Корабельные
электроэнергетические
установки
И.Г. Захаров, доктортехническихнаук, профессор, контр-адмирал; Я.Д. Арефьев, доктортехническихнаук, профессор, контр-адмирал; Н.А. Воронович, кандидаттехническихнаук, капитан 1 ранга; О.Ю. Лейкин, кандидаттехническихнаук, капитан 1 ранга
ПоразвитиюэлектроэнергетическихсистемкораблейВМФпервымиследуетсчитатьработыпоихмодернизации, проводимыевконце 20-х-начале 30-хгодовнабоевыхкорабляхдореволюционнойпостройки - подводныхлодкахтипа“Акула”и“Барс”, миноносцахтипа“Новик”, крейсерах“ЧервонаУкраина”, “КрасныйКрым”, “КрасныйКавказ”илинейныхкорабляхтипа“Севастополь”. Нанекоторыхизэтихкораблейменялисьгенераторныеагрегаты (вбольшинствеслучаевнаболеемощные), устанавливалисьновыепотребителиэлектроэнергии, вносилисьизменениявсетираспределенияэлектроэнергии.
Дляобеспеченияэтихработ, атакжедляновогостроительстваотечественнойпромышленностьюбылоначатопроектированиеисозданиеэлектрооборудованиядлякораблейВМФ: электрическихмашин, аппаратов, распределительныхустройстввосновномдлясетейпостоянноготока, атакжеаккумуляторныхбатарейидругойэлектротехники.
В 1925г. начатопроектированиеэлектроэнергетическихсистемпервыхдизель-электрическихподводныхлодок (ДПЛ), перваяизкоторыхтипа“Декабрист”быласданаВМФв 1930г. Впериод, предшествующийначалуВеликойОтечественнойвойны, проектировалисьистроилисьнесколькодругихтиповПЛ.
ДляПЛбылипринятысходныепоструктуреиотличающиесятолькоповеличине, мощностиэлектроэнергетическиесистемыкораблей (ЭСК) сэлектродвижением, имеющиевсвоемсоставеоднуилидвегруппыаккумуляторныхбатарейнапряжением 90-160Виобеспечивающиеэлектроэнергиейгребныеэлектродвигатели (ГЭД) идругиепотребителиприподводномходе; двадизель-генераторанапряжением 110Впостоянноготокадляобеспеченияэлектроэнергиейпотребителей (вт.ч. зарядкуаккумуляторныхбатарей) принадводномходе; дваглавныхраспределительныхустройства, размещенныеводномотсеке, иодинилидваГЭД.
Первымибольшиминадводнымикораблямибылилидерыминоносцевпроекта 1 иэскадренныеминоносцыпроекта 7. ГоловныекораблиданныхпроектовпринималисьВМФв 1936г. ДляэлектроэнергетическихсистемэтихкораблейбылпринятпостоянныйтокнапряжениемНОВ. Вкачествеисточниковэлектроэнергииприменялисьтурбогенераторныеагрегатыотечественногопроизводствамощностьюпо 100кВт - налидерахипо 50кВт - наэсминцах, дизель-генераторысимпортнымидизелямипо 50кВт - налидерахипо 30кВт - наэсминцах. Турбогенераторырасполагалисьвмашинныхотделениях, дизель-генераторы - вспециальныхпомещенияхкотельныхотделений.
Схемыраспределенияэлектроэнергиинаэтихкорабляхбылипринятымагистрально-фидерными. Поотдельнымфидерамполучалипитаниенаиболееответственныебоевыепотребители. Схемыгенерированияираспределенияэлектроэнергииисключаливозможностьвключениягенераторовнапараллельнуюработу. Главныераспределительныещиты (ГРЩ), находящиесявмашинныхотделениях, имелидвойнуюсистемушин, накоторыеподавалосьпитаниеотразныхгенераторов, апотребителиэлектроэнергиимоглиспомощьюпереключателейподключатьсяклюбымизних. Вкачествекоммутационныхаппаратовбылипринятырубильникиипереключателирубящеготипа, атакжепакетныевыключателиипереключатели. Вкачествеаппаратовзащитыиспользовалисьтрубчатыепредохранители. БольшинствокабелейнаэтихкорабляхбыломаркиСРМ. Прокладкакабелейпроизводиласьнапанелях, проходкабелейчерезпереборкиосуществлялсяспомощьюиндивидуальныхсальников. Всеэлектрическиемашины, распределительныеустройства, кабелииаппаратыбылиотечественногопроизводства.
Следующими, посрокувведениявстрой, крупнымибоевыминадводнымикораблямибыликрейсерапроекта 26 (головнойкрейсер“Киров”вступилвстройв 1938г.). Дляэлектроэнергетическихсистем (ЭЭС) этихкораблейбылприняттакжепостоянныйток, нонапряжением 220В. Магистральныйпринципраспределенияэлектроэнергиисохранялсятолькодлясистемыосвещения. Питаниесиловыхпотребителейосуществлялосьпофидерно-групповойсистеме, всвязисчемгабаритыГРЩоказалисьдостаточнобольшими. КромеГРЩ, имелисьещегенераторныещиты, расположенныеводнихпомещенияхсгенераторами. ШиныГРЩигенераторныхщитоводинарные, секционированные. ЭЭСвсвойсоставвключалачетыретурбогенератора (ТГ) по 165кВткаждый, расположенныевмашинныхотделенияхидвадизельгенератора (ДГ) по 165кВткаждый, размещенныевспециальныхпомещениях.
Дляпрокладкимагистральныхкабелейпобортамкораблябылииспользованыкабельныекоридоры. Электрооборудованиекрейсерапроекта 26 однотипноэлектрооборудованиюлидеровиэскадренныхминоносцевпроектов 7 и 7Уиотличаетсятолькопомощности, количествуэлементовиихрасположению.
Следующейбольшойсериейбоевыхнадводныхкораблейбылиэскадренныеминоносцыпроекта 7У, головнойкораблькоторойвступилвстройв 1941г. Электроэнергетическаяустановкаэтихкораблейпопараметрамэлектроэнергии, принципамеераспределения, типамэлементовэлектрооборудованияиегорасположениюаналогичныэлектроэнергетическимсистемамэсминцевпроекта 7. Наэсминцахданногопроектабылаувеличенастепеньэлектрификации, установленыболеемощныегенераторныеагрегаты, упрощенасхемагенерированияираспределенияэлектроэнергиизасчетуменьшениягенераторныхагрегатов (дваТГвместотрех).
Одновременношлопроектированиеипостройкаопытного, вчастиЭЭС, корабляпроекта 7УЭ (эсминец“Страшный” - началопроектирования 1936г., вступилвстройв 1941г.). Электроэнергетическаясистемаэтогокораблябылапринятанапеременномтокенапряжением 220В, частотой 50Гц. Параллельнаяработагенераторовнепредусматривалась. ШиныГРЩодинарные, секционированные. Расположениегенераторныхагрегатованалогичноихрасположениюнакорабляхпроекта 7У. Отечественнойпромышленностьюдляэтогокораблябылоразработаноиосвоеноновоекорабельноеэлектрооборудованиенапеременномтоке - синхронныегенераторы, электродвигателиразличноготипаиисполненияспускателями, имеющимитепловуюзащиту, трансформаторыиустановочныеавтоматическиевыключатели, селеновыеикупроксныевыпрямителиит.п. Задачаэтабыларешенапромышленностьюуспешно, ипоставкиэлектрооборудованиянезадерживалисдачиэкспериментальногокорабля.
Изготовлениекорабельногоэлектрооборудованияпеременноготока, егоиспытаниеисдачанакораблепроекта 7УЭ - подготовительныйэтапкпереводуЭЭСвсехнадводныхкораблейнапеременныйток. Однаковнедрениенанадводныекораблисетипеременноготокапоставилопередпромышленностьюряднаучныхитехническихвопросов, которыевконцеконцовбылиуспешнорешены.
Применениеэлектроэнергетическихсистемкораблейнапеременномтокеобеспечивало:
- использованиеасинхронныхэлектродвигателейсвращающимсямагнитнымполемикороткозамкнутымироторами, существенноболеенадежныхвсравнениисколлекторнымимашинамипостоянноготока;
- возможностьповышениянапряженияиснижениятоковвсиловойэлектрическойсети, снижениянапряжениявсетяхуправленияспомощьюпростыхпреобразовательныхустройств -трансформаторов;
- получениепостоянноготоканеобходимогонапряжениястатическимипреобразовательнымиустройствамистрансформаторамиивыпрямителями;
- снижениетоковкороткогозамыканиявсистеменепосредственнопараметрамисетейиприменениемвпоследующемспециальныхтокоограничивающихустройств - аппаратовисхем.
Кромепостроенныхиряданедостроенныхкначалувойнысерийныхкораблей, впредвоенныйпериодбылспроектированизаложенрядкрупныхкораблей, строительствокоторыхсначаломвойныпрекратилось. Этолинейныекораблипроекта 68 иэскадренныеминоносцыпроекта 30.
ЛинейныекораблиитяжелыекрейсераимелиЭЭСдвойноготипа - постоянногоипеременноготока. Вкачествеисточниковэлектроэнергиипринималисьгенераторысмешанноготокасприводомотпаровыхтурбинединичноймощностью 1200кВтиотдизелейединичноймощностью 650кВт. Такиегенераторныеагрегатыкорабельногоисполнениядлятехлетсчиталисьоченьмощными. ОпытныеобразцыгенераторовбылиизготовленыидажеиспользовалисьвовремявойнынапередвижныхэлектростанцияхнаЛенинградскомфронте. Кораблиимелипочетыреэлектростанции, размещенныевотдельныхпомещениях. Распределениеэлектроэнергиибылопринятопофидерно-групповойсхеме. Электрооборудованиенаэтикораблинеустанавливалось, апослевойныбылоприняторешениеихпостройкуневозобновлять.
Послеокончаниявойнывопросвсталовозобновлениипостройкикрейсеровпроекта 68 иэсминцевпроекта 30, нотаккаконизагодывойныустарели, тобыливыполненыдвестепеникорректировки: длякораблейчастичнопостроенных (проекты 30ки 68к) икораблей, которыененачиналисьстроиться (проекты 30-биси 68-бис).
Вдореволюционноевремяединогодокумента, обобщающеготребованиякэлектрооборудованиюиэлектросистемамкораблей, неимелось. Опытпредвоенногопериодасозданиякораблейвыявилнеобходимостьразработкитакогодокумента. Впериод 1937-1940гг. специалистамиВМФипромышленностиподруководствомофицераНаучно-техническогокомитета (НТК) НКВМФБ.И.Калгановабылиразработаныив 1940г. изданы“Правилаэлектрооборудованиякораблей” (“ПЭК-40”).
ОпытВеликойОтечественнойвойныпоказалвысокиетехническиекачестваустановленногонакорабляхэлектрооборудования. Прибоевыхповрежденияхкораблейаварийностьэлектрооборудования, какправило, быланиже, чеммеханическогооборудованияисистемвооружения. Есликораблиитерялиэлектроэнергию, топричинойтогозачастуюбылвыходизстрояпервичныхдвигателейгенераторов (узлов, блоков, обслуживающихсистемит.п.), анесамихгенераторов. Так, приподрывенаминекрейсера“Киров”однаизэлектростанцийоказаласьврайонеразрушениякорпусакорабляифактическибылазатоплена, адругиегенераторыиэлектрооборудованиеосталисьработоспособными, ноТГнельзябылоиспользоватьиз-запотериисточникапара.
Опытбоевойиповседневнойэксплуатациикорабельногоэлектрооборудованиявыявилиряднедостатков.
Низкаяударостойкостьэлектрооборудования: былислучаи, когдаприбоевыхповрежденияхвоставшихсянеповрежденнымиотсекахилипомещенияхломалиськрепленияиотдельныеузлыоборудования, автоматическиевыключателидавалиложныеотключения, предохранителивыпадалииззажимов, измерительныеприборыразрушались. Вместестемпрочностьэлектротехническихустройствоказаласьвышепрочностинекоторыхмеханизмовиконструкций. Основнойпричинойэтогобыло, очевидно, то, чтодлянихзначительноменьшеиспользовалсячугун, авосновномприменяласьсталь.
Многозаботинеприятностейличномусоставудоставляликоллекторыищеткимашинпостоянноготока. Угольныещеткиизнашивалисьгораздобыстреетехсроков, которыеуказывалисьвдокументах, изагрязнялимашиныугольнойпылью. Коллекторытожеизнашивалисьдостаточнобыстроизагрязнялимашиныужемеднойпылью. Этоприводилокснижениюсопротивленияизоляциимашин, аиногдаиеепробоям (чащевсегомеждуотводамиколлекторныхпластин). Машиныиихколлекторыприходилосьчасточистить, щеткименять, коллекторыпротачиватьишлифовать.
Крейсерапроекта 68 иэсминцыпроекта 30 былипервымикрупныминадводнымикораблями, построеннымипослевойны, ивтожевремяпоследниминадводнымикораблями, электроэнергетическиесистемыкоторыхсоздавалисьнапостоянномтоке. Степеньихэлектрификации, всравнениискораблямипроекта 26 и 7У, повысиласьнезначительно, аукораблейпроекта 30Кдажепонизилась. Системыраспределенияэлектроэнергиинакораблях - фидерно-групповые. Помагистральномупринципуэлектроэнергияраспределяласьтольковсетяхосвещения. ТГнаэтихкорабляхрасположенывмашинныхотделениях, аДГ - вспециальныхпомещениях (накрейсерах) ивкотельныхотделениях (наэсминцах). Поэтомунакрейсерахпроектов 68Ки 68-бистакже, какнакрейсерахпроекта 26, кромезащитныхаппаратовнаГРЩ, былипринятыавтоматическиевыключатели; навторичныхщитах - предохранители. Основнойвидкабелей - СМР. Накорабляхпроектов 30Ки 68Кпрокладкакабелейвыполненанапанеляхспроходомчерезпереборочныеиндивидуальныесальники, анакорабляхпроектов 30-биси 68-биспрокладкакабелейосуществленавпучкахспроходомчерезпереборкивкабельныхкоробках. Накрейсерахпроектов 68Ки 68-бис, такжекакнакрейсерахпроекта 26 ивпроектахтяжелыхкораблей 69 и 23, дляпрокладкимагистральныхкабелейпредусмотреныкабельныекоридорывдольобоихбортов.
В 1944г. вКазанибылпроведеннаучно-техническийсоветНТКНКВМФ, накоторомобсуждалисьирешалисьвопросысозданияэлектроэнергетическихсистемперспективныхнадводныхкораблей, применениявэтихсистемахпеременноготока, атакжевопросывыборавеличинынапряжения, качестваирасположенияэлектростанцийнакорабляхразныхтипов, применениянаиболееоптимальныхсхемгенерированияираспределенияэлектроэнергии. Впериодс 1947г. доначала 50-хгодовсрединаучно-исследовательскихипроектныхорганизацийВМФиМСПшладискуссияодопустимойвеличиненапряженияпеременноготокавэлектроэнергетическихсистемахкораблей. Врезультатедальнейшихпроработокбылоприняторешениеоприменениидлясиловыхпотребителейэлектроэнергиинапряжением 380В.
Нанадводныхкорабляхпервыхпослевоенныхпроектов 41 и 42, атакженасерийныхкорабляхпроектов 56 и 50, которые, посуществу, являлисьоткорректированнымипроектами 41 и 42, вЭЭСпринятонапряжение 220В, адлясетейосвещения - 24В. ОпытизготовленияиэксплуатацииэлектрооборудованияэтихкораблейподтвердилцелесообразностьдляЭЭСкораблейнапряжения 380В, адлясетейосвещения - 127В, чтоибылопринятодлявсехпоследующихпроектовкораблей.
АктивноеучастиевдовоенномсозданииЭЭСиэлектрооборудованиякораблейпринялиученыеиведущиеспециалистыГ.А.Агафонов, И.И.Говорухин, В.П.Горячев, Н.М.Кашинцев, Н.А.Мокеев, Б.М.Мордовии, В.И.Полонский, Н.М.Хомяков, М.А.Цупикимногиедругие.
С 1946 по 1948г. былиразработаныновыетребованияиправилаэлектрооборудованиякораблей. Одновременноначатаразработка, ав 1951-1952гг. освоеносерийноепроизводствогенераторовтипаМС, электродвигателейтипаМР, МРЗ, МАФ, АОМ, АМ, пусковыхикоммутационно-защитныхавтоматическихаппаратовидругойтехники.
С 1948г. прокладкакабелейнакорабляхсталапроизводитьсяпучкамисуплотнительнымикабельнымикоробкаминапереборкахвместопрокладкинапанеляхииндивидуальныхсальниках.
Начинаяс 1951г. сталивступатьвстройбоевыенадводныекораблисреднеговодоизмещениясэлектроэнергетическимисистемаминапеременномтоке. Наэтихкорабляхбылипринятыпримернооднотипныесистемыгенерированияираспределенияэлектроэнергии. Накаждомкораблеимелисьдвеавтономныеэлектростанции (накорабляхбольшоговодоизмещения, вступившихвстройпозднее, - четыреипятьстанций), расположенныхвотдельныхпомещениях (отсеках) илисовмещенныхсмашиннымиотделениями. Последнеехарактерновосновномдлягазотурбинныхкораблей. Вкаждойэлектростанции, какправило, былоустановленоподва (три) генераторныхагрегата. Станциисоединялисьмеждусобойоднойилидвумяперемычками. Системыраспределенияэлектроэнергии - фидерно-групповые. БольшинствопотребителейполучалодвойноепитаниеилинепосредственноотГРЩ, иличерезвторичныещиты. Былаосуществленавозможностьдлительнойпараллельнойработыгенераторов, расположенныхводнойэлектростанции, икратковременной (насрокпереводанагрузки) работыгенераторов, расположенныхвразныхэлектростанциях. ШиныГРЩодинарные, секционированные.
В 1950-1951гг. настроительствокораблейначалипоступатьновыекабелитипаКНРПиКНРвместокабелейСРМиРМ. ПервыйкорабльскабелямиКНПРвступилвстройв 1954г. (проект 41).
Можносчитать, чтодосередины 60-хгодоввэлектроэнергетическихсистемахпринципиальныхизмененийнепроисходило. Сростомколичестваимощностипотребителеймощностьгенераторныхаппаратоввозрасталадостаточноплавно. ВтожевремяпоявлениепринципиальноновыхпроектовПЛсядернойэнергетикойпозволилоприменятьвЭЭСболеемощныеисточникиэлектроэнергии - сприводомотпаровойтурбины.
В 50-хгодахвЭЭСПЛсталиприменятьпостоянныйтокнапряжением 175-320В. С 1960г. началосьширокоевнедрениенакорабляхавтоматическихпереключателейэлектропитаниятипаАПСиавтоматическихпереключателей -пускателейтипаАПП. Период 1960-1967гг. можносчитатьпериодоминтенсивногосовершенствованиякорабельногоэлектрооборудования. Онхарактеризовалсяприменениемкремнийорганическойизоляциивэлектрическихмашинах, оборудованииикабелях, применениемзамкнутогоциклавентиляциивкрупныхмашинахиихнепосредственноговодяногоохлаждения, освоениемгенераторовтиповМСК, ТМВ, автоматическихвыключателейтиповАМ, А-3300, А-3500, электродвигателейтипаАН.
ВсвязисразвитиемЭЭС, постояннымростоммощностигенераторныхагрегатов, совершенствованиемиширокимвнедрениемновогоэлектрооборудования, предстоящимвнедрениемсистемуправления, появлениемиразвитиемтеориинадежностиит.д., действующие“ПЭК-49”взначительноймереустарелиитребовалинепростокорректировки, апереработкиидополнения. Новыеправила - “ПЭК-63”былиразработанывпериод 1961-1963гг. 1-мЦНИИМО. Внихвключеныдополнительныеразделы, откорректированоиуточненобольшоеколичествотребований.
С 1963 по 1969г. шлиинтенсивныеисследованияиработыпосозданиюЭЭСАПЛнапеременномтоке. В 1967г. дляАПЛпроекта 667, ав 1969г. дляАПЛпроекта 661 былизавершенымонтаж, испытанияисдачазаказчикуЭЭСнапеременномтокенапряжением 380В, частотой 50Гц.
До 1967г. объемавтоматизацииЭЭСограничивалсяприменениемавтоматическихрегуляторовскоростиинапряжениягенераторныхагрегатов, электрическойзащитойвсистемегенерированияираспределенияэлектроэнергии, защитойприводныхдвигателейгенераторовиэлектропровода. 1967годможносчитатьгодомначалаширокоговнедрениясистемдистанционно-автоматизированногоуправленияЭЭС (САУЭЭС) иокончаниямонтажаисдачипервыхЭЭС, имеющихавтоматизированноеуправление. Объемавтоматизациивозрастает - ототдельныхфункций (автоматическаясинхронизация, дистанционныйиавтоматическийпускагрегатов, автоматическаянагрузкаидр.) допрограммногоуправлениясрешениемотдельныхаварийныхзадач, управлениявсейЭЭСизцентральногопостауправления (ЦПУ).
В 1967г. былсданфлотупротиволодочныйкрейсерпроекта 1123, мощностькаждойизэлектростанцийкоторогосоставляла 3000 кВт. Принапряжении 400Вэтавеличинамощности (приприменениигенераторовтипаМСК) практическиявляетсяпредельнойповеличинамтокакороткогозамыкания (ТКЗ) ипредельнойкоммутационнойспособности (ПКС) применявшихсяиприменяемыхдосихпоравтоматическихвыключателейтипаАМ, ВА, А-ЗЗОО, А-3700. УвеличениемощностиэлектростанцийприпараллельнойработевсехисточниковэлектроэнергиипотребовалопринятияспециальныхмероприятийпоснижениюТКЗ. Кэтиммероприятиямотносятся: включениевсхемураспределенияспециальныхтокоограничивающихустройств (ТОУ), атакжеиспользованиегенераторовсменьшимизначениямивеличинударногоТКЗзасчетувеличениясверхпредельногоиндуктивногосопротивлениягенератораХд.
ОпределениепринциповпостроенияЭЭСбольшоймощностиначалосьв 1968г., когдавЭЭСтяжелогоавианесущегокрейсерапроекта 1143 появилисьэлектростанции (двеизчетырех), всоставкоторыхвходилитригенераторныхагрегатамощностьюпо 1500 кВт. ДляограниченияТКЗнаэтихстанцияхбылипримененытокоограничивающиеавтоматическиевыключателитипаАБЭ (изготовитель - АО“Электросила”). ГоловнойкорабльэтогопроектасданВМФв 1973г.
Позжебыласозданаив 1980г. сданафлотуЭЭСтяжелогоракетногокрейсерасАЭУпроекта 1144. ВсоставкаждойизчетырехэлектростанцийэтойЭЭСвходитодинТГмощностью 3000кВт (сповышеннойвеличинойХдисниженнойвеличинойТКЗ-Iуд
=8-9J) иодинТГмощностью 1500кВтсгенераторомтипаМСК. ДляограниченияТКЗприпараллельнойработегенераторовбылвключенспециальноразработанныйблоктокоограничивающихпредохранителейтипаБП-1144.
Вначале 70-хгодоввсвязисповышениемтребованийкбесперебойностиэлектропитания, появлениемдифференциальнойтоковойзащитыитиристорныхТОУвелисьисследованияоцелесообразностиивозможностипримененияпараллельнойработывсехэлектростанцийиисточниковэлектроэнергиинакорабле. ВработепринималиучастиепредприятияЦНИИсудовойэлектротехники. НевскоеПКБ, Военно-морскаяакадемияим.Н.Г.Кузнецова, Ленинградский (Санкт-Петербугский) государственныйтехническийуниверситет, 1-йЦНИИМО.
В 1972г. быласозданаЭЭСАПЛнапеременномтокенапряжением 380В, частотой 400Гц. ВопросприменениядляЭЭСпеременноготокатакойчастотыдлительноевремябылдискуссионным. СторонникиположительногорешенияожидализначительногоулучшениямассогабаритныхидругиххарактеристикЭЭСиэлектрооборудованиявцелом. Противникиопровергалиэто, подчеркивалиотрицательныестороныподобногорешения, ипреждевсеготрудностиосвоенияпромышленностьюэлектрооборудованиясповышеннойчастотойтока. РеализацияповышеннойчастотывЭЭСуказанногопроектаидальнейшиеисследованияпоказалиболеескромныеулучшенияхарактеристик, чеможидалось, иподтвердилитрудностьпереходанаповышеннуючастоту.
Заслуживаетвниманияисториявопросаразработкиэлектрооборудованияна 400Гц.
ДлясозданияэлектрооборудованияэлектроэнергетическихсистемАПЛпроекта 705 былпривлеченВсесоюзный (нынеВсероссийский) научно-исследовательскийинститутэлектромеханики (ВНИИЭМ). ВНИИЭМвсодружествесдесяткамипредприятийМинистерстваэлектротехническойпромышленностипринаучно-техническомсопровождении 1-гоЦНИИМОприступилксозданиюЭЭС. Речьшлаосозданиипринципиальноновогоморскогоэлектрооборудования.
ВпроектеЭЭСосновнаячастотаэлектропитания, какужеговорилось, была 400Гц. Привысокойчастотепитаниясоздатьдвигательнамалоечислооборотовневозможноиз-занеприемлемыхгабаритов. Необходимбылпреобразовательвысокойчастотывнизкую. Разработчикипредложилииспользоватьтиристорныйпреобразовательисегопомощьюосуществлятьрегулированиеоборотовдвигателягребноговинта. ДляотработкиновогоморскогоэлектрооборудованиявИстринскомотделенииВНИИЭМбылсозданспециальныйнатурныйстенд.
Стендпредставлялсобоймодельэлектроэнергетическойсистемы, накоторойпреждевсегоиотрабатывалисьсистемныезадачи. Наэтомстендестояловсереальноработающееэлектрооборудование, например, толькоВНИИЭМразместилздесь 106 различныхэлектрическихмашин. Стендслужилдлякомплексныхиспытаний, вовремякоторыхпроверялсяиресурсвсегооборудования. Вдальнейшемнаэтомстендепрошлиотработкучетырепоколениясудовогоэлектрооборудования. Крометого, этотстендслужилиучебнымцентром.
ТесныйконтактВНИИЭМсИнститутоматомнойэнергииим. И.В.Курчатова, возникшийприсозданиикомплексаоборудованиядляатомнойподводнойлодкипроекта 705, естественно, переросвработыпосовместномуанализувозможностейиспользованияватомнойэнергетикекораблявыдающегосядостиженияфундаментальнойнауки - явлениясверхпроводимости. КтомувремениспециалистамиИАЭим.И.В.Курчатовасовместносдругимипредприятияминаосновепроведениятеоретическихисследованийбылразработантехнологическийпроцессисозданонеобходимоеоборудованиедляпромышленногоизготовлениясверхпроводниковогопровода.
Всилуфизическихособенностейсверхпроводникасталоочевидным, чтоиспользованиесверхпроводниковогопроводацелесообразновсистемахвозбужденияэлектрическихмашинкорабля: этопозволяетрезкоувеличитьрабочуюмагнитнуюиндукцию. Открыласьвозможностьсозданияэлектрическихдвигателейигенераторовбольшейединичноймощности, малыхразмеровимассы, свысокимКПД. Былиразработаныисформулированыосновныезадачисозданиясистемыэлектродвижения (ЭД) сосверхпроводниковымгребнымдвигателемдляатомногокорабля.
Былаопределенакомплекснаяпрограмма, включающаянаэтапепроектированиякорабляобоснованиеметодикирасчетаиконструированияновогоклассаэлектрическихмашин, технологиюихизготовленияииспытания. Исследованияначиналисьсразработкииизготовленияэкспериментальныхобразцовсверхпроводниковыхэлектрическихмашинисистемэлектровыдвижениявцелом. Былосделанонесколькосинхронно-асинхронныхтиповдвигателеймощностьюот 100 до 200кВт. Проектированиевелосьпараллельноспредприятиямииконструкторскимибюросудостроительнойпромышленностии 1-мЦНИИМО.
Важнымисложнымэтапомбылосозданиестендовогообразцаспециальногогребногодвигателямощностьюдвамегаватта, которыйизготовлялсявоВНИИЭМ. Онотличалсяособойконструкцией: имелисьдваротора - одинсосверхпроводящейобмоткой, другойасинхронный, - разделенныегерметичнойперегородкой, чтопозволялоисполнительнойчастидвигателяработатьивагрессивныхсредах, ивморскойсреде.
Впроизводственномобъединении“Электросила”былразработан, изготовленииспытанстендовыйобразецсверхпроводящеготурбогенераторамощностью 2000кВтдляиспользованияеговкачествекорабельногоисточникапитания. НабазеэтихмашинвИстринскомотделенииВНИИЭМсоздаетсяуникальныйстендсистемыэлектродвижениясгребнымприводнымдвигателем.
В 70-хгодахвсвязисростомпеременноготокаЭЭС, появлениемновыхпотребителей, широкимвнедрениемпеременноготокавЭЭСПЛиразвитиемсистемавтоматическогоуправлениявозниквопрособочереднойкорректировкеидополнениидействующихправилэлектрооборудованиякораблей. Приэтомруководящимиорганизациямибылоданоуказаниеотом, чтобыформадействующегодокументасоответствоваладействующейвстранесистемеруководящихдокументов. Всвязисэтимвпериод 1976-1978гг. подруководствомэлектротехническогоуправления 1-мЦНИИвоенногокораблестроениявлицеГ.Ф.СупрунабылразработанкомплексГосударственныхстандартовпоЭСикорабельномуэлектрооборудованию.
Периодс 1977г. понастоящеевремяможносчитатьвременеминтенсивнойразработкииосвоенияновыхвидовэлектрооборудованиясоптимальнымитехническимихарактеристиками. ВэтотпериодосвоенысинхронныегенераторытипаГМи 2СП, электродвигателитипаДМ, аккумуляторныебатареи 445 и 446, вращающиесяпреобразователисосниженнойвибрацией, статическиепреобразователи (выпрямители, инверторы, преобразователичастотыикомплекспреобразователейгарантированногопитания), автоматическиевыключателитиповВАиА-3700, дифференциальнаязащитатипаДЗУТ, быстродействующиепереключателитипаПА-12, кабелиповышенныхтермостойкости, надежностииресурсамарокКСРВ, КСРРФ. КСПВ, КНД, КСДидр. Такжевыполненыипродолжаютвыполнятьсяработыпообеспечениювысокихпоказателейпожарозащищенности, ресурсанадежностиэлектрооборудованиядляперспективныхкораблей - серииработ“Ресурс”, “Пламя”, “Защита”идр.
В 1980г. законченымонтаж, испытанияисдачаЭЭСДПЛпроекта 877, накоторойпримененополноеэлектродвижение. В 1982г. завершенымонтаж, испытанияисдачаЭЭСАПЛпроекта 941 ссуммарноймощностьюосновныхисточниковэлектроэнергиив 12800кВтипримененадифференциальнаясистемазащитытипаДЗУТ. В 1985г. завершенмонтажЭЭСкорабляпроекта 1941, вкотороймощностьэлектростанцийдостигла 6400кВт, амощностьэлектросистемы - 27200кВт. В 1990 г. завершенымонтаж, испытанияисдачафлотуЭЭСтяжелогоавианесущегокрейсерапроекта 1435 (“АдмиралФлотаСоветскогоСоюзаКузнецов”) мощностью 22500кВт.
Рассмотрениематериаловстроящихсяипроектируемыхкораблей, рядаНИРиинформацииобЭЭСкораблейвысокоразвитыхгосударствговоритонеобходимостирешениярядавопросов, обеспечивающихоптимальноеразвитиеэлектроэнергосистемближайшейперспективы.
НепрерывныйростмощностиЭЭСвыдвигаетоднойиззадачпроектированияэлектроэнергосистемвыборвеличинынапряжения, т.е. повышенияеговеличиныдляЭЭСбольшоймощности (до 6,3 или 10,5кВ).
Растетчислоимощностьответственныхпотребителей, требующихбесперебойногоэлектропитанияивысокогокачестваэлектроэнергии. Однимизнаиболееэффективныхметодоврешенияэтойзадачиявляетсяреализацияпараллельнойработывсехэлектростанцийиисточниковэлектроэнергиинакорабле, чтооблегчаеттакжерешениезадачиавтоматизацииуправленияЭЭС, втомчислезадачилокализацииаварийныхситуаций. ВозможностисозданияполупроводниковыхижидкометаллическихТОУиболеесовершенныхсистемрегулированиянапряженияискоростивращения, атакженаличиеразработаннойсистемыдифференциальнойзащитыпозволяютрешитьэтузадачувближайшеевремя.
Наличиепотребителей, которыеповеличинемощностисоизмеримыилидажепревышаютмощностьнетолькоприменяемыхдосихпористочниковэлектроэнергии, ноиЭЭСвцелом (например, частичноеилиполноеэлектродвижение), ставитвопроснетолькооповышениивеличинынапряжения, ноиоединыхэлектроэнергетическихсистемах. Вопросэтотдостаточносложен, т.к. резковозрастаютноменклатураимощностьпотребителейэлектроэнергии, отличныхпопараметрамотгенерируемойэнергии.
Основнымипотребителямиэлектроэнергииповышеннойчастоты 400Гцявляютсясистемыуправлениярадиоэлектроннымвооружением (РЭВ), дляработыфункциональныхблоковкоторыхнуженпостоянныйток. ПрименяемыесистемыпитанияРЭВспромежуточнымпреобразованиемэлектроэнергииотосновнойЭЭСнесовершеннывчастипотерьэлектроэнергии, надежностиимассогабаритныххарактеристик, поэтомунеобходиморешатьвопросоразработкеивнедрениисистемпитанияРЭВнепосредственнооткорабельнойсети.
ДальнейшееразвитиекорабельногоэлектрооборудованияиЭЭСидетпопутиповышенияихнадежности, живучести, атакжеэлектропожаробезопасностиивзрывопожароопасности, увеличениясрокаслужбы, улучшениявиброакустическиххарактеристик.
Вцеломразвитиеэлектроэнергетическихсистемкораблейотечественногофлота, ихэлектрооборудованиевсегданаходилисьнауровнемировыхстандартов, вчемисключительнаязаслугаученыхиспециалистовВМФипромышленности, средикоторыхименаВ.Б.Авакова, И.И.Адрианова, А.А.Азовцева, Г.Я.Альтшулера, Ю.Б.Бабанского, В.Н.Бочкарева, Б.Н.Бровкина, Л.П.Веретенникова, А.И.Глебова, А.И.Губанова, Г.А.Жемчугова, Б.И.Калганова, Г.И.Китаенко, В.П.Коваленко, К.В.Лопаева, В.М.Морозова, И.А.Рябинина, Ю.В.Скачкова, В.С.Соколова, Г.Ф.Супруна, В.А.Терешонкова, Л.Н.Токарева, Н.Н.Шереметьевского, П.И.Щербинина, В.Н.Яцукаимногихдругих.
|
