№3 март 2020

Коронавирус COVID-19: мир уже никогда не будет прежним

Топливо для анаэробной энергетической установки
[an error occurred while processing this directive]

В настоящее время из-за недостаточного опыта проектирования и эксплуатации анаэробных энергетических установок (АНЭУ) для неатомных подводных лодок (НАПЛ) нет однозначного ответа относительно выбора наиболее эффективной конструкции АНЭУ и топлива для ее работы. Рассматриваются различные типы АНЭУ, но практическая реализация идет по трем направлениям: электрохимическим генераторам (ЭХГ), двигателям Стирлинга и паротурбинным установкам. Важную роль здесь играет выбор топлива, обеспечивающий наиболее эффективное решение не только в части энергетического потенциала, но и эксплуатации АНЭУ и НАПЛ.

Александр КАБАНОВ

Владимир ГУРОВ

Юрий САННИКОВ

Несмотря на возможность достижения в ЭХГ высокого коэффициента прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую и кажущуюся простоту самой технологии преобразования, существуют проблемы, решение которых потребует значительного времени, чтобы дать заметные преимущества по сравнению с тепловыми двигателями. Главной проблемой для АНЭУ с ЭХГ является недостаточный запас водорода на борту НАПЛ, ограничивающий ее автономность. В связи с этим, в ближайшей перспективе, по-видимому, предпочтение будет отдано АНЭУ на основе двигателя Стирлинга и паротурбинной установки.

Для обеих схем АНЭУ с двигателем Стирлинга и c паротурбинной установкой топливо должно быть двухкомпонентным с оптимальным кислородным балансом. Для этого топлива в качестве горючего может применяться дизельное топливо или этанол. В качестве окислителя – жидкий кислород или маловодная перекись водорода (МПВ).

Этанол по сравнению с дизельным топливом имеет предпочтение. Во-первых, в продуктах сгорания содержится только водяной пар и диоксид углерода, которые при удалении за борт не дают следа. В продуктах сгорания дизельного топлива содержатся сернистые соединения, которые вызывают загрязнение и коррозию теплообменных поверхностей. Требуется периодическая химическая очистка, возможно разрушение конструкции.

Во-вторых, при использовании этанола и МПВ упрощается многократный запуск, так как этанол в продуктах разложения МПВ с температурой около 600°С самовоспламеняется.

Как окислитель жидкий кислород более эффективен по сравнению с МПВ, но температура его горения настолько высока, что для его использования в обеих схемах необходимо иметь специальную систему возврата части продуктов сгорания для понижения температуры горения до приемлемого уровня. При использовании МПВ в схеме с паротурбинной установкой эта система не нужна.

Если сравнить применение в цикле Ренкина с паротурбинной установкой топливных композиций: этанол с МПВ и этанол с жидким кислородом в одинаковых условиях, доступных к реализации, т.е. при максимальной температуре продуктов сгорания на входе в парогенератор 2542 К, соответствующей стехиометрической для топлива этанол с МПВ, и температуре уходящих газов из парогенератора 473 К, то преимущество пары этанол с жидким кислородом по энергоемкости (по необходимому объему топлива) составит около 9%. Такова энергетическая составляющая применения жидкого кислорода по сравнению с МПВ.

Сравнение основных эксплуатационных характеристик жидкого кислорода и МПВ показывает следующее. Промышленное производство существует для обоих окислителей. Жидкий кислород производится во многих странах и применяется в больших масштабах. Производство МПВ специализированное, но окислитель транспортируется всеми видами транспорта и в больших объемах. Кроме того, он допускает длительное хранение, при этом скорость разложения его составляет не более 0,1-0,5% в год в отличии от жидкого кислорода, который испаряется, примерно 0,1-0,5% в сутки. Оба окислителя объединяет необходимость строгого соблюдения требований по безопасному обращению. Попадание обоих окислителей на одежду или органические вещества опасно. В случае жидкого кислорода возможно возгорание или взрыв, а для МПВ только возгорание. В эксплуатационных документах на МПВ указано, что МПВ не чувствительна к удару, лучу огня, прострелу пулей или осколком и не детонирует.

За длительный период эксплуатации энергетических установок торпед и других подводных аппаратов с использованием МПВ в России, начиная с 1948 г. и по настоящее время, проведено несколько тысяч безаварийных стендовых и морских испытаний. Известно только три случая взрыва торпед в море. В период с 1962 по 1967 гг. проводилась модернизация одной из торпед калибра 533 мм в части замены системы вытеснения МПВ из резервуара в камеру сгорания воздухом высокого давления на систему вытеснения водой. Для этого МПВ разместили в резервуаре в пластиковом мешке. В момент запуска торпеды вначале мешок обжимался воздухом, а затем водой от насоса. В трех морских испытаниях в момент запуска торпеды произошли тепловые взрывы МПВ в резервуаре. Было установлено, что взрывы имели место вследствие адиабатического сжатия паров МПВ в складках пластикового мешка при резком подъеме давления вытеснения. В дальнейшем МПВ в этой торпеде заменили на газообразный кислород с давлением 20 МПа. Производство торпед калибра 650 мм, использующих МПВ с насосной системой подачи, продолжалось более 30 лет – до 2000 года.

Таким образом, топливо этанол с МПВ концентрации 85% по энергоемкости уступает жидкому кислороду около 9%, но по эксплуатационным характеристикам, по нашему мнению, несколько лучше и может применяться как топливо для АНЭУ НАПЛ.

Александр Иванович КАБАНОВ – генеральный директор ОАО «НИИ морской теплотехники»

Владимир Федорович ГУРОВ – первый заместитель генерального директора – главный конструктор

Юрий Иванович САННИКОВ – заместитель генерального директора по научной работе

ОАО «НИИ морской теплотехники»

Россия, 198412, г. Санкт-Петербург,

г. Ломоносов, ул. Черникова, 44

Тел.: +7 (812) 422-9066

Факс: +7 (812) 422-7535

fmtt@mail.ru


 

НОВОСТИ

В Доме правительства Российской Федерации состоялось совещание под руководством члена коллегии Военно-промышленной комиссии РФ М.В. Осыко в рамках подготовки Конгресса «Диверсификация ОПК в интересах национальных проектов. Трансформация производственной базы».
Совместная делегация Министерства обороны Российской Федерации и ООО?«Международные конгрессы и выставки» (МКВ) находится в Бразилии со специальным визитом с целью проведения презентации Международного военно-технического форума «Армия-2020» перед представителями Минобороны Бразилии, руководством бразильской оборонной ассоциации ABIMDE и входящими в нее предприятиями оборонно-промышленного комплекса Бразилии.
Заместитель председателя правительства России Юрий Борисов с рабочим визитом посетил Казанский авиационный завод им. С.П. Горбунова (филиал ПАО «Туполев»).
В рамках совместного проекта Фонда перспективных исследований (ФПИ) и Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ) разработан перспективный авиационный односекционный турбированный роторно-поршневой двигатель (РПД).
Первый образец двигателя для ПАК ДА планируется изготовить и передать на стендовые испытания в 2020 г., сообщил заместитель министра обороны РФ Алексей Криворучко во время визита на ПАО «Кузнецов» в Самаре в рамках проверки хода выполнения гособоронзаказа 2020 г. По плану перспективный стратегический бомбардировщик поступит на вооружение до 2027 г. и заменит самолеты Ту-95МС.
Уральский завод гражданской авиации (УЗГА) в течение трех лет поставит Вооруженным Силам России 10 разведывательных комплексов с обновленными беспилотными летательными аппаратами (БЛА) «Форпост-Р», сообщил заместитель министра обороны РФ Алексей Криворучко во время визита на УЗГА.
Авиаполк, дислоцированный на авиабазе в Канске (Красноярский край), до 2024 г. получит истребители МиГ-31К, оснащенные гиперзвуковыми ракетами «Кинжал». Об этом, как передало РИА «Новости», сообщил командующий войсками Центрального военного округа генерал-полковник Александр Лапин.
Заместитель министра обороны РФ генерал-лейтенант Юнус-Бек Евкуров проверил готовность к вводу в эксплуатацию объектов Центра боевой подготовки ЗВО в поселке Мулино (Нижегородская область).
«Сегодня Армию России уже не представить без прекрасной половины человечества. В Вооруженных Силах проходят службу свыше 41 тысячи военнослужащих-женщин. Из них около четырех тысяч – офицеры, в том числе 44 полковника, – сообщил министр обороны генерал армии Сергей Шойгу в ходе селекторного совещания, проведенного в начале марта. – Более 30 тысяч женщин проходят службу по контракту на должностях солдат и?сержантов, около семи тысяч имеют воинские звания прапорщиков и мичманов. Почти 1460 являются федеральными государственными гражданскими служащими, порядка 272 тысяч работают в воинских частях и организациях ВС РФ».
На Комсомольском-на-Амуре авиазаводе им. Ю.А. Гагарина введена в эксплуатацию новая печь российского производства для вакуумной термообработки деталей.

 

 

 

 

 



© 2006 - 2020   ООО "Издательский дом "Национальная оборона"



О журнале

Подшивка

Подписка

Размещение рекламы

Услуги

Поиск

Фотохроника

RSS


 

 

Электронное периодическое издание Оборона.Ру зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 17 ноября 2005 года.

Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77-22322

Учредитель: ООО "Издательский дом "Национальная оборона"

 

Адрес редакции: 127015, Москва, ул. Новодмитровская, д. 2, к. 2, этаж 5, пом. XXIVд, офис 3, Бизнес-центр «Савеловский Сити», башня Davis

 

16+

 

 

Дизайн и разработка сайта - Группа «Оборона.Ру»

Техническая поддержка - ООО «Д-Софт»

Система управления сайтами InfoDesigner JS

 

Rambler's Top100