeralattjáróknak az eredeti előnyükön (stealth) túl alapvetően új minőséget adott – az ellenséges területek mélyén lévő célpontok eltalálását. Ez a nukleáris tengeralattjárókat a stratégiai fegyverek legfontosabb összetevőjévé tette, amely mobilitása és magas túlélőképessége miatt szinte a fő helyet foglalja el a stratégiai hármasban.
Az 1960-as évek végén a Szovjetunióban alapvetően új típusú nukleáris tengeralattjárókat hoztak létre - többrakétás tengeralattjárókat - a CR hordozóit víz alatti kilövéssel. Ezeknek a nukleáris tengeralattjáróknak a megjelenése és későbbi fejlesztése, amelyeknek nem voltak analógjai a külföldi haditengerészetekben, valódi ellensúlyt jelentett a legerősebb felszíni hadihajóknak - csapásmérő repülőgép-hordozóknak, beleértve az atomerőműveket is.
Rizs. 10. Nukleáris tengeralattjáró rakétahordozó (667A projekt)
A 60-as évek fordulóján a rakétázás mellett a nukleáris tengeralattjárók fejlesztésének egy másik fontos iránya jelent meg - elsősorban más tengeralattjárók általi észlelésüktől való lopakodás növelése, valamint a víz alatti helyzet megvilágításának eszközeinek fejlesztése az ellenség megelőzésére. érzékelés.
A tengeralattjárók működési környezetének sajátosságaiból adódóan a tengeralattjárók zajcsillapítása és a rájuk telepített szonárberendezések hatótávolsága meghatározó tényező a lopakodás és az észlelés problémájában. Ezeknek a tulajdonságoknak a javítása volt az, amely a legerősebben befolyásolta a modern nukleáris tengeralattjárók műszaki megjelenésének kialakulását.
Az ezeken a területeken felmerülő problémák megoldása érdekében számos országban eddig soha nem látott volumenű kutatási-fejlesztési programokat indítottak, amelyek között szerepel új, alacsony zajszintű mechanizmusok és hajtórendszerek fejlesztése, soros nukleáris tengeralattjárók speciális programok keretében történő tesztelése, a megépített nukleáris tengeralattjárók újrafelszerelése új műszaki megoldások bevezetésével, végül atomtengeralattjárók létrehozása alapvetően új típusú erőművekkel. Ez utóbbiak közé tartozik különösen az 1960-ban üzembe helyezett "Tillibee" amerikai nukleáris tengeralattjáró. Ezt a nukleáris tengeralattjárót a zaj csökkentését és a szonárfegyverek hatékonyságának növelését célzó intézkedések különböztették meg. Az akkoriban tömegesen gyártott nukleáris tengeralattjárókban motorként használt, sebességváltóval ellátott fő gőzturbina helyett a Tullibee-n teljes elektromos meghajtási sémát valósítottak meg - speciális propellermotort és megfelelő teljesítményű turbógenerátorokat szereltek fel. Ezen túlmenően atomtengeralattjáró esetében először használtak hidroakusztikus komplexumot megnövelt gömb alakú orrantennával, és ezzel összefüggésben új rendszer torpedócsövek elhelyezése: közelebb a tengeralattjáró hosszának közepéhez és 10-12 ° -os szögben annak átmérőjéhez képest.
A Tillibee tervezésekor azt tervezték, hogy egy új típusú nukleáris tengeralattjáró sorozat vezetőjévé váljon, amelyet kifejezetten tengeralattjáró-ellenes műveletekre terveztek. Ezek a szándékok azonban nem valósultak meg, bár sokan alkalmazták és tesztelték technikai eszközökkelés a megoldásokat (hidroakusztikus komplexum, torpedócsövek elrendezése stb.) azonnal kiterjesztették a hatvanas években épülő "Thresher" típusú soros atomtengeralattjárókra is.
A Tillibee-t követően további két kísérleti atomtengeralattjárót építettek az akusztikai lopakodó képesség növelésére szolgáló új műszaki megoldások kidolgozására: 1967-ben a Jack atomtengeralattjáró, hajtómű nélküli (közvetlen működésű) turbinaerőművel és ellenkező forgási irányú koaxiális légcsavarokkal (hasonlóan torpedókon használtak) és 1969-ben a Narwhal nukleáris tengeralattjáró, amely új típusú atomreaktorral van felszerelve, az elsődleges hűtőközeg fokozott természetes keringésével. Ezt a reaktort a várakozásoknak megfelelően csökkentett zajkibocsátás jellemzi majd a primer köri keringető szivattyúk teljesítményének csökkenése miatt. Ezen megoldások közül az elsőt nem fejlesztették ki, és ami az új típusú reaktort illeti, a kapott eredményeket a következő építési évek sorozatos atomtengeralattjárói reaktorainak fejlesztése során használták fel.
A 70-es években az amerikai szakemberek ismét visszatértek ahhoz az ötlethez, hogy teljes elektromos meghajtási rendszert alkalmazzanak az atomtengeralattjárókon. 1974-ben a "Glenard P. Lipscomb" nukleáris tengeralattjáró építése befejeződött egy turbóelektromos erőművel, amely turbógenerátorok és elektromos motorok részét képezi. Ezt az atom-tengeralattjárót azonban tömeggyártásra sem fogadták el. A "Tillibee" és a "Glenard P. Lipscomb" nukleáris tengeralattjáró jellemzőit a táblázat tartalmazza. 3.
A teljes elektromos meghajtású nukleáris tengeralattjárók „megismétlésének” megtagadása arra utal, hogy a zajcsökkentésben bekövetkezett nyereség, ha az ilyen típusú nukleáris tengeralattjárókon történt, nem kompenzálta az elektromos meghajtás bevezetésével összefüggő egyéb jellemzők romlását, elsősorban azért, mert a szükséges teljesítményű és elfogadható méretű villanymotorok létrehozásának lehetetlensége, és ennek eredményeként a teljes víz alatti pálya sebességének csökkenése a létrehozási idő szempontjából közel álló turboreduktor-telepítésű nukleáris tengeralattjárókhoz képest.
3. táblázat
Mindenesetre a Glenard P. Lipscomb atomtengeralattjáró tesztelése még folyamatban volt, és a Los Angeles-i atomtengeralattjáró hagyományos gőzturbinás erőművel való összeszerelése, az ólom-nukleáris tengeralattjáró az Egyesült Államok történetének egyik legnagyobb hajósorozatában. Az amerikai hajóépítés már megkezdődött a siklópályán. Ennek a nukleáris tengeralattjárónak a tervezését a Glenard Lipscomb alternatívájaként hozták létre, és sikeresebbnek bizonyult, ennek eredményeként elfogadták sorozatgyártásra.
A tengeralattjáró hajógyártás világgyakorlata eddig egyetlen kivételt ismer, amikor nem egy kísérleti, hanem több soros nukleáris tengeralattjárón valósították meg a teljes elektromos meghajtást. Ez hat francia Rubis és Amethyste típusú atomtengeralattjáró, amelyeket 1983-1993-ban helyeztek üzembe.
Az atom-tengeralattjárók akusztikai titkainak problémája nem vált egyszerre dominánssá minden országban. A 60-as években a nukleáris tengeralattjárók fejlesztésének másik fontos iránya a lehető legnagyobb víz alatti sebesség elérése volt. Mivel a víz mozgásállóságának a hajótest alakjának optimalizálásával való csökkentésének lehetőségei ekkorra már jórészt kimerültek, és a probléma egyéb, alapvetően új megoldásai nem hoztak valós gyakorlati eredményt, a sebesség növelésének egyetlen módja volt. a tengeralattjáró víz alatti mozgásából – a teljesítmény/tömeg arány növelése (az egység mozgatásához használt teljesítmény és az elmozdulás arányában mérve). Kezdetben ezt a problémát direkt oldották meg, pl. jelentősen megnövelt teljesítményű atomerőművek létrehozásával és felhasználásával. Később, már a 70-es években a tervezők az atomerőművek teljesítményének egyidejű, de nem olyan jelentős növelését és a nukleáris tengeralattjárók elmozdulásának csökkentését választották, különösen a szint meredek növekedése miatt. az irányítás automatizálását, és ezzel összefüggésben a személyzet létszámának csökkentését.
Ezen irányok gyakorlati megvalósítása a Szovjetunióban több, 40 csomó feletti sebességű nukleáris tengeralattjáró létrehozásához vezetett, vagyis lényegesen nagyobb, mint a Szovjetunióban és Nyugaton egyidejűleg épülő nukleáris tengeralattjárók nagy része. A teljes víz alatti futás sebességének rekordját - csaknem 45 csomót - 1969-ben érték el egy hazai nukleáris tengeralattjáró tesztjei során a KR 661-es projekttel.
A nukleáris tengeralattjárók fejlesztésének másik jellemző vonása az időben történő bemerülési mélység többé-kevésbé monoton növekedése. Az első nukleáris tengeralattjárók üzembe helyezése óta eltelt évekre a bemerülési mélység, amint az a sorozatos nukleáris tengeralattjárókra vonatkozó alábbi adatokból is kitűnik utóbbi években az épületek száma több mint megkétszereződött. A harci nukleáris tengeralattjárók közül a 80-as évek közepén épített hazai kísérleti nukleáris tengeralattjáró, a Komsomolet rendelkezett a legnagyobb merülési mélységgel (kb. 1000 m). Mint ismeretes, az atom-tengeralattjárót 1989 áprilisában tűz pusztította el, de a tervezése, kivitelezése és üzemeltetése során szerzett tapasztalatok felbecsülhetetlen értékűek.
A 70-es évek közepére fokozatosan megjelentek és egy ideig stabilizálódtak a nukleáris tengeralattjárók alosztályai, amelyek különböztek a fő csapásmérő fegyver céljától és összetételétől:
- többcélú tengeralattjárók torpedófegyverekkel, tengeralattjáró-elhárító rakétákkal, később torpedócsövekből és speciális kilövőkből kilőtt cirkáló rakétákkal, amelyeket tengeralattjáró-elhárító műveletekre, felszíni célok megsemmisítésére, valamint a tengeralattjárókra hagyományosan (bányák) szolgáló egyéb feladatok megoldására terveztek fektetés, felderítés stb.). );
- ballisztikus rakétákkal felfegyverzett stratégiai rakéta-tengeralattjárók az ellenséges területen lévő célpontok megsemmisítésére;
- cirkáló rakétákat szállító tengeralattjárók, amelyeket elsősorban felszíni hajók és szállítóeszközök megsemmisítésére terveztek.
Ezen alosztályok tengeralattjáróinak rövidített megnevezése: nukleáris tengeralattjárók, SSBN-ek, SSBN-ek (illetve angol rövidítések: SSN, SSBN, SSGN).
Ez a besorolás, mint minden más, feltételes. Például azzal, hogy többcélú nukleáris tengeralattjárókra tengerjáró rakétákat indító aknákat telepítenek, a nukleáris tengeralattjárók és a speciális SSGN-ek közötti különbségek nagymértékben eltűnnek, és a tengerjáró rakéták használata part menti létesítmények tüzelésére tervezett, nukleáris tölteteket szállító nukleáris tengeralattjárókkal az ilyen tengeralattjárókat a stratégiai tengeralattjárók kategóriájába. A haditengerészetben és a haditengerészetben különböző országok rendszerint a saját hajóosztályozását használta, beleértve a nukleáris tengeralattjárókat is.
A harci tengeralattjárók építése általában több (néha több tucat) tengeralattjáró sorozatában történik egy-egy alapprojekt alapján, amelyben viszonylag jelentéktelen változtatásokat hajtanak végre, mivel a tengeralattjárók építésében és üzemeltetésében szerzett tapasztalatok megszülettek. szerzett. Például a táblázatban. A 4. ábra az egyesült államokbeli nukleáris tengeralattjárók sorozatgyártásának adatait mutatja be.
4. táblázat
* Három alsorozatba építve. A 77 egységből álló nukleáris tengeralattjárók nagyobb sorozatát csak a hazai rakétahordozók építése során hajtották végre, amelyek bár TTX-ben különböznek, egy 667A projekten alapulnak.
** A sorozat felépítése nem fejeződött be. Tengeralattjáró, az időintervallumokat a fej lerakásának és a tengeralattjáró-sorozat utolsó üzembe helyezésének időzítése jelzi.
Az 1990-es évek közepére elért ÖSSZES fejlettségi szintet az alábbi táblázat jellemzi. 5 adat három amerikai atomtengeralattjáróra az építés utolsó éveiről.
5. táblázat
* Továbbfejlesztett módosítás, ólom nukleáris tengeralattjáró a harmadik alsorozatból.
** Más források szerint - 2x30000 LE
Az atom-tengeralattjáróval kapcsolatban (néha a DPL-hez) a „generáció” meglehetősen feltételes, de széles körben elterjedt fogalmát használják. A jelek, amelyekkel az atomtengeralattjárókat egy-egy generációhoz hozzárendelik, a következők: a létrehozás időpontjában való közelség, a projektekben beépített műszaki megoldások közössége, az erőművek és egyéb általános hajóhasználati berendezések egységessége, azonos hajótest anyaga stb. nukleáris tengeralattjáróknak tulajdonítható különféle célokra, sőt több egymást követő sorozatra is. A tengeralattjárók egyik sorozatáról a másikra való átmenetet, és még inkább - a generációról generációra való átmenetet - átfogó tanulmányok előzik meg az új nukleáris tengeralattjárók fő teljesítményjellemzőinek optimális kombinációinak ésszerű kiválasztása érdekében.
Rizs. 11. A legújabb, Bars típusú orosz többcélú nukleáris tengeralattjáró (971-es projekt)
Az ilyen jellegű kutatások jelentősége különösen megnőtt, amikor (a technológia fejlődésének köszönhetően) lehetőség nyílt olyan nukleáris tengeralattjárók létrehozására, amelyek jelentősen eltérnek egymástól sebességben, merülési mélységben, lopakodó mutatókban, elmozdulásban, fegyverzetben stb. a tanulmányok esetenként több évig tartanak, és magában foglalja az alternatív nukleáris tengeralattjárók széles skálájának fejlesztését és katonai-gazdasági értékelését – a sorozatgyártású nukleáris tengeralattjáró továbbfejlesztett módosításától egészen egy olyan változatig, amely alapvetően új műszaki megoldások szintézisét jelenti a építészet, energia, fegyverzet, hajótest anyagok stb.
Ezek a tanulmányok általában nem korlátozódnak csak a nukleáris tengeralattjáró-lehetőségek tervezésére, hanem kiterjednek a hidrodinamikai, szilárdsági, hidroakusztikai és egyéb területek kutatási és fejlesztési munkáinak teljes programjaira, valamint egyes fentebb tárgyalt esetekben speciális tengeralattjárók létrehozására is. kísérleti nukleáris tengeralattjárók.
Azokban az országokban, ahol a legintenzívebben építenek nukleáris tengeralattjárókat, ezeknek a hajóknak három-négy generációját hozták létre. Például az USA-ban a többcélú nukleáris tengeralattjárók közül a Skate és a Skipjack atomtengeralattjárókat általában az I. generációnak, a Thresher és a Sturgeont a II. generációnak, a Los Angelest pedig a III. A Seawolf nukleáris tengeralattjárót az amerikai haditengerészet új, IV generációs nukleáris tengeralattjáróinak képviselőjének tekintik. A rakétahordozók közül a George Washington és az Ethan Allen hajók az I. generációhoz tartoznak, a Lafayette és a Benjamin Franklin a II., az Ohio pedig a III.
Rizs. 12. Modern orosz „Cápa” típusú nukleáris tengeralattjáró rakétahordozó (941. projekt)
Összességében a 90-es évek végére mintegy 500 nukleáris tengeralattjáró épült a világon (beleértve az elavulás miatt rokkantakat és az elhunytakat is). A nukleáris tengeralattjárók évenkénti számát a haditengerészetben és a különböző országok haditengerészetében a táblázat tartalmazza. 6.
6. táblázat
Jegyzet. A vonal felett - nukleáris tengeralattjárók, a vonal alatt - SSBN-ek.
Az előrejelzés szerint teljes erő A 2000-ben szolgálatba álló nukleáris tengeralattjárók száma (az orosz haditengerészet nukleáris tengeralattjárói nélkül) körülbelül 130 lesz, ebből körülbelül 30 SSBN.
A nukleáris tengeralattjárók titkossága és az időjárási viszonyoktól való szinte teljes függetlensége hatékony eszközzé teszi őket különféle speciális felderítő és szabotázs műveletek végrehajtására. Általában a tengeralattjárókat használják erre a célra, miután a rendeltetésüknek megfelelő szolgálatot végeztek. Így például az amerikai haditengerészet korábban említett „Halibut” nukleáris tengeralattjáróját, amelyet a „Regulus” cirkálórakéták hordozójaként építettek, a 60-as évek közepén átalakították, hogy keresse (speciális eszközökkel) a fekvő tárgyakat. a földön, beleértve az elsüllyedt tengeralattjárókat is. Később ennek pótlására a hasonló műveletekre az amerikai haditengerészet (Sturgeon típusú) Parche torpedó-tengeralattjáróját alakították át, melynek törzsébe egy kb. 30 m hosszú szakaszt ágyaztak be, és egy speciális víz alatti járművet fogadtak a fedélzetre. Az atom-tengeralattjáró hírhedt volt arról, hogy a 80-as években részt vett egy kémműveletben az Ohotszki-tengeren. Egy speciális eszköz felszerelésével a tengeralattjáró kábelre az Egyesült Államokban közzétett adatok szerint biztosította a kamcsatkai szovjet haditengerészeti bázis és a szárazföld közötti beszélgetések megfigyelését.
Rizs. 13. A legújabb amerikai nukleáris tengeralattjáró, "Seawolf"
Az Egyesült Államok haditengerészetének több Lafayete típusú rakétahordozóját, miután kivonták a stratégiai erőkből, kétéltű rohamtengeralattjárókká alakították át több tucat tengerészgyalogos titkos szállítására. Ehhez a fedélzetre tartós konténereket szerelnek fel a szükséges felszereléssel. Ez biztosítja a nukleáris tengeralattjárók élettartamának meghosszabbítását, amelyeket különböző okok miatt már nem eredeti rendeltetésüknek megfelelően használnak.
A nukleáris tengeralattjárók fennállásának több mint negyven éve során balesetek (tüzek, robbanások, külső vízvezetékek nyomáscsökkenése stb.) következtében az Egyesült Államok haditengerészetének két nukleáris tengeralattjárója és négy Szovjetunió haditengerészetének atomtengeralattjárója süllyedt el, amelyek közül egy kétszer süllyed el. helyenként viszonylag sekély mélységekés mindkét alkalommal a sürgősségi mentőszolgálat segítségével emelték ki. A többi elsüllyedt nukleáris tengeralattjáró súlyosan megsérült vagy szinte teljesen megsemmisült, és másfél kilométeres vagy annál nagyobb mélységben hever.
Egyetlen eset volt atomtengeralattjáróknak egy felszíni hajó elleni harci bevetésére: a brit haditengerészet "Conqueror" atomtengeralattjárója a Falkland-szigeteki konfliktus során 1982 májusában megtámadta és elsüllyesztette az Argentínához tartozó "G. Belgrano" cirkálót. torpedók. 1991 óta az amerikai Los Angeles-osztályú nukleáris tengeralattjárók több csapást mértek Tomahawk cirkálórakétákkal iraki célpontokra. 1999-ben ezek a rakéták a Splendid brit atom-tengeralattjáróról támadták meg Jugoszlávia területét.
(4) Korábban a nukleáris tengeralattjárókon különféle célokra használt gázkészletet használtak.
Előre
Tartalomjegyzék
Vissza
A modern nukleáris tengeralattjárók gőzfejlesztő egységekkel rendelkeznek, amelyek egy vagy két atomreaktorból állnak, a primer körben túlnyomásos vízzel. A szekunder köri gőz, amelyet közvetlenül a főturbina és a turbógenerátorok táplálnak, több gőzfejlesztőben keletkezik a primer körvízzel való hőcsere miatt. A primer hűtőközeg paraméterei a gőzfejlesztő bemeneténél általában a következők: 320-330°C, 150-180 kg/cm²; a második kör gőzparaméterei a turbina bemeneténél: 280-290°С, 30-32 kg/cm2. A modern nukleáris tengeralattjárók reaktorainak gőzkapacitása teljes teljesítményen eléri a 200 vagy több tonna gőzt óránként. A nukleáris üzemanyag, amely általában dúsított urán-235, rakománya több kilogramm. Ismeretes például, hogy a "Nautilus" nukleáris tengeralattjáró 3,6 kg uránt használt fel az első újratöltés előtt, körülbelül 60 ezer mérföldet megtéve.
A vízáramlás a primer körben akkor történik, amikor az egység be van kapcsolva alacsony fogyasztású a hűtőfolyadék természetes cirkulációja, a reaktor bemeneti és kimeneti hőmérséklet-különbsége, valamint a gőzfejlesztők zóna feletti elhelyezése miatt, közepes és nagy teljesítményen - a primer kör keringető szivattyúi által. A zaj csökkentése és a reaktorvezérlés egyszerűsítése érdekében természetes keringető üzemmódban történő működés esetén tendencia a felső teljesítményhatár növelése. A Narwhal amerikai nukleáris tengeralattjárónak lényegesen magasabb természetes keringésű reaktora volt, mint más nukleáris tengeralattjáróknak – talán akár 100%-os teljesítménnyel. Ez a reaktor azonban számos ok miatt, elsősorban a hagyományos reaktorokhoz képest megnövekedett magasság miatt, nem került sorba. A kampány (a reaktor becsült időtartama teljes teljesítménnyel) eléri a 10-15 ezer órát a modern nukleáris tengeralattjárók esetében, ami lehetővé teszi (a reaktor legtöbbször teljes teljesítménynél jóval kisebb teljesítménnyel történő működése miatt) korlátozza az atom-tengeralattjáró élettartamát a mag egy vagy két újratöltésére. A gőzturbinás erőművek teljesítménye a nukleáris tengeralattjárók teljes sebességű mozgása során eléri a 30-60 ezer litert. Val vel. (20-45 ezer kW).
Szerkezetileg a gőzturbinás üzemek egyetlen egység formájában készülnek, amely rendszerint két turbinából áll, amelyek párhuzamosan működnek egy- vagy kétfokozatú sebességváltón, ami a turbina sebességét a propeller számára optimálisra csökkenti. A testre átvitt rezgések csökkentése érdekében a gőzturbina egységet lengéscsillapítók segítségével rögzítik rá. Ugyanebből a célból a blokk úgynevezett nem tartó csatlakozásai a testtel és egyéb berendezésekkel (aknavezeték, gőz-, víz-, olajvezeték) viszonylag rugalmas betétekkel rendelkeznek, amelyek szintén megakadályozzák a rezgés továbbterjedését a blokkról.
A gőz a turbinából egy kondenzátorba távozik, amelyet a teljes külső nyomásra kialakított csöveken átfolyó külső víz hűt. A kültéri víz szivattyúzása önáramlással vagy keringető szivattyúval történik. A gőz lehűtése után keletkező kondenzátumot speciális szivattyúk szivattyúzzák a gőzfejlesztőbe. A gőzfejlesztő és gőzturbinás üzemek vezérlését és vezérlését speciális automata rendszer végzi (szükség esetén kezelők közreműködésével). Az irányítás egy speciális állásból történik. Az erőátvitel a sebességváltóról a légcsavarra toló- és főtolócsapágyakkal (GUP) felszerelt tengelyvezetéken keresztül történik, amely a propeller által kifejlesztett hangsúlyt a hajótestre továbbítja. Általában a PMU szerkezetileg az egyik keresztirányú válaszfallal van kombinálva, és néhány ALL esetében speciális rendszerrel van felszerelve, amely csökkenti a tengelyvonalról a hajótestre továbbított rezgések szintjét. A kardántengely leválasztásához a turbina egység sebességváltójáról egy speciális tengelykapcsoló van felszerelve. A legtöbb nukleáris tengeralattjárón a PMU farába a tengelyvezetékkel koaxiálisan egy meghajtó villanymotort (PM) szerelnek fel, amely biztosítja a tengely forgását a turbinák kikapcsolásakor és szükség esetén leállításakor. A HED teljesítménye általában több száz kilowatt, és elegendő nukleáris tengeralattjárók 4-6 csomós sebességgel történő mozgatásához. A HED működéséhez szükséges energiát turbógenerátorok vagy baleset esetén tároló akkumulátor, a felszínen történő mozgáskor pedig dízelgenerátor szolgáltatja.
Az erőművek fajsúlyának és méretének jellemzői jelentősen eltérnek az egyes atomtengeralattjárók típusaitól. Átlagértékeik (teljes gőzfejlesztő és gőzturbinás erőmű) a modern atomtengeralattjárókra: 0,03-0,04 t/kW, 0,005-0,006 m³/kW.
A szóban forgó erőmű turbóhajtómű részeként és a tengelyre szerelt kis teljesítményű PEM az atomtengeralattjárók túlnyomó többségében használatos, azonban nem ez az egyetlen, amely gyakorlati használat. Az 1960-as évek közepétől a nukleáris tengeralattjárókon más, elsősorban teljes elektromos meghajtást biztosító turboelektromos berendezéseket is próbáltak alkalmazni, amit már a tengeralattjárók fejlesztési szakaszainak figyelembevételével foglalkozó részben is megjegyeztünk.
A teljes elektromos meghajtás nukleáris tengeralattjárókon való elterjedt bevezetését – amint azt általában jelezni szokták – hátráltatja az elektromos berendezések jelentős tömege és mérete a hasonló teljesítményű turbinákhoz képest. A turbóelektromos berendezések fejlesztésére irányuló munka folytatódik, és sikerük a szupravezetés hatásának kiaknázásával függ össze, különösen az úgynevezett „szoba” hőmérsékleten (-130°C-ig), ami várhatóan drasztikusan csökkenti a tömeget. az elektromos motorok és generátorok méretjellemzői.
A modern nukleáris tengeralattjárók elektromos energiarendszere (EPS) több (általában két) autonóm váltóáramú turbógenerátort (ATG) foglal magában, amelyek a reaktorból származó gőzt használják, és egy akkumulátort (AB) tartalék energiaforrásként, amikor az ATG nem működik, mivel valamint motor- vagy statikus elektromos áramátalakítók (AB töltésére ATG-ről és berendezések váltakozó árammal történő táplálására AB-ról), vezérlő-, szabályozó- és védelmi eszközök, valamint kapcsolórendszer - kapcsolótáblák és kábelek. A dízelgenerátort vészhelyzeti energiaforrásként használják, amikor a felszínen mozognak.
Az ATG teljesítménye a modern nukleáris tengeralattjárókon eléri a több ezer kilowatttot. Az áramfogyasztók mindenekelőtt magának az atomerőműnek a segédmechanizmusai, a hidroakusztikus fegyverek, a navigáció, a kommunikáció, a radarrendszerek, a fegyverkarbantartó rendszerek, az életfenntartó rendszer, a HED elektromos meghajtási mód használatakor stb. Az EPS váltakozó áramot használ ipari frekvenciájú áram 50-60 Hz, feszültség 220-380 V, és egyes fogyasztók tápellátásához - nagyfrekvenciás váltóáram és egyenáram.
A modern nukleáris tengeralattjárók nagy energiatelítettsége, amely lehetővé teszi az energiaigényes fegyverek és fegyverzet alkalmazását, valamint magas szint a személyzet kényelmének, mint már említettük, negatív következményei is vannak - viszonylag magas zajszint az egyidejűleg működő gépek és mechanizmusok nagy száma miatt, még akkor is, ha az atom-tengeralattjáró viszonylag kis sebességgel mozog.
A XX. század 80-as évek második felében megkezdődött a nukleáris tengeralattjárók (NPS) leszerelésének és az orosz haditengerészetből való kivonásának intenzív folyamata. Ennek oka mind az élettartam lejárta, mind a teljesítménye Orosz Föderáció a fegyverek csökkentésére vonatkozó nemzetközi kötelezettségvállalások. A három generációs nukleáris tengeralattjáró leszerelésével kapcsolatos munka fő eredményeit a táblázat tartalmazza.
Jelenleg véget ért az atom-tengeralattjárók aktív leszerelésének időszaka, amikor évente több mint 10 atomtengeralattjárót szereltek le egy- vagy háromrekeszes blokkok kialakításával. Az 1. generációs nukleáris tengeralattjárókat szinte teljesen leszerelték (kivéve a szükséghelyzeti nukleáris tengeralattjárókat). A második generációt is nagyrészt leszerelték és az elfogadott séma szerint ártalmatlanították. A következő néhány évben évente 2-5 2. és 3. generációs nukleáris tengeralattjárót szerelnek le és szerelnek le.
Jelenleg a reaktorkamrák tárolásának (RR), a bontás során keletkező radioaktív hulladékok (RW) kezelésének problémáinak megoldásához további infrastruktúra kialakítására van szükség, beleértve a reaktorfalak hosszú távú tárolóinak építését, a reaktorok rekonstrukcióját. vasúti kommunikáció stb. Mindehhez jelentős anyagi és munkaerő bevonása szükséges. A megoldandó feladatok léptékét az 1. ábra szemlélteti, amelyen a leszerelt atomtengeralattjárók reaktortereinek hosszú távú tárolásának egyik helyszíne látható.
A Saida-öbölben egy 120 RO-t befogadó felszíni tároló megépítésének összköltsége meghaladja a 300 millió eurót.
1. ábra A reaktorkamrák hosszú távú tárolásának helye.
Feltételezhető, hogy az FDH-ban lévő radioaktív hulladékokat 75-100 évig kell tárolni, ezután kell véglegesen megoldani az elhelyezésük kérdését. Tekintettel arra, hogy az NPS RC-k tömege viszonylag kicsi (kb. 1000 tonna), és a tároló létesítmények az acélgyáraktól távol helyezkednek el, végső ártalmatlanításuk (acél végső darabolása és újraolvasztása) gazdaságilag kétséges.
A végleges leszerelés kérdésének eldöntésekor azt is figyelembe kell venni, hogy a nukleáris tengeralattjárók leszerelése során keletkező szilárd radioaktív hulladékot az RO-ba töltik be.
A 2. és 3. generációs leállított nukleáris tengeralattjárók atomerőműveinek (Atomerőműveinek) jelentős része nem dolgozta ki a hozzárendelt erőforrás-mutatókat, és általában jó állapotban vannak.
Jelenleg Oroszország kiskapacitású úszó atomerőművek építésére irányuló programot dolgoz ki. Az úszó atomerőművek erőművi blokkjait a tervek szerint KLT-40 típusú hajóreaktorokra építik (a prototípus az OK-900-as reaktor volt), amelyek jól beváltak az atomhajókon is. Tehát például atomerőmű atomjégtörő Az Arktika (OK-900-as reaktor) sikeresen üzemelt 1975-től 2008. október 3-ig; 176 384 üzemóra 63,1 MW átlagos teljesítmény mellett az áramtermelés 1 1132 456 MW*óra volt. Megjegyzendő, hogy a jégtörő reaktor üzemének tervezett élettartama 90 000 óra volt 170 MW névleges teljesítménnyel üzemelve, így a reaktor teljesítménye 15,5 millió MW*óra lehetett.
Az atomtengeralattjárók atomerőművei alapvetően nem különböznek a jégtörőktől. Valójában a nyomás alatti vizes csónakreaktorok technológiája teremtette meg az alapot a nyomás alatti reaktorokkal működő atomerőművek számára.
„Mindig is nukleáris létrehozására törekedtünk erőművek kettős felhasználású, mert a katonai és polgári felszerelések egyetlen technológián alapuló létrehozása mindkettő fejlesztésében nagyon hatékony” – mondja N.S. akadémikus. Khlopkin. Az atomerőműben használtak nukleáris tengeralattjárókat műszaki megoldások, amelyek ma már kötelezővé váltak a nagyüzemi atomenergia-ipar számára: a magok negatív visszacsatolást kaptak az üzemanyag és a moderátor hőmérsékletét illetően, maguk az atomerőművek pedig védőkerítéssel rendelkeztek erős RO tok formájában.
A "Kurchatov Intézet" Orosz Kutatóközpont szakértői a föld alatti atomerőművek építésének koncepciójának kidolgozásakor 1993-ban megjegyezték, hogy "a kis méretek és súly miatt lehetséges a hajómegoldások használata a föld alatti erőművekhez. atomerőművek. Integrált automatizálás, hermetikusan zárt berendezések, folyékony és gáznemű hulladékok minimalizálása, kiforrott technológia és jó minőség gyártás a legtöbb szerelési munkának a gépgyártó üzemekben történő végrehajtása miatt - mindezek a tulajdonságok nagyon jól illeszkednek a földalatti atomerőmű koncepciójába.
A reaktortartályok hosszú gyártási ciklusú berendezések, és az atomerőmű legdrágább részei. Az egyetlen cég, amely jelenleg ilyen berendezéseket gyárt, az Izhora Plants. A reaktortartály gyártásának technológiai ciklusa a reaktor típusától függően 2-3 év. Figyelembe véve az Izhora Üzem korlátozott termelési lehetőségeit, a szerzők véleménye szerint nem célszerű további úszó atomerőművek megrendelésekkel terhelni.
Azt is figyelembe kell venni, hogy az úszó atomerőmű reaktorainak gyártási költsége különböző becslések szerint az erőmű összköltségének 40-60%-a. Így az úszó atomerőművek építésénél gazdaságilag megvalósíthatónak tűnik a leszerelt atomtengeralattjárók kész RO-inak alkalmazása.
E célokra teljesen alkalmasak a 2-3 generációs nukleáris tengeralattjárók, amelyek üzemben vannak, vagy a leszerelés és ideiglenes víz alatti tárolás szakaszában vannak (az ilyen nukleáris tengeralattjárók teljes száma körülbelül 140 egység). Az atomtengeralattjárók leszerelése során már kialakult 1-3 cut-off RC alkalmazása minden esetben külön mérlegelés tárgyát képezi.
A polgári és katonai célú atomerőművek kisebb tervezési eltérésekkel rendelkeznek. A leszerelendő 2. generációs atomtengeralattjárókban 2 db 90 MW hőteljesítményű reaktor, a 3. generációs atomtengeralattjárókban 1-2 db 180 MW hőteljesítményű reaktor található.
A jelentés figyelembe veszi az egyik olyan összetevőt, amely jelentős hatással van a leszerelt nukleáris tengeralattjárók atomerőművei használatának biztonságára - a reaktortartály acéljának rideggé válására gyors neutronáram hatására. A polgári és katonai célú reaktortartályok anyaga azonos - 15Kh2MFAA típusú acél.
Az atomerőmű részterhelésen történő üzemeltetése jelentősen csökkenti a reaktor nyomástartó edényének élettartamának kimerülését, amelyet az edény anyagának ridegségének kritikus hőmérsékletének eltolódása határoz meg, ami elsősorban a gyors áramlás hatására. neutronok. A Lenin atomjégtörő reaktortartályainak nem nemesfémének és hegesztési fémének a 106 700 órás üzemidővel végzett leszerelése utáni vizsgálatai megerősítették a névleges teljesítménynél kisebb teljesítménnyel üzemelő reaktortartályok tervezett óránkénti élettartamának meghosszabbításának lehetőségét. .
A leszerelt atomtengeralattjárók atomerőművei felhasználási lehetőségeinek tanulmányozására a szerzők az Arktika jégtörő reaktorai által elért szabványos módszerek és üzemi paraméterek segítségével értékelték a nukleáris tengeralattjáró reaktorhajók ridegségét.
A reaktortartály anyagának (TC) ridegségének kritikus hőmérséklete az élettartamot korlátozó tényező, és az összeg határozza meg.
TK = TK0 + ΔТТ + ΔТN + ΔТF, (1)
ahol TK0 az anyag kritikus ridegségi hőmérséklete a kezdeti állapotban,
ΔТТ a kritikus ridegségi hőmérséklet eltolódása a termikus öregedés következtében;
ΔТN a kritikus ridegségi hőmérséklet eltolódása a ciklikus károsodás miatt (tengeri atomerőműveknél a ΔТN nem meghatározó tényező, és nullával egyenlőnek tekinthető);
ΔТF a kritikus rideg hőmérséklet eltolódása a neutronbesugárzás miatt.
Standard függőségek segítségével kiszámítjuk az Arktika jégtörő reaktortartályán a gyorsneutronok Fn fluenciájának értékét:
Fn \u003d F0 * (ТF / AF) 3 = 1018 * (110/23) 3 \u003d 1,1 1020 cm - 2, (2)
ahol AF az alsó hegesztés ridegségi együtthatója;
F0 = 1018 cm - 2 - fluence küszöbérték;
ТF = 110 0С – a képlékeny-rideg átmenet kritikus hőmérsékletének eltolódása besugárzás hatására.
Ebben az esetben a gyorsneutronok átlagos fluxussűrűsége a reaktor nyomástartó edényén a τ üzemidő alatt
φb = Fn/τ = 1,1 1020/176384 3600 = 1,73 1011cm – 2s – 1, (3)
és ebből következően a reaktor működési ideje átlagos teljesítmény mellett az üzemidő alatt az
τ = Fn/φb 3600 = 1,1 1020/1,73 1011 3600 = 176622 óra. (4)
A kapott eredmény jó egyezést mutat az Arktika jégtörő reaktorának rögzített üzemidejével, ami azt jelenti, hogy a képlékeny-törékeny átmenet kritikus hőmérsékletének eltolódását helyesen vettük. Ezen adatok alapján, és figyelembe véve, hogy a jégtörők és az atom-tengeralattjárók reaktoraiban a gyorsneutronfluxussűrűség megközelítőleg azonos, feltételezhető, hogy a leszerelt atomtengeralattjárók reaktorai 11-12 millió MWh áramtermelésre képesek. és több.
A leszerelt nukleáris tengeralattjárók atomerőművei a szakértők szerint messze vannak az erőforrás-mutatók fejlesztésétől. A nukleáris tengeralattjárók működésének sajátossága, hogy a maximumhoz közeli terhelésnél csekély az atomerőmű üzemmódok aránya. Ezenkívül a XX. század 90-es éveitől kezdve a nukleáris tengeralattjárók nem mentek olyan gyakran tengerre.
Figyelembe véve, hogy a 2. generációs nukleáris tengeralattjáró reaktorok névleges teljesítménye 90 MW, a legtöbbjük működése során az átlagos teljesítmény nem haladta meg a 30%-ot, azaz. 27 MW, az üzemidő pedig kb. 40 000 óra volt, kb. 1,08 millió MW* óra energiatermelést kapunk.
Feltéve, hogy a neutron fluxussűrűség a jégtörők és az atomtengeralattjárók reaktoraiban közeli értékű, és azt is feltételezve, hogy a neutronfluxussűrűség arányos a reaktorok teljesítményével, és ezáltal a gyorsneutronok áramlásával a reaktor nyomástartó edényében A kimenő teljesítményével arányos, 1,08 millió MW*óra kimenő teljesítmény mellett fluenciaértékünk van Fn = 1,07∙1019 cm - 2. Ebben az esetben a képlékeny-rideg átmenet kritikus hőmérsékletének eltolódása az anyagra. atomtengeralattjáró reaktorhajók lesznek
ТF \u003d Aw * (Fn / F0) 1/3 \u003d 23 * (1,07 ∙ 1019/1018) 1/3 ≈ 49,5 0С. (5)
Következésképpen az atomtengeralattjáró reaktorhajó maradék élettartama a gyors neutronáramlás tekintetében 10-11 millió MW*h, és esetleg több is.
A gyors neutronok áramlásának kiszámítása a reaktor nyomástartó edényén bizonyos nehézségekkel jár:
− a maghadjárat végén a neutronfluxussűrűség nő;
− nincs pontos információ a reaktor neutronfluxussűrűségéről (különösen a gyorsneutronokról);
− a reaktor működése során több aktív zóna „éget” el benne, ami a fluencia meghatározásánál hiba halmozódásához vezet;
− nem töltenek be tanúmintákat a hajóreaktorokba, ami lehetővé teszi az edényacél fizikai és mechanikai tulajdonságainak változásának megítélését.
Pontosabban, mint a gyorsneutronok áramlása, működés eredményeként a reaktor energiakibocsátását határozzák meg. Ezért a kritikus hőmérséklet neutronbesugárzás hatására bekövetkező eltolódásának a reaktor teljesítményétől való függése igen érdekes. Nyilvánvaló, hogy ennek a függőségnek ugyanaz lesz a formája
ТF = Aw*(W/W0)1/3, (6)
ahol Aw az energiatermelés miatti ridegségi tényező,
W az elért energiateljesítmény,
W0 - energiatermelési küszöb.
Ez a függőség az 1*106 MW*h-tól 3*107 MW*h-ig terjedő energiatermelés változási tartományban érvényes. Mivel az összes tengeri atomerőmű reaktora azonos technológiával 15Kh2MFAA acélból készül, és megközelítőleg azonos vastagságú a hajótest vas-víz elleni védelme, a számítás során Aw = 49,5-et feltételeztünk.
A kapott függés lehetővé teszi a kritikus ridegségi hőmérséklet eltolódásának előrejelzését a hajó reaktortartály anyagának energiatermelésből származó neutronbesugárzása következtében (2. ábra). A görbe elemzése azt mutatja, hogy a hajóreaktorok 15,5*106 MW*óra teljesítmény elérésére képesek, miközben a kritikus ridegségi hőmérséklet eltolódása nem haladja meg a 125 0 C-ot.
2. ábra: A kritikus rideg hőmérséklet eltolódásának előrejelzése a neutronbesugárzástól tengeri reaktorok esetében.
Így a 2. generációs atomerőmű maradék erőforrása elérheti a 14,4 106 MW*óra maximális értéket (valójában kb. 10*106 MW*óra). Ebből következik, hogy ha a 2. generációs leszerelt atomtengeralattjárók atomerőműveit a KIUM (telepített kapacitáskihasználtsági tényező) = 0,7 értékű úszó atomerőművek teljesítménymoduljai részeként használják, akkor ezek körülbelül 25 évig működhetnek. leselejtezve.
Ha feltételezzük, hogy egy 3. generációs nukleáris tengeralattjáró esetében az átlagos teljesítményszint körülbelül 30% vagy 54 MW, mint egy 2. generációs atomtengeralattjáró esetében, és az üzemidő ezen a teljesítményen körülbelül 30 000 óra, akkor 1,62 energiateljesítményt kapunk. * 106 MW * óra. Ekkor ezeknek a reaktoroknak a maradék élettartama az energiatermelés szempontjából körülbelül 13,9 * 106 MW * óra lesz. Az IMF = 0,7 értékű lebegő atomerőművekben ezeknek a reaktoroknak a lehetséges üzemideje hozzávetőlegesen 110 ezer óra, azaz hozzávetőleg 12,5 év lesz.
Így a reaktor nyomástartó edény anyagának élettartamát meghatározó fő tényező, vagyis a kritikus ridegségi hőmérséklet eltolódása az atomtengeralattjáró reaktorok neutronbesugárzása következtében nem indokolja a leszerelt atomreaktorok reaktortelepeinek használatát. tengeralattjárók energiamodulként úszó atomerőművekhez.
A probléma megoldásának példaszerű módszerét a 3. ábra diagramja ábrázolja.
Rizs. 3. Módszertani séma a nukleáris tengeralattjárókban lévő atomerőműveknek egy úszó atomerőmű tápegységeként történő felhasználásának kérdésének megoldására.
Emellett az atomerőmű nagy megbízhatóságát és túlélőképességét a sok éves üzemeltetési tapasztalat és a tengeralattjárók elvesztése is igazolja. Az összes elsüllyedt atomtengeralattjáró reaktorát biztonságosan leállították, és a vízterület sugárszennyezettségét soha nem jegyezték fel. A legutóbbi példa erre a „Kursk” nukleáris tengeralattjáró katasztrófája (2000. augusztus).
A maximális teljesítmény elérésekor a reaktoredények fémének ütőszilárdsági jellemzői száraz alacsony hőmérsékletű izzítással állíthatók vissza, melynek technológiáját hazánkban évek óta fejlesztették és alkalmazzák. 1987 és 1992 között Oroszországban, Németországban, Bulgáriában és Csehszlovákiában végeztek 12 VVER-440 reaktortartály regeneratív izzítását. Az 1020 cm-2 fluenciára besugárzott hegesztési varrat anyagán az egyik első izzítás során a kritikus hőmérséklet (Tc) visszanyerésének az izzítási hőmérséklettől való függését vizsgáltuk 150 órás izzítási idő mellett. A kísérletek során azt találták, hogy az ütési szilárdság szinte minden esetben visszaállt a nem besugárzott anyagnak megfelelő értékekre, és a besugárzott 15Kh2MFAA hajótestacél tulajdonságai maximálisan helyreálltak izzítási hőmérsékleten. 460–470°C hőmérséklete 170 óra alatt következik be.
Az úszó atomerőművekre tervezett KLT-40S reaktorok tervezett élettartama 40 év, és 10 évente egyszer hajóépítő vállalkozásokhoz kell vontatni az erőműveket javításra. Ha az úszó atomerőmű leszerelt nukleáris tengeralattjárók RO-ját használja, akkor az ütemezett javítások során a reaktor nyomástartó edényei izzíthatók, aminek eredményeként az időforrás megkétszereződik, és gyakorlatilag egybeesik az újonnan épített KLT-40S erőforrásával. reaktor nyomástartó edényei.
Külön kérdés a leszerelt atomtengeralattjáró gőzturbinás üzemének (STP) használatának lehetősége. Az NPS STP termikus sémája eltér az úszó atomerőműhöz tervezetttől, ha nincs termikus tápvíz légtelenítő (amelynek telepítése nem nehéz) és a fő turbina nagyobb fordulatszáma. A főturbina felhasználási változatának kérdése kétféleképpen oldható meg. Először is, ha a fő turbina fordulatszámát 3000 ford./percre csökkentik, akkor a teljesítménye kissé csökken, de lehetővé teszi, hogy egy turbógenerátorral együtt működjön, amely 50 Hertz frekvenciájú áramot állít elő. Ebben az esetben a többletgőzt egy közbenső hőcserélőn keresztül lehet felhasználni hőenergia átvitelére a partra.
Másodszor, a fő turbina használata a teljes fordulatszám-tartományban statikus frekvenciaváltók használatát teszi szükségessé a hálózat megfelelő minőségű villamos energiájának ellátásához. A fő turbina használatának mindkét lehetőségében el lehet hagyni a segédturbógenerátorok használatát, helyettesítve azokat az úszó atomerőművek segédtranszformátoraival. A segédturbógenerátorokat dízelgenerátorok váltják fel, amelyek teljesítménye biztosítja mindkét blokk hűtését és az egyik atomerőmű üzembe helyezését. Ez lehetővé teszi a felesleges gőz felhasználását hőenergia előállítására. Ezen túlmenően, ha atomerőművet atomtengeralattjárókban úszó erőműön használnak, akkor nem lesz szükség gőzhűtő gépekre, amelyek eredményeként többletgőz képződik, amely légtelenítőben és generálására egyaránt használható. hőenergia a partra való átvitelével. Így a leszerelt nukleáris tengeralattjárók PTU berendezései az úszó atomerőművekben is használhatók egy energiamodul részeként.
A 2. és 3. generációs leszerelt nukleáris tengeralattjárók reaktorteljesítményei széles skálán mozognak 70 és 190 MW között, a fő turbinák pedig 15 és 37 MW között. Ez lehetővé teszi az úszó atomerőművekben használható fő erőművi berendezések szükséges kapacitásainak kiválasztását.
Egy kulcsrakész, úszó atomerőmű építésének költségét több mint 150 millió dollárra becsülik, míg körülbelül 80%-ban az atomerőművek és az STP-k költsége határozza meg. A leszerelt nukleáris tengeralattjárók atomerőműveinek használata jelentősen csökkenti ezt a költséget.
A 2. generációs leszerelt nukleáris tengeralattjárók két reaktortelepének tömege körülbelül 1200 tonna, a 3. - körülbelül 1600 tonna. Ez lehetővé teszi, hogy a reaktor- és turbinatereket egyetlen, úszó atomerőműre szerelt teljesítménymodulként használják. Ebben az esetben egy korábban megépített és kifizetett atomerőművet kapunk védőburokban, melynek funkcióját az atomtengeralattjáró erős törzse látja el. Az úszó atomerőmű ilyen kialakításának egyik lehetséges lehetősége az ábrán látható. 4.
4. ábra: A teljesítménymodul (NPS reaktortér) elhelyezésének lehetősége úszó atomerőműveken.
A javasolt technológia használata elkerülhetetlenül számos olyan problémával fog szembesülni, amelyeket a közeljövőben meg kell oldani. Ilyen problémák a következők:
− nincs eljárás a katonai atomerőműveknek az atomenergia békés célú atomerőművekbe történő átadására;
− a 2-3 generációs nukleáris tengeralattjárók atomerőművei követelményeknek való megfelelésének elemzésének hiánya normatív dokumentumok Rosztekhnadzor és az Egészségügyi és Szociális Fejlesztési Minisztérium az úszó atomerőművekért;
− az indokolás szükségessége maradék erőforrás, valamint az atomerőművek fő berendezéseihez hozzárendelt élettartam-mutatók meghosszabbításának lehetősége minden egyes leszerelt nukleáris tengeralattjáró esetében;
− az épülő vagy tervezés alatt álló úszó atomerőművek tervezésének megváltoztatásának szükségessége.
E problémák megoldása érdekében jelentős komplex K+F végrehajtásra van szükség.
Azt is meg kell jegyezni, hogy a leszerelt nukleáris tengeralattjárók RO-jának használata nem korlátozódik az úszó atomerőművekben való felhasználásukra. Alkalmazása lehet földalatti atomerőművek építésében való felhasználásuk.
Következtetések:
1. Javasolt innovatív technológia a leszerelt nukleáris tengeralattjárók atomerőműveinek használata lehetővé teszi:
− jelentősen csökkenteni kell az úszó atomerőművek építésének költségeit, valamint lerövidíteni építési és megtérülési idejét;
− a nukleáris tengeralattjárók leszerelési költségeinek csökkentése;
− A radioaktív hulladék mennyiségének és kezelési költségének jelentős csökkentése;
– teljes mértékben ki kell használni az atomerőművekben rejlő lehetőségeket az atomtengeralattjárókban:
− a leszerelt atomtengeralattjárók atomerőművei úszó atomerőmű részeként történő üzemeltetése során a radioaktív hulladékok jövőbeni leszerelésének finanszírozására.
2. Ennek a technológiának a bevezetéséhez szükséges a közeljövőben egy olyan K+F komplexum kidolgozása, amely lehetővé teszi a leszerelt nukleáris tengeralattjárók RC felhasználásának műszaki megvalósíthatóságának tudományos alátámasztását a tervezett úszó atomerőművekben.
