Атомный ледокол пр. 22220 (ЛК-60Я)
Иван Кукушкин » 10 Июль 2009 00:25
pdf: http://www.google.com/url?sa=t&source=w ... F-CrE_w9WQ
Двухосадочный ледокол для Арктики
Эскизный проект нового двухосадочного атомного ледокола завершён в 2007 году. В 2008 стартует технический проект, который позволит к 2015 году построить новый ледокол. На создание такой новой техники уходит, как правило, 7-8 лет. К этому моменту начнётся повальное списание стареющих действующих ледоколов. Уже с 2008 года атомные ледоколы начнут выводиться из эксплуатации.
О разработанных технических требованиях и обосновании нового ледокола рассказывает автор концпеции двухосадочного варианта ледокола, д.т.н., заведующий лабораторией ледокольной техники ЦНИИ морского флота Лолий Георгиевич Цой.
Идея нового ледокола возникла через несколько лет после создания в 1974 г. первого атомного ледокола (АЛ) мощностью 55 МВт «Арктика». В 1977 году был сдан в эксплуатацию второй ледокол серии «Сибирь», под проводкой которого в 1978 году выполнен экспериментальный высокоширотный рейс транспортного судна «Капитан Мышевский» транзитом с запада на восток. Уже первые рейсы, а также поход АЛ «Арктика» на Северный полюс в 1977 году выявили преимущества и недостатки атомного ледокольного флота. Появились вопросы, заставившие задуматься, как ледокол можно усовершенствовать для более эффективной эксплуатации. По плану атомный ледокол нового поколения должен был появиться уже в XIV пятилетке, в 1995-2000 гг. Технико-экономическим обоснованием этого ледокола наш институт занимался с 1979 года.
Что выяснилось по результатам эксплуатации АЛ «Арктика»
До ввода в строй этого ледокола не было опыта эксплуатации мощных ледоколов в качестве лидеров работы с транспортным флотом. Кроме атомного ледокола требовалось создать соответствующий транспортный флот, суда достаточной мощности и размерений, чтобы они могли эффективно работать вместе с атомным ледоколом. Выяснились рациональные соотношения между их размерениями и мощностью, а также ряд проблем, связанных с работой атомных ледоколов на мелководье.
АЭУ, потребляющая много охлаждающей воды, на мелкой воде работает недостаточно надёжно. Много внимания было уделено вопросам, связанным с системами охлаждения.
Для работы на ограниченных глубинах специально для Енисея (основное направление Дудинка) первоначально было принято решение о строительстве дизельных ледоколов типа «Капитан Сорокин», так как АЛ типа «Арктика» с осадкой 11м в тех условиях эксплуатироваться не может. В 1978 году такие ледоколы были построены. Но опыт эксплуатации показал, что их мощности недостаточно. Нужен более мощный мелкосидящий атомный ледокол. Ледокол не должен зависеть от запасов топлива, так как чем больше мощность, тем больше топлива надо загружать на него, что ведет к увеличению осадки.
Это привело к созданию в 1989 году мелкосидящего АЛ «Таймыр», который может развивать максимальную мощность на валах при ограниченной осадке (8 м), равную 32,5 МВт по сравнению с 16,2 МВт у дизель-электрического «Капитана Сорокина».
Ледокол на перспективу
С учётом перспективы развития транспортного флота и организации круглогодичных перевозок потребовалось увеличить размеры АЛ по сравнению с атомным ледоколом «Арктика»: для проводки крупнотоннажных судов типа «Севморпуть», который тогда просматривался еще в перспективе. Для судов такого размера требуется более широкий канал. Ощущалась также неоптимальность соотношения между мощностью и водоизмещением ледокола. Для своей мощности он был слишком лёгким, что отрицательно проявлялось в тяжёлых льдах, при форсировании ударами перемычек, торосов и других нагромождений на пути ледокола. Судоводители не могли использовать эти ледоколы на полную мощность. Были вынуждены, работая набегами, снижать мощность, чтобы не «выскакивать» на лед, не клиниться. Масса ледокола для работы в тяжёлых условиях была недостаточна.
Неприятный случай произошёл с ледоколом «Сибирь», который получил опасный крен, наткнувшись на многолетнюю льдину при прорубании перемычки во льдах. Столкнувшись с неподатливым препятствием, ледокол пополз вверх и начал крениться до 20 градусов. Для более эффективной работы ледоколу явно не хватало массы, кинетической энергии. На основании полученного опыта эксплуатации уже в конце 1970– начале 1980-х гг. пришли к выводу, что ледокол этого класса надо несколько увеличить, повысить его ледопроходимость. Обводы корпуса ледокола практически повторяли обводы ледокола «Москва» финских проектировщиков, которые также ещё не имели собственного опыта эксплуатации. Не хватало достаточного объёма исследований.
В результате дальнейших работ пришли к пониманию того, что за счёт оптимизации обводов можно значительно увеличить ледопроходимость ледокола без значительного повышения мощности. Модельные испытания были проведены в нашем Арктическом институте и у финских коллег. Установили, что только за счёт улучшения формы обводов может быть обеспечена такая же ледопроходимость как и при полуторократном увеличении мощности, то есть обеспечивается её 50% экономия. Параллельно изучались варианты, предлагаемые зарубежными судостроителями. Проводились натурные испытания дизельных ледоколов «Капитан Сорокин» и «Капитан Николаев» (после их переоборудования немцами и финнами). Исследовались различные формы обводов: цилиндрические, конические (ложкообразные) — предложенные финскими судостроителями, и ледорезные понтонообразные — предложенные немецкой фирмой. С точки зрения ледопроходимости (повышения её в 1,5 раза) они являются весьма многообещающими, в частности, для работы в ровных льдах, но при хороших ледовых качествах ледоколы должны обладать удовлетворительными мореходными качествами, учитывая потребность в длительных переходах в открытом море как вокруг скандинавского полуострова на западе, так и при переходе из Владивостока в Арктику, использование ледоколов для буксировок крупных сооружений или судов в период летней навигации. Поэтому необходимо заботиться и о мореходности ледоколов.
Немецкие и финские варианты показали, что не стоит увлекаться экзотичными обводами, потому что они не позволяют обеспечить универсальность, нормальную работу в морских условиях.
«Капитан Николаев» (с ложкообразным носом) при переходе вокруг Скандинавии попал в сильный шторм и получил очень сильные разрушения и трещины в корпусе, вплоть до протечки в машинном отделении. В результате слеминга отлетело всё оборудование в каютах. Такие мощные были удары. Переоборудованный «Капитан Сорокин» (с понтонообразным носом) тоже испытал сильные удары на волнении. Кроме того, по собственно ледовым качествам он оказался маломаневренным. В сплошном припайном льду он вырезал красивый ровный канал, работал действительно эффективно. А в старом забитом канале, торосистых льдах он работал уже как бульдозер, толкая лёд перед собой.
Наши усилия были сосредоточены в основном на отработке универсальных обводов – традиционных, клинообразных. Такая форма позволяет усовершенствовать обводы, сохраняя удовлетворительные мореходные качества.
Круглоготичная эксплуатация и новые размерения
Наши самые мощные ледоколы типа «Арктика» могут обеспечить навигацию по СМП в Восточном районе только в течение 7 месяцев, что демонстрируется прилагаемым графиком. Для обеспечения надёжной круглогодичной работы необходимо повысить ледопроходимость. В частности, ледопро-ходимость ледокола – лидера для круглогодичного плавания на всем протяжении Севморпути должна быть около 3,5 м. Под ледопроходимостью понимается предельная толщина ровного сплошного льда, преодолеваемого ледоколом непрерывным ходом с минимальной устойчивой скоростью 2 узла. Но пока с точки зрения перспективы перевозок потребности в таком сверхмощном ледоколе нет. Сейчас для надёжной работы в Карском море до Дудинки достаточно обеспечить ледопроходимость 2,6 м. Поэтому первое требование к новому ледоколу – повышение ледопроходимости с 2,3 м (как у «Арктики») до 2,6 м.
В последнее время начал меняться состав транспортного флота. При освоении нефтегазовых шельфовых месторождений требуются крупнотоннажные танкеры для вывоза углеводородного сырья на экспорт. Крупнотоннажные челноки, которые строятся для Печорского моря (для Приразломного месторождения, для Варандея) дедвейтом 70 тыс.тонн имеют ширину 34–36 м. У судов со 100-тысячным дедвейтом ширина и того больше – 42-44 м. Вот с такими широкими и тяжёлыми судами надо иметь дело и под них прокладывать канал соответствующей ширины. Его размерами определяется скорость проводки судов.
Зависимость скорости проводки судна от ширины ледокола определялась как на основании опыта работы ледокольного флота, так и специально проведенных испытаний. В 2002 году в рамках проекта «Сахалин-1» была осуществлена экспериментальная проводка крупнотоннажного 100-тысячного танкера «Приморье» двумя ледоколами – линейным ледоколом «Красин» мощностью на валах 26,5 МВт и вспомогательным «Магадан» мощностью 7 МВт. С одним ледоколом ширина канала недостаточна, и танкеру приходится самому доламывать кромки льда после ледокола. Скорость неприемлемо низкая и к тому же неустойчивая. Для экономики проводки судов ширина канала имеет очень большое значение.
Запас по мощности
Другим важным моментом является мощность ледокола. С одной стороны, можно усовершенствовать обводы. Ледопроходимость в пределах 2,7-2,8 м можно получить, улучшив форму обводов. Последний атомный ледокол «50 лет Победы» имеет усовершенствованные по предложению ЦНИИМФа обводы носовой оконечности. Они не совсем такие, как предполагается по новому проекту, но многое уже сделано. Наклон форштевня составляет уже 21 градус вместо прежних 27, ватерлинию раскрыли с 28 до 35 градусов. Побольше развалили шпангоуты. Эти усовершенствования, сохранив клиновидный профиль, позволили сэкономить до 50% мощности и выйти на 2,6-2,7 м ледопроходимости. В ЦНИИ им. Крылова были проведены сравнительные модельные испытания, которые подтвердили ожидаемые преимущества усовершенствованных обводов корпуса, предложенных ЦНИИМФом.
В перспективе для безопасных проводок крупнотоннажных судов ледоколу необходимо иметь запас по мощности. При проводке ледоколом «Красин» танкера «Приморье» в однолетних тонких льдах толщиной 40-60 см его уровень мощности при незначительной торосистости колебался в пределах 50%. А в торосистых льдах (3-4 балла) скорость резко падала, и неоднократно возникали критические ситуации. В экстренном порядке приходилось передавать на танкер команду о быстром реверсе, дабы он не столкнулся с ледоколом. Тяжёлые участки «Красин» проскакивал за счёт форсирования мощности, до 100% (Рис.3).
С крупнотоннажными судами надо работать аккуратно и специально разрабатывать тактику их проводки с учётом новых требований и задач.
Ледокол для реки и моря
Проведенные исследования и эксперименты показали, что, как уже упоминалось, для ледоколов класса «Арктика» необходимо увеличить размерения в плане, то есть ширину и длину. Но тогда атомный ледокол, которому не требуется запасов топлива, начинает всплывать. Целесообразное уширение с 28 до 33 м позволяет ледоколу обеспечить всплытие на 2 м и он будет иметь безбалластную осадку в пределах 8,5 м. Этого достаточно для захода в Дудинку, Обскую губу, где проходная осадка 9м. У Харасавэя (п-ов Ямал) появится возможность подходить к припаю.
Для того, чтобы увеличить массу АЛ и глубоко посадить винты применительно к тяжелым ледовым условиям на морских трассах, необходимо принять жидкий балласт. Для увеличения осадки на 2 м требуется около 8-9 тыс. тонн балласта. С принятым балластом АЛ сможет эффективно использовать свою мощность и инерцию. Балласт у ледокола «Арктика» составляет около 2 тыс. тонн. Для 9-тысячного балласта необходимо создание специальной балластной системы.
Таким образом, ситуация с всплытием ледокола натолкнула на мысль о создании АЛ с двумя осадками. В безбалластном варианте ледокол может заходить в мелководье, осуществляя проводку судов непосредственно в Дудинку. То есть, новый ледокол сможет заменить два типа существующих судов: ледокол класса «Арктика» и класса «Таймыр».
Ледопроходимость предлагаемого двухоса-дочного ледокола должна быть около 2,8-2,9 м, учитывая необходимость работы с крупнотоннажными судами. С применением усовершенствованных обводов на валах достаточно иметь мощность 60 МВт. У «Арктики» она равна 49 МВт. Ледокол нового поколения при обосновании получил шифр ЛК-60Я.
Предложенная идея судостроителям, к сожалению, не понравилась. Они не согласились с тем, что при малой осадке 8,5 м можно будет обеспечить переработку большей мощности, чем на ледоколе «Таймыр». Были проведены исследования процессов кавитации и аэрации винтов в ЦНИИ им. Крылова, которые показали, что при малой осадке можно переработать 80% установленной мощности—48 МВт. Этим подтвердились выполненные ранее оценки ЦНИИМФа. При такой мощности ледопроходимость составит 2,5-2,6 м по сравнению с 2 м у «Таймыра», то есть новый ледокол будет более эффективен и при ограниченной осадке.
Расчеты показали, что для обеспечения перспективных перевозок в Карском море вместо пяти традиционных ледоколов (3 типа «Арктика» и 2 типа «Таймыр») достаточно трёх двухосадочных ледоколов, что даёт значительный выигрыш в затратах на строительство. Имеется и целый ряд других преимуществ: уменьшаются затраты на ремонтную базу, сокращаются простои на участках стыковки двух типов ледоколов при переходе река-море за счёт сквозной проводки одним типом ледокола.
У двухосадочного ледокола есть ещё одно преимущество: маневрируя балластом, он может «подпрыгивать» только на отдельных коротких мелководных участках, а в остальном работать с максимальной осадкой на полной мощности. При этом будут обеспечены и большая скорость, и большая проходимость. Кроме того, большое количество жидкого балласта позволит ледоколу легко высвобождаться из заклиниваний при работе в тяжелых льдах арктических морей.
Оборудование нового поколения
На ледоколе нового поколения будет применено принципиально новое перспективное оборудование. Прежде всего, это касается главной энергетической установки, в состав которой входят две реакторные установки, паротурбинная установка с двумя главными турбоагрегатами, три гребных электродвигателя, работающие соответственно на три гребных винта фиксированного шага. Система электродвижения, основанная на принципе переменно-переменного тока, будет работать по схеме: синхронный генератор – преобразователь частоты – синхронный электродвигатель. В результате повысится КПД и снизятся массогабаритные показатели установки.
Проект реакторной установки разрабатывает ФГУП «ОКБМ». Это будет прогрессивная моноблочная ЯЭУ типа РИТМ-200 с повышенным уровнем защиты. Период между перегрузками активной зоны у этой РУ составит 7 лет в отличие от 2,5-3 лет у существующей установки типа КЛТ-40. Новая установка дает почти двукратный выигрыш по габаритам и массе. Последнее имеет важное значение для обеспечения минимальной рабочей осадки ледокола. ЯЭУ моноблочного типа с большей (60%) естественной циркуляцией потребует гораздо меньшую мощность насосов. Повышается уровень защиты и коэффициент использования мощности (0,75). Моноблочность, естественная циркуляция, воздушное охлаждение – все эти факторы, задействованные в новой установке, повышают безопасность её эксплуатации. Турбогенераторную установку будет изготавливать ОАО «Калужский Турбинный завод». Подобную установку завод делает для плавучей атомной электростанции.
Гребная электрическая установка, вероятнее всего, будет зарубежной поставки.
Архитектурно-конструктивный тип двухоса-дочного ледокола традиционный. Однако с более комфортными условиями обитаемости. Все жилые помещения будут расположены в надстройке
Ожидаемые параметры перспективного двух-осадочного ледокола типа ЛК-60Я в сравнении с существующими атомоходами приведены в таблице.
Стоимость нового ледокола достаточно высокая. Но, возможно, с передачей атомного ледокольного флота в атомную отрасль решение проблемы финансирования строительства ледоколов нового поколения упростится, что позволит стране возобновить работы по активному освоению богатств арктического Севера России.
Эскизный проект нового двухосадочного атомного ледокола завершён в 2007 году. В 2008 стартует технический проект, который позволит к 2015 году построить новый ледокол. На создание такой новой техники уходит, как правило, 7-8 лет. К этому моменту начнётся повальное списание стареющих действующих ледоколов. Уже с 2008 года атомные ледоколы начнут выводиться из эксплуатации.
О разработанных технических требованиях и обосновании нового ледокола рассказывает автор концпеции двухосадочного варианта ледокола, д.т.н., заведующий лабораторией ледокольной техники ЦНИИ морского флота Лолий Георгиевич Цой.
Идея нового ледокола возникла через несколько лет после создания в 1974 г. первого атомного ледокола (АЛ) мощностью 55 МВт «Арктика». В 1977 году был сдан в эксплуатацию второй ледокол серии «Сибирь», под проводкой которого в 1978 году выполнен экспериментальный высокоширотный рейс транспортного судна «Капитан Мышевский» транзитом с запада на восток. Уже первые рейсы, а также поход АЛ «Арктика» на Северный полюс в 1977 году выявили преимущества и недостатки атомного ледокольного флота. Появились вопросы, заставившие задуматься, как ледокол можно усовершенствовать для более эффективной эксплуатации. По плану атомный ледокол нового поколения должен был появиться уже в XIV пятилетке, в 1995-2000 гг. Технико-экономическим обоснованием этого ледокола наш институт занимался с 1979 года.
Что выяснилось по результатам эксплуатации АЛ «Арктика»
До ввода в строй этого ледокола не было опыта эксплуатации мощных ледоколов в качестве лидеров работы с транспортным флотом. Кроме атомного ледокола требовалось создать соответствующий транспортный флот, суда достаточной мощности и размерений, чтобы они могли эффективно работать вместе с атомным ледоколом. Выяснились рациональные соотношения между их размерениями и мощностью, а также ряд проблем, связанных с работой атомных ледоколов на мелководье.
АЭУ, потребляющая много охлаждающей воды, на мелкой воде работает недостаточно надёжно. Много внимания было уделено вопросам, связанным с системами охлаждения.
Для работы на ограниченных глубинах специально для Енисея (основное направление Дудинка) первоначально было принято решение о строительстве дизельных ледоколов типа «Капитан Сорокин», так как АЛ типа «Арктика» с осадкой 11м в тех условиях эксплуатироваться не может. В 1978 году такие ледоколы были построены. Но опыт эксплуатации показал, что их мощности недостаточно. Нужен более мощный мелкосидящий атомный ледокол. Ледокол не должен зависеть от запасов топлива, так как чем больше мощность, тем больше топлива надо загружать на него, что ведет к увеличению осадки.
Это привело к созданию в 1989 году мелкосидящего АЛ «Таймыр», который может развивать максимальную мощность на валах при ограниченной осадке (8 м), равную 32,5 МВт по сравнению с 16,2 МВт у дизель-электрического «Капитана Сорокина».
Ледокол на перспективу
С учётом перспективы развития транспортного флота и организации круглогодичных перевозок потребовалось увеличить размеры АЛ по сравнению с атомным ледоколом «Арктика»: для проводки крупнотоннажных судов типа «Севморпуть», который тогда просматривался еще в перспективе. Для судов такого размера требуется более широкий канал. Ощущалась также неоптимальность соотношения между мощностью и водоизмещением ледокола. Для своей мощности он был слишком лёгким, что отрицательно проявлялось в тяжёлых льдах, при форсировании ударами перемычек, торосов и других нагромождений на пути ледокола. Судоводители не могли использовать эти ледоколы на полную мощность. Были вынуждены, работая набегами, снижать мощность, чтобы не «выскакивать» на лед, не клиниться. Масса ледокола для работы в тяжёлых условиях была недостаточна.
Неприятный случай произошёл с ледоколом «Сибирь», который получил опасный крен, наткнувшись на многолетнюю льдину при прорубании перемычки во льдах. Столкнувшись с неподатливым препятствием, ледокол пополз вверх и начал крениться до 20 градусов. Для более эффективной работы ледоколу явно не хватало массы, кинетической энергии. На основании полученного опыта эксплуатации уже в конце 1970– начале 1980-х гг. пришли к выводу, что ледокол этого класса надо несколько увеличить, повысить его ледопроходимость. Обводы корпуса ледокола практически повторяли обводы ледокола «Москва» финских проектировщиков, которые также ещё не имели собственного опыта эксплуатации. Не хватало достаточного объёма исследований.
В результате дальнейших работ пришли к пониманию того, что за счёт оптимизации обводов можно значительно увеличить ледопроходимость ледокола без значительного повышения мощности. Модельные испытания были проведены в нашем Арктическом институте и у финских коллег. Установили, что только за счёт улучшения формы обводов может быть обеспечена такая же ледопроходимость как и при полуторократном увеличении мощности, то есть обеспечивается её 50% экономия. Параллельно изучались варианты, предлагаемые зарубежными судостроителями. Проводились натурные испытания дизельных ледоколов «Капитан Сорокин» и «Капитан Николаев» (после их переоборудования немцами и финнами). Исследовались различные формы обводов: цилиндрические, конические (ложкообразные) — предложенные финскими судостроителями, и ледорезные понтонообразные — предложенные немецкой фирмой. С точки зрения ледопроходимости (повышения её в 1,5 раза) они являются весьма многообещающими, в частности, для работы в ровных льдах, но при хороших ледовых качествах ледоколы должны обладать удовлетворительными мореходными качествами, учитывая потребность в длительных переходах в открытом море как вокруг скандинавского полуострова на западе, так и при переходе из Владивостока в Арктику, использование ледоколов для буксировок крупных сооружений или судов в период летней навигации. Поэтому необходимо заботиться и о мореходности ледоколов.
Немецкие и финские варианты показали, что не стоит увлекаться экзотичными обводами, потому что они не позволяют обеспечить универсальность, нормальную работу в морских условиях.
«Капитан Николаев» (с ложкообразным носом) при переходе вокруг Скандинавии попал в сильный шторм и получил очень сильные разрушения и трещины в корпусе, вплоть до протечки в машинном отделении. В результате слеминга отлетело всё оборудование в каютах. Такие мощные были удары. Переоборудованный «Капитан Сорокин» (с понтонообразным носом) тоже испытал сильные удары на волнении. Кроме того, по собственно ледовым качествам он оказался маломаневренным. В сплошном припайном льду он вырезал красивый ровный канал, работал действительно эффективно. А в старом забитом канале, торосистых льдах он работал уже как бульдозер, толкая лёд перед собой.
Круглоготичная эксплуатация и новые размерения
Наши самые мощные ледоколы типа «Арктика» могут обеспечить навигацию по СМП в Восточном районе только в течение 7 месяцев, что демонстрируется прилагаемым графиком. Для обеспечения надёжной круглогодичной работы необходимо повысить ледопроходимость. В частности, ледопро-ходимость ледокола – лидера для круглогодичного плавания на всем протяжении Севморпути должна быть около 3,5 м. Под ледопроходимостью понимается предельная толщина ровного сплошного льда, преодолеваемого ледоколом непрерывным ходом с минимальной устойчивой скоростью 2 узла. Но пока с точки зрения перспективы перевозок потребности в таком сверхмощном ледоколе нет. Сейчас для надёжной работы в Карском море до Дудинки достаточно обеспечить ледопроходимость 2,6 м. Поэтому первое требование к новому ледоколу – повышение ледопроходимости с 2,3 м (как у «Арктики») до 2,6 м.
В последнее время начал меняться состав транспортного флота. При освоении нефтегазовых шельфовых месторождений требуются крупнотоннажные танкеры для вывоза углеводородного сырья на экспорт. Крупнотоннажные челноки, которые строятся для Печорского моря (для Приразломного месторождения, для Варандея) дедвейтом 70 тыс.тонн имеют ширину 34–36 м. У судов со 100-тысячным дедвейтом ширина и того больше – 42-44 м. Вот с такими широкими и тяжёлыми судами надо иметь дело и под них прокладывать канал соответствующей ширины. Его размерами определяется скорость проводки судов.
Зависимость скорости проводки судна от ширины ледокола определялась как на основании опыта работы ледокольного флота, так и специально проведенных испытаний. В 2002 году в рамках проекта «Сахалин-1» была осуществлена экспериментальная проводка крупнотоннажного 100-тысячного танкера «Приморье» двумя ледоколами – линейным ледоколом «Красин» мощностью на валах 26,5 МВт и вспомогательным «Магадан» мощностью 7 МВт. С одним ледоколом ширина канала недостаточна, и танкеру приходится самому доламывать кромки льда после ледокола. Скорость неприемлемо низкая и к тому же неустойчивая. Для экономики проводки судов ширина канала имеет очень большое значение.
Запас по мощности
Другим важным моментом является мощность ледокола. С одной стороны, можно усовершенствовать обводы. Ледопроходимость в пределах 2,7-2,8 м можно получить, улучшив форму обводов. Последний атомный ледокол «50 лет Победы» имеет усовершенствованные по предложению ЦНИИМФа обводы носовой оконечности. Они не совсем такие, как предполагается по новому проекту, но многое уже сделано. Наклон форштевня составляет уже 21 градус вместо прежних 27, ватерлинию раскрыли с 28 до 35 градусов. Побольше развалили шпангоуты. Эти усовершенствования, сохранив клиновидный профиль, позволили сэкономить до 50% мощности и выйти на 2,6-2,7 м ледопроходимости. В ЦНИИ им. Крылова были проведены сравнительные модельные испытания, которые подтвердили ожидаемые преимущества усовершенствованных обводов корпуса, предложенных ЦНИИМФом.
В перспективе для безопасных проводок крупнотоннажных судов ледоколу необходимо иметь запас по мощности. При проводке ледоколом «Красин» танкера «Приморье» в однолетних тонких льдах толщиной 40-60 см его уровень мощности при незначительной торосистости колебался в пределах 50%. А в торосистых льдах (3-4 балла) скорость резко падала, и неоднократно возникали критические ситуации. В экстренном порядке приходилось передавать на танкер команду о быстром реверсе, дабы он не столкнулся с ледоколом. Тяжёлые участки «Красин» проскакивал за счёт форсирования мощности, до 100% (Рис.3).
С крупнотоннажными судами надо работать аккуратно и специально разрабатывать тактику их проводки с учётом новых требований и задач.
Ледокол для реки и моря
Проведенные исследования и эксперименты показали, что, как уже упоминалось, для ледоколов класса «Арктика» необходимо увеличить размерения в плане, то есть ширину и длину. Но тогда атомный ледокол, которому не требуется запасов топлива, начинает всплывать. Целесообразное уширение с 28 до 33 м позволяет ледоколу обеспечить всплытие на 2 м и он будет иметь безбалластную осадку в пределах 8,5 м. Этого достаточно для захода в Дудинку, Обскую губу, где проходная осадка 9м. У Харасавэя (п-ов Ямал) появится возможность подходить к припаю.
Для того, чтобы увеличить массу АЛ и глубоко посадить винты применительно к тяжелым ледовым условиям на морских трассах, необходимо принять жидкий балласт. Для увеличения осадки на 2 м требуется около 8-9 тыс. тонн балласта. С принятым балластом АЛ сможет эффективно использовать свою мощность и инерцию. Балласт у ледокола «Арктика» составляет около 2 тыс. тонн. Для 9-тысячного балласта необходимо создание специальной балластной системы.
Таким образом, ситуация с всплытием ледокола натолкнула на мысль о создании АЛ с двумя осадками. В безбалластном варианте ледокол может заходить в мелководье, осуществляя проводку судов непосредственно в Дудинку. То есть, новый ледокол сможет заменить два типа существующих судов: ледокол класса «Арктика» и класса «Таймыр».
Ледопроходимость предлагаемого двухоса-дочного ледокола должна быть около 2,8-2,9 м, учитывая необходимость работы с крупнотоннажными судами. С применением усовершенствованных обводов на валах достаточно иметь мощность 60 МВт. У «Арктики» она равна 49 МВт. Ледокол нового поколения при обосновании получил шифр ЛК-60Я.
Предложенная идея судостроителям, к сожалению, не понравилась. Они не согласились с тем, что при малой осадке 8,5 м можно будет обеспечить переработку большей мощности, чем на ледоколе «Таймыр». Были проведены исследования процессов кавитации и аэрации винтов в ЦНИИ им. Крылова, которые показали, что при малой осадке можно переработать 80% установленной мощности—48 МВт. Этим подтвердились выполненные ранее оценки ЦНИИМФа. При такой мощности ледопроходимость составит 2,5-2,6 м по сравнению с 2 м у «Таймыра», то есть новый ледокол будет более эффективен и при ограниченной осадке.
Расчеты показали, что для обеспечения перспективных перевозок в Карском море вместо пяти традиционных ледоколов (3 типа «Арктика» и 2 типа «Таймыр») достаточно трёх двухосадочных ледоколов, что даёт значительный выигрыш в затратах на строительство. Имеется и целый ряд других преимуществ: уменьшаются затраты на ремонтную базу, сокращаются простои на участках стыковки двух типов ледоколов при переходе река-море за счёт сквозной проводки одним типом ледокола.
У двухосадочного ледокола есть ещё одно преимущество: маневрируя балластом, он может «подпрыгивать» только на отдельных коротких мелководных участках, а в остальном работать с максимальной осадкой на полной мощности. При этом будут обеспечены и большая скорость, и большая проходимость. Кроме того, большое количество жидкого балласта позволит ледоколу легко высвобождаться из заклиниваний при работе в тяжелых льдах арктических морей.
Trailer студии "Солидей", размер - 29 MБ.
Ролик создавался для демонстрации на конференциях и выставках как прелюдия к будущему фильму про новый проект ЦКБ "Айсберг". Были подготовлены различные видео фрагменты движения судна и его основного оборудования. Впоследствии из этих фрагментов и был собран Trailer.
Выполненные ЦКБ «Айсберг» проектные проработки универсального атомного ледокола нового поколения подтвердили совместимость предъявляемых требований к обоснованному двухосадочному ледоколу типа ЛК-60Я. Проведенные в рамках эскизного проектирования сравнительные модельные испытания в ледовом, гидродинамическом и мореходном бассейнах ЦНИИ им.акад. А. Н. Крылова, а также контрольные испытания в ледовом бассейне фирмы Aker Arctic Technology, убедительно показали целесообразность предложенного ЦНИИМФом усовершенствования традиционных обводов, позволяющего наряду с обеспечением более чем полуторократного энергосбережения (при работе во льдах) получить удовлетворительные мореходные качества с исключением слеминга, значительных потерь скорости и заливания палубы при плавании в условиях волнения (Табл.1). Характеристики нового ледокола определены ЦКБ «Айсберг» по результатам эскизного проекта 22220.Ролик создавался для демонстрации на конференциях и выставках как прелюдия к будущему фильму про новый проект ЦКБ "Айсберг". Были подготовлены различные видео фрагменты движения судна и его основного оборудования. Впоследствии из этих фрагментов и был собран Trailer.
Оборудование нового поколения
На ледоколе нового поколения будет применено принципиально новое перспективное оборудование. Прежде всего, это касается главной энергетической установки, в состав которой входят две реакторные установки, паротурбинная установка с двумя главными турбоагрегатами, три гребных электродвигателя, работающие соответственно на три гребных винта фиксированного шага. Система электродвижения, основанная на принципе переменно-переменного тока, будет работать по схеме: синхронный генератор – преобразователь частоты – синхронный электродвигатель. В результате повысится КПД и снизятся массогабаритные показатели установки.
Проект реакторной установки разрабатывает ФГУП «ОКБМ». Это будет прогрессивная моноблочная ЯЭУ типа РИТМ-200 с повышенным уровнем защиты. Период между перегрузками активной зоны у этой РУ составит 7 лет в отличие от 2,5-3 лет у существующей установки типа КЛТ-40. Новая установка дает почти двукратный выигрыш по габаритам и массе. Последнее имеет важное значение для обеспечения минимальной рабочей осадки ледокола. ЯЭУ моноблочного типа с большей (60%) естественной циркуляцией потребует гораздо меньшую мощность насосов. Повышается уровень защиты и коэффициент использования мощности (0,75). Моноблочность, естественная циркуляция, воздушное охлаждение – все эти факторы, задействованные в новой установке, повышают безопасность её эксплуатации. Турбогенераторную установку будет изготавливать ОАО «Калужский Турбинный завод». Подобную установку завод делает для плавучей атомной электростанции.
Гребная электрическая установка, вероятнее всего, будет зарубежной поставки.
Архитектурно-конструктивный тип двухоса-дочного ледокола традиционный. Однако с более комфортными условиями обитаемости. Все жилые помещения будут расположены в надстройке
Ожидаемые параметры перспективного двух-осадочного ледокола типа ЛК-60Я в сравнении с существующими атомоходами приведены в таблице.
Характеристики
Длина наибольшая / по КВЛ, м
Ширина наибольшая / по КВЛ, м
Высота борта, м
Осадка по КВЛ / минимальная, м
Водоизмещение по КВЛ/ по мин. осадку, т
Число и мощность турбин, кВт
Число гребных винтов, ед.
Мощность на валах, кВт
Скорость на чистой воде, уз
Ледопроходимость, м
Экипаж, чел.
Длина наибольшая / по КВЛ, м
Ширина наибольшая / по КВЛ, м
Высота борта, м
Осадка по КВЛ / минимальная, м
Водоизмещение по КВЛ/ по мин. осадку, т
Число и мощность турбин, кВт
Число гребных винтов, ед.
Мощность на валах, кВт
Скорость на чистой воде, уз
Ледопроходимость, м
Экипаж, чел.
АРКТИКА
148,0/136,0
30,0/28,0
17,2
11
23460
2 х 27580
3
49000
20,8
2,25
130
148,0/136,0
30,0/28,0
17,2
11
23460
2 х 27580
3
49000
20,8
2,25
130
ТАЙМЫР
150.0/140.6
29,2/28,0
15,2
8,1
19600
2х 18400
3
32500
20,2
1,95
89
150.0/140.6
29,2/28,0
15,2
8,1
19600
2х 18400
3
32500
20,2
1,95
89
ЛК-60Я
172.2/160.0
33,0/32,0
15,2
10,5/8,5
33600/24800
2x35000
3
60000
22
2,8-2,9
74
Выполненные ЦКБ «Айсберг» проектные проработки универсального арктического атомного ледокола нового поколения подтвердили совместимость предъявляемых требований к обоснованному варианту двухосадочного ледокола типа ЛК-60Я.172.2/160.0
33,0/32,0
15,2
10,5/8,5
33600/24800
2x35000
3
60000
22
2,8-2,9
74
Стоимость нового ледокола достаточно высокая. Но, возможно, с передачей атомного ледокольного флота в атомную отрасль решение проблемы финансирования строительства ледоколов нового поколения упростится, что позволит стране возобновить работы по активному освоению богатств арктического Севера России.
Иван Кукушкин- Редактор
- Сообщения:5900
- Images: 573
- На форуме с: 17 Июнь 2007 05:52
- Откуда: Нижний Новгород
Комментариев нет:
Отправить комментарий