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

«Крым» – первый советский супертанкер «Крым» – первый советский супертанкер

Разработка проекта первого советского супертанкера водоизмещением 182 тыс. т

Наука и техника
Вася из прошлого и настоящего. Как изменился эмоциональный интеллект у детей Вася из прошлого и настоящего. Как изменился эмоциональный интеллект у детей

Психолог Катерина Мурашова — про эмоциональный интеллект у современных детей

СНОБ
Откуда что пошло на флоте. Рождение парового судна Откуда что пошло на флоте. Рождение парового судна

Как и с чего начиналась «пароходная лихорадка»?

Наука и техника
Маргарита Терехова лишилась роли в Голливуде за то, что ударила чиновника Маргарита Терехова лишилась роли в Голливуде за то, что ударила чиновника

«Она — королева, а разве королевы другими бывают?..»

Караван историй
Маменькин престол Маменькин престол

Существовала ли в действительности папесса Иоанна?

Дилетант
Умные полимеры в медицине Умные полимеры в медицине

Что такое умные полимеры и почему их использование в медицине так важно?

Наука и жизнь
Франчайзинг в ресторанном бизнесе: возврат инвестиций, масштабирование, реновация Франчайзинг в ресторанном бизнесе: возврат инвестиций, масштабирование, реновация

Какие бизнес-стратегии окупаются быстрее всего и как избежать рисков

Forbes
«Горжусь нашим кастингом» «Горжусь нашим кастингом»

Режиссер Анна Матисон об истории адвоката Плевако и историческом детективе

OK!
Лошадиная королевская фамилия Лошадиная королевская фамилия

«Моя леди Джейн»: кони и люди в альтернативной истории Англии XVI века

Weekend
Нейросети DeepMind научились решать задачи на уровне серебряных медалистов Международной математической олимпиады Нейросети DeepMind научились решать задачи на уровне серебряных медалистов Международной математической олимпиады

Нейросети справились с четырьмя из шести задач IMO 2024 года

N+1
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
«Художества и науки» в Петербургской Академии наук 1724—1803 «Художества и науки» в Петербургской Академии наук 1724—1803

О появлении современной науки: Великая дивергенция и благотворное влияние церкви

Знание – сила
Половина пути Половина пути

Каково это — отдыхать с супругой

VOICE
Цукаты Цукаты

Рассказываем, как, где и когда возникла идея засахаривать фрукты

КАНТРИ Русская азбука
Все побежали и я побежал Все побежали и я побежал

Почему марафоны и тренинги только уводят дальше от цели

VOICE
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
Урожай красоты Урожай красоты

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

Лиза
«Король Лир» и еще три новых фильма из Якутии, победивших на фестивалях «Король Лир» и еще три новых фильма из Якутии, победивших на фестивалях

Зачем смотреть «Короля Лира» и другие якутские фестивальные хиты?

СНОБ
«Таких эмоций не найдешь в боулинге или кино» «Таких эмоций не найдешь в боулинге или кино»

Почему у баскетбола миллионы фанатов по всему миру? Отвечает Андрей Кириленко

VOICE
Балтимор слезам не верит Балтимор слезам не верит

«Женщина в озере»: сериальный дебют Натали Портман

Weekend
Поговорим начистоту Поговорим начистоту

Ритуал очищения кожи летом должен быть особым

Лиза
Лисички в сметане Лисички в сметане

В России наиболее популярным блюдом всегда были жареные лисички в сметане

КАНТРИ Русская азбука
Вызывать сантехника не обязательно: что делать, если течет бачок унитаза Вызывать сантехника не обязательно: что делать, если течет бачок унитаза

Почему течет вода в унитазе и что с этим можно сделать самостоятельно?

ТехИнсайдер
Юлия Галкина: «В кино самое главное — компания» Юлия Галкина: «В кино самое главное — компания»

Горжусь, я единственная актриса — кандидат наук

Коллекция. Караван историй
Робособаку с пылесосом на спине научили собирать окурки Робособаку с пылесосом на спине научили собирать окурки

Робособака пылесосит землю ногами!

N+1
Простые советы, чтобы исправить сколиоз! Вот какие упражнения назвал эксперт Простые советы, чтобы исправить сколиоз! Вот какие упражнения назвал эксперт

Упражнения для людей со сколиозом, которые помогут с ним справиться

ТехИнсайдер
Ученые проследили развитие млекопитающих за 66 миллионов лет Ученые проследили развитие млекопитающих за 66 миллионов лет

​​​​​​​Ученые изучили летопись окаменелостей за последние 66 миллионов лет

ТехИнсайдер
Пять ошибок Пять ошибок

Как Брут из властителя Рима превратился в государственного преступника?

Дилетант
Зонд DART увидел омоложение поверхности Диморфа Зонд DART увидел омоложение поверхности Диморфа

Как планетологи составили портрет системы астероидов Дидим и Диморф

N+1
Стиль «тихая роскошь» Стиль «тихая роскошь»

Zeelander 5 с полностью кастомным интерьером и ограниченной серией

Y Magazine
Открыть в приложении