Корабельныеэлектроэнергетическиеустановки
И.Г. Захаров, доктортехническихнаук, профессор, контр-адмирал; Я.Д. Арефьев, доктортехническихнаук, профессор, контр-адмирал; Н.А. Воронович, кандидаттехническихнаук, капитан 1 ранга; О.Ю. Лейкин, кандидаттехническихнаук, капитан 1 ранга
ПоразвитиюэлектроэнергетическихсистемкораблейВМФпервымиследуетсчитатьработыпоихмодернизации, проводимыевконце 20-х-начале 30-хгодовнабоевыхкорабляхдореволюционнойпостройки - подводныхлодкахтипа“Акула”и“Барс”, миноносцахтипа“Новик”, крейсерах“ЧервонаУкраина”, “КрасныйКрым”, “КрасныйКавказ”илинейныхкорабляхтипа“Севастополь”. Нанекоторыхизэтихкораблейменялисьгенераторныеагрегаты (вбольшинствеслучаевнаболеемощные), устанавливалисьновыепотребителиэлектроэнергии, вносилисьизменениявсетираспределенияэлектроэнергии.
Дляобеспеченияэтихработ, атакжедляновогостроительстваотечественнойпромышленностьюбылоначатопроектированиеисозданиеэлектрооборудованиядлякораблейВМФ: электрическихмашин, аппаратов, распределительныхустройстввосновномдлясетейпостоянноготока, атакжеаккумуляторныхбатарейидругойэлектротехники.
В 1925г. начатопроектированиеэлектроэнергетическихсистемпервыхдизель-электрическихподводныхлодок (ДПЛ), перваяизкоторыхтипа“Декабрист”быласданаВМФв 1930г. Впериод, предшествующийначалуВеликойОтечественнойвойны, проектировалисьистроилисьнесколькодругихтиповПЛ.
ДляПЛбылипринятысходныепоструктуреиотличающиесятолькоповеличине, мощностиэлектроэнергетическиесистемыкораблей (ЭСК) сэлектродвижением, имеющиевсвоемсоставеоднуилидвегруппыаккумуляторныхбатарейнапряжением 90-160Виобеспечивающиеэлектроэнергиейгребныеэлектродвигатели (ГЭД) идругиепотребителиприподводномходе; двадизель-генераторанапряжением 110Впостоянноготокадляобеспеченияэлектроэнергиейпотребителей (вт.ч. зарядкуаккумуляторныхбатарей) принадводномходе; дваглавныхраспределительныхустройства, размещенныеводномотсеке, иодинилидваГЭД.
Первымибольшиминадводнымикораблямибылилидерыминоносцевпроекта 1 иэскадренныеминоносцыпроекта 7. ГоловныекораблиданныхпроектовпринималисьВМФв 1936г. ДляэлектроэнергетическихсистемэтихкораблейбылпринятпостоянныйтокнапряжениемНОВ. Вкачествеисточниковэлектроэнергииприменялисьтурбогенераторныеагрегатыотечественногопроизводствамощностьюпо 100кВт - налидерахипо 50кВт - наэсминцах, дизель-генераторысимпортнымидизелямипо 50кВт - налидерахипо 30кВт - наэсминцах. Турбогенераторырасполагалисьвмашинныхотделениях, дизель-генераторы - вспециальныхпомещенияхкотельныхотделений.
Схемыраспределенияэлектроэнергиинаэтихкорабляхбылипринятымагистрально-фидерными. Поотдельнымфидерамполучалипитаниенаиболееответственныебоевыепотребители. Схемыгенерированияираспределенияэлектроэнергииисключаливозможностьвключениягенераторовнапараллельнуюработу. Главныераспределительныещиты (ГРЩ), находящиесявмашинныхотделениях, имелидвойнуюсистемушин, накоторыеподавалосьпитаниеотразныхгенераторов, апотребителиэлектроэнергиимоглиспомощьюпереключателейподключатьсяклюбымизних. Вкачествекоммутационныхаппаратовбылипринятырубильникиипереключателирубящеготипа, атакжепакетныевыключателиипереключатели. Вкачествеаппаратовзащитыиспользовалисьтрубчатыепредохранители. БольшинствокабелейнаэтихкорабляхбыломаркиСРМ. Прокладкакабелейпроизводиласьнапанелях, проходкабелейчерезпереборкиосуществлялсяспомощьюиндивидуальныхсальников. Всеэлектрическиемашины, распределительныеустройства, кабелииаппаратыбылиотечественногопроизводства.
Следующими, посрокувведениявстрой, крупнымибоевыминадводнымикораблямибыликрейсерапроекта 26 (головнойкрейсер“Киров”вступилвстройв 1938г.). Дляэлектроэнергетическихсистем (ЭЭС) этихкораблейбылприняттакжепостоянныйток, нонапряжением 220В. Магистральныйпринципраспределенияэлектроэнергиисохранялсятолькодлясистемыосвещения. Питаниесиловыхпотребителейосуществлялосьпофидерно-групповойсистеме, всвязисчемгабаритыГРЩоказалисьдостаточнобольшими. КромеГРЩ, имелисьещегенераторныещиты, расположенныеводнихпомещенияхсгенераторами. ШиныГРЩигенераторныхщитоводинарные, секционированные. ЭЭСвсвойсоставвключалачетыретурбогенератора (ТГ) по 165кВткаждый, расположенныевмашинныхотделенияхидвадизельгенератора (ДГ) по 165кВткаждый, размещенныевспециальныхпомещениях.
Дляпрокладкимагистральныхкабелейпобортамкораблябылииспользованыкабельныекоридоры. Электрооборудованиекрейсерапроекта 26 однотипноэлектрооборудованиюлидеровиэскадренныхминоносцевпроектов 7 и 7Уиотличаетсятолькопомощности, количествуэлементовиихрасположению.
Следующейбольшойсериейбоевыхнадводныхкораблейбылиэскадренныеминоносцыпроекта 7У, головнойкораблькоторойвступилвстройв 1941г. Электроэнергетическаяустановкаэтихкораблейпопараметрамэлектроэнергии, принципамеераспределения, типамэлементовэлектрооборудованияиегорасположениюаналогичныэлектроэнергетическимсистемамэсминцевпроекта 7. Наэсминцахданногопроектабылаувеличенастепеньэлектрификации, установленыболеемощныегенераторныеагрегаты, упрощенасхемагенерированияираспределенияэлектроэнергиизасчетуменьшениягенераторныхагрегатов (дваТГвместотрех).
Одновременношлопроектированиеипостройкаопытного, вчастиЭЭС, корабляпроекта 7УЭ (эсминец“Страшный” - началопроектирования 1936г., вступилвстройв 1941г.). Электроэнергетическаясистемаэтогокораблябылапринятанапеременномтокенапряжением 220В, частотой 50Гц. Параллельнаяработагенераторовнепредусматривалась. ШиныГРЩодинарные, секционированные. Расположениегенераторныхагрегатованалогичноихрасположениюнакорабляхпроекта 7У. Отечественнойпромышленностьюдляэтогокораблябылоразработаноиосвоеноновоекорабельноеэлектрооборудованиенапеременномтоке - синхронныегенераторы, электродвигателиразличноготипаиисполненияспускателями, имеющимитепловуюзащиту, трансформаторыиустановочныеавтоматическиевыключатели, селеновыеикупроксныевыпрямителиит.п. Задачаэтабыларешенапромышленностьюуспешно, ипоставкиэлектрооборудованиянезадерживалисдачиэкспериментальногокорабля.
Изготовлениекорабельногоэлектрооборудованияпеременноготока, егоиспытаниеисдачанакораблепроекта 7УЭ - подготовительныйэтапкпереводуЭЭСвсехнадводныхкораблейнапеременныйток. Однаковнедрениенанадводныекораблисетипеременноготокапоставилопередпромышленностьюряднаучныхитехническихвопросов, которыевконцеконцовбылиуспешнорешены.
Применениеэлектроэнергетическихсистемкораблейнапеременномтокеобеспечивало:
- использованиеасинхронныхэлектродвигателейсвращающимсямагнитнымполемикороткозамкнутымироторами, существенноболеенадежныхвсравнениисколлекторнымимашинамипостоянноготока;
- возможностьповышениянапряженияиснижениятоковвсиловойэлектрическойсети, снижениянапряжениявсетяхуправленияспомощьюпростыхпреобразовательныхустройств -трансформаторов;
- получениепостоянноготоканеобходимогонапряжениястатическимипреобразовательнымиустройствамистрансформаторамиивыпрямителями;
- снижениетоковкороткогозамыканиявсистеменепосредственнопараметрамисетейиприменениемвпоследующемспециальныхтокоограничивающихустройств - аппаратовисхем.
Кромепостроенныхиряданедостроенныхкначалувойнысерийныхкораблей, впредвоенныйпериодбылспроектированизаложенрядкрупныхкораблей, строительствокоторыхсначаломвойныпрекратилось. Этолинейныекораблипроекта 68 иэскадренныеминоносцыпроекта 30.
ЛинейныекораблиитяжелыекрейсераимелиЭЭСдвойноготипа - постоянногоипеременноготока. Вкачествеисточниковэлектроэнергиипринималисьгенераторысмешанноготокасприводомотпаровыхтурбинединичноймощностью 1200кВтиотдизелейединичноймощностью 650кВт. Такиегенераторныеагрегатыкорабельногоисполнениядлятехлетсчиталисьоченьмощными. ОпытныеобразцыгенераторовбылиизготовленыидажеиспользовалисьвовремявойнынапередвижныхэлектростанцияхнаЛенинградскомфронте. Кораблиимелипочетыреэлектростанции, размещенныевотдельныхпомещениях. Распределениеэлектроэнергиибылопринятопофидерно-групповойсхеме. Электрооборудованиенаэтикораблинеустанавливалось, апослевойныбылоприняторешениеихпостройкуневозобновлять.
Послеокончаниявойнывопросвсталовозобновлениипостройкикрейсеровпроекта 68 иэсминцевпроекта 30, нотаккаконизагодывойныустарели, тобыливыполненыдвестепеникорректировки: длякораблейчастичнопостроенных (проекты 30ки 68к) икораблей, которыененачиналисьстроиться (проекты 30-биси 68-бис).
Вдореволюционноевремяединогодокумента, обобщающеготребованиякэлектрооборудованиюиэлектросистемамкораблей, неимелось. Опытпредвоенногопериодасозданиякораблейвыявилнеобходимостьразработкитакогодокумента. Впериод 1937-1940гг. специалистамиВМФипромышленностиподруководствомофицераНаучно-техническогокомитета (НТК) НКВМФБ.И.Калгановабылиразработаныив 1940г. изданы“Правилаэлектрооборудованиякораблей” (“ПЭК-40”).
ОпытВеликойОтечественнойвойныпоказалвысокиетехническиекачестваустановленногонакорабляхэлектрооборудования. Прибоевыхповрежденияхкораблейаварийностьэлектрооборудования, какправило, быланиже, чеммеханическогооборудованияисистемвооружения. Есликораблиитерялиэлектроэнергию, топричинойтогозачастуюбылвыходизстрояпервичныхдвигателейгенераторов (узлов, блоков, обслуживающихсистемит.п.), анесамихгенераторов. Так, приподрывенаминекрейсера“Киров”однаизэлектростанцийоказаласьврайонеразрушениякорпусакорабляифактическибылазатоплена, адругиегенераторыиэлектрооборудованиеосталисьработоспособными, ноТГнельзябылоиспользоватьиз-запотериисточникапара.
Опытбоевойиповседневнойэксплуатациикорабельногоэлектрооборудованиявыявилиряднедостатков.
Низкаяударостойкостьэлектрооборудования: былислучаи, когдаприбоевыхповрежденияхвоставшихсянеповрежденнымиотсекахилипомещенияхломалиськрепленияиотдельныеузлыоборудования, автоматическиевыключателидавалиложныеотключения, предохранителивыпадалииззажимов, измерительныеприборыразрушались. Вместестемпрочностьэлектротехническихустройствоказаласьвышепрочностинекоторыхмеханизмовиконструкций. Основнойпричинойэтогобыло, очевидно, то, чтодлянихзначительноменьшеиспользовалсячугун, авосновномприменяласьсталь.