Этапы разработок электрохимических генераторов для ПЛ в СССР и России

Наука и техникаHi-Tech

Подводные лодки с воздухонезависимыми силовыми установками в российском и советском флоте

Часть 3. Подводные лодки с электрохимическими генераторами

Митрофанов Александр

ПЛ Б-871 «Алроса» пр.877В KILO. Фото: Виталий Костриченко

Предыдущие части 1 (подводные лодки с двигателями внутреннего сгорания замкнутого цикла) и 2 (подводные лодки с парогазовыми турбинами (ПГТУ)) читайте в выпусках журнала «Наука и техника» № 5, 2024 и № 6, 2024 соответственно.

Следующим этапом в развитии силовых установок подводных лодок стало применение электрохимических генераторов (ЭХГ). ЭХГ состоит из батареи топливных элементов, в которых происходит прямое преобразование химической энергии, выделяющейся при реакции кислорода и водорода, в электрическую. При этом достигается высокий коэффициент полезного действия (70–80%). Принцип действия топливного элемента виден из прилагаемого рисунка.

Принцип действия топливного элемента. Источник: ЦКБ «Рубин»

Работы над ЭХГ для подводных лодок начались в СССР еще в 60-х годах ХХ века. В начале 70-х годов Центральное конструкторское бюро (ЦКБ) «Лазурит» (г. Горький) выполнило проработки проекта 947 подводной лодки с воздухонезависимой (анаэробной) силовой установкой, в частности, с применением электрохимического генератора водородно-кислородного типа.

В связи с этим 11 апреля 1974 года правительственная комиссия по военно-промышленным вопросам приняла постановление о проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию такой установки. Ее разработчиками стали научно-производственное объединение (НПО) «Квант» и НПО «Криогенмаш».

Для испытаний ЭХГ, изучения условий ее надежной работы, в первую очередь пожаровзрывобезопасности, предусматривалось создание наземных и плавучих стендов в Горьком (судостроительный завод «Красное Сормово»), Балашихе, Видном и Приозерске.

Для морских испытаний опытной установки на заводе «Красное Сормово» в 1978–1987 годах была переоборудована построенная в 1955 году подводная лодка С-273 проекта 613 («Whiskey» по классификации НАТО). Опытная подводная лодка получила обозначение – проект 613Э «Катран». Свое первое погружение она осуществила летом 1987 года. Одновременно на военно-морской базе в Палдиски (Эстония) создавался береговой комплекс для обеспечения испытаний и обслуживания, в первую очередь заправки жидкими кислородом и водородом, ПЛ 613Э.

ПЛ С-273 проекта 613Э “Катран” во время ходовых испытаний. Из архива автора

Опытный электрохимический генератор «ЭХГ–280» имел мощность 280 кВт. Топливные элементы представляли собой керамические пористые пластины с вкраплением благородных металлов, помещенные в электролит – раствор щелочи калия. В поры одного электрода подавался водород, в поры другого – кислород. В результате реакции, кроме электрического тока, образовывались тепло и вода. Для охлаждения электродов к ним подводились дистиллированная вода, а полученная в ходе химического процесса вода собиралась в цистернах отработанной воды.

С-273 в Ленинграде в ожидании разделки на металл. Хорошо видны цистерны для жидких кислорода и водорода. Фото: Н.Г. Масловатый

Реагенты для работы ЭХГ–280 (4 т водорода и 32 т кислорода) хранились в сжиженном состоянии в четырех, размещенных в надстройке, криогенных цистернах: водород при –252 ºС, а кислород при –165 ºС. Погрузка этих реагентов занимала более 160 часов. Для обеспечения пожаровзрывобезопасности ЭХГ была смонтирована специальная азотно-фреоновая система.

Расширенные межведомственные испытания силовой установки с ЭХГ, смонтированной на подводной лодке 613Э, проводились специальной комиссией, созданной совместным решением Военно-морского флота и Министерства судостроительной промышленности, в течение 6 месяцев начиная с 26 октября 1988 года. Морские испытания проводились как в условиях базы, так и в море, в надводном и подводном положении.

Генератор «ЭХГ-280» показал устойчивую работу на полных и долевых режимах нагрузки. Наибольшая скорость подводного хода составила 5,6 узла. При скорости 2,5 узла продолжительность непрерывного подводного плавания составляла около 30 суток вместо 3–4 суток у лодок проекта 613.

Созданию установок с ЭХГ в СССР придавалось большое значение. В 1978 году специальным постановлением правительства функции головного разработчика таких установок были возложены на Специальное конструкторское бюро котлостроения (СКБК). На первом этапе (1978–1986 года) СКБК разработало энергетические установки с ЭХГ для малой подводной лодки «Пиранья», глубоководного подводного аппарата “Поиск-6” и подводного средства движения «Сирена-К».

Создаваемая по заказу Министерства обороны энергетическая установка для «Пираньи» (шифр «Кристалл–20») имела мощность 130 кВт и представляла собой первое поколение российских корабельных энергоустановок с ЭХГ. В ее создании приняли участие почти 30 предприятий, были использованы разработки для космических программ, выполненные Уральским электрохимическим комбинатом (ЭХГ «Фотон») и научно-производственным объединением «Энергия» (создатель энергоустановки с ЭХГ для космического аппарата многоразового действия «Буран»).

Особое внимание было уделено различным вариантам хранения водорода и кислорода. Были рассмотрены: балонное хранение реагентов в газообразном состоянии под давлением 40 Мпа; связанное хранение водорода в составе боргидрата натрия и гидрореагирующих соединений, а кислорода – в составе перекиси водорода и перманганатов калия и натрия; криогенное хранение водорода и кислорода; связанное хранение водорода в интерметаллидных соединениях.

В 1991 году в полном объеме были завершены работы по созданию установки «Кристалл–20», и она была сдана межведомственной комиссии. Однако в связи с распадом Советского Союза и прекращением финансирования работы по созданию «Пираньи» с ЭХГ были прекращены.

С 1991 года СКБК и Уральский электрохимический комбинат вели работы по созданию энергоустановок второго поколения «Кристалл–27» и «Кристалл–27Э» с криогенным хранением кислорода, интерметаллидным хранением водорода и низкотемпературным электрохимическим генератором. Они предназначались для установки как на подводных лодках новых типов (дизель-электрические лодки четвертого поколения проектов 677 «Лада» для российского ВМФ (строятся с 1997 года «Адмиралтейскими верфями» в Санкт-Петербурге) и «Амур–1650» (проект 677Э, предназначенный на экспорт)), так и для модернизации лодок проектов 877 и 636 («Кило»).

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Все, что нужно знать о защите нетрадиционных объектов интеллектуальной собственности. Часть 2 Все, что нужно знать о защите нетрадиционных объектов интеллектуальной собственности. Часть 2

Особенности защиты нетрадиционных объектов интеллектуальной собственности

Наука и техника
Рационализаторская и изобретательская деятельность: влияние на инновации и производство Рационализаторская и изобретательская деятельность: влияние на инновации и производство

Особенности и отличия рационализаторской и изобретательской деятельности

Наука и техника
По вертикальной траектории По вертикальной траектории

Об одной вещи, без которой жизнь горожанина превратится в кошмар

Наука и жизнь
Переход на многоличности Переход на многоличности

Олег Устинов: искусство как мистификация

Weekend
Художник и знаток Художник и знаток

Как художники Возрождения помогали ученым, а порой и опережали их в изысканиях

Вокруг света
Лазеры для квантовых компьютеров стали в 10000 раз меньше Лазеры для квантовых компьютеров стали в 10000 раз меньше

Исследователи разработали миниатюрные титан-сапфировые лазеры

ТехИнсайдер
Зонд DART увидел омоложение поверхности Диморфа Зонд DART увидел омоложение поверхности Диморфа

Как планетологи составили портрет системы астероидов Дидим и Диморф

N+1
Урожай красоты Урожай красоты

Проверенные рецепты домашних масок из сезонных ягод, фруктов, овощей и злаков

Лиза
Контрреволюционер-реформатор Контрреволюционер-реформатор

Гибель Петра Столыпина стала поворотной точкой в пути России к перевороту

Дилетант
Ученые подтвердили, что птичий грипп передается между млекопитающими Ученые подтвердили, что птичий грипп передается между млекопитающими

Ученые доказали факт передачи птичьего гриппа от млекопитающего к млекопитающему

ТехИнсайдер
Помпеи — сундук с сокровищами, который никогда не перестанет удивлять Помпеи — сундук с сокровищами, который никогда не перестанет удивлять

В Инсуле 10 был обнаружен триклиний, украшенный невероятной красоты фресками

Наука
Илья Авербух и Лиза Арзамасова: «Мы оба пребываем в состоянии ожидания чуда» Илья Авербух и Лиза Арзамасова: «Мы оба пребываем в состоянии ожидания чуда»

Главное в семье — это любовь мужа и жены

Коллекция. Караван историй
Основатель языковой школы — о том, как учить английский, если нет времени Основатель языковой школы — о том, как учить английский, если нет времени

Могут ли мобильные приложения заменить репетитора по английскому языку?

РБК
Спектакль на костях: самые известные случаи фальсификации собственной смерти Спектакль на костях: самые известные случаи фальсификации собственной смерти

Истории героев, которые попытались инсценировать собственные смерти

ТехИнсайдер
Как на ноутбуке сделать запись экрана: несколько простых способов Как на ноутбуке сделать запись экрана: несколько простых способов

Как записать экран на ноутбуке Windows?

CHIP
История песни Cerrone «Supernature», которая звучала на открытии Олимпиады в Париже История песни Cerrone «Supernature», которая звучала на открытии Олимпиады в Париже

«Supernature» — музыкальное произведение из категории «опередившие свое время»

Maxim
Он такой классный: Лев Зулькарнаев — о том, как сыграть человека с аутизмом, слезах, стихах и любви Он такой классный: Лев Зулькарнаев — о том, как сыграть человека с аутизмом, слезах, стихах и любви

О ремесле, написании стихов, нелинейности времени, Боге и, конечно, любви

Правила жизни
Преодоление трагедии: что такое интергенерационная травма и как она проявляется Преодоление трагедии: что такое интергенерационная травма и как она проявляется

Как другие страны справлялись с историческими травмами

Forbes
Сердце коллектива Сердце коллектива

Не спешим влюбляться в коллегу: сначала просчитываем варианты развития событий

VOICE
«Если бы я только использовала возможность побыть с бабушкой и дедушкой»: 3 преимущества сожалений «Если бы я только использовала возможность побыть с бабушкой и дедушкой»: 3 преимущества сожалений

Когда вздохи по решениям и упущенным возможностям вредят, а когда — развивают

Psychologies
Страшный эксперимент из СССР! Как ученый Владимир Демихов создал двухголовую собаку Страшный эксперимент из СССР! Как ученый Владимир Демихов создал двухголовую собаку

Сюрреалистичный эксперимент доктора Демихова

ТехИнсайдер
«Кажется, это что-то серьезное»: как бороться с мнительностью и ипохондрией «Кажется, это что-то серьезное»: как бороться с мнительностью и ипохондрией

Как же избавиться от страха и ипохондрии и перестать болеть?

Psychologies
Кажется, пора бежать Кажется, пора бежать

Словарь абьюзера — разбираемся в тонкостях совсем не тонких понятий

P.I.C. Partner In Crime
Избегаем неприятных инцидентов: что можно, а что нельзя есть перед анальным сексом Избегаем неприятных инцидентов: что можно, а что нельзя есть перед анальным сексом

Каких правил питания стоит придерживаться перед анальным сексом?

VOICE
Профессия: вивисектор Профессия: вивисектор

Замкнутый круг насилия: ревизия фильмографии мастера страшных парадоксов

Weekend
Археолог развел огонь по-неандертальски Археолог развел огонь по-неандертальски

Ученый проверил, насколько помогает пиролюзит для разведения огня

N+1
Призывы к убийствам в эфире радио: 30 лет геноциду в Руанде Призывы к убийствам в эфире радио: 30 лет геноциду в Руанде

Как африканская страна пережила 100 страшных кровопролитных дней геноцида

ТехИнсайдер
Точно по протоколу Точно по протоколу

Восстанавливаем хронологию всемирно известных криминальных происшествий

P.I.C. Partner In Crime
В чем содержатся витамины группы B и как они влияют на здоровье В чем содержатся витамины группы B и как они влияют на здоровье

Что такое витамины группы В, чем опасен их дефицит?

РБК
Упасть с высоты 5200 метров и не умереть: история Ларисы Савицкой пережившей авиакатастрофу над тайгой Упасть с высоты 5200 метров и не умереть: история Ларисы Савицкой пережившей авиакатастрофу над тайгой

Авария, которая забрала у Ларисы Савицкой возлюбленного и научила ценить жизнь

ТехИнсайдер
Открыть в приложении