Fartyget är utformat för att genomföra stridsoperationer till sjöss och är en komplex teknisk struktur, som bär vapen och alla belastningar som krävs för att slutföra de tilldelade uppgifterna, beroende på de uppgifter som tilldelats den, kan den flyta över vattnet, på vattnet och under vattnet. Fartyget är en stridsenhet inom flottan flotta. Fartygets vapen och tekniska medel ska fungera tillförlitligt i den marina miljön. Ett fartyg är en teknisk struktur av ett speciellt slag, eftersom det måste ha förmågan att röra sig, vilket tillhandahålls genom användning av huvudkraftverket (MPP).
Idag är ytfartyg från marinen i olika länder utrustade med pannturbin, diesel, gasturbin, diesel-gasturbin, dieselelektriska och kärnkraftverk. Varje kraftverk har sina egna egenskaper för drift, fördelar och nackdelar. Vissa är enklare i design och drift, har mindre vikt och dimensioner, är snabbt förberedda för arbete och tas i drift, men använder dyrt bränsle. Andra är mer komplexa, har stora vikt- och storleksegenskaper, tar längre tid att förbereda för arbete och sätta i drift, men är lätta att driva och driva på billigare bränsle.
Ryssland är en stor sjömakt och har sina egna internationellt erkända skolor för skeppsbyggnad och byggnad av marinmotorer, pannor och turbiner. I begreppet kvalitativ och kvantitativ reformering av den ryska marinen (ryska marinen) prioriteras byggandet av fartyg utrustade med diesel, gasturbin, dieselgasturbin och kärnkraftverk, medan byggandet av fartyg med CHPPP har praktiskt taget övergivits. De flesta av pannturbinfartygen drogs tillbaka från flottan och avvecklades därefter, vilket ledde till en minskning av specialiteten för militära mekaniska ingenjörer från KTEU vid sjötekniska universitetet.
Idag kan fartyg med KTEU som en del av den ryska flottan räknas på fingrarna. Tiden får utvisa om beslutet att överge CTEU fattades korrekt eller inte.
I slutet av 1788-talet, för att säkerställa fartygens rörelse, började de förses med ångpannor och ångmaskiner som utgör ett ångkraftverk (SPU). Bränslet till pannorna var först ved och sedan kol. Sedan XNUMX började världens första fartyg med PSU att fungera i USA, varefter alla fartyg som använde ånga började kallas ångbåtar. På den tiden var nästan alla vattenskotrar utrustade med ångkraftverk, från småbåtar till slagskepp. Efter uppfinningen av fartygsbränsletankar (de så kallade Fram-tankarna) och bränsleutrustning började marin eldningsolja användas som fartygsbränsle för PSU i början av XNUMX-talet, samtidigt började ångmaskiner ersättas av ångturbiner, och huvudkraftverket för fartyg kallades en ångturbin (PTEU). Framväxten av ett nytt kraftverk krävde utbildning av nya tekniska specialister, senare kallade mekaniska ingenjörer av ångkraftverk (SPU).
Ångkraftverket användes på fartyg och fartyg fram till slutet av 1970-talet och ångturbinen, senare kallad pannturbinen, är fortfarande i bruk, i regel är stora deplacementfartyg utrustade med den: hangarfartyg, kryssare och jagare.
Sedan 1893 har ångmaskinen i ett ångdrivet kraftverk blivit prototypen på alla förbränningsmotorer som fartyg har varit utrustade med sedan början av XNUMX-talet.
Erfarenheterna av drift av pannturbin- och dieselkraftverk har visat att de förra har låg verkningsgrad, inkluderar ett stort antal komplexa mekanismer som upptar betydande fartygsområden och volymer, och de senare är begränsade i kraft, komplexa i design, tunga och kräver högkvalitativt bränsle för drift.
Under den sista fjärdedelen av XNUMX-talet, nästan samtidigt med dieselmotorer, uppfanns gasturbiner, vars prototyp var ångturbiner, men gasturbinanläggningar blev utbredda på fartyg och fartyg först under andra hälften av XNUMX-talet efter utvecklingen av pålitliga värmebeständiga konstruktionsmaterial.
I mitten av 1970-talet började ytfartygen utrustas med kärnkraftverk (NPP) efter att de hade testats på ubåtar. Ett kärnkraftverk är också en ångturbinanläggning, där en kärnreaktor med en ånggenerator används för att generera ånga istället för en panna.
Utöver dessa kraftverk var fartygen utrustade med kombinerade kraftverk, till exempel diesel-ångturbiner (i Kriegsmarine, den nazistiska tyska flottan. - Red.), och är fortfarande utrustade med diesel-gasturbin och diesel- elkraftverk.
Kvaliteten och perfektionen hos alla typer av vapen och militär utrustning testas som ni vet av krig. Detta axiom är fullt tillämpligt på fartygskraftverk.
Eftersom pannturbinverket var det första kraftverket som fartyg var utrustade med, klarade det testet av två världskrig och flera lokala krig och visade sin höga kvalitet och tillförlitlighet. Samtidigt testades ett dieselkraftverk (DEU) av ett världskrig och lokala maritima konflikter, och en gasturbin (GTEP) testades endast av lokala krig, till exempel kriget mellan Argentina och Storbritannien för Falkland. (engelska) eller Malvinas (spanska) öar 1982.
Erfarenheten av att driva olika typer av kraftverk under verkliga förhållanden i olika klimatzoner har visat att den mest effektiva användningen av CTPP är på fartyg med stort deplacement som inte är lägre än en jagare och förbrukar relativt billigt petroleumbränsle. Samtidigt kräver driften av fartyg med dieselmotorer och gasturbiner en betydande mängd lättoljebränsle av hög kvalitet. Dessutom har erfarenheterna av krig och militära konflikter visat att användningen av diesel- och gasturbinfartyg i den arktiska operationsteatern på vintern är möjlig endast när de tankas med en dyrare typ av dieselbränsle - arktisk (DT A) ). Försämringen av kvalitetsegenskaperna för lätta bränslen (till exempel tjärning, vattning etc.) under fartygsförhållanden leder som bekant i alla fall till utrustningsfel, strömavbrott i fartyget och fartförlust. Fartyg vars installationer förbrukar lätta typer av bränslen har högre sannolikhet för explosioner och bränder under strid och nödskador. Reparationen av diesel- och gasturbinfartyg under krigsförhållanden är längre, bland annat på grund av den höga explosions- och brandrisken för bränslet och behovet av att helt tömma det och sedan ta hela försörjningen till tankar. Dessutom måste många typer av reparationer på diesel- och gasturbinfartyg uteslutande utföras av högt kvalificerade specialister från tillverkningsanläggningarna för teknisk utrustning.
Installation av pannturbiner eliminerar många av nackdelarna med DEU och GTEU. Så KTEU använder mörka typer av oljeprodukter - marin eldningsolja och försämringen av dess kvalitet har ingen betydande inverkan på driften av installationen, i synnerhet på driften av ångpannor. Kraftverken i pannturbinfartyg är mer underhållsbara, vilket är viktigt under extrema förhållanden och en lång separation från baser.
Dessutom har erfarenheterna från många krig visat att i frånvaro av oljebränsle på ett pannturbinfartyg kan minimihastigheten uppnås genom att bränna nödved, träföremål och andra brännbara produkter som samlas in både på fartyget och till sjöss i pannor.
Tillsammans med stridserfarenhet av användningen av olika kraftverk (PP) har tillräcklig erfarenhet samlats i deras drift i långdistanskampanjer i fredstid, vilket har visat den höga överlevnadsförmågan hos en pannturbinanläggning i händelse av nödfel i dess enskilda element. En pannturbinanläggning är således kapabel att säkerställa fartygets framfart utan att störa funktionen hos fartygets framdrivningskomplex, även när endast en panna är i drift. Samtidigt kan driften av en motor på fartyg med diesel- och gasturbiner leda till felfunktion i framdrivningssystemet och stressande drift av huvudaxiallagret. Dessutom beror tillförlitlig drift av diesel- och gasturbininstallationer i större utsträckning på parametrarna för fartygets kraftförsörjning än driften av en panna och turbininstallation.
Hög överlevnadsförmåga, förmågan att röra sig med ett minimum av manövermekanismer, god underhållsförmåga och lågt beroende av parametrarna för fartygets kraftförsörjning är viktiga faktorer i driften av en pannturbinanläggning under långvarig autonom navigering av ett fartyg i avlägsna områden i världshaven i avsaknad av flottbaser.
Utvärderingen av den militärekonomiska effektiviteten av användningen av fartyg är mest relevant för fredstid, då fartyg inte används för sitt avsedda syfte, och samtidigt kräver de betydande kostnader för underhåll, utbildning och utbildning av besättningar, skjutövningar och långfärdskryssningar.
Det är känt att upp till 70 % av driftskostnaderna för ett fartyg faller på bränsle.
Låt oss till exempel jämföra de ekonomiska kostnaderna för marint bränsle för att säkerställa full hastighet för pannturbinfartyg av typen Kronstadt och gasturbinfartyg av typen Nikolaev under en timme. Det är känt att pannturbinfartyget använder F-5 marin eldningsolja, respektive gasturbinfartyget använder dieselbränsle. Valet av dessa fartyg är inte tillfälligt, eftersom bedömningen kan vara korrekt och objektiv endast om fartygen har samma syfte och ungefär samma prestandaegenskaper. Det bör noteras att alla fartyg av typen Kronstadt och Nikolaev redan har tagits ur drift från den ryska flottan för skrot.
Prestandaegenskaper (TTX) för stora anti-ubåtsfartyg (BPK) "Kronstadt" och "Nikolaev" och deras kraftverk
TTX BOD "Kronstadt" / BOD "Nikolaev":
- typ av kraftverk: KTEU GTEU;
- total förskjutning: ~ 7.600 t / ~ 7.000 t;
- Kraftverkets märkeffekt: 90.000 84.000 hk / XNUMX hk;
- full bränsletillförsel på fartyget (typ av bränsle): 1.950 ton (bränsleolja F-5) / 1.800 (DT);
- full fart: 33 knop / 32 knop;
- specifik bränsleförbrukning: 0,36 kg / hk timme / 0,25 kg/hk timme;
- Marschräckvidd (vid 18 knop): 5.200 miles / 6.500 miles;
— Genomsnittlig bränslekostnad i juli 2019 priser: 24.000 42.000 RUB/t / XNUMX XNUMX RUB/t.
Genom att multiplicera kraftverkets märkeffekt med den specifika bränsleförbrukningen och med kostnaden för ett ton bränsle, erhåller vi de ekonomiska kostnaderna för bränsle för att säkerställa full hastighet för fartygen av Kronstadt-typ och fartygen av Nikolaev-typ under en timme , som respektive uppgår till 777.600 882.000 rubel per timme och XNUMX XNUMX rubel per timme. Detta innebär att kostnaden för bränsle (marin eldningsolja) för att säkerställa en lång löptid (float) av BOD "Kronstadt" kommer att vara betydligt mindre än liknande kostnader (för dieselbränsle) för BOD "Nikolaev".
Samma ekonomiska beräkningar kan göras för ett fartyg med dieselmotor, men det är uppenbart att de också kommer att överstiga bränslekostnaderna för en driftig panna och turbinanläggning.
Faktum är att driften av pannturbinfartyg är billigare, vilket framgår av deras användning (navigering) under långtidsvistelse av diesel- och gasturbinfartyg i deras baser nästan under hela 1990-talet på grund av de höga kostnaderna eller bristen på diesel bränsle.
En viktig faktor som bestämmer tiden för ett fartygs livscykel är kvaliteten och tidpunkten för processen att återställa dess strids- och operativa egenskaper, kallad reparation. Tyvärr hade Sovjetunionens kollaps och störningen av de ekonomiska banden mellan republikerna i det en gång förenade landet en negativ inverkan inte bara på byggprocessen utan också på processen att reparera fartygens kraftverk. Således är Southern Turbine Plant (YUTZ) i Nikolaev, som var det ledande företaget i Sovjetunionen för produktion och reparation av fartygsgasturbinmotorer, idag beläget utanför Ryssland, det är av denna anledning som reparationen av fartygsgasturbiner motorer kräver stora finansiella kostnader, även i valuta. Det betyder att reparation av ett fartyg med gasturbininstallation idag är mycket dyrare än reparation av pannturbin- och dieselfartyg. Dessutom bestäms perioden för direkt användning av diesel- och gasturbinfartyg av livslängden för deras huvudmotorer. Enligt det fastställda förfarandet förlängs livslängden för huvudfartygsmotorerna av flottans kommando på grundval av slutsatsen från tillverkarens specialister om möjligheten till ytterligare drift av motorerna. När motorresurserna är uttömda förbjuds fartyg att gå till sjöss, och de tillbringar mer tid i baser, vilket nyligen observerades i nästan alla ryska federationens flottor med sovjetbyggda fartyg.
Varje historisk Perioden sätter sina egna uppgifter för marinen, som kräver obligatorisk förbättring av strids- och operativa egenskaper hos fartyget som helhet och dess individuella delsystem, inklusive kraftverket. Nya uppdrag ställer också strängare krav på fartyg och deras kraftverk. Det blir uppenbart att när man fattar ett beslut om att utrusta det designade fartyget med en eller annan typ av kraftverk, är det först och främst nödvändigt att ta hänsyn till de erfarenheter som kraftverket har fått i stridsdrift och förmågan hos den valda typen av kraftverk. kraftverket ska förbättras ytterligare för att öka effektiviteten i användningen av fartyget.
För att öka effektiviteten i användningen av fartyg är det möjligt att förbättra både en och flera delar av deras kraftverk. Författarna är övertygade om att det idag är möjligt att till exempel minska bränslekomponenten i kostnaderna för att underhålla fartyg utrustade med alla typer av kraftverk som använder petroleumbränsle. Reducering av bränslekomponenten kan uppnås inom följande områden:
- Minskning av bränsleförbrukningen per viktenhet för kraftverket, till exempel genom att införa nya konstruktionsmaterial på huvudmotorerna och pannorna;
- Minskning av specifik bränsleförbrukning på grund av förbättring av bränsleutrustning och intensifiering av bränsleförbränningsprocessen.
- eliminering av den "döda" bränslereserven i servicetankar och den "icke reducerbara" reserven i delarna av bränslesystemet för motorer och pannor;
— Utvidgning av utbudet av typer av oljebränsle som används i kraftverk.
— Minskning av bränsleförluster, till exempel genom avdunstning.
- bevarande av kvalitativa och kvantitativa indikatorer för bränsle under dess lagring i fartygsförhållanden, etc.
Det bör noteras att minskningen av bränslekomponenten genom att öka effektiviteten i användningen av marint bränsle i samtliga fall leder bland annat till en ökning av miljörenheten och sekretessen för fartyget som helhet.
Uppenbarligen har pannturbinkraftverket för fartyg, testat av krig och kampanjer, utsikter, och viktigast av allt, reserver för sin vidareutveckling, modernisering och förbättring, varför det är för tidigt att överge denna typ av kraftverk. Samtidigt är det idag nödvändigt att förbättra alla andra typer av kraftverk i riktning mot att öka deras driftseffektivitet, med hänsyn till världserfarenhet.