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

НИТКА, ведущая в небо НИТКА, ведущая в небо

Что скрывается за аббревиатурой НИТКА и какого ее предназначение?

Наука и техника
На лето к бабушке На лето к бабушке

Отправлять детей к бабушке на лето: потенциальные «за» и «против»

Новый очаг
Резерв на будущее Резерв на будущее

Как развиваются технологии хранения энергии

РБК
Как продать подержанную мебель: 5 правил, которые помогут заработать на расхламлении Как продать подержанную мебель: 5 правил, которые помогут заработать на расхламлении

Правила, которые помогут продать диван или комод с максимальной выгодой

VOICE
Счастье – в простом Счастье – в простом

Певица Алсу доверила журналу свои личные переживания, связанные с разводом

Psychologies
Все умерли Все умерли

10 героев сериалов, которых прикончили их безжалостные авторы

Weekend
«Криворукие гуманоиды», или Поговори со мной, машина! «Криворукие гуманоиды», или Поговори со мной, машина!

Мог ли чат GPT появиться в России и почему Китай скоро обгонит США

Наука
Что делают с багажом, который отбирают у пассажиров в аэропорту Что делают с багажом, который отбирают у пассажиров в аэропорту

Что происходит с конфискуемыми у пассажиров самолетов вещами?

Maxim
Киберспорт: что это такое и сколько зарабатывают киберспортсмены? Киберспорт: что это такое и сколько зарабатывают киберспортсмены?

У людей до сих пор нет четкого понимания, в чем суть киберспорта

CHIP
От смартфона к суперкару: как бренды электроники создают свои автомобили От смартфона к суперкару: как бренды электроники создают свои автомобили

Все чаще появляются электромобили от именитых производителей электроники

Maxim
Казахстанский хоррор «Дастур»: почему его нужно посмотреть всем, кто увлекается психологией Казахстанский хоррор «Дастур»: почему его нужно посмотреть всем, кто увлекается психологией

Каким получился дебютный фильм Куаныша Бейсекова «Дастур»?

Psychologies
Детство без психотравм Детство без психотравм

Что такое психологическая травма, и всякий ли стресс опасен для ребёнка?

Здоровье
Шалит в отпуске: хирург назвал главные способы защитить сердце в жаркую погоду Шалит в отпуске: хирург назвал главные способы защитить сердце в жаркую погоду

Что может случиться с сердцем в отпуске и как избежать рисков

ТехИнсайдер
Премия как зеркало московской архитектуры Премия как зеркало московской архитектуры

Современные тренды в архитектуре Москвы

Монокль
Что такое добрачное консультирование и как оно поможет вам построить идеальные отношения Что такое добрачное консультирование и как оно поможет вам построить идеальные отношения

На какие вопросы добрачное консультирование помогает найти ответы?

Psychologies
Движение F.I.R.E. — что это такое Движение F.I.R.E. — что это такое

Идеология F.I.R.E: есть ли польза от решения «копить больше, тратить — меньше»

Psychologies
Все фильмы про «Терминатора» от худшего к лучшему Все фильмы про «Терминатора» от худшего к лучшему

Рейтинг фильмов про Терминатора: худшие и лучшие

Maxim
Ингибиторы всасывания холестерина снизили риск развития рака печени Ингибиторы всасывания холестерина снизили риск развития рака печени

Прием ингибиторов всасывания холестерина связан со снижением риска рака печени

N+1
Курица стала мамой для щенков, после того, как ее яйца съели Курица стала мамой для щенков, после того, как ее яйца съели

Трейси Хейл задокументировала невероятные отношения между ее собакой и курицей

ТехИнсайдер
Юрма Юрма

Древний финно-угорский суп, в основе которого – смешение двух бульонов

КАНТРИ Русская азбука
Счет, пожалуйста! Когда и как тебя могут обсчитать в ресторане Счет, пожалуйста! Когда и как тебя могут обсчитать в ресторане

Как рестораны не только обсчитывают, но и заставляют раскошелиться против воли

Лиза
Съестнoе, которого больше нет Съестнoе, которого больше нет

Буква «ъ» – хороший повод поговорить об утраченном, в том числе и в кулинарии

КАНТРИ Русская азбука
«Дайте свет!»: почему энергосистемы мира не справляются с жарой и энергопереходом «Дайте свет!»: почему энергосистемы мира не справляются с жарой и энергопереходом

Почему энергосистемы не выдерживают жару? Можно ли решить эту проблему?

Forbes
Вот в чем опрос Вот в чем опрос

Зачем проводили опросы общественного мнения и чего этим удавалось добиться

Weekend
Незваные гости Незваные гости

7 способов избавиться от сорняков на даче

Лиза
Как американка спасла дочь от тяжелой болезни и заработала миллиарды Как американка спасла дочь от тяжелой болезни и заработала миллиарды

Как болезнь дочери сподвигла Мартину Ротблатт создать биотех-компанию

Forbes
История в лицах История в лицах

Михаилу Тройнику отлично удается играть как простого парня, так и аристократа

OK!
К границе ключ К границе ключ

Задача: спланировать поездку в другую страну и не разориться

VOICE
Кама Гинкас: «Пытаться разгадать гения — все равно что пытаться разгадать жизнь» Кама Гинкас: «Пытаться разгадать гения — все равно что пытаться разгадать жизнь»

Режиссер Кама Гинкас о прозе Пушкина, языке театра и спектаклях-долгожителях

Монокль
Державинские «университеты» Державинские «университеты»

«Нравом и обычаем каторжник, а познаниями невежда», – так был наречен Иосиф Розе

Знание – сила
Открыть в приложении