В целом Россия отставала в строительстве судов с электродвигателями, однако передовые научно-технические разработки не дремали. Новая страница в истории электродвижения судов была открыта также в Петербурге. Отечественные изобретатели предложили совсем иное техническое решение. В 1903 году было спущено на воду нефтеналивное судно «Вандал» – первый в мире дизель-электроход, построенный на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде и оснащенный дизель-электрической установкой.
Основные преимущества электрического привода – возможность быстро и плавно менять скорость и направление вращения движителя (что улучшает маневренность), низкий уровень шума и вибрации (что важно для пассажирских судов). Кроме того, на дизель-электроходах дизельный двигатель работает в лучших условиях (постоянные обороты), чем на теплоходе с прямым приводом, что снижает расход топлива и увеличивает срок службы дизельного двигателя. Одним из недостатков электроходов является сравнительная сложность силовой установки.
Источники электроэнергии для тягового судового двигателя могут быть разными, например:
– Бортовой двигатель внутреннего сгорания. Такие суда называют дизель-электроходами, иногда их считают разновидностью теплохода.
– Бортовая турбина. Такие суда называют турбоэлектроходами.
– Ядерная силовая установка. Такие суда являются разновидностью атомохода.
– Внешний источник. Например, во Франции, на одном из участков канала Сен-Кантен, использовались туеры-электроходы, получавшие энергию от двухпроводной контактной сети наподобие троллейбусной, т. е. получается «водный троллейбус».
– Аккумуляторы. В связи с малой удельной емкостью аккумуляторов, такие суда используются практически только в развлекательных целях.
– Солнечные батареи. Такие суда чаще всего невелики, и пока они в основном не вышли из экспериментальной стадии.
– Топливные элементы. Такими судами, очевидно, будут заменены дизель-электроходы и частично суда на аккумуляторах. В частности, ВМФ Германии уже использует подводные лодки на топливных элементах.
Атомоход
Атомоход – общее название кораблей, имеющих в качестве основного источника энергии атомную энергетическую установку (АЭУ). Суда с такими установками имеют бо́льшую по сравнению с обычными судами дальность плавания без пополнения запасов топлива; возможность увеличения скорости хода судна без существенного повышения затрат на топливо; концентрацию большой мощности в одном агрегате. Недостатком современных АЭУ является сравнительно высокая их стоимость и низкая рентабельность.
Основа АЭУ – ядерный реактор. Обычно используют водо-водяные реакторы с двухконтурной схемой. При такой схеме замкнутая циркулирующая в реакторе вода (теплоноситель) отдает свое тепло в парогенераторе воде, образующийся пар поступает в турбину. Атомная установка на судне размещается в отдельном отсеке, вход в который осуществляется через санпропускник. Атомная паропроизводящая установка (АППУ) российских атомных ледоколов состоит из двух автономных блоков, каждый из которых включает один реактор и четыре пары генераторов. Масса АППУ ледоколов с железоводяной защитой около 2300 т.
Применение АЭУ на судах создало определенные проблемы, не возникавших ранее перед судостроителями. Эти проблемы потребовали своего решения. Главная проблема определилась радиоактивным излучением реакторов и опасностью неконтролируемой утечки радиоактивности, которая могла привести к облучению экипажа и радиоактивному заражению окружающей среды. Различные аварии, нередкие на обычных судах, на атомоходах могут иметь опасные последствия. Например, столкновения и посадки на мель обычных судов не будут иметь тяжелые последствия. Для атомохода такая ситуация может закончиться трагически, если не будут предусмотрены специальные системы защитных мер.
Поэтому Международная конференция по защите человеческой жизни на море уже в 1960 году разработала основные рекомендации по обеспечению безопасности судов с АЭУ.
Ядерная судовая энергетическая установка (судовой ядерный энергоблок) – совокупность устройств для получения тепловой, электрической или механической энергии как результата управляемой ядерной реакции, осуществляемой в ядерном реакторе. Корабельные (судовые) ядерные энергоблоки, а также плавучая атомная электростанция наряду с одним или несколькими реакторами включают такие элементы, как парогенераторы, паровые турбины, приводимые ими в действие электрические генераторы, а также трубопроводы, насосы и другое вспомогательное оборудование.
Применение биологической защиты и систем контроля за режимом работы ядерного реактора обеспечивают безопасность обслуживающего персонала.
Парогенераторы, паровые турбины – одни из основных компонентов судовых ядерных энергоблоков, что технически делает атомоходы пароходами (а именно – турбоходами) и турбоэлектроходами. Вот только на атомоходах источником тепловой энергии для парогенераторов являются ядерные реакторы.
Различают атомоходы гражданские (атомные ледоколы, транспортные суда) и военные (авианосцы, подводные лодки, крейсеры, тяжелые фрегаты). Первое гражданское судно – ледокол «Ленин» – построено в Советском Союзе в 1959 году.
Атомный ледокол «Ленин» – гладкопалубное судно с удлиненной средней надстройкой и двумя мачтами, в кормовой части размещена взлетно-посадочная площадка для вертолетов ледовой разведки. Ядерная паропроизводительная установка водо-водяного типа, расположенная в центральной части судна, вырабатывает пар для 4 главных турбогенераторов, питающих постоянным током 3 гребных электродвигателя, последние приводят в действие 3 гребных винта (2 бортовых и 1 средний) особо прочной конструкции. Имеются 2 автономные вспомогательные электростанции. Управление механизмами, устройствами и системами – дистанционное. Экипажу созданы хорошие бытовые условия для длительного арктического плавания.
Атомный ледокол «Ленин» в порту Мурманска
Строился ледокол, в первую очередь, для обслуживания Северного морского пути.
Проект атомохода был разработан в ЦКБ-15 (ныне «Айсберг») в 1953–1955 годах после принятия решения о строительстве атомного ледокола 20 ноября 1953 Советом министров СССР. Главным конструктором был В. И. Неганов. Атомная установка проектировалась под руководством Игоря Ивановича Африкантова. Научным руководителем работ был назначен академик А. П. Александров. Корпусная сталь марок АК-27 и АК-28 была специально разработана в институте «Прометей» для ледоколов.
Корабль такого направления строился впервые и потому во время проектирования возникли сложности с компоновкой машинного отделения.
Для решения проблем было решено построить макет машинного отделения из дерева. На этом макете отрабатывались компоновочные решения конструкторов, на нем проще было переделывать фрагменты корабля и куда дешевле. Судно было заложено 25 августа 1956 года на судостроительном заводе им. А. Марти в Ленинграде. Главный строитель – В. И. Червяков.
