Реферат: 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.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--