“Откуда дровишки? …”

… Характерной чертой российских АПЛ 4-го поколения должна была стать энергетическая установка (ЭУ) нового типа*. Специально для новых проектов в конце 80-х гг была разработана новая водо-водяная паропроизводящая установка (ППУ) КТП-6-85 с реактором КТП-6-185СП (иногда встречается ошибочное наименование КПМ) тепловой мощностью порядка 200 МВт с производством в ОКБ Машиностроения им. И.И.Африкантова. Отличительной особенностью нового типа реактора стало т.н. интегральное моноблочное исполнение при котором сам реактор и его первый контур охлаждения монтируются в едином корпусе. Такое решение позволяет исключить из конструкции ППУ крупные трубопроводы (их максимальный диаметр был сокращен с 675 у ОК-650, до 40 мм для присоединительных т/п у КТП-6) и, тем самым, облегчает естественную циркуляцию (ЕЦ) теплоносителя на всех режимах работы (?). Последнее является одним из ключевых критериев малошумности всей лодки исключая необходимость в постоянной работе циркуляционных насосов и сокращая на порядок энергопотребление реактора на собственные нужды (более высокий общий КПД). Подобная ППУ намного компактнее предыдущего поколения, более проста в обслуживании, более безопасна и надежна. В то же время, интеграция всех систем и узлов реактора в едином корпусе негативно сказывается на ремонтопригодности установки ввиду их низкой доступности. Потому перед разработчиками реакторов 4-го поколения была поставлена задача обеспечить их безремонтный срок службы в течение всего жизненного цикла лодки. Активная зона реактора построена так, что ее перезарядка необходима вдвое реже, чем на подобных установках лодок 3-го поколения.

 

Screen Shot 2013-02-27 at 10.11.49 PM

ПЛА пр. 885 (фото из ЖЖ Олега Кулешова, автор не установлен).

Конструктивные решения для ППУ нового поколения были опробованы на наземном исследовательском стенде КВ-2 с реактором прототипом ТМ-4/КТМ-6 в Сосновом Бору (тема “Каньон-С.1” (?) “Север”), а в 1996 году реактор был официально допущен к серийному производству. Одной из важнейших особенностей этого реактора считается новый прямоточный “прямотрубный” ПГ с двусторонним обогревом ПВ со стороны 1К. Однако на головной АПЛ 885-го проекта этот реактор так и не появился. Сложности, связанные с производством блочной паротурбинной установки для него привели к тому, что в процессе перепроектирования лодки «Северодвинск» она получила блочную ППУ ОК-650В с реактором ВМ-11 предыдущего поколения с тепловой мощностью 190 МВт, что в значительной мере сократило боевой потенциал субмарины даже не смотря на весь ряд остальных принятых на ней решений по снижению шумности главной энергетической установки. При этом, вторая лодка серии, по всей видимости, получит изначально запланированный для 885-го проекта реактор КТП-6 с соответствующим энергооборудованием.

 

КВ-2

Реакторнй отсек станда КВ-2, АЭУ ПЛА четвертого поколения (автор фото не установлен).

Известно, что в настоящий момент в ОКБМ им. И.И.Африкантова ведется разработка нового типа реактора под обозначением КТП-7И (ОКР «Феникс»). Не исключено, что он предназначен для установки на более поздних серийных лодках проекта 885М, причем, существуют два возможных принципиальных варианта для этой установки. По одной версии, речь идет о дальнейшем эволюционном развитии моноблочных реакторов с доведением срока службы активной зоны до 30 лет и более, что позволит их использование без перезарядки в течение всего жизненного цикла АПЛ. По этому пути, например, идут все зарубежные разработчики подобной техники. По другой версии, новая установка может быть основана на принципе перегрева пара непосредственно в активной зоне (разновидность т.н. «кипящего» реактора) и призвана заменить сегодняшние водо-водяные реакторы. В этом случае, если удастся решить ряд конструктивных трудностей, связанных с разработкой подобной ППУ, в частности, с обеспечением радиационной безопасности, то заказчик получит одноконтурный реактор с еще большим КПД и еще большей компактностью, по сравнению с предыдущими разработками. Однако, как предполагается, эта технология перспективна уже для 5-го поколения АПЛ.

Особенностью паротурбинной установки «Мираж» разработки Калужского Турбинного завода, которая изначально предназначалась для «Ясеня», была ее блочная компоновка с высокой степенью интеграции всех элементов. Помимо этого, она должна была обеспечивать как скоростной ход под турбозубчатыми агрегатами с понижающим редуктором и приводом на главный вал, так и «режим подкрадывания» с приводом от гребного электродвигателя, питаемого, в свою очередь от автономных турбогенераторов. ГТЗА, являющиеся, одним из основных источников шума на АПЛ, при этом, остаются отключены. Подобная гибридизация энергетической установки позволила в полной мере использовать тот факт, что реактор нового типа работает в одном режиме тепловыделения на всех режимах хода (?). Также, в значительной мере упростилась конструкция редуктора. К сожалению, финансовые проблемы завода «КТЗ» практически остановили все работы на нем в течение 90-х гг. Но в 2006 году ПТУ «Мираж» с номинальной мощностью (на гребном валу) порядка 43.000 (50,000) л.с. уже проходила стендовые испытания и, судя по всему, именно начало ее серийного производства позволит начиная со второй лодки серии в полной мере использовать потенциал, заложенный в проект 885. В отсутствие новой ПТУ, на АПЛ «Северодвинск» была использована блочная ПТУ ОК-9ВМ «Сапфир-ВМ» мощностью 43.000 л.с., ранее примененная на лодках 945-го и 971-го проектов. Обе установки обеспечивают максимальную подводную скорость около 31 уз. (надводная скорость – 16 уз.) Изменения в конфигурации оборудования энергоотсека потребовали дополнительных корректур в конструкции АПЛ «Северодвинск», таких, как перепроектировка переборок и установка рецесса в районе линии гребного вала.

 

Screen Shot 2013-03-30 at 11.22.13 AM

ПЛА пр. 955 (фото с сайта deepstorm.ru, автор не установлен).

 

Огромное внимание при проектировании лодки было уделено сокращению уровня производимых ею подводных шумов. Для этого фундаменты всех критических узлов оснащены активной системой активного гашения (САГ) шумов на основе пьезокристаллических приводов. Дискретные низкочастотные составляющие шума удалось также снизить за счет разработки новых типов негорючих спиральнотроссовых амортизаторов на замену применяемым ранее резино-кордовым. В будущем на лодках серии ожидается массовое внедрение композитных элементов конструкции, обладающих высокой прочностью, малым весом и демпфирующими свойствами. К таковым относятся различные вибропоглощающие сотовые каркасы, слоистые балки, пиллерсы, элементы трубопроводов и воздуховодов, сокращающие вибрационные шумы на отдельных частотах на 10-30 дБ.

Многообещающим является новый принцип компоновки оборудования энергетических отсеков, разработанный в СПМБМ «Малахит» по теме научно-исследовательских работ «Старомодность». В данном случае уже известный принцип т.н. зональных блоков, раскрепленных с корпусом лодки посредством амортизаторов, дополнен рамой-массой – массивным конструкционным элементом с высокой степенью инертности и высокой резонансной частотой. Этот элемент за счет своей механической инерции в состоянии гасить вибрации установленного на него оборудования энергетической установки, вспомогательного оборудования систем охлаждения и электроснабжения (также амортизированы на собственных каркасах). Весь общий каркас зонального блока дополнительно облицован вибропоглощающими панелями. Предполагается, что данный принцип в будущем поможет сократить уровни шумов лодок серии на 10-15 дБ в определенных диапазонах. В обеспечение научно-исследовательских работ по снижению физических полей на АПЛ нового поколения в 1987-1993 гг на «Адмиралтейских верфях» была построена плавучая лаборатория «Кармон-1Э» по проекту ЦКБ «Лазурит». Ее использование предполагалось на полигоне 1 ЦНИИ МО в Приморске.

Вопреки распространенному предположению, ни «Северодвинск», ни «Казань» не обладают водометным главным движителем, а оснащены семилопастным гребным винтом составной конструкции с композитным демпфированием лопастей, что позволяет на 2-3 дБ снизить общий уровень шумов от него. В качестве резервного движительного комплекса для хода на скоростях до 4,5 уз. предусмотрены электродвигатели ГАП-300 мощностью по 300 кВт в откидных колонках в кормовой и носовой частях корпуса. Они же используются в качестве подруливающих устройств. Первоначально этот тип РДК использовался на АПЛ проекта 971. Для проекта 885М в настоящий момент по теме «Ломовик» ведется разработка нового малошумного РДК с кольцевым электродвигателем. В качестве резервных дизель-генераторов предусмотрен автоматизированный АДГ-1000Б мощностью 1000 кВт на базе дизеля 8ДМ-21С производства уральского дизель-моторного завода.

 

По материалам статьи: Проект 885 и 885М «Ясень». А.Коновалов. По материалам сайта http://cale.strana.de Гамбург, ФРГ. Сентябрь 2011, доклада “Ядерная энергетика и атомный подводный флот” В.Лебедева и сообщений на научных конференциях.

 

ПРИМЕЧАНИЕ: *Официальные упоминания об этих типах реакторов и энергетических установок, удалось найти еще в нескольких местах. Практически, это первые доступные упоминания о закрытых, реализуемых проектах в малых реакторов для ВМФ России. Персонаж выпустивший информацию известный, не официальный, но откуда у автора данные? Другие, появившиеся позже упоминания, куда более официальные, включая описание ПЛА последнего поколения отрывочны но имеются в сети. 

 

(комментарии будут появляться по ходу освещения темы)