Acest întârziere în viitorul apropiat ar putea duce la o reducere masivă a producției de submarine autohtone exportate, pierderea bazei științifice și tehnologice a sutelor de întreprinderi rusești din complexul militar-industrial. Dându-și seama de posibilitatea unui astfel de curs de dezvoltare a situației în construcția de nave submarin intern, guvernul rus a decis să creeze un singur submarin exploatație, în care structura va include organizațiile de frunte implicate în proiectarea și fabricarea NNS. Sarcina holdingului este de a păstra pozițiile producătorilor ruși pe piața mondială a submarinelor. Cu toate acestea, pentru a rezolva această problemă, este necesar să se evalueze în mod obiectiv situația actuală și să se determine principalele direcții de dezvoltare a construcțiilor navale subacvatice mondiale.
Analiza tendințelor globale în dezvoltarea submarinelor non-nucleare
Moderne submarine diesel interne și externe non-nucleare sunt mijloace apte de muncă și foarte eficient de război naval și sunt platforme mobile capabile să transporte o varietate de arme, și, de asemenea, să facă o călătorie lungă în izolare de locații. submarine În prezent (PL), companiile rusești și străine, cu excepția câtorva tehnologii, diferă puțin unul de altul, sau cel puțin, sunt comparabile între ele în arhitectură, deplasare, echipat cu arme de precizie, inclusiv diverse rachete, capabile să lovească orice mare și țintă la sol, supraviețuire, fiabilitate, arme electronice etc.
Practica arată că eficiența combaterii submarinelor diesel depinde de necesitatea de a reîncărca periodic bateriile. Pentru a face acest lucru, submarinul trebuie să se scufunde în profunzimea periscopului pentru a reîncărca bateriile, ceea ce reduce secretul acțiunilor lor și crește probabilitatea de detectare. Deci, submarinele diesel cheltuiesc 2-5 ore pe zi pentru încărcarea bateriilor. Când sunt în serviciu în zona de patrulare cu o viteză de 2-4 noduri, pot fi sub apă timp de până la 4 zile. Cu toate acestea, în timp ce bateriile lor sunt descărcate cu aproximativ 80%, iar reîncărcarea va dura mult mai mult. În plus, rezervele limitate de energie ale submarinelor diesel nu permit utilizarea lor în regiunile arctice acoperite cu gheață.
Problema creșterii duratei de scufundare, înlăturând necesitatea podvsplytiya frecvente pentru încărcarea bateriilor poate fi rezolvată prin utilizarea instalațiilor energetice anaerobe (EI), variind de 100-300 kW, ceea ce mărește durata de viață a bateriei de până la 720 de ore.
Analizând nivelul actual în crearea centralelor electrice anaerobe, este necesar să menționăm decalajul Rusiei în rezolvarea acestei probleme de la țările industrializate avansate. În străinătate, primul EC anaerob pentru PL a apărut în anii 80-90 ai secolului trecut. În prezent, în Germania, Suedia, Franța, Italia, Statele Unite ale Americii a creat, testat și a lansat producția de masă a centralelor electrice anaerobe bazate pe motoare Stirling, turbine cu abur și cu gaz și generatoare electrochimice.
Există proiecte pentru echiparea NAPL cu plante anaerobe bazate pe reactoare nucleare mici. Specialiștii companiei canadiene Ennerji Konverin Systems au dezvoltat o centrală anaerobă pentru submarine diesel bazată pe un reactor nuclear de dimensiuni reduse. Pentru prototip, a fost luat un reactor de cercetare cu putere redusă pe neutronii lenți, Sloupouk. Puterea sa electrică este de până la 400 kW, campania - până la 1000 de zile când funcționează la capacitate maximă. Submarinele echipate cu reactoare nucleare mici vor rămâne în principal motorină. Aceste instalații trebuie să fie furnizate de întreprindere sub forma unei secțiuni separate, pregătite în totalitate pentru a fi introduse în corpurile de submarine existente sau la ansamblul de construcții.
Modificările acestui motor sunt folosite pe submarinul francez "Saga" și submarinul suedez modernizat "Naecken" de tip A14. La transformarea într-o clădire solidă a submarinului în spatele incintei de garduri, a fost realizată o inserție de 8 m lungime cu două motoare Stirling cu o capacitate de 110 kW care acționează pe acționarea generatoarelor de curent continuu. Un stoc de oxigen lichid permite submarinului "Naecken" să rămână sub apă fără ascensiune până la 14 zile (Figura 4. Compartimentul unui submarin cu un motor Stirling).
Proiectul cel mai promițător este legat de suedez potențial submarin „Viking“. Acest nume nu a fost ales din întâmplare. Alte două țări scandinave - Norvegia și Danemarca - ar trebui să participe la proiect. „Kokums“, compania norvegiană „Kongsberg“ și danez „stolshipsvaerft Odense“ au format un consorțiu pentru activitatea practică în cadrul proiectului. În total, sa planificat construirea a 12 submarine ale noii generații. Potrivit experților de vârf, acesta ar fi cel mai bun submarin al secolului XXI. A fost planificată instalarea unui singur motor Stirling de mare putere (aproximativ 800 kW). Acum soarta „Viking“ în mâinile companiei de construcții navale europene controlate de preocupările germane -. Grupul financiar-industrial „Babcock Borsig“ (50 la suta plus o actiune) și care deține „Pressag“ (25 la suta minus doua actiuni) (Figura 5. Submarinul suedez Viking).
Potrivit experților, în următorii 5-7 ani, NAPL fără o instalație anaerobă nu va putea să își îndeplinească pe deplin misiunile de luptă în fața creșterii războiului anti-submarin. În consecință, submarinele reprezentate de firmele rusești pentru export, fără EC anaerob, nu vor fi competitive pe piața mondială a armelor maritime. Toate acestea conduc la necesitatea de a activa atât munca teoretică cât și cea experimentală pentru a crea EC anaerobe promițătoare pentru submarinele naționale.
Stirling începe și câștigă
Plantele anaerobe de astăzi sunt în principiu foarte diferite, în conformitate cu principiul acțiunii. Cu toate acestea, din cele patru tipuri existente de plante anaerobe, principalele tehnologii concurente sunt motoarele Stirling și generatoarele electrochimice. Experiența de funcționare a instalațiilor existente și intuiția oamenilor de știință de vârf ne permite să spunem ferm că balanțele sunt din ce în ce mai înclinate în favoarea instalațiilor anaerobe cu motoare Stirling. Acest lucru este evidențiat de evenimentele din relația marilor firme străine implicate în cursa pentru crearea unui NAPL bazat pe motoarele Stirling.
Suedezii, datorită cărora pasiunile grave se fierb acum, au deschis o epocă de centrale electrice anaerobe auxiliare în industria de construcții navale subacvatice. În 1988, submarinul cap de tip Nakken a fost transformat în motoare Stirling. Cu ei, a trecut sub apă peste 10.000 de ore fără observații semnificative. Și dacă „Nacka“ - prima navă prototip al acestei subclase, tipul de submarin „Gotland“ a devenit primul subwoofere de serie din lume cu setări anaerobe, care să le permită să rămână sub apă timp de 20 de zile. Costul unei anaerob cu un motor Stirling este de aproximativ 45 de milioane de $ .., care este de aproape 3 ori mai mic decât costul unei anaerob cu ECG firma germana „NDW“ pentru proiectul „212“ (valoare de aproximativ 120 milioane $ ..).
Companiile japoneze nu numai că au adoptat tehnologia suedeză, dar au mers mai departe. Japonezii au introdus noua expresie "Submarinele Stirling". Aceasta înseamnă că în viitorul apropiat vor exista submarine japoneze cu un singur motor Stirling. Submarinele diesel, cu mâna ușoară a profesioniștilor japonezi, coboară în istorie. A fost pentru noul submarin cu un singur motor pe care compania Mitsubichi a creat-o și a trecut cu succes un test de tip bench bench Stirling cu o capacitate mai mare de 600 kW. Ca corp de lucru al motorului, se utilizează azot.
Mai mult decât atât, potrivit unor surse sunt acum în căutarea pentru compania MAN submarin proiectat capacitatea cilindrică a motorului Stirling de 700 kW, iar compania „Motor Turbinele und Union“, pe bază de concurs, a dezvoltat un proiect pentru centrala de submarin cu două motoare Stirling capacitate totală de 2100 kW
Tehnologiile suedeze sunt utilizate pe scară largă nu numai în țările dezvoltate. Sa spus deja că, în conformitate cu proiectul și cu participarea firmei suedeze Kokums din Australia, a început construcția a șase bărci de tip Collins. În acest scop, compania "Australian General Submarine Corporation" (ASC) a fost creată special în Adelaide. Thailanda și-a anunțat recent intenția de a achiziționa trei submarine de tip T-96 (versiunea de export a "Gotland" adaptată pentru condiții tropicale). Singapore a achiziționat de la marina suedeză patru modernizate "Sheorman".
Fără îndoială, în toate țările principale ale lumii, lucrul la îmbunătățirea plantelor anaerobe este acum printre cele mai critice tehnologii navale. În același timp, în Rusia nu există lucrări pentru crearea de centrale electrice anaerobe. Și în zadar! Pentru toți, este evident că, în viitorul apropiat, Rusia nu va putea construi și comanda numărul necesar de submarine nucleare din cauza lipsei de resurse financiare. Ei sunt destul de capabili să înlocuiască submarine mult mai ieftine cu instalații anaerobe bazate pe motoarele Stirling.
De ce să câștigi motoarele Stirling?
Având în aproximativ același nivel de arme și arme electronice cele mai multe submarine țările din Europa de Vest - principalii furnizori de submarine de pe piața mondială, competitivitatea submarine avansate va fi determinată de tipul motorului este aplicat în mare măsură în centrala electrică anaerobă.
Din toate traductoarele cunoscute de energie ciclu direct care pot fi utilizate în compoziția plantelor anaerobe, motoare Stirling favorabil o serie de calități care cauzează perspectiva utilizării lor în NNS (motoare diesel, turbine cu abur și gaz, motoare cu benzină cu combustie internă, ECG, etc.):
- practic tăcut în funcțiune din cauza absenței proceselor explozive în cilindrii motorului și temporizarea supapei și un flux suficient de buna desfășurare a ciclului de funcționare la un cuplu relativ uniform, care afectează în mod direct PL stealth acustic - componenta principală a indicelui generalizat - „stealth PL“;
- eficiență ridicată până la 40%, care depășesc în mod semnificativ cele mai bune modele de motoare diesel și motoare cu carburant;
- Este posibil să se execute motoarele Stirling în mai multe combustibil, adică. utilizarea ca combustibil a mai multor tipuri de combustibil de hidrocarburi (solară, gaz natural lichefiat, kerosen etc.), ceea ce va spori stabilitatea în luptă a NAPL;
- Funcționarea motoarelor Stirling care operează pe combustibilul tradițional nu necesită crearea unei infrastructuri complexe de coastă, spre deosebire de ECG, Infrastructura costieră existentă a flotei este utilizată, în plus, dacă este necesar, este posibilă organizarea bazării NAPL în puncte insuficient echipate, adică NAPL nu va fi "legat" de bazele navale existente, ceea ce va spori semnificativ mobilitatea și va combate stabilitatea;
- resursa motorie a motoarelor moderne Stirling este de la 20 la 50 mii ore, ceea ce este de 3 până la 8 ori mai lung decât durata de viață a ECG (aproximativ 6 mii ore);
- instalațiile termenul complet de funcționare a utilizării submarine (25-30 de ani), a motoarelor Stirling ar reduce numărul necesar de submarine cu 35-40%, în comparație cu practica aplicării anaerob cu ECG, etc. (Figura 7. Motor de Stirling de 75 kW pentru instalații anaerobe).
Potrivit experților de „motor„Cercetare și inovare Centrul“Tehnologia Stirling este tipul de motor mai competitive pentru centralele electrice anaerobe NSN datorită avantajelor menționate mai sus. Mai mult decât atât, în cazul în care astăzi este considerată creștere de instalare subacvatice de anduranță de până la 30-45 de zile, în cursul condițiilor economice, în viitorul apropiat, motorul Stirling poate fi considerată ca o singură sursă de alimentare all-mode oferind mișcare, atât sub apă și peste apă pe întreaga gamă de sarcină.
Acestea sunt avantajele motoarelor Stirling față de alte convertoare de putere ciclu directă ne permite să-l recomanda ca un motor universal pentru toate tipurile NSN - deplasare mari, mici și mijlocii, precum și pentru cele mai multe tipuri de vehicule subacvatice, a căror utilizare este posibil, în interesul de explorare, dezvoltare a platformei continentale, monitorizarea mediului , lichidarea consecințelor accidentelor pe mare etc.
Perspectivele creării instalațiilor casnice anaerobe NSN bazate pe motoare Stirling
În condițiile de agravare a concurenței, este evident că este necesar să se accelereze urgent activitatea de creare a proiectelor rusești de submarine pe baza motoarelor Stirling. Doar în acest caz, Rusia nu își va pierde poziția pe piața mondială a submarinelor.
Soluții tehnice propuse avansate de centrale electrice anaerobă pentru submarine reflectă pe deplin starea actuală și tendințele în progresul științific și tehnologic la nivel mondial în domeniul construcțiilor submarine, combustibil și energie complexă a Federației Ruse și a industriei sale (Fig. 8. Proiect de submarin rusesc pentru a planta pe baza anaerobă Motorul Stirling).
Selecția ca un gaz natural combustibil lichefiat, determinat de proprietățile sale fizico-chimice unice explorate enorme și rezerve de gaze naturale dezvoltate, rețea extinsă de livrare a depozitelor în multe zone ale țării de către trunklines și preț scăzut.
Aceste caracteristici au asigurat utilizarea motoarelor Stirling în sistemele moderne de arme străine din țările aparținând blocului NATO. Mai mult decât atât, este necesar să recunoaștem că, în prezent, în problemele legate de utilizarea motoarelor Stirling pentru instalațiile de putere autonome ale trupelor către armatele străine sa acumulat o mare experiență.
Puterea motorului, kW
Eficiența tehnică și economică a centralelor electrice bazate pe motoarele Stirling
Rentabilitatea economică a oricărei centrale electrice este determinată în principal de costurile costurilor de producție și de exploatare. Costul produselor este determinat în primul rând de următoarele costuri: dezvoltarea de proiectare, echipamentele de capital, costurile de producție, materialele, operarea și întreținerea. Multe dintre aceste componente depind de producția în masă.
Experiența producției în masă a motoarelor Stirling din străinătate arată că atunci când se fabrică 1000 de motoare (putere redusă), costul unui motor, comparativ cu costul său pentru producția individuală, poate fi redus cu un factor de 30.
Potrivit experților de „IPC“ Stirling-tehnologie „, în viitorul apropiat, producția de serie a motoarelor Stirling ar trebui să fie ghidate de următoarele prețuri: motoare de 10 kW - 15 de mii de dolari, 100 kW - 90 de mii de dolari SUA ...
Analiza problemelor asociate cu costul motorului Stirling și formate de ambele companii interne și externe, conduce la concluzia că acest motor, deși are o producție mici lot, la un cost de producție mai mari, dar considerabil mai puțin costisitoare pentru a funcționa. Aceasta asigură o perioadă de recuperare redusă pentru proiectele cu motoare Stirling în comparație cu motoarele convenționale cu ardere internă.
Cu toate acestea, fără participarea și sprijinul statului, problema producției în masă a motoarelor Stirling nu poate fi rezolvată în totalitate. În prezent, inovația rusă (ca un tip deosebit de complexă și riscantă a activității economice) ar trebui să se bazeze pe un mecanism de sprijin de stat, în special „la începutul“, cu trecerea ulterioară la principiile normale de piață. La crearea unei producții pe scară largă a motoarelor Stirling în Rusia, un astfel de mecanism ar putea include:
- finanțarea directă a proiectelor inovatoare pentru motoarele Stirling;
- măsuri de sprijin indirect datorită scutirii de TVA și a altor taxe, nivelurile federale și regionale ale produselor fabricate de proiecte stirling- în primii doi ani de la lansare, precum și asigurarea pentru următorii 2-3 ani, creditul fiscal pe astfel de produse (nota că costurile ridicate ale dezvoltării unui produs și a unei tehnologii fundamental noi nu pot fi atribuiți producătorului sau consumatorului, inclusiv prețului;
- excluderea din baza de impozitare pentru impozitul pe venit al contribuției întreprinderii la finanțarea proiectelor și Stirling și colab.
Mai târziu, în etapa de dezvoltare constantă a echipamentelor energetice bazate pe motoarele Stirling pe piețele interne și externe, completarea capitalului pentru creșterea producției, reutilarea tehnică și să sprijine următoarele proiecte pentru producerea de noi tipuri de echipamente, va fi în detrimentul profiturilor și vânzarea de acțiuni insusit cu succes de credit de producție resursele băncilor comerciale, precum și atragerea investitorilor străini.
În acest caz, se poate presupune că, datorită prezenței unei baze tehnologice și a potențialului științific acumulat în proiectarea de mașini Stirling, în timpul unei politici financiare și tehnice rezonabile, Rusia ar putea deveni în viitorul apropiat, liderul mondial necontestat în producția de motoare ecologice și extrem de eficiente Stirling și putere instalații bazate pe acestea în scopuri funcționale diverse.
Inventator onorat al Federației Ruse, Academician al Academiei de Științe Militare, doctor în științe tehnice. Kirillov N.G. "> Energia și industria din Rusia
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: