Какую невозможную задачу решили при создании турбин ледокола «Арктика»Этот факт нигде не освещался в СМИ, об этом не снимали фильмы, да и по прошествии многих лет об этом упомянули вскользь. А меж тем российские специалисты сумели реализовать проект, который абсолютно не укладывается в философию паротурбинных установок. В 2016 году в составе ледокола «Арктика» была спущена на воду невероятно технически сложная паротурбинная установка, которая может поспорить со всем, что вы знаете о паровых турбинах. Что представляет собой это уникальное изделие?
Выдержит космические перегрузкиНад сложнейшей задачей трудилось не одно предприятие. Паротурбинную установку ПТУ-72 разрабатывал «Киров-Энергомаш» (КЭМ), входящий в группу компаний «Кировский завод», а паровые турбины низкого давления ТНД-17 — Уральский турбинный завод. Работа над созданием многотонных изделий велась с 2013 года.
Техническое задание, на первый взгляд, содержало большое количество требований, которые ставили в тупик:
«Самые для нас интересные — это чтобы турбина выдерживала перегрузки. <...> Всё оборудование должно выдерживать перегрузки 3G. 3G — это перегрузки, которые человек не закрепленный, не пристегнутый, не выдержит», — сообщил главный конструктор УТЗ Тарас Шибаев.Разработка УТЗ весит около 70 тонн. Это чудо инженерной мысли состоит из 5 тысяч деталей, каждая из которых подогнана с точностью до микронов. А главное — техническое задание было выполнено!
Такие сложнейшие изделия не любят перегрузки по очевидным причинам. Сильный удар может дестабилизировать конструкцию и разрушить подшипники. И корабли никогда не испытывают таких перегрузок. Но всё меняется, когда речь идет о ледоколе. Хотя даже для него 3G очень много. Для сравнения: перегрузки до 3-4G испытывают космонавты при спуске на космическом корабле. А если брать более бытовой пример, то при взлете самолета пассажиры чувствуют перегрузку около 1,5G, и ощущения не из приятных.
В случае же с турбиной ошибки непростительны. Особенно учитывая, что значительная перегрузка может настигнуть и во время интенсивного набора мощности, когда каждый из элементов и без того испытывает максимально возможные нагрузки. Но оборудование должно продолжить работу. Ведь за этой турбиной стоит реактор, который не может в один момент прекратить работу.
Если вам этого показалось мало, то дальше начинается форменное безумие.
Дело в том, что сам завод-изготовитель заявляет, что паровая турбина может выдерживать перегрузки до 6G, а также работать без вибраций при любых условиях. Достичь этого удалось за счет внедрения инновационного материала:
«Использованы новые конструкторские решения в части облопачивания — это установка лопаток на роторе и корпусе турбины. Применен новый материал для ротора, это связано с необходимостью работы турбоустановки при повышенных нагрузках. Какой именно материал — коммерческая тайна», — рассказал главный конструктор УТЗ Тарас Шибаев (turbinist.ru).
Разгоняется за минуту
Задачи, как вы уже поняли, мягко говоря, стояли нетривиальные. Еще одним требованием было то, чтобы турбина сначала разгонялась с 0 до 100%, а потом полностью останавливалась всего за минуту. Те, кто в курсе темы, сейчас должны сказать, что это ересь для такого типа силовой установки.
Но конструкторы смогли достичь и этого немыслимого результата. Установка может маневрировать на несколько порядков быстрее, чем стандартный реакторный блок на АЭС. Она способна брать нагрузку 60 раз в час, или, иначе говоря, полностью загружаться и разгружаться каждую минуту.
Решение такой задачи потребовало просто колоссального сосредоточения усилий различных специалистов уже на этапе проектирования, а потом предстояла долгая работа непосредственно по конструированию и отладке работы. С учетом того, что проект стартовал в 2013-м, темпы реализации поразительные, так как поставка готового оборудования произошла уже в 2017 году.
И даже это далеко не всё. Мы ведь ещё не назвали, для каких задач потребовалась такая безумная силовая установка. А ведь дальше предстояли ещё и приёмочные испытания. И проверка работы в других экстремальных условиях. Но об этом продолжим во второй части.
Обуздать атом: единственная в своём роде паровая турбина, которая может разгоняться и останавливаться 60 раз за час.В первой части мы начали рассказывать об одной из самых необычных ядерных силовых установок, которой когда-либо оснащали корабли. А разработали это чудо инженерной мысли в России. Паровая турбина, сопряженная с реактором, способна разгоняться до максимума и быстро останавливаться всего за минуту — это был вызов. Он был принят, и появилось изделие, которому нет аналогов в мире. И оно предназначено для эксплуатации в жесточайших условиях Севера. А подробнее расскажем далее.
Турбинная установка для покорения льдов
В первой части мы написали о турбине ПТУ-72, которая может выдержать перегрузки до 6G. Для людей такие с высокой долей вероятности оказались бы летальными, но мы не сказали, кому потребовалась такая турбина и куда ее собрались устанавливать.
Для таких экстремальных условий, как, возможно, многие догадались, оборудование испытывает, наверное, только одна сумасшедшая компания, и это Росатом. Работать турбине, разумеется, предстоит с атомным реактором РИТМ-200, что в принципе и объясняет высокие требования. А такие колоссальные перегрузки может испытывать только одно судно в мире, а точнее, тип судов — ледоколы.
Хотя даже когда огромный исполин на полном ходу врезается в нагромождения льда, при самом худшем сценарии трудно представить, что он может испытать перегрузку в 3G, не говоря уже о 6, на которую рассчитана турбина. Но главное, что при любом раскладе, даже самом невозможном, реактор будет работать стабильно и в штатном режиме обеспечивать уникальное судно энергией.
А чтобы пробивать колоссальные толщи льда, энергии нужно очень много: суммарная мощность установки — 175 МВт. Этого хватит, чтобы дать энергию небольшому городу. Но на ледоколах иначе никак, что лишний раз доказали последние испытания.
Проверка на прочность
В 2020 году ледокол «Арктика» проходил финальную экстремальную проверку, во время которой должен был развернуться ко льду кормой и начать крошить лёд гребными винтами. Однако во время швартовых испытаний произошла поломка: из-за короткого замыкания вышел из строя гребной электродвигатель на правом валу.
«Срабатывание системы защиты и аварийное отключение преобразователя частоты случились во время проведения пусконаладочных работ системы электродвижения и подачи напряжения от преобразователя частоты на гребной электродвигатель (ГЭД)» — Naked Science.После этого над проектом, казалось, нависла тень. Однако с турбиной проблем не возникло, ибо в этом случае последствия были бы куда серьезнее. Ведь паротурбинная установка обеспечивает нормальную работу реактора, который мгновенно остановить нельзя. Электродвигателей же на борту 4, а вышел из строя только один из них, и, в отличие от двигателей, по итогам ходовых испытаний турбина показала себя блестяще. Производители установки, о которых мы подробно говорили в первой части, по выводам комиссии справились со сложнейшей задачей по ее созданию на высший балл. Да и спрос на эти турбины показывает, что работают они без нареканий.
ПТУ-72 нужны для оснащения атомных ледоколов проекта 22220, которых должно быть построено 7. К текущему моменту в строю 3 корабля, введенные в эксплуатацию в 2017-2019 годах: головной «Арктика», первый серийный «Сибирь», а также «Урал». Сейчас на этапе строительства на петербургском Балтийском заводе еще два судна серии. Пятый корабль заложили совсем недавно, в августе:
«Судостроители приступили к раскрою специализированной стали для корпуса будущего ледокола на станках плазменной резки в корпусообрабатывающем цехе завода в присутствии представителей заказчика — ФГУП "Атомфлот" — и Российского морского регистра судоходства», — пишет ТАСС со ссылкой на пресс-службу предприятия.Про уникальные двигатели для ледокола «Арктика» мы уже писали на этом канале. И они, несмотря на досадную поломку, тоже в итоге показали себя отлично, а вышедший из строя экземпляр был благополучно заменён. И теперь российские предприятия готовятся освоить новую высоту, ведь на горизонте — корабль, который будет мощнее в 2 раза. Вы уже догадались, о каком корабле идёт речь?
https://dzen.ru/a/ZUS6qJI8j3H_ ... r_id=[object%20Object]
