Брод је пројектован за извођење борбених дејстава на мору и представља сложену инжењерску конструкцију, која, носећи оружје и сва оптерећења неопходна за извршење постављених задатака, у зависности од задатака који су му додељени, у стању је да плута изнад воде, на води и под водом. Брод је борбена јединица морнарице flota. Оружје и техничка средства брода морају поуздано функционисати у морском окружењу. Брод је инжењерска конструкција посебне врсте, јер мора имати могућност кретања, што се обезбеђује коришћењем главне електране (МПП).
Данас су површински бродови Ратне морнарице различитих земаља опремљени котловско-турбинским, дизел, гасним турбинама, дизел-гасним турбинама, дизел-електричним и нуклеарним електранама. Свака електрана има своје карактеристике рада, предности и мане. Неки су једноставнији у дизајну и раду, имају мању тежину и димензије, брзо се припремају за рад и пуштају у рад, али користе скупо гориво. Други су сложенији, имају велике карактеристике тежине и величине, дуже се припремају за рад и пуштају у рад, али су лаки за руковање и раде на јефтиније гориво.
Русија је велика поморска сила и има своје међународно признате школе бродоградње и бродоградње мотора, котлова и турбина. У Концепту квалитативне и квантитативне реформе Ратне морнарице Руске Федерације (Руска морнарица) приоритет је дат изградњи бродова опремљених дизел, гасним турбинама, дизел гасним турбинама и нуклеарним електранама, док је изградња бродова са ТХЕ је практично напуштено. Већина котловско-турбинских бродова је повучена из флоте и накнадно повучена из употребе, што је довело до смањења специјалности војних машинских инжењера КТЕУ на универзитету за поморство.
Данас се бродови са КТЕУ у саставу руске морнарице могу избројати на прсте. Време ће показати да ли је одлука о напуштању ЦТЕУ-а донета исправно или не.
Крајем 1788. века, да би се обезбедило кретање бродова, почели су да се опремају парним котловима и парним машинама који чине парну електрану (СПУ). Гориво за котлове прво је било огревно дрво, а затим угаљ. Од XNUMX. у Сједињеним Државама је почео да ради први брод на свету са ПСУ, након чега су сви бродови који користе пару почели да се називају паробродима. У то време, скоро сва пловила су била опремљена парним електранама, од малих чамаца до бојних бродова. Након проналаска бродских резервоара за гориво (тзв. Фрам резервоари) и опреме за гориво, поморско мазут почело је да се користи као бродско гориво за ПСУ почетком XNUMX. века, истовремено су почели да се замењују и парне машине. парним турбинама, а главна електрана бродова звала се парна турбина (ПТЕУ) . Појава нове електране захтевала је обуку нових техничких стручњака, касније названих машински инжењери парних електрана (СПУ).
Парна електрана је коришћена на бродовима и пловним објектима до краја 1970-их година прошлог века, а парна турбина, касније названа котловска турбина, и данас је у употреби, њом су по правилу опремљени велики депласмански бродови: носачи авиона, крстарице. и разарачи.
Од 1893. године парна машина електране на парни погон постала је прототип свих мотора са унутрашњим сагоревањем којима су бродови опремљени од почетка XNUMX. века.
Искуство рада котловско-турбинских и дизел електрана је показало да прве имају ниску ефикасност, укључују велики број сложених механизама који заузимају значајне површине и запремине брода, а друге су ограничене снаге, сложене по дизајну, тешке и захтевају висококвалитетно гориво за рад.
У последњој четвртини XNUMX. века, готово истовремено са дизел моторима, изумљене су гасне турбине, чији су прототип биле парне турбине, али су гаснотурбинска постројења постала распрострањена на бродовима и бродовима тек од друге половине XNUMX. века након развоја. поузданих конструкцијских материјала отпорних на топлоту.
Средином 1970-их, површински бродови су почели да се опремају нуклеарним електранама (НПП) након што су тестирани на подморницама. Нуклеарна електрана је и парнотурбинско постројење, у коме се уместо котла за производњу паре користи нуклеарни реактор са генератором паре.
Поред ових електрана, бродови су били опремљени комбинованим електранама, на пример, дизел-парним турбинама (у Кригсмарине, нацистичке немачке морнарице. - Ред.), а и даље су опремљени дизел-гасним турбинама и дизел- електране.
Квалитет и савршенство било које врсте наоружања и војне опреме, као што знате, тестира се ратом. Овај аксиом је у потпуности применљив на бродске електране.
С обзиром да је котловско-турбинско постројење било прво постројење којим су опремљени бродови, оно је прошло тест два светска и неколико локалних ратова и показало висок квалитет и поузданост. Истовремено, дизел електрана (ДЕУ) је тестирана у једном светском рату и локалним поморским сукобима, а гасна турбина (ГТЕП) је тестирана само у локалним ратовима, на пример, рат између Аргентине и Велике Британије за Фокланд (енглески) или Малвинска (шпанска) острва 1982. године.
Искуство рада различитих типова електрана у реалним условима у различитим климатским зонама показало је да је најефикаснија употреба ЦТПП-а на бродовима великог депласмана не нижег од разарача и да троши релативно јефтино нафтно гориво. Истовремено, за рад бродова са дизел моторима и гасним турбинама потребна је значајна количина висококвалитетног лаког нафтног горива. Осим тога, искуство ратних и војних сукоба показало је да је употреба бродова са дизел и гас турбинама на арктичком позоришту операција у зимском периоду могућа само када се допуњују скупљом врстом дизел горива – арктичком (ДТ А ). Погоршање квалитативних карактеристика лаких горива (на пример, катран, заливање и сл.) у условима брода, као што је познато, у свим случајевима доводи до кварова опреме, испадања брода из струје и губитка његове брзине. Бродови чије инсталације троше лака горива имају већу вероватноћу експлозије и пожара током борбених и ванредних оштећења. Поправка бродова на дизел и гасне турбине у ратним условима је дужа, укључујући и због велике опасности од експлозије и пожара горива и потребе да се оно потпуно испразни, а затим да се пуна залиха пренесе у резервоаре. Поред тога, многе врсте поправки на бродовима са дизел и гасним турбинама морају да обављају искључиво висококвалификовани стручњаци из производних погона техничке опреме.
Инсталација бојлер-турбина елиминише многе недостатке својствене ДЕУ и ГТЕУ. Дакле, КТЕУ користи тамне врсте нафтних производа - бродско мазут и погоршање његовог квалитета нема значајног утицаја на рад инсталације, посебно на рад парних котлова. Електране котловско-турбинских бродова су лакше одржаване, што је важно у екстремним условима и дугом одвајању од база.
Осим тога, искуство многих ратова показало је да се у недостатку мазута на броду са котловском турбином минимална брзина може постићи спаљивањем дрва за ванредне ситуације, дрвених предмета и других запаљивих производа прикупљених како на броду тако и на мору у котлови.
Уз борбено искуство у коришћењу различитих електрана (ПП), акумулирано је довољно искуства у њиховом деловању у даљинским походима у мирнодопско време, што је показало високу издржљивост котловско-турбинског постројења у случају ванредних кварова његовог појединачни елементи. Дакле, котловско-турбинско постројење је способно да обезбеди напредовање брода без ометања функционисања бродског погонског комплекса, чак и када ради само један котао. Истовремено, рад једног мотора на бродовима са дизел и гасним турбинама може довести до поремећаја погонског комплекса и напорног рада главног потисног лежаја. Осим тога, поуздан рад дизел и гаснотурбинских инсталација зависи у већој мери од параметара бродског напајања него од рада котловске и турбинске инсталације.
Висока преживљавање, способност кретања са минималним бројем погонских механизама, добра одрживост и ниска зависност од параметара напајања брода важни су фактори у раду котловско-турбинског постројења током дуготрајне аутономне пловидбе брода у удаљеним подручјима. океани у одсуству поморских база.
Процена војно-економске ефикасности употребе бродова најрелевантнија је за мирнодопско време, када се бродови не користе за предвиђену намену, а истовремено захтевају значајне трошкове за њихово одржавање, обуку и школовање посада, гађање и вежбање. и крстарења на велике удаљености.
Познато је да до 70% оперативних трошкова било ког брода отпада на гориво.
На пример, упоредимо економске трошкове бродског горива како бисмо обезбедили пуну брзину котловско-турбинских бродова типа Кронштат и гаснотурбинских бродова типа Николаев за сат времена. Познато је да котловско-турбински брод користи поморско мазут Ф-5, а гаснотурбински брод користи дизел гориво, респективно. Избор ових бродова није случајан, јер процена може бити тачна и објективна само ако бродови имају исту намену и приближно исте перформансе. Треба напоменути да су сви бродови типа „Кронштат“ и „Николајев“ већ повучени из састава руске ратне морнарице на отпад.
Карактеристике перформанси (ТТКС) великих противподморничких бродова (БПК) „Кронштат“ и „Николајев“ и њихових електрана
ТТКС БОД "Кронштат" / БОД "Николаев":
- тип електране: КТЕУ ГТЕУ;
- укупни депласман: ~ 7.600 т / ~ 7.000 т;
- називна снага електране: 90.000 КС / 84.000 хп;
- пуна залиха горива на броду (врста горива): 1.950 тона (мазут Ф-5) / 1.800 (ДТ);
- пуна брзина: 33 чвора / 32 чвора;
- специфична потрошња горива: 0,36 кг / хп сат / 0,25 кг/хп сат;
- домет крстарења (на 18 чворова): 5.200 миља / 6.500 миља;
— просечна цена горива у јулу 2019. цене: 24.000 РУБ/т / 42.000 РУБ/т.
Множењем називне снаге електране са специфичном потрошњом горива и са ценом једне тоне горива, добијамо финансијске трошкове горива да би се обезбедила пуна брзина бродова типа Кронштат и бродова типа Николајев за један сат. , што, респективно, износи 777.600 рубаља по сату и 882.000 рубаља по сату. То значи да ће трошкови горива (поморског мазута) за обезбеђивање дугог рада (флоат) БОД „Кронштат“ бити знатно мањи од сличних трошкова (за дизел гориво) за БОД „Николајев“.
Исти економски прорачуни могу се извршити и за брод са дизел мотором, али је очигледно да ће и они премашити трошкове горива у раду котловско-турбинског постројења.
Заиста, рад котларно-турбинских бродова је јефтинији, о чему сведочи њихова употреба (пловидба) током периода дуготрајног боравка дизел и гаснотурбинских бродова у њиховим базама скоро током 1990-их због високе цене или недостатка дизела. гориво.
Важан фактор који одређује време животног циклуса било ког брода је квалитет и тајминг процеса обнављања његових борбених и оперативних својстава, који се назива поправка. Нажалост, распад СССР-а и нарушавање економских веза између република некада јединствене земље негативно су утицали не само на процес изградње, већ и на процес поправке електрана бродова. Тако се Јужна турбинска фабрика (ЈУТЗ) у Николајеву, која је била водеће предузеће у СССР-у за производњу и поправку бродских гаснотурбинских мотора, данас налази ван Русије, због чега је ремонт бродских гасних турбина мотора захтева велике финансијске трошкове, укључујући и валуту. То значи да је данас поправка брода са гаснотурбинском инсталацијом много скупља од ремонта котловско-турбинских и дизел бродова. Поред тога, период директне употребе дизел и гаснотурбинских бродова одређен је животним веком њихових главних мотора. Према утврђеној процедури, век трајања главних бродских мотора продужава команда флоте на основу закључка специјалиста произвођача о могућности даљег рада мотора. Када се моторни ресурси исцрпе, познато је да је бродовима забрањен излазак на море, а они дуже време мирују у базама, што је недавно примећено у скоро свим флотама Руске Федерације са бродовима совјетске градње.
Сваки историјске Период поставља своје задатке за морнарицу, који захтевају обавезно побољшање борбених и оперативних својстава брода у целини и његових појединачних подсистема, укључујући и електрану. Нове мисије такође намећу строже захтеве за бродове и њихове електране. Постаје очигледно да је приликом доношења одлуке о опремању пројектованог брода овим или другим типом електране потребно пре свега узети у обзир искуство које је електрана стекла у борбеном деловању и способност одабраног типа електране. електрана да се додатно унапреди у циљу повећања ефикасности коришћења брода.
Да би се повећала ефикасност коришћења бродова, могуће је унапредити и један и више елемената њихове електране. Аутори су уверени да је данас могуће, на пример, смањити горивну компоненту трошкова одржавања бродова опремљених свим врстама електрана на нафтно гориво. Смањење компоненте горива може се постићи у следећим областима:
- смањење потрошње горива по јединици тежине електране, на пример, увођењем нових конструкцијских материјала на главне моторе и котлове;
- смањење специфичне потрошње горива због побољшања опреме за гориво и интензивирања процеса сагоревања горива;
- елиминисање "мртве" резерве горива у сервисним резервоарима и "несмањиве" резерве у елементима система горива мотора и котлова;
— проширење асортимана врста нафтних горива које се користе у електрани;
— смањење губитака горива, на пример, услед испаравања;
- очување квалитативних и квантитативних показатеља горива током његовог складиштења у бродским условима итд.
Треба напоменути да смањење компоненте горива повећањем ефикасности употребе бродског горива у свим случајевима доводи, између осталог, до повећања еколошке чистоће и тајности брода у целини.
Очигледно је да котловско-турбинска електрана бродова, испитана ратовима и походима, има перспективу, а што је најважније, резерве за свој даљи развој, модернизацију и унапређење, због чега је прерано напуштати ову врсту електране. Истовремено, данас је неопходно унапредити све друге типове електрана у правцу повећања њихове оперативне ефикасности, узимајући у обзир светско искуство.