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

Мифы и научные данные о животных-долгожителях Мифы и научные данные о животных-долгожителях

От чего зависит скорость старения у разных животных?

Наука и техника
Семейная история Семейная история

Почему верфь, известная судами для нужд военных, перешла к выпуску парусных яхт?

Y Magazine
В чем сила, ИИ? В чем сила, ИИ?

Сопоставим наши ожидания и реальное состояние разработок в сфере ИИ

Монокль
8 особенностей миллениалов, которые ненавидят зумеры 8 особенностей миллениалов, которые ненавидят зумеры

Почему зумеры находятся в серьезном конфликте с миллениалами?

Psychologies
Битва промптов Битва промптов

Баттл «промпт-инженер против обычного человека с нейросетью»

ТехИнсайдер
Попробуй — полюбишь Попробуй — полюбишь

Какие полезные привычки можно внедрить в свою жизнь?

Новый очаг
Недетские вопросы: чему равняется масса облака, и почему оно не падает на Землю? Недетские вопросы: чему равняется масса облака, и почему оно не падает на Землю?

Если облака такие тяжелые, почему они не падают на Землю?

ТехИнсайдер
Вычислить в толпе Вычислить в толпе

Какие мотивы движут преступником и можно ли распознать его в пассажиропотоке?

P.I.C. Partner In Crime
Джеймс Уэбб сделал снимок холодного газового гиганта в 6 раз больше Юпитера Джеймс Уэбб сделал снимок холодного газового гиганта в 6 раз больше Юпитера

Астрономы сделали снимок планеты в шесть раз массивнее Юпитера

ТехИнсайдер
Ёжики в томатном соусе Ёжики в томатном соусе

Если вы думали, что ёжики – это не от хорошей жизни, смеем вас в этом разуверить

КАНТРИ Русская азбука
Как предотвратить измену в молодом, среднем и зрелом возрасте? Как предотвратить измену в молодом, среднем и зрелом возрасте?

Что толкает нас за пределы пары и можно ли избежать неверности?

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
Еще до прочтения сжечь: почему киберпреступники не снижают фишинговую активность Еще до прочтения сжечь: почему киберпреступники не снижают фишинговую активность

Почему фишинг остается наиболее эффективным способом социальной инженерии

Forbes
10 причин вашего несчастья 10 причин вашего несчастья

Почему вы можете чувствовать себя несчастными и что можно с этим сделать

Psychologies
«Такую никто не возьмет»: как в традиционном обществе относятся к пережившим насилие «Такую никто не возьмет»: как в традиционном обществе относятся к пережившим насилие

Отрывок из романа, в котором героиня выступила против традиционного общества

Forbes
На помощь придут антиоксиданты На помощь придут антиоксиданты

Что поможет восполнить недостаток антиоксидантов?

Здоровье
Кругосветка по-новгородски Кругосветка по-новгородски

Как можно увидеть мировые достопримечательности, не покидая Россию

Лиза
Сладкое время для молодоженов: почему месяц после свадьбы зовется медовым Сладкое время для молодоженов: почему месяц после свадьбы зовется медовым

Мы решили разобраться в происхождении термина медового месяца

ТехИнсайдер
Как книга Гете «Страдания юного Вертера» спровоцировала суициды в Европе! Интересная история Как книга Гете «Страдания юного Вертера» спровоцировала суициды в Европе! Интересная история

Как роман Гете создал феномен «Эффект Вертера»

ТехИнсайдер
ЦБ повысил ставку до 18%: что будет дальше ЦБ повысил ставку до 18%: что будет дальше

Банк России впервые за 7 месяцев повысил ключевую ставку на существенные 2 п.п

Forbes
Кризис романтических отношений? Вот почему у людей любовь не клеится: точное объяснение! Кризис романтических отношений? Вот почему у людей любовь не клеится: точное объяснение!

Как создать здоровые романтические отношения?

ТехИнсайдер
Почему греются тормозные диски и чем это может грозить: разбор Почему греются тормозные диски и чем это может грозить: разбор

Все про перегрев дисков: почему это происходит и как избежать

РБК
Вышла на прогулку и покорила Аппалачскую тропу: история бабушки Эммы Гейтвуд Вышла на прогулку и покорила Аппалачскую тропу: история бабушки Эммы Гейтвуд

Эмма Гейтвуд: сказала родственникам, что выйдет прогуляться, и ушла на 146 дней

ТехИнсайдер
Не мы такие, кино такое Не мы такие, кино такое

10 безжалостных режиссеров-садистов

Weekend
«Я предложила маме жить с нами, если она бросит пить, или самой за себя отвечать»: история читательницы «Я предложила маме жить с нами, если она бросит пить, или самой за себя отвечать»: история читательницы

Как побороть стыд за родственников, злоупотребляющих алкоголем

Psychologies
ИИ решил математические задачи Международной олимпиады школьников ИИ решил математические задачи Международной олимпиады школьников

ИИ от DeepMind почти взял золотую медаль на Международной олимпиаде школьников

ТехИнсайдер
Излечить «катаракту мозга»: как снова увидеть человека в том, кого ненавидишь Излечить «катаракту мозга»: как снова увидеть человека в том, кого ненавидишь

Как работает регуманизация и для чего она нужна

Forbes
Молчание Вселенной или парадокс Ферми: как ученые ищут инопланетные цивилизации Молчание Вселенной или парадокс Ферми: как ученые ищут инопланетные цивилизации

Как ученые объясняют отсутствие внеземных цивилизаций?

Forbes
Как United Airlines обслуживает клиентов с помощью ИИ и сколько она на этом выиграла, а не потеряла Как United Airlines обслуживает клиентов с помощью ИИ и сколько она на этом выиграла, а не потеряла

United Airlines использует ИИ, чтобы передавать клиентам важную информацию

Inc.
«Дела» врачей «Дела» врачей

Есть ли кто ближе к телу правителя, чем личный врач?

Дилетант
Открыть в приложении