Как устроен атомный ледокол проекта 22220Создание проекта 22220 ЛК-60Я началось после того, как разработчик советских, а после и российских атомных ледоколов ЦКБ «Айсберг» попробовал сделать увеличенный проект ледокола типа «Арктика» и столкнулся с проблемой расширения корпуса. Для проводки современных газовозов и танкеров по трассам Северного морского пути требуется широкий канал, а для этого как раз и нужен широкий корпус специальной конструкции.
В итоге новый ледокол ЛК-60Я получился кардинально иным, нежели у предшественников проекта 10521. Технический проект нового атомохода конструкторы представили в 2009 году, а в 2013 году на Балтийском заводе уже заложили первое судно проекта 22220 ледокол «Арктика». Сейчас же в акватории Северного морского пути успешно трудятся 2 представителя проекта – это, уже упомянутое, головное судно «Арктика» и первый серийный ледокол «Сибирь». На конец 2022 года ожидается вступление в строй второго серийного или третьего по счету ледокола «Урал», и, плюс ко всему, на стапелях Балтийского завода строятся четвертый и пятый ледоколы – «Якутия» и «Чукотка».
«Медиапалуба» рассказывает о том, что из себя представляет новейший ледокол проекта 22220.
ДВУХОСАДОЧНОСТЬИзначально специалисты КБ рассматривали несколько схем транспортной системы использования судна. Первая – традиционная, с разделением функций, когда на основных трассах Северного морского пути работают ледоколы проекта 10521 «Ямал» и «50 лет Победы», имеющие осадку 10,5 — 11 м. А в мелководных районах Арктики и на трассах в устьях сибирских рек, в том числе на Енисее до порта Дудинка и в местах западного Ямала, работают мелкосидящие атомные ледоколы проекта 10580 «Таймыр» и «Вайгач» осадкой 8,1 метров. Но время работы в устьях рек относительно небольшое, а строить два вида ледоколов было бы достаточно дорого.
Вторая схема, экспериментальная, заключалась в применении вместо двух ледоколов одного, который мог бы менять осадку в устьях рек и на мелководных участках. Либо, принимая балласт, погружаться и увеличивать осадку и за счет этого работать на глубоководных трассах Севморпути. В итоге была принята концепция именно двухосадочного ледокола.
Новая схема потребовала целый ряд специфических даже для проектирования ледоколов требований: изменение конструктивной и биологической защиты, изменение конструкции корпуса ледокола для уменьшения веса, чтобы можно было обеспечить осадку в 8,5 м. При этом, чтобы переход одного состояния в другое должен занимать минимальное время – у ледокола на это уходит не более четырех часов.
Более того, ЛК-60Я за счет большей ледопроходимости (2,9 метра льда против 2,25 у прежней «Арктики») принципиально позволяет подойти к круглогодичной навигации в восточных районах СМП.
Сейчас плавание на протяжении всего года возможно только при рейсах в Печорском море, а в Дудинку и на терминалы нефтегазовых компаний, работающих на Ямале (Сабетта, мыс Каменный), можно ходить 9-10 месяцев в году. От устья Енисея до Чукотки современные линейные ледоколы способны обеспечить максимум шести-, семимесячный цикл плавания в летне-осенний период.
ЛК-60Я должен частично компенсировать эту проблему: его проходимость в восточной части СМП достигнет десяти месяцев в году, а в Карском море он сможет работать весь год.
КОРПУССудно имеет двойной корпус. В месте столкновения со льдом предусмотрен так называемый «ледовый пояс» пятиметровой высоты толщиной 46 мм, в других местах толщина внешнего корпуса около 30 мм.
Корпус покрыт полумиллиметровым слоем специальной краски «Инерта-160» для уменьшения трения. Балласт, как раз для изменения осадки, расположен между внешним и внутренним корпусами. Для защиты от обмерзания используется пневмообмыв.
Все материалы корпуса проекта 22220 выбраны, исходя из суровых условий эксплуатации. Для основных конструкций и самого корпуса, и надстройки применяются хладостойкие стали марок РСА26, PCD36 и РСЕ36.
Для высоконагруженных конструкций на толщинах более 18 мм – это набор бортов в районе ледовых усилений, на конструктивной защите при столкновении с другим судном и прочими объектами применяется листовая сталь PCD500W, PCE500W, PCF500W.
Для крупных и нагруженных изделий, вроде кронштейнов бортовых гребных валов, кронштейна руля, противоледового выступа отливок форштевня, ахтерштевня применяется сталь 08ГДНФЛ. Суммарная масса корпуса составляет более 60 тыс. тонн. Из-за большой спусковой массы пятиуровневую надстройку монтируют уже на плаву.
АТОМНЫЙ РЕАКТОРОснова энергетической установки ледокола проекта 22220 — два водо-водяных ядерных реакторах интегрального типа РИТМ-200 разработки ОКБМ Африкантова (производятся реакторы на Машиностроительном заводе «ЗиО-Подольск») тепловой мощностью по 175МВт, что делает ледоколы ЛК-60Я самыми мощными в своем классе.
Этот реактор имеет почти вдвое меньший вес, нежели у предшественников типа АК-900А, которые стояли на ледоколах прошлого поколения. Интегральная компоновка уменьшает материалоемкость и габариты установки, снижает риск утечек из первого контура реактора, облегчает монтаж и демонтаж установки. Четыре главных циркуляционных насоса расположены вокруг корпуса реактора.
Назначенный ресурс оборудования установки «РИТМ-200» разработчик оценивает в 320 тыс. часов (против 100—177 тыс. у АК-900А). Назначенный срок службы основного оборудования — 40 лет (против 25—33 лет), энергоресурс активной зоны — 4,5—7 Твч (против 1,8 Твч), масса — 2,2 тыс. тонн (против 2,6 тыс. тонн), длина — 15,5 м (против 20 м).
ЭНЕРГЕТИКА И ПРОПУЛЬСИЯ
Выработка пара, а это 248 т/ч на каждой установке, осуществляется по традиционной и отработанной в атомной энергетике двухконтурной схеме путем передачи тепла от первого контура питательной воде и пару второго контура в парогенераторе.
Управление осуществляется при помощи современных цифровых систем.
Паротурбинную установку ПТУ-72 для ледокола разработал и поставил петербургский гигант «Киров-Энерго-маш». Создание единой ГЭУ определило жесткие требования к системе регулирования, управления и защиты турбогенераторов, которые входят в состав ПТУ-72.
Так, при движении ледокола во льдах паротурбинная установка должна удерживать частоту вращения турбогенераторов с точностью, требуемой для поддержания в судовой сети частоты 50Гц. Это потребовало радикальным образом изменить подходы к обеспечению быстродействия и надежности системы управления турбогенераторами.
При ее разработке ПКБ «Автоматика» на порядок, по сравнению с энергоустановками советских ледоколов, увеличило давление рабочего масла в гидроаппаратуре и гидроприводах паровых клапанов: 170 атмосфер вместо 15.
Наряду с проектированием, перед ЗАО «ПКБ «Автоматика» также стояла задача изготовления, проведения пусконаладки и предъявления Российскому морскому регистру судоходства двух гидростанций ГС-580 и силовых электрогидравлических приводов восьми паровых клапанов для обоих главных турбогенераторов ПТУ-72. Кроме ПТУ-72, «Киров-Энергомаш» спроектировал и изготовил турбонагнетательные агрегаты ТНА-10 для противообледенительных устройств трех атомных ледоколов проекта 22220.
Саму паротурбинную установку дополняет система электрического движения (СЭД) переменно-переменном токе. Такой мощности систем в России и в Советском Союзе еще не создавали. Более того, во всем мире таких мощных электродвигателей практически нет.
В состав установки входят три гребных электродвигателя, общей мощностью 60 МВт. Вся система электродвижения — это ГЭД и два генератора с системами управления возбуждением произведены ЦНИИ СЭТ (филиал Крыловского ГНЦ) вместе с отечественной компанией «Русэлпром». СЭД генерирует, хранит и использует электроэнергию, обеспечивая оптимальные характеристики хода.
На ледоколе предусмотрены три валопровода: средний расположен в ДП с уклоном в корму около 3,3 градуса, относительно основной плоскости, а два бортовых расположены симметрично относительно ДП и с уклоном в корму около 2,8 градуса относительно основной плоскости.
Каждый валопровод состоит из промежуточного вала, упорного вала, упорного подшипника, вала-проставыша, переборочного уплотнения, дейдвудного устройства, гребного вала с винтом фиксированного шага со съемными лопастями.
Материал гребных валов — сталь 38ХНН3МФА. Выем гребных валов предусмотрен в корму. Упорный вал выполнен из легированной стали 42CrMo4. Все валы производит Балтийский завод.
С кормовой стороны трубы предусмотрено торцевое уплотнение Wartsila H79954-01.
В качестве движителя на ледоколе используются три винта фиксированного шага со съемными лопастями. Гребные винты четырехлопастные, диаметром 6200 мм, с шаговым отношением 0,8.
В качестве резервных дизельгенераторов ледокола предусмотрено два дизельгенератора Wartsila 6L26W мощностью 2040 кВт. ДГ поставляется с локальной системой управления, запускается автоматически при исчезновении питания на ГРЩ или по сигналу аварийной защиты.
Для аварийных источников энергии используются три дизельгенератора АДГ-200-А-А2-МПС на базе дизельного двигателя BF6M1015MC Deutz и генератора HCM434E1 Stamford мощностью по 200 кВт каждый.
На ледоколе есть два котлоагрегата КАВ 10/7-11 производительностью 10 т/ч насыщенного пара при давлении 0,7 Мпа каждый.
ПАЛУБНОЕ ОБОРУДОВАНИЕНа палубе ледокола можно перевозить грузы, для чего в кормовой части судна предусмотрены места для штатного размещения трех 20-футовых контейнеров и четырех 10-футовых контейнеров. В носовой части судна есть места для размещения двух 20-футовых контейнеров или четырех 10-футовых контейнеров.
Большой объем швартовного оборудования на проект 22220 поставляет испанская компания Fluidmecanica. В состав поставки входят тяговая лебедка, транзитная лебедка, специальный канатоукладчик и система слежения для осуществления буксировочных операций и эскортирования судов. В комплекте с швартовным комплексом идет гидростанция.
Конструкция и используемые в лебедке материалы созданы специально для работы в арктической зоне с температурой окружающего воздуха до -50 ° C и в агрессивной морской среде.
За якорно-швартовный комплекс ледокола отвечает компания AdriaWinch. Комплект поставляемого оборудования состоит из двух якорно-швартовных лебедок для цепи размера 78К3, а также шести швартовных лебедок с тяговым усилием 305 кН. Все лебедки с функцией автоматического натяжения разработаны для работы в условиях низких температур арктического региона.
Для обеспечения работ при погрузке провизии на судно и обслуживания люка в провизионные кладовые, для обеспечения аварийно-спасательных операций и
снятия людей со льда – в носовой части судна на палубе бака предусмотрены два электрогидравлических крана-манипулятора грузоподъемностью 3 тонны на вылете стрелы до 15 м.
Управлять кранами можно как из кабин кранов, так и дистанционно с переносных пультов с кабелем.
Для грузовых операций в кормовой части судна при погрузке и выгрузке оборудования в кладовую крупногабаритного ЗИП и для спуска и подъема бортовых катеров, грузовых операций с контейнерами, ремонта и замены гребных винтов предусмотрен отдельный электрогидравлический кран с телескопическими стрелами грузоподъемностью на вылете стрелы до 20 м – 16 тонн, на вылете 25 м – 12 тонн.
Краны производства компании MELCAL на судно поставляла петербургская компания «Кронштадт», и у этого оборудования есть целый ряд интересных технических инноваций. В частности, инженеры компании MELCAL разработали несколько инновационных решений для арктических судов, к примеру, Melcal Arctic Recirculation System — интеллектуальный комплекс промывки рабочих узлов маслом автоматически регулируемой температуры, что обеспечивает возможность безотказного функционирования кранов в диапазоне температур до -50 градусов С.
Для механизации подъемно-транспортных работ в том числе для выгрузки на открытую часть палубы надстройки 4-го яруса, служит 10-остановочный электрический лифт грузоподъемностью 2 тонны. Лифт рассчитан на транспортировку защитного контейнера для сбора отходов.
Обслуживающий персонал пользуется пассажирским лифтом, расположенным в надстройке. Грузоподъемность лифта — 4 человека или 350 кг на 9 остановок с высотой подъема 22,4 м.
ВЕРТОЛЕТНОЕ ХОЗЯЙСТВОТакже на ледоколе предусмотрен комплекс авиационно-технических средств, обеспечивающих базирование вертолетов Ка-32 и Ми-8МТВ. Это вертолетная посадочная площадка, командный пункт, ангар для обслуживания вертолета Ка-32, устройство транспортировки и средства швартовки, средства палубного обслуживания.
Также на площадке можно раскрепить вертолеты Ка-32 и Ми-8 по-походному.
СПАСАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВАДля обеспечения водолазных спусков на глубины до 12 м, проведения сварочных работ, осмотров и очистки донно-бортовой арматуры на ледоколе предусмотрено водолазное устройство. В составе комплекса есть водолазная кран-балка с электрическим и ручным приводом для спуска и подъема водолаза в беседке.
На палубе бака установлены 4 спасательные шлюпки вместимостью 65 человек каждая, по 2 с каждого борта в комплекте с СПУ. В качестве спасательных средств на ледоколе на па-
лубе бака расположены 12 спасательных плотов сбрасываемого типа вместимостью 25 человек каждый, по 6 с каждого борта.
Плоты установлены на стеллажах в контейнерах, по 2 штуки на один стеллаж, и снабжены гидростатическими разообщающими устройствами.
В дополнение к спасательным средствам на ледоколе, на палубе бака предусмотрена дежурная шлюпка в комплекте с СПУ.
БЫТОВЫЕ УСЛОВИЯЭкипаж ледокола проекта 22220 всего 53 человека против 138 человек на ледоколах прошлого поколения.
При этом на судне предусмотрено 120 отдельных кают. Из дополнительных удобств на борту можно отметить спортивный и тренажерный залы, бассейн и сауну.
За оснащение комплексом средств навигации и связи на проект 22220 отвечала компания ЗАО «ОСК-Транзас» (совместное предприятие ОАО «ОСК» и Группы «Транзас»). В рамках контракта «Транзас», принимавший участие в разработке технического проекта с ЦКБ «Айсберг», поставляет комплекс радио- и навигационного оборудования, пульты ходового мостика, метеооборудование и систему управления рулевой машиной.
Комплексы радионавигационного оборудования оснащены системами обогрева и имеют повышенный класс защиты для эксплуатации в среде отрицательных температур Арктики.
ПРЕЕМСТВЕННОСТЬ ПРОЕКТОВСейчас в строю находятся уже два ледокола проекта 22220 «Арктика» и «Сибирь». До конца 2022 года Балтийский завод должен сдать еще один – «Урал», а до 2027 года еще два судна серии «Якутия» и «Чукотка».
На стадии заключения заказа на строительство последних двух ЛК-60 руководство ОСК и Балтийского завода говорило о перспективах закладки еще двух ледоколов проекта, что позволило вывести серию в прибыль для самих судостроителей. Это совпадало бы с планами развития инфраструктурных объектов в российской Арктике. Но исходя из последней ситуации в мире и ситуации с энергоносителями, рынками сбыта и т.д. вопросы с продолжением серии 22220 пока остаются.
Однако наверняка наработки проекта 22220 будут использоваться в строительстве ледоколов 10510 типа «Лидер», которые будет строить судостроительный комплекс «Звезда». Пока эта дальневосточная верфь планирует справляться со строительством всех трех единиц судов самостоятельно, без привлечения Балтийского завода. Но для унификации и снижения себестоимости производства комплектующих спецификация ледокола «Лидер» имеет существенное сходство с классической серией проекта 22220.
Поэтому в проект перекочевали и турбины Кировского завода, гребные электродвигатели концерна «Русэлпром», насосы и целый ряд иного оборудования.
Так что петербургские машиностроительные предприятия от перемещения заказа на Дальний Восток не пострадают.
https://paluba.media/news/31214
.jpg)
