proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2021 год
  Агентство  ПРоАтом. 24 года с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Обсудим?!
Способствует ли безопасности атомной отрасли закрытость (усиление режима)?
Да
Нет
Сильнее влияют другие факторы

Результаты
Другие опросы
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. Информация: (812) 438-32-77, E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[28/01/2011]     Атомный гидроплан

В.И.Сычиков,капитан I ранга,  д.т.н., профессор Военно-морского инженерного института, Санкт-Петербург

На конференции «Состояние и перспективы развития гидронавтики в Российской Федерации», прошедшей в ноябре 2010 г. в «СПМБМ «Малахит»,  приуроченной к 45-летию нового направления в подводном кораблестроении – созданию глубоководных комплексов и специальных технических средств с атомной энергетикой, были сделаны следующие выводы:



  1. ХХI век станет веком освоения человечеством сырьевых богатств Мирового океана.
  2. Россия еще сохраняет передовые позиции в освоении глубин мирового океана, но без придания этому направлению общегосударственной значимости утратит их.
  3. Только атомная энергетика обеспечит освоение континентального шельфа.
В чем причина активизации деятельности по освоению глубин Мирового океана? Возрождение интереса к Мировому океану объясняется огромными залежами полезных ископаемых, залегающих на континентальном шельфе и в его глубинах. В табл.1 проведено сопоставление потенциальной ценности минеральных ресурсов, залегающих  на суше и море. Под водами Мирового океана находится в 17,5 раз больше марганца, кобальта в 15,3 раза, на 38% больше углеводородов, газоконденсата и газогидратов.

Таблица 1. Сопоставление потенциальной ценности минеральных ресурсов континентов, транзиталей и Мирового океана


С учетом быстрого исчерпания наземных ресурсов, это создает напряженную ситуацию в мире. На рис.1 представлена динамика открытия новых месторождений полезных ископаемых на суше. В 2000 г. число новых открытых месторождений не превышает сотни. И это при опережающем росте потребления.

Откуда в ближайшем будущем человечество будет черпать необходимые ресурсы? Из дна Мирового океана.


Рис.1 Динамика открытия новых месторождений на суше

Прогнозные оценки

С 1982 г. начался раздел, пока мирный, Мирового океана. Но уже сегодня обостряется обстановка в связи с разделом зон в Северном Ледовитом океане. Передел материковых склонов неизбежен. На главенство в этом переделе претендуют, в первую очередь, США.

Барак Обама уже принял решение об увеличении военного бюджета Пентагона в период с 2011 по 2015 г. на сто млрд долларов. В январе 2010 г. исследовательская компания «Douglas-Westwood» обнародовала прогноз, в котором утверждается, что в ближайшие десять лет министерства обороны крупнейших стран мира потратят на приобретение автономных подводных аппаратов (АПА) военного назначения 1,1 млрд долларов.
Совокупные затраты на подводных роботов с 2010 по 2019 г. достигнут 2,3 млрд долларов. Потребность в АПА, в боевых  и промышленных подводных роботах в ближайшие десять лет составит около 1,4 тыс. аппаратов.

До 2020 г. ВМС США планируют создать в Мировом океане глобальную систему борьбы с флотами противников. Суть ее - отказ от устаревшего способа борьбы “корабль против корабля”. Эта система будет основываться на применении дистанционно управляемых аппаратов, дистанционной передаче данных об обстановке и применении высокоточного морского оружия. Основной акцент борьбы с флотами противника - применение нового вида высокотехнологичного оружия: пилотируемых и беспилотных морских подводных аппаратов, как роботов, так и их носителей.

Что имеем в России?

Российская Федерация в соответствии со ст. 76 Конвенции ООН по морскому праву 1982 г. и исследованиями, проводимыми на протяжении десятков лет, может претендовать на расширенный континентальный шельф за пределами двухсот морских миль по арктическому побережью. Наибольший интерес для России представляет континентальный шельф Центрального Арктического бассейна. В этом районе, кроме значительных месторождений нефти и газа, обнаружены промышленные скопления россыпного золота, олова, алмазов и платиноидов.

Именно поэтому приарктические государства ведут активную деятельность по освоению данного района, и особую актуальность для России приобретают проблемы определения и обоснования внешней границы континентального шельфа в Северном Ледовитом океане, а также делимитации шельфа со смежными государствами. Но особенно оживленными споры  по вопросам делимитации границ арктического бассейна становятся тогда, когда кому-либо  из участников удается создать новые эффективные технические средства, расширяющих границы выполнения этих работ. Полученный недавно опыт арктических работ с использованием автономных подводных роботов, оснащенных совершенным оборудованием и действующих с бортов современных ледоколов, оказался достаточно эффективным.

Возросшие технические возможности современных подводных роботов позволяют производить:

- обзорно-поисковые работы, инспекцию подводных сооружений и коммуникаций (трубопроводов, кабелей, водоводов);

- геологоразведочные работы, включающие топографическую и фото-видеосьемку морского дна, акустическое профилирование и картографирование рельефа;

- подледные работы, в том числе прокладка трубопроводов, кабеля на арктическом дне, обслуживание систем наблюдения и освещения подводной обстановки;

- океанографические исследования, мониторинг водной среды;

- работы военного назначения, включая противолодочную разведку, патрулирование, обеспечение безопасности буровых платформ и т.п.



Рис.2 АГПА «Поиск 6»

Следующий автономный глубоководный аппарат проекта 16810 «Русь» был построен «Адмиралтейскими верфями» и  в 2000 г. вошел в состав ВМФ. В 2000-2005 гг. была проведена его модернизация. Но доля полезной нагрузки и автономность не изменились.

На рис.3 показаны различные типы отечественных глубоководных роботов (ГР).
>
Рис.3 Глубоководные роботы

В количественном плане мы значительно отстаем по развитию этого направления, хотя по техническим характеристикам  ГР вполне соответствуем мировому уровню.

Так, первый автономный необитаемый подводный аппарат АНПА «Пилигрим» имел следующие характеристики:

- рабочая глубина – 3000 м;

- вес  ~ 300 кг;

- габариты – Æ 0.45 х 3,0 м;

- максимальная скорость – 3 м/с;

- автономность (при v = 1.5 м/с) ~ 20 час  (пробег ~ 100 км);

- поисковая производительность при работе:

- низкочастотного  гидролокатора (НЧ ГБО)  - до 3 кв. км/час 

- высокочастотного гидролокатора (ВЧ ГБО) - до 0,7 кв. км/час

- фотосистемы - до 10 000 кв. м/час,

- ошибка навигации (при дальности между АНПА и обеспечивающим судном не более 2000 м), не более  ~ 10 м;

- максимальное волнение моря для проведения работ – 3 балла.

Более глубоководный АНПА «Клавесин» (первая модификация  «М» 2001 г., вторая 2010 – «Клавесин – 1РМ-СФ»), был задействован при проведении комплекса исследований по определению внешних границ континентального шельфа России в арктическом бассейне.
Его характеристики:
- глубина – 6000 м; 
- масса – 960 кг;
- габариты: 4,22×1,22×1,32 м;
- скорость – 1 м/с;
- автономность – 48 ч.

Новые задачи

Чтобы полноценно и комплексно обследовать шельфовые и донные месторождения Мирового океана требуется принципиально иная энергетика, иное конструктивное решение. Подобно тому, как на смену аэростатам в ХХ в. пришли аэропланы и геликоптеры, так и при освоении мирового океана в ХХI в. ожидается переход к подводным гидропланам.

Для этого необходимо отказаться от громоздкой и ненадежной балластной системы погружения-всплытия, от размещения внутри прочного корпуса аппарата оружия, систем охлаждения и различных выдвижных устройств, громоздкого двигательно-движительного комплекса, перейти к разборному прочному корпусу без шпангоутов и с минимальным числом отверстий. Если мы сможем решить эту задачу, то обеспечим возможность работы на глубине 6000 м при очень компактных размерах глубоководных аппаратов.

Уменьшение толщины прочного корпуса

Для уменьшения толщины прочного корпуса мы предлагаем следующие конструктивные решения:

1.применение легких и прочных материалов (например, титан марки Ti 37, а для электроповодки и теплоизоляции – графен);

2. сведение к минимуму диаметра и числа отверстий и сварных швов за счет отказа от гидростатического принципа системы погружения-всплытия, выдвижных устройств и размещения боекомплекта в прочном корпусе;

3.применение новой конструкция уплотнения для разъемов прочного корпуса, улучшающих ремонтопригодность оборудования внутри прочного корпуса
 (авт. св. на изобретение ВМИИ);

4. применение водометов с приводами от высокооборотных погружных электродвигателей, исключающих сальниковые уплотнения, главные упорные подшипники внутри прочного корпуса;

5. уменьшение массогабаритных характеристик силовой энергетической установки.

Конструктивные решения, позволяющие снизить массогабаритные характеристики ЯЭУ

1.Применение забортных конденсаторов пара с внутритрубной конденсацией пара, уменьшающие объем конденсатора вдвое;

2. Применение модульной ЯЭУ с ядерным реактором на быстрых нейтронах со свинцово-висмутовым теплоносителем, имеющим преимущества перед  ВВР не только по массогабаритным характеристикам (МГХ), но и по надежности, ядерной и радиационной безопасности;

3.Применение магнитогидродинамических насосов, которые увеличивают экономичность, снижают шумность, повышают надежность и радиационную безопасность (РБ) установки;

4.Применение прямотрубных, прямоточных парогенераторов без пароперегревателей, сепараторов, с внутритрубным течением ЖМТ;

5. Применение биротационного реактивно-роторного двигателя, в котором преобразование внутренней энергии пара в кинетическую энергию происходит в соплах и там же за счет реактивной тяги преобразуется в механическую энергию соплового двигателя. Сверхзвуковые сопла позволяют в 2-4 раза сократить число ступеней двигателя, отказаться от турбинных лопаток, что повышает экономичность, снижает стоимость и шумность двигателя;

6. Применение торцевых генераторов с вращающимися постоянными магнитами. Биротационный двигатель это наше изобретение, а торцевые генераторы созданы Новосибирским политехническим институтом. Полученный в них электрический ток выпрямляется, суммируется и инвертируется в ток стандартного напряжения и частоты (или требуемой частоты);

7. Применение теплового аккумулятора - биологической защиты позволяет: отказаться от аккумуляторных батарей (АБ); обратимых преобразователей и третьего контура;  повысить экономичность и получить форсажный режим движения.

На рис.4 показана конструкция кормового электродвигателя, водомета и рулевого устройства (изобретение ВМИИ). Забортные конденсаторы с внутренней конденсацией пара – разработка Севастопольского училища. Такое решение позволило получить очень хорошую компактность. Мы отказались от циркуляционной трассы, от насосов.


Рис.4 Центральный водометный движитель

Поворотное устройство позволяет гидроплану маневрировать как по горизонтали, так и по вертикали.

На рис.5 представлена структурная энергетическая схема модульной ЯЭУ. В ней используется СВБР с парогенератором. Внутри у него МГД насос. Циркуляция осуществляется из активной зоны по трубкам и обратно в АЗ. На выходе из парогенератора располагается охватывающий биротационный двигатель и группа вращающихся сопел. Объединение двух вращательных движений осуществляется в торцевом генераторе. Таким образом, мы получаем электроэнергию, которую затем преобразуем для движения корабля. Внизу конденсатно-питательный турбонасос, забортный трубный конденсатор и блок питания клапанов.



Рис.5 Энергетическая схема модульной ЯЭУ

Модульная ядерная энергетическая установка получается очень компактной, а горизонтальная компоновка делает её исключительно удобной для размещения на глубоководном аппарате.
На рис.6 показаны продольное и поперечное сечения установки. На продольном сечении представлены 9 дисков главного двигателя. Сам аппарат 4-ступенчатый. На одном диске находятся 1 и 3 ступени, на втором – 2 и 4-я.  1 и 3 ступени - сверхзвуковые сопла,  2 и 4-я – дозвуковые сопла. Так как давление пара 5 МПа необходимо всего 4 ступени преобразования  вместо обычных 12 ступеней.


Рис.6 Продольное и поперечное сечения движительной установки

Торцевые генераторы представляют собой постоянные вращающиеся магниты и неподвижные статорные обмотки.
Так как температура застывания сплава ЖМТ (44,5% свинца и 45,5% висмута) 132о в составе предусмотрен водоподогреватель.

Атомный подводный гидроплан  «Неукротимый»
Мы провели сравнение характеристик малой ПЛ пр. 865 «Пиранья» и сконструированного нами атомного боевого подводного гидроплана «Неукротимый». 


 
На рис.7 показано поперечное сечение гидроплана с жилым отсеком на 3 человека, всплывающей камерой и необитаемым энергетическим модулем. Наружный диаметр гидроплана 3 м, толщина корпуса 15 см. Общая длина 20 м.



Рис.7 поперечное сечение гидроплана вместе с жилым отсеком

Главное преимущество атомного гидроплана – его двойное назначение. Он может решать задачи МЧС, экологические задачи, выполнять функции глубоководной электростанции, снабжения электроэнергией тех же глубоководных роботов, а также различные задачи боевого назначения, как то: носитель боевых и промышленных роботов, ракето-торпедного, торпедного и минного оружия, разведка и боевые действия, операции ОСНАЗ.

Изготовление, доставка и эксплуатация АПГ

На рис.8 показана схема доставки и размещения по месту дислокации атомного гидроплана. Отечественный судостроительный комплекс последнее двадцатилетие находится в весьма сложном положении. Для строительства  гидропланов верфи не требуются. Оборудование АПГ изготавливается при серийном и даже поточном производстве на соответствующих машиностроительных предприятиях и поступает на сборку в главный сборочный цех. С помощью железнодорожного транспорта АПГ доставляется в ангар-хранилище, где производится сборка крыльев, оснащение боекомплектом, швартовые испытания. Под воду АПГ уходит по слиповой или лифтовой системе. Возвращение аналогичное.



Рис.8 Схема изготовления, доставки и обслуживания гидроплана

Таких мест размещения построено уже достаточно. Корабль этот никто не увидит, так как он всегда находится в подводном положении.

Заключение

- Малые размеры, минимальные физические поля, неограниченная автономность, возможность находиться на большой глубине и даже залегать на материковых склонах и ложе океана позволяют гидроплану иметь высокую скрытность.

- Действуя  в широком диапазоне глубин (до 6 000 м), он практически недосягаем средствам обнаружения,  а, следовательно, и средствам огневого поражения противолодочных сил.

- Подводные гидропланы практически невидимы  для сил космической разведки, ПРО, ПЛО, ПВО, а для них представляют смертельную опасность.

- АГП должны: расчистить боевое поле для нанесения решающего поражения противнику основной группировкой, снизив тем самым потери своих и союзнических тяжелых боевых платформ и предотвратить гибель своих и союзнических самолетов, вертолетов, подводных лодок, надводных кораблей; позволить спасти экипажи; обеспечить электроэнергией глубоководные добывающие платформы, произвести зарядку аккумуляторов глубоководных роботов.
 

 
Связанные ссылки
· Больше про Атомный флот
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Атомный флот:
Энергетические блоки атомного подводного флота

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 4.71
Ответов: 14


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 5 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Атомный гидроплан (Всего: 0)
от Гость на 28/01/2011
а еще можно нанороботов на реакторе сделать, чтобы по кишкам ходили и прочищали


[ Ответить на это ]


Re: Атомный гидроплан (Всего: 0)
от Гость на 01/02/2011
А ещё "нанороботов можно запустить" для прочистки мозгов, чтобы не трендеть одно и то же по любому поводу


[
Ответить на это ]


Re: Атомный гидроплан (Всего: 0)
от Гость на 31/01/2011
Новые серьёзные разработки военного назначения должны быть секретны. Так что серьёзность отсутствует? Или наболело? Так как нет внимания и финансирования.WFed.
Если власть у жадных, слабых, оружие - у трусливых -- государство разрушается. Кун-фу-Цзы (2,5 тысячи лет назад)


[ Ответить на это ]


Re: Атомный гидроплан (Всего: 0)
от Гость на 01/02/2011
БСК или бред сивой кобылы
до чего же мы дошли- агония началась
студент


[ Ответить на это ]


Re: Атомный гидроплан (Всего: 0)
от Гость на 02/02/2011
учись, студент. может когда-нибудь и сможешь осилить хотя бы чужие мысли


[
Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.09 секунды
Рейтинг@Mail.ru