Главная / Флот / Флот

Флот

Мускулы гигантов. Часть 3
Энергетические установки авианесущих кораблей

Тяжелый авианесущий крейсер «Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов».

В первых двух частях этой статьи рассказывалось о зарубежных авианосцах с атомными и газотурбинными энергетическими установками. Теперь мы остановимся на отечественных авианесущих кораблях и их ГЭУ.

(Окончание. Начало см. журнал «Национальная оборона №№4 и 5/2010)

Виктор КАЗЕННОВ

Тяжелый авианесущий крейсер «Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов» проекта 11435. Его полное водоизмещение – 59000 т, наибольшая длина – 304 м, ширина по ватерлинии – 35,4 м, ширина по полетной палубе – около 70 м, площадь полетной палубы – 14800 м2, наибольшая осадка – около 10 м. Авиационное вооружение включает 52 летательных аппарата (истребители Су-33, вертолеты Ка-27 или Ка-29, Ка-27ПС).

Главная энергетическая установка ТАВКР проекта 11435 почти полностью повторяет ЭУ, примененную в проекте 11434: четырехвальная, котлотурбинная, суммарной мощностью 200000 л.с. Увеличенный запас топлива позволил довести дальность плавания на 18 узлах до 8000 миль. Мощность повысили за счет установки новых котлов. Благодаря этому при увеличении стандартного водоизмещения на 10000 т удалось получить скорость полного хода в 29 узлов.

Пар вырабатывается восемью котлами КВГ-4 с повышенной паропроизводительностью до 115 т/ч (по сравнению с 95 т/ч у прежних котлов), давлением 66 кг/см2 и температурой 470°С перегретого пара в коллекторе. Пар для нужд, не связанных с движением корабля, получают за счет отбора от главных котлов, поэтому вспомогательная котельная установка не понадобилась. При нормальном водоизмещении 53050 т экономическая скорость хода составляет 14 узлов при 140 об/мин, боевая экономическая – 18 узлов (180 об/мин). Движители корабля – четыре бронзовых малошумных пятилопастных гребных винта фиксированного шага.

Высоконапорный вертикальный водотрубный паровой котел с естественной циркуляцией и турбокомпрессорным дутьем в топку типа КВГ-4 разработан в ОАО «Специальное конструкторское бюро котлостроения» (Санкт-Петербург), а его изготовителями были ОАО «Балтийский завод» (Санкт-Петербург) и ОАО «Черноморский судостроительный завод» (Николаев, Украина).

В соответствии с требованиями ВМС Индии для авианосца проекта 11430 Vikramaditya ОАО «СКБК» создан модернизированный образец котла КВГ-3 – КВГ-3Д (поколения 3+), работающий на дизельном топливе. Перевод котла КВГ-3 на дизельное топливо и применение электрогидравлической системы РГ-1134Д контроля горения и питания котлов, устанавливаемой взамен гидравлической системы

РГ-1134, привело к следующим конструктивным изменениям и изменениям теплотехнических характеристик котла:

— откорректирована конструкция форсуночных устройств котла с переходом с флотских мазутов на дизельное топливо;

— введены дополнительные импульсы для датчиков системы управления на паровых коллекторах и коллекторах пароперегревателя;

— в связи с переходом на дизельное топливо изменились теплотехнические характеристики котла.

В отличие от схемы котлов типа КВН (КВГ), применяемых в настоящее время в составе энергетических установок, ОАО «СКБК» в интересах ВМФ предложена к рассмотрению перспективная схема котла КВГ6М (КВГ6М-1). В нем часть пара образуется в пароводяном тракте за экономайзером, с последующей подачей пароводяной смеси в паровой коллектор котла под напором питательного насоса. Остальная часть пара образуется в контуре естественной циркуляции. Это придает котлу ряд преимуществ, в том числе:

— обеспечивается постоянство температуры пара в широком диапазоне нагрузок;

— в конвективных поверхностях нагрева могут быть использованы разнообразные типы змеевиковых поверхностей нагрева, в том числе и для парообразующей части;

— в поверхностях нагрева обеспечивается увеличение массовой скорости газа;

— существенно сокращается количество вальцовочных соединений труб с коллектором и обеспечивается переход к более широкому применению сварных соединений при 100% их контроле;

— увеличивается степень использования установленной поверхности нагрева;

— уменьшается количество коллекторов большого диаметра;

— путем снижения температуры уходящих газов перед ТНА обеспечивается повышение КПД котлоагрегата.

В состав паротурбинной установки КТЭУ входят двухкорпусные главные турбозубчатые агрегаты (ГТЗА) типа ГТЗА ТВ12-4 (ГТЗА-674) производства ОАО «Кировский завод» мощностью 33,1 (45 тыс.) л.с. Общая масса ГТЗА составляет 134 т. Ресурс ГТЗА до заводского ремонта – 50 тыс. ч, полный ресурс – 100 тыс. ч, срок службы – 25 лет.

Многолетний опыт эксплуатации КТЭУ на кораблях ВМФ и судах торгового флота выявил ряд проблем, вызванных главным образом недостатками установок указанного типа, которые впоследствии воспрепятствовали широкому использованию КТЭУ на перспективных проектах кораблей и судов ВМФ. Основными недостатками, которые постоянно приписывают КТЭУ, являются:

1) весьма значительные масса и габариты КТЭУ по сравнению, например, с газотурбинными установками;

2) недостаточно высокая экономичность КТЭУ по сравнению с дизельными ЭУ;

3) структурная сложность корабельных КТЭУ (обилие вспомогательных механизмов, необходимых для обеспечения работы главных) затрудняет автоматизацию основных рабочих процессов и техническое обслуживание установки, требует привлечения значительного количества обслуживающего персонала и, в свою очередь, повышает затраты на содержание личного состава. Последнее обстоятельство является весьма существенным, особенно для зарубежных ВМС, где содержание личного состава может составлять до 39% стоимости постройки и эксплуатации корабля;

4) использование КТЭУ с высокими параметрами пара требует высококвалифицированного специально обученного личного состава. Снижение его квалификации приводит к частым авариям и различного рода неисправностям, требующим длительного заводского ремонта.

Опыт использования отечественных КТЭУ надводных кораблей ВМФ и судов гражданского флота выявил ряд проблем, связанных с ускоренным исчерпанием ресурса поверхностей нагрева высоконапорных котлов (ВНК). Как правило, ресурс трубных систем котлов с газотурбинным наддувом на кораблях российского ВМФ в реальных условиях эксплуатации составляет 60-80% от величины назначенного. При этом имеет место ряд случаев выхода из строя поверхностей нагрева после наработки лишь 15-35% от величины назначенного ресурса. Преждевременное исчерпание ресурса трубной системы котлов с газотурбинным наддувом влечет за собой ряд негативных моментов, связанных с проблемой поддержания кораблей в составе сил постоянной готовности и их сохранения в составе ВМФ в целом.

В то же время опыт эксплуатации ГЭУ эскадренных миноносцев проектов 956Э и 956ЭМ ВМС Китая показывает, что применение перспективной системы мокрого бескислородного хранения котлов КВГ-3 на основе применения органических восстановителей, разработанной ФГУП «ЦНИИ им. академика Крылова» и ОАО «СКБК», а также четкое выполнение инструкций по эксплуатации и хранению КТЭУ опровергают тезис «об ускоренном исчерпании ресурса поверхностей нагрева высоконапорных котлов при эксплуатации КТЭУ».

Атомный тяжелый авианесущий крейсер «Ульяновск» проекта 11437. В октябре 1987 г. постановлением правительства СССР были утверждены тактико-технические элементы АТАВКР «Ульяновск», открывающего новое поколение авианосцев – с ядерной энергетической установкой, паровыми катапультами, аэрофинишерами, трамплинами, базированием на них до 70-ти летательных аппаратов. Его полное водоизмещение должно было составлять 75000 т, длина наибольшая – 320 м, ширина по ватерлинии – 40 м, ширина по полетной палубе – 80 м, осадка наибольшая – около 10,5 м. Корабль оборудовался двумя катапультами, аэрофинишерами, тремя подъемниками летательных аппаратов, грузоподъемностью по 50 т (третий установили в корме по левому борту) и трамплином. По сравнению с ТАВКР «Адмирал Кузнецов» и «Варяг» была значительно уменьшена длина надстройки. Впервые в мировой практике был предусмотрен объезд по правому борту авианосца вокруг надстройки для транспортировки совершивших посадку самолетов на кормовые технические позиции или в ангар. Это позволило бы быстро разгружать полетную палубу корабля для взлетно-посадочных операций. Авиапарк составляли 70 летательных аппаратов: истребители Су-33, МиГ-29К и Як-141, самолеты радиолокационного дозора и наведения Як-44, противолодочные вертолеты Ка-27 и вертолеты радиолокационного дозора Ка-31.

Атомный авианосец «Ульяновск».

 

На корабле предполагалось установить четыре ядерных реактора, объединенных в два зональных блока – для кормового и носового эшелонов ядерной энергоустановки. При проектировании базовыми были приняты реакторы КН-3, которые устанавливались на атомных тяжелых ракетных крейсерах проекта 1144 («Киров»), но форсированного типа, с продленным до 12 лет ресурсом активной зоны. На «Ульяновске» они получили обозначение КН-3-43. Общая мощность четырехвальной ядерной энергетической установки достигла 280000 л.с. (4х70000 л.с.), как и у американских атомных авианосцев типа Nimitz. При этом полная скорость корабля должна была составить около 30 узлов. Кроме практически неограниченной дальности плавания, ядерная энергетическая установка «Ульяновска» позволила бы резко увеличить запас авиационного топлива и авиационного боезапаса за счет больших объемов, занятых на котлотурбинных кораблях под котельное топливо.

Кроме того, на авианосце устанавливалось два котла КВГ-4 производительностью по 115 т/ч для обеспечения работы катапульт с возможностью их использования для ГТЗА и общекорабельных потребителей в случае вывода из действия реакторов. К сожалению, АТАВКР «Ульяновск» не был достроен. В 90-е годы его корпус разобрали на стапеле.

Нельзя не упомянуть и о нереализованном проекте универсального десантного корабля проекта 11780, близкого по своим характеристикам американским кораблям данного класса. «Черноморскому судостроительному заводу» (Николаев) даже были заказаны два корабля этого проекта – «Кременчуг» и «Херсон», однако распад страны не позволил ввести их в строй.

 

Варианты размещения личного состава десанта и военной техники на УДК проекта 11780.

 

Корабли проекта 11780 имели водоизмещение около 25000 т. Они должны был нести до двух батальонов морской пехоты (1000 человек), до 30 летательных аппаратов и, разумеется, десантные корабли на воздушной подушке – от 2 до 4 в зависимости от размеров, либо большее количество меньших по размерам десантных катеров.

Проект 11780 выгодно отличался от своих западных «одноклассников». Советские конструкторы изначально заложили в проект мощную энергетическую установку, позволяющую развивать ход до 30 узлов, и более мощное вооружение, включая ЗРК средней дальности и артиллерийскую установку АК-130, что значительно повышало живучесть корабля и его возможности по поддержке десанта. Следует также отметить, что высокая скорость позволяла использовать проект 11780 в качестве противолодочного корабля. При небольшой переделке проекта с монтажом трамплинной палубы, эти УДК могли бы нести 6-8 истребителей МиГ-29, обеспечивающих ПВО соединения.

Как заявил агентству РИА «Новости» руководитель направления гособоронзаказа Объединенной судостроительной корпорации (ОСК) А.Ф. Шлемов, для ВМФ РФ планируется построить как минимум три авианосца с базированием на Северном и Тихоокеанском флотах. Это будут корабли с атомной энергетической установкой водоизмещением порядка 50-60 тыс. т.

По словам А.Ф. Шлемова, на новом российском авианосце будут базироваться палубные истребители обычной конструкции, то есть с горизонтальным взлетом. Самолетную группировку будет составлять истребители пятого поколения. При этом новый корабль не будет нести ударного ракетного вооружения, то есть это будет чистый «плавучий аэродром», а не тяжелый авианесущий крейсер, каковым является пока единственный российский корабль такого класса «Адмирал флота Советского Союза Кузнецов».

Выбор силовой установки, сделанный в пользу АЭУ, является, по всей видимости, единственно верным для России. В нашей стране есть опыт и возможности создания подобных сложных систем. АЭУ значительно расширяет возможности авианосной группировки с точки зрения автономности плавания, делает более дешевым содержание кораблей такого типа. Ведь нельзя исключать, что новые российские авианосцы, как и «Адмирал Кузнецов», будут «жить» на рейде, во всяком случае, на первых этапах своего существования. Ведь создание системы базирования столь крупных кораблей – непростая с технической точки зрения, а также весьма затратная задача.

Решение задачи по созданию АЭУ перспективного российского авианосца может идти по двум основным направлениям:

— эволюционный, который подразумевает использование огромного задела по энергетическим установкам авианесущих кораблей проекта 11437;

— революционный – разработка совершенно новой АЭУ.

 

Накопленный опыт, который имеется у отечественных специалистов по проекту 11437 нельзя сбрасывать со счетов. Проектирование корабля велось Невским ПКБ (Санкт-Петербург). Следовательно, все наработки «живы», и их можно реанимировать при проектировании и строительстве перспективного проекта авианосца, при этом сэкономить определенное количество финансовых средств из государственного оборонного заказа

Революционный путь все более явственно просматривается в деятельности ряда бюро-проектантов кораблей и судов ВМФ и ведущих научных институтов. Ставится цель создать совершенно новую АЭУ для надводного корабля (НК) с ее наиболее полной унификацией с уже существующими АЭУ АПЛ ВМФ. Как следствие, участие в создании установки «достаточно узкого круга» предприятий-контрагентов, создание этим предприятиям приоритетных финансовых условий, обеспечение им серьезного набора научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок (НИОКР). Преимущество данного пути неоспоримо – речь идет о разработке совершенно новой энергетической установки. Но у революционного направления есть и серьезные недостатки. Это, прежде всего, высокая финансовая затратность. Унификация, как таковая, возможна лишь на бумаге, так как энергетические установки НК и ПЛ имеют различные тактико-технические требования. Попытка такой унификации уже была предпринята в ВМС Франции на авианосце Charles de Gaulle, которая не привела к ожидаемым результатам. На этом корабле могут применяться только легкие летательные аппараты для взлета с паровой катапульты по причине нехватки пара. Но самое главное – корабль практически не находится в технически готовом состоянии из-за проблем с ЭУ.

Вот почему руководству ВМФ России необходимо внимательно присмотреться к предложениям французских корабелов, в том числе, и по вопросу возможного приобретения УДК типа Mistral. Как гласит народная пословица: «Гладко было на бумаге, да забыли про овраги!»