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





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: 0.08 секунды
Рейтинг@Mail.ru