Han pasado más de 15 años desde que el último de los barcos del Proyecto 705 fue expulsado de la Armada rusa, y las disputas continúan hasta el día de hoy en los círculos de marineros militares y constructores navales. ¿Qué fue realmente el Proyecto 705: un avance adelantado a su tiempo o una costosa apuesta técnica?
Los contornos exteriores del barco se elaboraron en TsAGI, se probaron en numerosos modelos en las piscinas del Instituto Central de Investigación de Leningrado. Krilov. Y, además de la excelencia técnica y numerosas innovaciones que son importantes para un buque de guerra, el submarino nuclear también resultó ser inusualmente hermoso.
Para 1990, todos (excepto uno) los submarinos nucleares del proyecto 705 se retiraron de la flota, habiendo servido significativamente menos que el período para el que fueron calculados. El último, el K-123, finalizó su servicio en 1997.
barco de carreras
Foto: Los submarinos nucleares del Proyecto 705, gracias a sus líneas y su relación potencia-peso, eran dinámicos y extremadamente maniobrables. La embarcación era capaz de acelerar a toda velocidad en un minuto, y de circular con un giro completo a toda velocidad en 42 segundos. Podría "colgarse de la cola" de un submarino nuclear enemigo simulado durante horas (hubo un caso real cuando el barco persiguió a un submarino nuclear de la OTAN en el Atlántico Norte durante 20 horas). ¡Además, el barco podría incluso escapar de un torpedo disparado en su dirección!
En 1959, cuando ya se había hecho a la mar el primer submarino nuclear soviético (NPS) Leninsky Komsomol, construido según el proyecto del Leningrad SKB-143 (ahora SPMBM Malachite), y estaba en marcha la construcción de toda una serie de barcos similares. en Severodvinsk, el principal especialista del mismo SKB A.B.?Petrov propuso la creación de un "pequeño submarino de combate de alta velocidad". La idea era muy relevante: se necesitaban tales barcos para cazar submarinos, portadores de misiles balísticos con cargas nucleares, que luego comenzaron a construirse activamente sobre las existencias de un enemigo potencial. El 23 de junio de 1960, el Comité Central y el Consejo de Ministros aprobaron el proyecto, al que se le asignó el número 705 ("Lira"). En los países de la OTAN, este barco se conoció como "Alfa" (Alfa). Académicos A.P.?Aleksandrov, V.A. Era un hombre talentoso con un destino muy difícil: siete años en el Gulag y, después de su liberación, una prohibición de entrada a Leningrado. Un ingeniero de construcción naval experimentado trabajó en un artel de fabricación de botones en Malaya Vishera y solo en 1956 pudo regresar a Leningrado, a SKB-143. Comenzó con el Diseñador Jefe Adjunto del submarino nuclear del Proyecto 645 (esta experiencia resultó ser muy útil para Rusanov).
Batalla con titán
El propósito del nuevo submarino determinó los requisitos básicos: alta velocidad y maniobrabilidad, hidroacústica perfecta, armas poderosas. Para cumplir con los dos primeros requisitos, el barco debía tener dimensiones y peso extremadamente pequeños, las más altas características hidrodinámicas del casco y una poderosa planta de energía que encajara en las dimensiones limitadas. Era imposible hacer esto sin soluciones no estándar. El titanio fue elegido como material principal para el casco del barco, así como para muchos de sus mecanismos, tuberías y accesorios: el metal es casi el doble de liviano y al mismo tiempo más fuerte que el acero, y también es absolutamente resistente a la corrosión y bajo -magnético. Sin embargo, es bastante caprichoso: se suelda solo en un ambiente de gas inerte: argón, es difícil cortarlo, tiene un alto coeficiente de fricción. Además, el titanio no podría utilizarse en contacto directo con piezas de otros metales (acero, aluminio, latón, bronce): en el agua de mar forma un par electroquímico con ellas, lo que provoca una corrosión destructiva de las piezas de otros metales. Fue necesario desarrollar grados especiales de acero y bronce de alta aleación, y los especialistas del Instituto Central de Investigación de Metalurgia y Soldadura (Prometheus) y el Instituto Central de Investigación de Tecnología de Construcción Naval lograron superar estos trucos de titanio. Como resultado, se creó un casco de barco de pequeño tamaño con un desplazamiento bajo el agua de 3.000 toneladas (aunque el cliente, la Armada, insistió en un límite de 2.000 toneladas).
Debo decir que la construcción naval soviética ya tenía experiencia en la creación de submarinos a partir de titanio. En 1965, en Severodvinsk, se construyó un submarino nuclear del proyecto 661 con casco de titanio (en una sola copia). Este barco, conocido como el "Goldfish" (un indicio de su fantástico valor), hasta el día de hoy sigue siendo el poseedor del récord de velocidad bajo el agua: en las pruebas de mar mostró 44,7 nudos (alrededor de 83 km / h).
Sólidas innovaciones
Otra innovación radical fue el tamaño de la tripulación. En otros submarinos nucleares (tanto soviéticos como estadounidenses), 80-100 personas están sirviendo, y en los términos de referencia para el proyecto 705, se nombró el número 16, y solo oficiales. Sin embargo, durante el diseño, el número de la futura tripulación creció y finalmente llegó a 30 personas, incluidos cinco técnicos de guardiamarina y un marinero, a quien se le asignó el importante papel de cocinero y limpiador de día a tiempo parcial (inicialmente se asumió que las funciones de un cocinero serían desempeñadas por un médico de a bordo). Para combinar una tripulación tan pequeña con una gran cantidad de mecanismos, el barco tuvo que ser automatizado muy seriamente. Más tarde, los marineros incluso llamaron a los barcos del proyecto 705 "máquinas automáticas".
Por primera vez en el país (y probablemente en el mundo), la automatización global cubrió todo: el control de movimiento del barco, el uso de armas, la planta de energía principal, todos los sistemas generales del barco (inmersión, ascenso, trimado, dispositivos retráctiles, ventilación, etc.). Uno de los temas clave y muy controvertidos en el desarrollo de sistemas de automatización (esto fue realizado por varios institutos de investigación y oficinas de diseño, incluido el Instituto Central de Investigación "Aurora", "Granite", "Agat") fue la elección del frecuencia actual para la red eléctrica del barco. Se consideraron opciones de 50 y 400 Hz, cada una tenía sus propias ventajas y desventajas. La decisión final a favor de los 400 Hz se tomó en una reunión de tres días de los líderes de varias organizaciones involucradas en el tema, con la participación de tres académicos. La transición a una mayor frecuencia causó muchos problemas de producción, pero permitió reducir significativamente las dimensiones de los equipos e instrumentos eléctricos.
Armamento
Por primera vez, se instalaron tubos de torpedos neumohidráulicos en el submarino nuclear del Proyecto 705, proporcionando disparos en todo el rango de profundidad de inmersión. Seis tubos de torpedos y 18 torpedos, teniendo en cuenta la velocidad y la maniobrabilidad del barco, lo convirtieron en un serio adversario para los submarinos de la OTAN.
corazón atómico
Y, sin embargo, la principal innovación que determinó el destino de todo el proyecto fue la elección de la central eléctrica principal del barco. Era un reactor atómico de neutrones rápidos (FN) compacto con un refrigerante de metal líquido (LMC). Esto permitió ahorrar alrededor de 300 toneladas de desplazamiento debido a la mayor temperatura del vapor y, en consecuencia, una mejor eficiencia de la turbina.
El primer submarino del mundo con un reactor de este tipo fue el submarino nuclear estadounidense Seawolf (1957). El diseño no tuvo mucho éxito, durante las pruebas de mar hubo una despresurización del circuito primario con una liberación de sodio. Por lo tanto, en 1958, los reactores fueron reemplazados por otros enfriados por agua, y el ejército de los Estados Unidos ya no comenzó a contactar los reactores en el LMT. En la URSS, preferían usar plomo-bismuto fundido como refrigerante, que es mucho menos agresivo químicamente que el sodio. Pero el submarino nuclear K-27 construido en 1963 también tuvo mala suerte: en mayo de 1968, durante la campaña, se rompió el circuito primario de uno de los dos reactores. La tripulación recibió enormes dosis de radiación, nueve personas murieron y el barco fue apodado "Nagasaki" (el apodo de "Hiroshima" ya lo había tomado K-19 en 1961). El submarino nuclear era tan radiactivo que no se pudo reparar y, como resultado, en septiembre de 1982, se inundó frente a la costa noreste de Novaya Zemlya. A sus "títulos" los ingenios navales añadieron "siempre bajo el agua". Pero incluso después de la tragedia del K-27, la URSS decidió no abandonar la tentadora idea de utilizar reactores LMC en submarinos nucleares, ingenieros y científicos continuaron trabajando en su mejora bajo la dirección del académico Leipunsky.
Dos organizaciones asumieron el desarrollo de la planta de energía principal para el proyecto 705. Podolsk Design Bureau "Gidropress" creó una unidad de bloque de dos secciones BM-40 / A con dos bombas de circulación. Gorky OKBM emitió la instalación OK-550, también en bloque, pero con un circuito primario derivado y tres bombas de circulación. En el futuro, ambas instalaciones se utilizaron en submarinos nucleares del proyecto 705: OK-550 se instaló en barcos construidos en Leningrado (cuatro barcos) y BM-40 / A se instaló en tres barcos construidos en Severodvinsk según la variante de proyecto 705K. Ambas instalaciones entregaron potencia en el eje de la turbina hasta 40?? 000 hp, lo que permitió desarrollar la velocidad de 40 nudos prevista en los términos de referencia.
Totalmente automático
Para controlar el submarino con las fuerzas de una tripulación muy limitada de 30 en ese momento, se desarrollaron numerosos sistemas de automatización para mantener bajo control todos los mecanismos de la nave. Más tarde, los marineros incluso dieron a estos barcos el apodo de "automáticos".
barco más largo
Se construyeron un total de siete submarinos nucleares del Proyecto 705, se convirtieron en los primeros barcos en serie del mundo equipados con reactores LMC. El primer barco, el K-64, depositado en junio de 1968 en el mismo antiguo cobertizo donde se construyó el famoso crucero Aurora 70 años antes, fue entregado a la Armada en diciembre de 1971. Los principales problemas de la operación de prueba estaban asociados con el reactor, que era fundamentalmente diferente del conocido agua a presión. El hecho es que la aleación de plomo-bismuto cristaliza a +145°C, y durante la operación de un reactor con tal LMC, en ningún caso se debe permitir que la temperatura en el circuito primario baje a este valor. Fue como resultado del incumplimiento de esta condición en las tuberías de uno y luego del segundo bucle del circuito primario que comenzaron a aparecer tapones de la masa fundida solidificada, que ya no podía devolverse al estado líquido. Hubo un “chivo” de la planta generadora de vapor, acompañado de una despresurización del circuito primario y contaminación radiactiva del barco, que en ese momento estaba amarrado en su base. Pronto quedó claro que el reactor estaba irremediablemente arruinado y que el barco ya no podía hacerse a la mar. Como resultado, en agosto de 1974, fue retirado de la flota y, después de un largo debate, fue cortado en dos partes, cada una de las cuales se decidió utilizar para el entrenamiento de la tripulación y la prueba de nuevas tecnologías. La proa del barco fue remolcada a Leningrado, y la popa con el compartimiento del reactor permaneció en Severodvinsk en el astillero Zvyozdochka. En el mismo lugar quedó como monumento lúgubre una cruz negra del estabilizador de popa cortado K-64 con timones horizontales y verticales. Entre los marineros y constructores de barcos, durante mucho tiempo hubo una broma de acertijos sobre "el barco más largo del mundo".
Vida real
La construcción de la serie, que ya estaba en marcha activamente en Leningrado y Severodvinsk, se suspendió, pero se reanudó un par de años más tarde, y de 1977 a 1981, se transfirieron a la flota seis submarinos nucleares del proyecto 705. Estos barcos sirvieron con bastante intensidad y éxito como parte de la Flota del Norte, lo que causó una gran preocupación entre los países de la OTAN. Teniendo en cuenta la triste experiencia de K-64, se instaló adicionalmente una "caldera eléctrica" en todos los submarinos nucleares en serie de este proyecto, cuya tarea era mantener la temperatura requerida en el circuito primario del reactor cuando fue llevado a potencia mínima cuando el submarino nuclear estaba estacionado en la base. Para el funcionamiento de la caldera, era necesario el suministro de energía eléctrica desde la orilla. Hubo interrupciones en esto, y dado que las tripulaciones de los barcos tenían un miedo desesperado de destruir el reactor, no se mantuvo al nivel mínimo de potencia, lo que aceleró la producción de combustible nuclear. Además, el descontento de las autoridades de la base naval fue causado por la necesidad de organizar laboratorios especiales para controles periódicos, ajustes y reparaciones de la automatización, que se llenaron de barcos de este tipo. Así que se han sumado muchas preocupaciones a los servicios costeros de la Marina. Cada vez más, se habló sobre el hecho de que los nuevos barcos, a pesar de la singular cualidades de lucha son adelantados a su tiempo e innecesariamente difíciles de mantener. El séptimo barco en serie no se completó, pero cortó justo en la grada. Para 1990, todos (excepto uno) los submarinos nucleares del proyecto 705 se retiraron de la flota, habiendo servido significativamente menos que el período para el que fueron calculados.
Último "Alfa"
El K-123, que se convirtió en una excepción, se retrasó en el servicio hasta 1997 debido a una reparación excesivamente larga después de un grave accidente en 1982. Cuando el barco se sumergió en el mar de Barents, la señal "Mal funcionamiento del reactor" se iluminó repentinamente en el panel de control de la oficina central del submarino nuclear. El teniente Loginov fue a realizar un reconocimiento en un compartimiento del reactor deshabitado, quien un minuto después informó que estaba observando un metal plateado que se extendía por la cubierta: era un combustible líquido altamente activo que se había escapado del primer circuito del reactor. Al mismo tiempo, la señal “Contaminación del compartimento del reactor. ¡Salgan del compartimiento!”, y, como recordó más tarde uno de los tripulantes que sobrevivió al accidente, “Ya se pensaba en Loginov en tiempo pasado. Pero Loginov sobrevivió. Habiendo salido a la esclusa, a través de la cual se comunica el compartimento del reactor con el resto del barco, dejó allí toda su ropa y se sometió a un lavado a fondo. El reactor se apagó, el submarino nuclear salió a la superficie, atravesando sus tanques de lastre. Como se estableció más tarde, ¿alrededor de 2 lograron escaparse del circuito primario? t ZhMT. La embarcación estaba tan sucia que el patrullero que acudió al rescate no se atrevió a acercarse a ella para entregarle el cabo de remolque. Como resultado, el cable se enrolló sin embargo con la ayuda de un helicóptero de cubierta del mismo crucero. La reparación del K-123, durante la cual se reemplazó por completo el compartimiento del reactor, finalizó en 1992, el submarino nuclear volvió al servicio y sirvió de manera segura hasta 1997. Con su desmantelamiento, el proyecto 705 terminó sin gloria.
paracaídas de reserva
De los seis compartimentos del submarino nuclear, solo dos estaban habitados, sobre uno de los cuales había una cabina-cámara de rescate emergente creada por primera vez en el mundo, diseñada para salvar a toda la tripulación (30 personas) incluso del profundidad máxima de buceo (400 m).
antes de tiempo
Los submarinos nucleares del Proyecto 705 contaban con fantásticas características de velocidad y maniobrabilidad y muchas innovaciones: un casco de titanio, un reactor de neutrones rápidos con un refrigerante de metal líquido y un control automatizado todos los sistemas del barco.
metal bajo el agua
El casco del barco estaba hecho de titanio, por lo que los especialistas del Instituto Central de Investigación de Metales y Soldadura (Prometheus) y el Instituto Central de Investigación de Tecnología de Construcción Naval tuvieron que desarrollar tecnologías especiales para soldar y unir piezas de titanio, y metalúrgicos - nueva corrosión -aleaciones resistentes.
Metal liquido
Los barcos nucleares son esencialmente barcos de vapor, ya que sus hélices son impulsadas por turbinas de vapor. Pero el vapor no se genera en calderas ordinarias con hornos, sino en reactores nucleares. El calor de la desintegración radiactiva se transfiere del combustible nuclear en el circuito de enfriamiento primario a un refrigerante, generalmente agua a presión (para elevar la temperatura a 200 °C o más), que también sirve como moderador de neutrones. Y el refrigerante ya transfiere calor al agua del circuito secundario, evaporándola. Pero el agua a presión tiene sus inconvenientes. Alta presión significa que las paredes de las tuberías del sistema de enfriamiento del circuito primario del reactor deben ser gruesas y fuertes, y cuando el circuito primario está despresurizado, el vapor radiactivo penetra en los lugares más inaccesibles. Una de las alternativas es el uso de reactores de neutrones rápidos con un refrigerante hecho de metales de bajo punto de fusión en su fase líquida, por ejemplo, sodio o una aleación de plomo-bismuto. Su conductividad térmica y capacidad calorífica son muy superiores a las del agua, pueden calentarse a temperaturas más altas sin alta presión en el circuito primario, lo que permite crear reactores muy compactos.
9 de septiembre de 1952 firmado I.V. Decreto de Stalin del Consejo de Ministros de la URSS sobre la creación de un submarino nuclear (PLA). La dirección general del trabajo de investigación y el trabajo en el diseño de la instalación se asignó al CCGT bajo el Consejo de Ministros de la URSS (B.L. Vannikov, A.P. Zavenyagin, I.V. Kurchatov), y la construcción y desarrollo de la parte del barco y armamento - al Ministerio de la industria de la construcción naval (V.A. Malyshev, B.G. Chilikin). AP Alexandrov, el diseñador jefe de la planta de energía nuclear - N.A. Dollezhal, diseñador jefe del barco - V.N. Peregudov.
Para administrar el trabajo y considerar cuestiones científicas y de diseño relacionadas con la construcción de un submarino, la Sección No. 8 se organizó bajo el Consejo Científico y Técnico de PSU, encabezado por V.A. Malyshev. El trabajo principal en las centrales nucleares, junto con el Instituto Kurchatov, se encomendó al Laboratorio "V", y su director D.I. Blokhintsev fue nombrado supervisor científico adjunto. Por resolución del Consejo de Ministros, se encomendó al Laboratorio “V” la ejecución de trabajos teóricos y computacionales, el desarrollo de elementos combustibles, la construcción y pruebas de un reactor submarino experimental.
La primera y más importante tarea fue la elección del tipo de reactor como principal fuente de energía, así como el aspecto general de la central. Al principio, se trataba de reactores moderados con grafito y berilio con tubos de calor que soportaban presión, de tipo similar a la Primera CN que se estaba construyendo en ese momento. Algo más tarde, surgieron instalaciones en las que el agua pesada era el moderador. Y solo entonces (¡y a ese ritmo fue un mes!) apareció un reactor presurizado presurizado.
Así, desde un principio, en el Laboratorio "V" se consideraron dos variantes de centrales nucleares para submarinos: con refrigerante de agua y con refrigerante de plomo-bismuto-metal líquido. Por iniciativa de A.I. Leipunsky, el trabajo sobre la creación de instalaciones nucleares de transporte se inició en el Laboratorio "V" ya en 1949.
En ese momento se sabía que en Estados Unidos se trabajaba en dos tipos de instalaciones: reactores térmicos de agua a presión y reactores de neutrones intermedios refrigerados por sodio. Por lo tanto, el trabajo en la creación de centrales eléctricas para submarinos nucleares se desplegó en dos direcciones: reactores de agua a presión y reactores con refrigerante de metal líquido.
La elección de la aleación eutéctica de plomo-bismuto como refrigerante para reactores nucleares fue realizada por A.I. Leipunsky incluso antes del despliegue del trabajo en la URSS en submarinos nucleares. Como diseñador jefe de la planta de energía nuclear N.A. Dollezhal: “Esta opción fue apoyada especialmente por D.I. Blokhintsev, en ese momento director del Laboratorio "V" en Obninsk, donde el académico Alexander Ilyich Leipunsky trabajaba en el uso de la tecnología de neutrones rápidos. Su idea era que era posible crear una planta de energía nuclear para un submarino, en cuyo reactor se usaría un metal líquido (por ejemplo, una aleación de plomo y bismuto) como refrigerante, y podría calentarse a un temperatura suficientemente alta sin crear presión. AI. Leipunsky fue un científico sobresaliente y no había razón para dudar de la seriedad de sus propuestas”.
AI. Leipunsky, y después de su muerte en 1972 - B.F. Gromov. Los proyectos de plantas de reactores en serie para submarinos fueron desarrollados por OKB Gidropress (Podolsk) y OKBM (Nizhny Novgorod), y los proyectos de los barcos mismos fueron desarrollados por la Oficina de Ingeniería Marina de San Petersburgo (SPMBM) Malachite.
A diferencia de los estadounidenses, A.I. Leipunsky propuso y justificó una aleación eutéctica de plomo-bismuto como refrigerante, a pesar de sus peores propiedades térmicas en comparación con el sodio. La experiencia posterior en el desarrollo de estas direcciones en competencia confirmó la corrección de la elección hecha por él. (Después de varios accidentes en un stand de prototipos en tierra y un submarino experimental, se interrumpió el trabajo en los Estados Unidos en esta dirección).
Uno de los primeros problemas surgió al comienzo mismo del trabajo al verificar las características neutrónicas del reactor con un espectro de neutrones intermedios, que se formó en el núcleo, debido a la gran fuga de neutrones debido al pequeño tamaño del reactor y la uso de un moderador de berilio. A.I. Leipunsky antepuso a V.A. Kuznetsov, la tarea era crear un ensamblaje crítico, en el que sería posible probar los métodos y constantes para calcular el reactor intermedio. Tal asamblea crítica fue creada en 1954. Pero el 11 de marzo de 1954, durante la acumulación de masa crítica, hubo una aceleración del reactor con neutrones rápidos. AI. Leipunsky y todos los físicos involucrados en el experimento fueron hospitalizados de urgencia en Moscú.
El problema podría resolverse solo en presencia de soportes experimentales a gran escala, en los que se probaría el equipo en condiciones cercanas a las naturales. Por lo tanto, en 1953, sobre la base del Laboratorio "V", se inició la construcción de prototipos de stand a escala real para centrales nucleares con refrigeración por agua (stand 27/VM) y refrigeración por metal líquido (stand 27/VT), que se colocaron entró en funcionamiento en 1956 y 1959, respectivamente. Estos soportes eran los compartimentos del reactor y la turbina de los submarinos nucleares. Durante mucho tiempo se convirtieron en la principal base experimental de IPPE y el Instituto Kurchatov para probar nuevos tipos de reactores, así como la base del centro de entrenamiento de la Armada de Obninsk para entrenar tripulaciones de submarinos.
Submarino nuclear de crucero K-27 (proyecto 645)
El primer submarino nuclear de crucero soviético K-27 (proyecto 645) con una planta de energía nuclear enfriada por metal líquido pasó con éxito las pruebas estatales en 1963. En 1964 realizó un largo viaje al Atlántico ecuatorial, durante el cual (por primera vez en la Marina soviética) recorrió 12.278 millas en 1240 horas seguidas (51 días) sin salir a la superficie. El comandante del barco I.I. Gulyaev recibió el título de Héroe de la Unión Soviética. Los marineros elogiaron la planta de energía nuclear. Desde el Laboratorio "V" uno de los creadores de la central nuclear participó en esta singular campaña, Ingeniero jefe stand 27/VT K.I. Karikh. En 1965, el K-27 realizó su segundo viaje, convirtiéndose en el primer submarino nuclear soviético en colarse en el Mar Mediterráneo.
En este momento, comenzó la creación de una serie de barcos de segunda generación con plantas de energía nuclear que utilizan un refrigerante de metal líquido de plomo y bismuto. A principios de la década de 1960, en relación con la creación y el lanzamiento de patrullas de combate en el océano por parte de los portamisiles submarinos estadounidenses, que en el mundo occidental se denominaban "asesinos de ciudades" (según el tipo de selección de objetivos, sus misiles estaban dirigidos a nuestro ciudades), se tomó una decisión en la URSS sobre la creación de submarinos antisubmarinos especiales. Uno de los puntos del programa fue la tarea de construir un pequeño bote automatizado de alta velocidad: un destructor de submarinos, es decir. luchador "asesinos de ciudades".
El diseño del submarino nuclear del Proyecto 705 (código soviético "Lira") comenzó después de que se emitiera la decisión del Comité Central del PCUS y el Consejo de Ministros de la URSS en el verano de 1960. la tarea principal- creación de un submarino altamente maniobrable, de alta velocidad y pequeño desplazamiento con una planta de energía nuclear, con un casco de titanio, con una fuerte reducción en el número de tripulantes, con la introducción de nuevos tipos de armas y medios tecnicos.
El elemento más importante de la planta generadora de vapor del nuevo barco era un reactor nuclear con refrigerante de plomo-bismuto, desarrollado bajo la dirección científica de IPPE. La fuerte protección biológica y los bajos parámetros de vapor de las plantas de energía nuclear con un reactor de agua a presión (en ese momento) llevaron a una gran gravedad específica de la planta del reactor. El nuevo reactor con refrigerante de metal líquido permitió reducir el desplazamiento, el diámetro del casco fuerte y la longitud del submarino, y aumentar la velocidad del curso submarino. Por ello, la diferencia fundamental de la nueva planta generadora de vapor fue su compacidad, disposición en bloque, alto grado de automatización y maniobrabilidad, buenos indicadores económicos y de peso y tamaño.
Proyecto 705 submarino nuclear
El problema de la tecnología de este refrigerante ocupó un lugar especial en el desarrollo de reactores con refrigerante de plomo-bismuto. Esta frase se refiere a los métodos de monitoreo y mantenimiento de la calidad requerida del refrigerante y la limpieza del circuito primario durante la operación de la planta del reactor. La importancia de este problema se dio cuenta después del accidente del reactor en el barco K-27 en mayo de 1968. Se desarrollaron métodos y dispositivos apropiados para mantener la calidad del refrigerante cuando se completó la construcción de la serie planificada de submarinos de los proyectos 705 y 705K.
El primer submarino de crucero del nuevo tipo, K-64, se puso en operación de prueba en diciembre de 1971. Y aunque solo seis barcos de este tipo sirvieron en la flota, la aparición en el océano de un nuevo submarino antisubmarino soviético hizo mucho ruido y se convirtió en una desagradable sorpresa para la Marina de los EE. UU. Los submarinos de misiles estratégicos estadounidenses se colocaron en una posición táctica difícil. El pequeño tamaño de los submarinos del Proyecto 705, un rango significativo de profundidad de inmersión, alta velocidad máxima le permitieron maniobrar a la velocidad máxima, imposible para todos los demás tipos de submarinos, e incluso evitar torpedos antisubmarinos. Los barcos de este proyecto fueron incluidos en el Libro Guinness de los Récords por su velocidad y maniobrabilidad.
“Ahora, mirando hacia atrás”, escribe el diseñador jefe de Malachite SPMBM (donde se desarrolló el proyecto del barco) R.A. Shmakov, - debe reconocerse que este barco fue un proyecto del siglo XXI. Estaba décadas adelantada a su tiempo. Por lo tanto, no es de extrañar que para muchos especialistas, probadores y personal de la Armada, resultara demasiado difícil de dominar y operar.
"La idea de crear un barco como el submarino del Proyecto 705 se convirtió", señala el diseñador jefe adjunto del proyecto B.V. Grigoriev, - solo pudo realizarse en la década de 1960, cuando la sociedad soviética estaba en ascenso, se abrían nuevas áreas de investigación y desarrollo, y la defensa del país era la prioridad estatal más importante. “Proyecto 705 submarino nuclear”, según decisión del Secretario del Comité Central del PCUS y Ministro de Defensa de la URSS D.F. Ustinov, se ha convertido en una tarea nacional, un intento de hacer un gran avance para lograr la superioridad técnico-militar sobre el bloque occidental.
Los comandantes y oficiales de los submarinos con plantas reactoras desarrollados en el IPPE otorgaron una calificación muy alta al propio barco y a su central nuclear, llamándolo un "barco maravilla" muy adelantado a su tiempo.
Hoy se puede considerar generalmente aceptado que en el IPPE bajo el liderazgo de A.I. Leipunsky sentó las bases de una nueva dirección la energía nuclear, así como una tecnología de reactor única se demostró a escala industrial. Esto permitió garantizar la compacidad de la planta del reactor, que es importante cuando se crean submarinos de desplazamiento limitado, para garantizar una alta maniobrabilidad y aumentar la confiabilidad y seguridad de la planta del reactor.
AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Bakulevsky, B. F. Gromov, K. I. Karikh, VA Kuznetsov, I. M. Kurbatov, V. A. Malykh, G.I. Marchuk, D. M. Ovechkin, Yu.I. Orlov, DV Pankratov, Yu.A. Projorov, V.N. Stepanov, VI. Subbotin, G.I. Toshinsky, A.P. Trifonov, V. V. Chekunov y muchos otros.
Los primeros submarinos nucleares estadounidenses y soviéticos (NPS), como saben, estaban equipados con plantas productoras de vapor con reactores de agua a presión. Sin embargo, ya en el segundo submarino nuclear Sea Wolf, los diseñadores estadounidenses utilizaron un reactor con refrigerante de metal líquido (LMC). También se consideraron otros esquemas, incluido el llamado reactor "en ebullición", un reactor con un gas refrigerante, pero las ventajas de un reactor con un LMC resultaron ser las más atractivas. En primer lugar, el refrigerante metálico permite tener una temperatura suficientemente alta en el circuito primario a una presión relativamente baja. Gracias a esto, fue posible aumentar la temperatura en el circuito generador de vapor, lo que contribuyó al logro de una alta eficiencia. instalaciones en general. En segundo lugar, se supuso que la presión en este circuito era significativamente mayor que en el primero, por lo que las fugas en el circuito primario no provocaron una rápida contaminación radiactiva del vapor. En tercer lugar, la alta capacidad calorífica del metal contribuyó fundamentalmente a la reducción del tamaño y peso del reactor.
En la Unión Soviética, el desarrollo de un reactor de a bordo con un LCM se estableció mediante un decreto del Comité Central del PCUS y el Consejo de Ministros del 22 de octubre de 1955. El decreto preveía la creación de un submarino nuclear experimental del proyecto 645 con una unidad generadora de vapor de dos reactores. El casco del barco, como todos los sistemas principales (aparte de los reactores), tuvo que ser "prestado" del barco en serie del proyecto 627.
El trabajo en el diseño técnico del submarino nuclear se completó en el otoño de 1956, un año después se prepararon los dibujos de trabajo y el 15 de junio de 1958, se colocó un barco experimental de propulsión nuclear en la empresa SMP en Severodvinsk. Cinco años más tarde, el submarino nuclear Proyecto 645, al que se le asignó el número táctico K-27, se unió a la Armada. Al igual que los barcos del proyecto 627, el nuevo barco estaba destinado principalmente a lidiar con barcos de superficie enemigos cuando operaban a una gran distancia de la base.
A diferencia del submarino nuclear del proyecto 645, los reactores estaban ubicados en el cuarto compartimento (en el predecesor, en el quinto). El acercamiento de los reactores pesados a la proa de la nave permitió mejorar el asiento, pero a raíz de la decisión tomada, el puesto central pasó a convivir con el del reactor, lo que complicó la dotación de seguridad radiológica. Los reactores nucleares VT-1 que formaban parte de la central eléctrica principal, creados por la Oficina de Diseño de Podolsk "Gidropress" bajo la dirección científica del Instituto de Física y Energía (Obninsk), tenían una capacidad total de 146 MW. La instalación de la turbina de vapor del barco se realizó con dos ejes, cada uno de los dos turbinas de vapor tenía una potencia nominal de 17.500 hp.
En su barco, los estadounidenses utilizaron una aleación de sodio y potasio como una aleación de metal líquido, de forma activa, con una gran liberación de calor, que reaccionaba al contacto con el agua. Los diseñadores nacionales se decidieron por una aleación de plomo y bismuto con un punto de fusión de 398 K. La temperatura del refrigerante a la salida del reactor era de 713 K, y la temperatura del vapor sobrecalentado en el circuito secundario era de 628 K. Los reactores tenía ciertas ventajas en comparación con los reactores de agua a presión tradicionales. En particular, su enfriamiento en caso de corte de energía se realizaba por circulación natural, sin el uso de bombas.
El barco fue provisto de electricidad por dos turbogeneradores autónomos con una capacidad de 1600 kW cada uno. En particular, los llamados "motores furtivos" PG-116 se alimentaban de ellos, lo que permitía acercarse de forma encubierta al objeto del ataque (las principales unidades turbo-engranajes muy ruidosas estaban apagadas). A diferencia del submarino nuclear del proyecto 627, el K-27 no contaba con una instalación diesel-eléctrica de respaldo.
Después de la puesta en marcha, el barco realizó dos largos viajes, que revelaron aspectos tanto positivos como negativos del uso de reactores marinos con LMC. Las dificultades fueron predominantemente operativas. Entonces, resultó que la aleación de plomo-bismuto se estaba escoriando gradualmente, lo que requería su reemplazo periódico. Teniendo en cuenta el hecho de que la aleación gastada estaba contaminada con polonio-210 altamente activo, fue necesario crear dispositivos especiales controlados a distancia para recibir el refrigerante. Incluso durante la estancia en la base, así como durante el atraque, era necesario mantener constantemente la temperatura en el circuito primario por encima del punto de fluidez de la LMC, lo que generaba ciertos inconvenientes para la tripulación.
En mayo de 1968, el K-27 volvió a hacerse a la mar. Ya durante el regreso en el barco, ocurrió un grave accidente de radiación, como resultado del cual murieron nueve miembros de la tripulación del barco de propulsión nuclear. Después del accidente, no comenzaron a restaurar el K-27, y después de 13 años de sedimentación en la reserva, el barco se inundó en el mar de Kara.
Sin embargo, la experiencia de operar reactores de barcos con LMC en nuestro país no fue reconocida como inequívocamente negativa (en contraste con los Estados Unidos). En 1959 A. B. Petrov, uno de los principales especialistas de la Oficina de Diseño de Leningrado, que diseñó el submarino nuclear, propuso la idea de un barco de alta velocidad de tamaño pequeño, que se distinguió por un grado de automatización excepcionalmente alto en ese momento. Según su plan, se suponía que se convertiría en una especie de "caza-interceptor submarino" de submarinos enemigos. La idea fue apoyada nivel alto. En particular, sus partidarios fueron el Ministro de Construcción Naval B.E. Butoma y Comandante en Jefe de la Armada S.G. Gorshkov. El 23 de junio de 1960, se emitió una resolución conjunta del Comité Central del PCUS y el Consejo de Ministros sobre la construcción de un submarino nuclear del proyecto 705. La segunda resolución del 25 de mayo de 1961, que permitió a los diseñadores, si había motivos suficientes, para desviarse de las normas y reglas, atestiguaron la atención excepcional "desde arriba" al barco original, adoptada en la construcción naval militar.
La dirección general del programa estuvo a cargo del Académico A.P. Alexandrov, M.G. fue nombrado diseñador jefe. Rusanov. Para alcanzar la velocidad de 40 nudos, se requería una planta de energía excepcionalmente poderosa y, al mismo tiempo, pequeña y liviana. Los cálculos realizados indicaron de manera convincente que el uso de un reactor LCM permitió ahorrar 300 toneladas de desplazamiento en comparación con un reactor convencional de agua a presión. Dos equipos asumieron la creación de una central eléctrica para el submarino nuclear del proyecto 705: el Podolsk OKB Gidropress y el Gorky OKBM.
El proyecto original preveía la automatización integral de la mayoría de los sistemas submarinos nucleares y, gracias a esto, -exclusivamente números pequeños tripulación de 16 personas. Tal propuesta "extremista" no encontró respuesta por parte de la dirección de la Armada, que insistió en aumentar la tripulación a 29 especialistas, solo oficiales y guardiamarinas. El barco tenía un solo compartimento habitado, y justo encima de él, por primera vez en el mundo, una cámara emergente de emergencia, que aseguró el rescate de toda la tripulación desde las profundidades hasta el límite, con un importante balanceo y compensación.
Un barco experimental del proyecto 705 (número táctico K-64) se colocó en la Asociación del Almirantazgo de Leningrado en junio de 1968, y tres años y medio después, el barco llegó a Flota del Norte, incorporándose a él el 31 de diciembre de 1971. Este barco contaba con una planta motriz desarrollada por el Gorky OKBM. Desde el comienzo mismo de la operación, el K-64 estuvo plagado de fallas y accidentes, el mayor de los cuales condujo a la solidificación del refrigerante y la falla total del reactor. En agosto de 1974, el barco se retiró de la flota, e incluso antes de eso, se suspendió todo el programa de construcción en serie (en ese momento, cinco barcos similares más estaban en stock en Leningrado y Severodvinsk).
El "interrogatorio" al más alto nivel condujo al rechazo de la versión de Gorki a favor de la central eléctrica BM-40A con una capacidad de 150 MW, desarrollada en Podolsk. Resultó ser mucho más confiable, en cualquier caso, en los seis submarinos nucleares del proyecto mejorado 705K construidos posteriormente, ni un solo marinero murió debido a accidentes de radiación.
Los barcos del Proyecto 705K fueron aceptados por la flota en 1977-1981. Sus evaluaciones por parte de varios expertos iban desde muy positivas ("pez dorado", "pájaro de fuego perdido") hasta muy negativas. Llamados "Alphas" en Occidente, estos submarinos nucleares podían colgarse de la cola de los submarinos de la OTAN durante horas, sin permitirles escapar o contraatacar, porque su maniobrabilidad y velocidad eran muy superiores a las de sus oponentes. Debido a las peculiaridades de la planta de energía, los "setecientos quintos" tenían características de aceleración y maniobra excepcionalmente altas. Para un giro de 180° a máxima velocidad, la embarcación necesitó solo 42 s. Al primer comandante del primer submarino nuclear del proyecto 705K, capitán segundo rango A.Ch. Abbasov recibió el título de Héroe de la Unión Soviética en 1984 por el desarrollo exitoso de un barco de un tipo fundamentalmente nuevo.
Al mismo tiempo, la originalidad del diseño implicaba inevitablemente la presencia de una justa "mosca en el ungüento". Los expertos occidentales han criticado invariablemente a los Alfa por su alto nivel de ruido, que es casi inevitable cuando los submarinos nucleares se mueven a gran velocidad bajo el agua. Tom Clancy no dejó de mencionar esto en su extremadamente tendencioso libro "La caza del Octubre Rojo", pero nuevamente, los problemas operativos resultaron ser más significativos: la necesidad de mantener constantemente el reactor en un estado "caliente", periódicamente regenerar y reemplazar el LMC. La flota no pudo depurar en la práctica, aparentemente muy atractivo sistema de operación del barco por dos tripulaciones: "marino" y "costero". Como resultado, la carrera del submarino nuclear del Proyecto 705 fue corta: todos ellos, excepto uno, fueron retirados de la flota en 1990. El último "Alfa" en El barco de producción principal K-123, dado de baja en 1997, permaneció en la Armada rusa.
Y, sin embargo, según los especialistas del Instituto de Física e Ingeniería Energética, la experiencia de operar reactores a bordo de barcos con LMC permite recomendar dichos sistemas para su uso en submarinos nucleares avanzados.
Número de submarinos nucleares construidos en la URSS y EE. UU. |
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Período |
Flota nuclear y de submarinos nucleares
La fecha: 18/05/2009
Asunto: flota nuclear
V.A. Lebedev, Ph.D., prof., Instituto Central de Investigación del Centro Científico Estatal de la Federación Rusa. Académico AN Krylova, Presidente de la Junta de la Rama Noroeste de la Sociedad Nuclear
En 2008, submarinistas, diseñadores, constructores y reparadores de barcos celebraron el 50 aniversario de la flota de submarinos nucleares. En una vida humana, 50 años es mucho tiempo. Para el universo, esto es solo un momento. La flota de submarinos nucleares fue creada por los esfuerzos de todo el pueblo soviético, sus científicos, especialistas y trabajadores. Y, sin embargo, durante todos estos 50 años, el personaje principal que opera este equipo tan complejo y peligroso ha sido y sigue siendo un hombre, un marinero, un submarinista, un especialista en la operación de plantas de energía nuclear.
Hitos históricos
El 9 de septiembre de 1952, I. Stalin firmó el Decreto del Gobierno de la URSS "Sobre el diseño y construcción del objeto 627". 38 institutos de investigación especializados y oficinas de diseño participaron en el diseño, y 27 empresas de todo el país participaron en la creación del primer submarino nuclear.
1954 - Comienza la formación de tripulaciones para el primer submarino nuclear (NPS),
1955: se puso en funcionamiento el primer submarino nuclear "Nautilus" en los EE. UU.,
La primera central nuclear (NPP) se puso en funcionamiento en IPPE (Obninsk),
Ha comenzado el entrenamiento de las tripulaciones de los submarinos nucleares "K-3" y "K-5",
1956 - Se lanzó un banco prototipo para un reactor con refrigerante de metal líquido (LMC),
Ha comenzado el entrenamiento de la tripulación del submarino nuclear de la central nuclear en el barco K-27.
1957 - Se lanzó el submarino nuclear "K-3".
1958: se izó la bandera de la Armada en el submarino nuclear "K-3", se recibió el primer vapor de la planta de energía nuclear y se realizó un movimiento independiente.
Bajo el liderazgo de S.N. Kovalev, se comenzó a trabajar en el submarino nuclear de la segunda generación del proyecto 667A,
1960 - El submarino nuclear estadounidense "George Washington" con 16 misiles balísticos (BR) "Polaris" a bordo entró en servicio de combate,
1964: se colocó el primer casco del submarino nuclear 667 del proyecto ("K-137") en Severodvinsk Machine-Building Enterprise (SMP).
1967 - El submarino nuclear "K-137" pasó a formar parte de la Flota del Norte.
Gerentes de proyecto y participantes
Es imposible enumerar todos. Nombraré a los principales directores de proyectos involucrados en la creación del submarino nuclear:
supervisores científicos - A.P. Alexandrov, A. I. Leipunsky.
Principales diseñadores:
proyecto 627 -- V. N. Peregudov,
Proyecto 645 -- V.N. Peregudov, A.K. Nazarov,
658, 667, 941 proyectos -- S. N. Kovalev,
659, 949 proyectos -- PP Pustyntsev, IL Bazanov (949),
Proyecto 670 -- I.M.Ioffe, V.P.Vorobiev,
671.971 proyectos --G.N.Chernyshev,
Proyecto 945 -- N.I. kvasha,
proyecto 885 -- E. N. Kormilitsyn,
Proyecto 705 -- M. G. Rusanov, V. A. Romin,
661 proyectos -- .N.Isanin, N.F.Shulzhenko,
Proyecto 685-- N.A. Klimov, Yu.N. Kormilitsyn.
El diseñador jefe de la central nuclear es N.A. Dollezhal.
El diseñador jefe del PG es G.A. Gasanov.
Para crear flota nuclear fueron formados oficinas de diseño especial:
SKB-143 "Malachite", que completó 627, 645, 671, 705, 971, 661 proyectos de submarinos nucleares.
SKB-18 "Rubin": proyectos 658, 659, 675, 667, 941, 685, 885.
STB-112 "Lazurit": proyectos 670, 945.
submarinos nucleares se construyeron en cuatro astilleros:
Northern Machine-Building Enterprise (Planta No. 402, PO Sevmash) en Severodvinsk, donde, a partir de 1955, se construyeron 125 submarinos nucleares. Este es el astillero más poderoso de Europa, y posiblemente del mundo.
Amursky Zavod (Planta No. 199) en Komsomolsk-on-Amur, se han construido 56 submarinos nucleares desde 1957.
- "Krasnoye Sormovo" (fábrica No. 112) en Nizhny Novgorod, se han construido 25 submarinos nucleares desde 1960 (con finalización y prueba en Severodvinsk).
Asociación del Almirantazgo de Leningrado (fábrica No. 194), se han construido 39 submarinos desde 1960.
Cuatro generaciones de submarinos nucleares
La división condicional de los barcos en generaciones aparentemente está asociada con el desarrollo de sistemas Control automático, aunque también se clasifican otras tecnologías y energías por generación.
Para la primera generación de submarinos nucleares incluyen los proyectos 627 y 627A, según los cuales se construyeron 13 barcos en Sevmashenterprise (1955-1963), proyectos 658 y 658M - 8 barcos (1958-1964), proyectos 659 y 659T - 5 barcos (1957-1962), proyectos 675 , 675M, 675MKV - 29 barcos (1961-1966).
Co. segunda generación los proyectos incluyen: 667A -34 submarinos nucleares (1964-1972). Fueron equipados con nuevos sistemas de misiles, posteriormente actualizados, lo que también condujo a la modernización de los barcos de transporte. El proyecto 667A fue seguido por 667B, BD, BDR, BDRM - 43 barcos (1971-1992), proyectos 670A y 670M - 17 submarinos nucleares (1973-1980), proyectos 671, 671RT, 671RTM - 48 submarinos nucleares (1965-1987) g.).
Los barcos de la segunda generación se distinguieron por su fiabilidad y fiabilidad. Me pasó a servir en un submarino nuclear del proyecto 671. Al realizar misiones de combate, se mostraron perfectamente.
La tercera generación de submarinos nucleares. comenzó a desarrollarse a mediados de la década de 1970. Está representado por submarinos de los siguientes proyectos:
941 - 6 barcos (1977-1989), proyecto único, catalogado en el libro Guinness, equipado con sistema de misiles"Tifón",
949 y 949A -12 submarinos nucleares (1978-1994),
945, 945A, 945B - 6 barcos con casco de titanio (1982-1993),
971 - 14 submarinos nucleares (1982-1995, 2008).
Para cuarta generación incluyen los proyectos 885 y 955 (1993-2008). Fueron creados en el período más difícil de nuestra sociedad, cuando tanto la base de construcción naval como la propia flota fueron destruidas en gran parte. En términos de su idea de diseño, contenido e instrumentación, estos barcos son un paso más en el desarrollo de la tecnología submarina marina.
Los exclusivos barcos de combate del proyecto 705 y 705K (7 submarinos nucleares) con casco de titanio, velocidad sumergida de 41 nudos, un alto grado de automatización y suministro de energía de una planta de energía nuclear con un reactor LCM se crearon a principios de la década de 1970. La historia de su creación, operación y retiro de la flota es única en sí misma y requiere una historia separada. Problemas no resueltos con la infraestructura de servicio, su operación llevó a una vida corta barcos nucleares este proyecto.
Además de los proyectos de submarinos nucleares en serie, se crearon varios barcos experimentales:
En 1958-1963. submarino nuclear experimental 645 del proyecto con dos reactores LMT,
En 1963-1969. un barco con casco de titanio del proyecto 661, único en cuanto a velocidad submarina (44,7 nudos),
En 1978-1984. un barco de aguas profundas con casco de titanio 685 del proyecto Komsomolets, que se sumergió a una profundidad de 1020 m (récord mundial para submarinos de combate).
Los submarinos nucleares no pueden existir sin una infraestructura de apoyo. Los astilleros funcionaron en el Norte y la Flota del Pacífico, algunos de los cuales estaban en el departamento de la Marina, el otro, en la industria de la construcción naval. Mantenimiento y la reparación de submarinos nucleares en el norte se llevaron a cabo en cinco plantas: SZR-10 en la ciudad de Polyarny, SZP-82 (Safonovo), SZR-35 (Rosta), SZR Nerpa (Snezhnogorsk), GMP Zvezdochka (Severodvinsk). Además, la reparación de buques se realizaba mediante instalaciones flotantes de servicios tecnológicos que formaban parte de la Armada. Estaban equipados con camiones cisterna especiales para el almacenamiento y transporte de residuos radiactivos líquidos, buques nodriza con sistemas de recarga de reactores nucleares en la base de submarinos nucleares, tanques flotantes e instalaciones de almacenamiento de combustible nuclear gastado, residuos radiactivos sólidos y residuos radiactivos líquidos.
Plantas de energía nuclear en la industria de la energía naval
En 1952, se comenzó a trabajar en la creación del primer submarino nuclear. Era necesario resolver una serie de nuevos problemas de ingeniería y diseño. En primer lugar, la creación de un bloque de energía de una nave atómica, es decir. creación de una planta reactora, sistemas y mecanismos que aseguren su funcionamiento.
El académico A.P. Aleksandrov fue nombrado director científico de desarrollos, el académico N.A. Dollezhal.
La primera generación de la unidad generadora de vapor (PPU) no tenía un nombre especial. El tipo de reactor involucrado en esta PPU es VM-A. Tipos de PPU de segunda generación: OK-300, OK-350, OK-700 en el proyecto 667. Tipos de PPU de tercera generación: OK-650, OK-650B, OK-650M -01.
Tipos de PPU en reactores con LMC: VT-1, OK-550. Estas instalaciones implicaron
reactores RM-1 con una capacidad de 73 MW y BM-40A con una capacidad de 155 MW.
Sobre el PPU de primera generación Se utilizó un diseño ramificado tradicional, en el que el reactor, el generador de vapor y el TsNPK se montaron por separado. Estaban conectados por ramales extendidos, lo que reducía la eficiencia, la capacidad de supervivencia y la confiabilidad de la PPU.
Sobre el segunda generación diseño de bloque aplicado. El reactor y el generador de vapor estaban conectados mediante una conexión de tubo en tubo. Se montó un CNPK en el generador de vapor. La longitud de las tuberías con este arreglo se redujo significativamente.
El desarrollo adicional de esta idea se implementó en tercera generación PPU: manteniendo el diseño del bloque, el equipo principal se montó en forma de unidad generadora de vapor (SGB), en la que se combinaron el reactor y el generador de vapor Ch cuarta generación prácticamente repite el esquema anterior. H y la quinta generacion se prevé implementar una versión monobloque.
Tipos de reactores
Al crear submarinos nucleares, se desarrollaron varios tipos de reactores a bordo. Básicamente, las modificaciones de las instalaciones nucleares con reactores de tipo VVER se instalan en submarinos nucleares. La principal diferencia entre las instalaciones nucleares de las centrales nucleares y las centrales nucleares de los submarinos nucleares es que, con tamaños más pequeños, se logra una potencia de salida relativamente grande en las centrales nucleares de los submarinos nucleares.
El enriquecimiento del combustible nuclear de las centrales nucleares en términos de U 235 no supera el 4 %, mientras que el nivel de enriquecimiento de U 235 en el combustible de las centrales nucleares puede alcanzar el 90 %, lo que permite sustituir el combustible de las centrales nucleares con mucha menos frecuencia que en las centrales nucleares. La potencia térmica de los reactores de submarinos nucleares domésticos varía de 10 MW en pequeñas instalaciones nucleares utilizadas en submarinos nucleares del proyecto 1910 a 200 MW en reactores instalados en submarinos nucleares del proyecto 885 de la clase Severodvinsk.
Para el submarino nuclear, se eligió un reactor de agua a presión, que no tenía análogos en el país (el trabajo en un reactor de este tipo para centrales nucleares comenzó solo en 1955). Al desarrollar reactores de agua a presión, fue necesario resolver los problemas de optimización del esquema térmico de los reactores nucleares, determinar sus parámetros, simular esquemas de control para procesos de neutrones en reactores nucleares, resolver el problema de la quema profunda de combustible nuclear y la acumulación de U 235 fragmentos de fisión, crear un modelo de ingeniería térmica de una instalación nuclear, desarrollar un circuito de control automático AEU.
La creación de una instalación nuclear de transporte en ese momento fue un gran progreso técnico. Se creó una central nuclear de pequeño tamaño, alta tensión y gran maniobrabilidad que cumplía con los requisitos de peso y tamaño de un submarino. Posteriormente, sobre la base de esta instalación nuclear, se crearon 4 generaciones de instalaciones nucleares y sus modificaciones. En los barcos de la primera generación se instaló un reactor VM-A con una capacidad de 70 MW. Para la segunda generación de barcos se desarrollaron dos tipos de reactores: VM-4 (potencia 72 MW) en 671 proyectos y VM-4-1 (potencia 90 MW) en 667 proyectos. La tercera generación de submarinos nucleares estaba equipada con reactores OK-650B3 (con una capacidad de 190 MW). Un aumento de más del doble de la potencia con prácticamente las mismas dimensiones del núcleo requirió un aumento en el enriquecimiento del combustible nuclear de las barras de combustible y condujo a un aumento en la intensidad energética del núcleo, es decir, la cantidad de energía, calor eliminado por unidad de volumen.
Las principales desventajas de las instalaciones nucleares de primera generación eran:
Gran distribución espacial y gran volumen del circuito primario, la presencia de tuberías de gran diámetro que conectan los equipos principales, es decir, reactor, generadores de vapor, bombas, intercambiadores de calor, compensadores de volumen, etc. Esto creaba serios problemas en la organización de la protección en caso de despresurización de emergencia del circuito primario, así como en caso de ruptura de las tuberías de impulsión que conectan el circuito primario con la instrumentación. ,
Baja confiabilidad del equipo y grandes características dimensionales de masa con altos parámetros tecnológicos y operativos,
- bajo nivel de automatización de los procesos de control de las centrales nucleares, baja fiabilidad e insuficiente fiabilidad de las indicaciones de la instrumentación, así como de los sistemas de control y protección de un reactor nuclear,
Resistencia insuficiente de la tercera barrera de seguridad (caja de hardware, caja del generador de vapor, caja de la bomba, caja del CPS).
- sistema de control insuficientemente confiable para los procesos nucleares que ocurren en el reactor. El equipo de lanzamiento permitió controlar los procesos nucleares en el reactor durante la puesta en marcha solo cuando alcanzaba su nivel mínimo de potencia controlable.
Deficiencias en las características físicas y diseño de las rejillas de compensación, que, junto con la imperfección de los equipos de recarga, provocaban accidentes.
En la actualidad, todos los submarinos de primera generación se han inmovilizado con el fin de su posterior eliminación.
En los años 1960 Se diseñaron, colocaron y comenzaron a construirse barcos de la segunda generación de los proyectos 667, 670 y 671: la serie más grande de submarinos, cuya construcción se completó en 1990. El primer submarino de la segunda generación llegó a la Flota del Norte. en la segunda mitad de 1967.]
La planta generadora de vapor nuclear de la segunda generación se creó sobre la base de la experiencia de operar la primera generación y teniendo en cuenta sus deficiencias. Se supuso que al garantizar la alta calidad de las tuberías, el equipo y otros componentes de las centrales nucleares, se podrían evitar accidentes graves.
En base a la experiencia de operación de centrales nucleares de primera generación, donde los principales "problemas" los traían las fugas de agua del circuito primario al segundo (principalmente a través de los generadores de vapor) y las salidas (hacia los recintos de los equipos de bombeo y generadores de vapor), el Se cambió el diseño de la planta nuclear para la segunda generación. Siguió siendo un bucle, pero la distribución espacial y los volúmenes del circuito primario se redujeron significativamente. Se aplicó un esquema de “tubería en tubería” y esquemas de bombas de circuito primario adosadas a generadores de vapor. Se ha reducido el número de tuberías de gran diámetro que conectan los equipos principales (filtro del 1er circuito, compensadores de volumen, etc.). Casi todas las tuberías del circuito primario (pequeño y gran diámetro) se colocaron en recintos deshabitados bajo protección biológica. Los sistemas de instrumentación y automatización de la central nuclear han cambiado significativamente. Se ha incrementado el número de accesorios teledirigidos (válvulas, válvulas de compuerta, compuertas, etc.). Los submarinos de la segunda generación cambiaron a fuentes de CA. Los generadores de turbina (las principales fuentes de electricidad) se han vuelto autónomos.
La principal desventaja de las centrales nucleares de segunda generación en términos de riesgos nucleares y radiológicos era la falta de fiabilidad de los equipos principales (núcleos, generadores de vapor, sistemas de automatización). Los accidentes y averías se asociaron principalmente a la despresurización de las vainas de las barras de combustible, a la fuga de agua del circuito primario al segundo a través de los generadores de vapor, así como a la falla de los sistemas de automatización o a la posibilidad de su funcionamiento en tal modo cuando podría ocurrir la puesta en marcha no autorizada de un reactor nuclear. Los problemas de seguridad nuclear relacionados con el enfriamiento de emergencia del reactor nuclear cuando la nave estaba completamente desenergizada permanecieron sin resolver; control de los procesos nucleares en el reactor cuando se encuentra en estado subcrítico, prevención de la deshidratación completa del núcleo en caso de rotura del circuito primario.
Al diseñar una planta de energía nuclear de tercera generación (principios de la década de 1970), se desarrolló un concepto para crear sistemas de seguridad, incluidos sistemas de refrigeración de emergencia (refrigeración) y localización de accidentes. Estos sistemas se calcularon para el accidente base de diseño máximo, que se tomó como una ruptura instantánea de la tubería de refrigerante en la zona de diámetro máximo.
Para los barcos de tercera generación se utilizó un diseño en bloque, lo que permitió aumentar la confiabilidad de los equipos principales de la central nuclear, para utilizar el modo de circulación natural en el circuito primario a una potencia del reactor de hasta el 30%. del nominal. Este diseño de la central nuclear permitió reducir las dimensiones al mismo tiempo que aumentaba su potencia y mejoraba otros parámetros operativos.
Además, se realizaron cambios progresivos en la central nuclear de 3ª generación:
- se ha introducido un sistema de enfriamiento sin batería (BBR), que se pone en funcionamiento automáticamente en caso de corte de energía.
- el sistema de control y protección del reactor ha cambiado. Los equipos de arranque por pulsos permitieron controlar el estado del reactor en cualquier nivel de potencia, incluso en el estado subcrítico.
En el diseño de los cuerpos de compensación, se utilizó el principio de "autopropulsado", que, en caso de falla de energía, aseguró la bajada de los grupos de compensación a los interruptores de límite inferiores. Si esta idea se hubiera implementado antes, el marinero Sergei Perminov, que bajó manualmente las rejillas de compensación para apagar el reactor en el submarino nuclear K-219, que se hundió en el Océano Atlántico, no habría muerto.
Los principales problemas de las centrales nucleares de tercera generación siguieron siendo los problemas de fiabilidad de los equipos principales: zonas activas, unidades de limpieza y refrigeración. Los problemas de fiabilidad de los equipos principales se asocian principalmente al elevado carácter cíclico de los procesos que tienen lugar en la central nuclear durante su funcionamiento.
planta nuclear la cuarta generación (en el proyecto de submarino nuclear 885 en construcción en Severodvinsk) es un monobloque con un diseño de circuito integrado. Esto permite localizar el refrigerante primario en el cuerpo del monobloque y eliminar los ramales y tuberías de gran diámetro. Dicha instalación se creó teniendo en cuenta todos los requisitos de seguridad nuclear.
Características de los generadores de vapor.
Genrikh Alievich Gasanov fue el diseñador jefe de generadores de vapor en Baltic Shipyard. En la primera generación se utilizaron generadores de vapor PPU PG-13, PG-13U, PG-14T. Al principio, intentaron considerar diferentes opciones de diseño. Todos estos generadores de vapor eran bobinados, de flujo directo, por regla general, no reparables. El primer circuito está en la tubería, el segundo en el espacio anular. El recurso real fue de solo 200-500 horas. Debido al escaso desarrollo de las tecnologías, hubo serios problemas con el régimen hídrico. Después de operar durante varios cientos de horas, los "barriles" comenzaron a tener fugas.
Aparecieron generadores de vapor mantenibles más avanzados en la segunda y tercera generación de submarinos nucleares. En la segunda generación se utilizó un generador de vapor PG-VM-4T con el primer circuito en la tubería, el segundo en el anular. En la variante del generador de vapor PG-4T, el segundo circuito estaba en la tubería y el primero en el espacio anular. El recurso de estos generadores de vapor ya era de 40-50 mil horas.
Los generadores de vapor de la unidad generadora de vapor OK-650 se fabricaron en dos versiones: en el submarino nuclear 941 del proyecto, quedaron los generadores de vapor en espiral. En otros proyectos, comenzaron a utilizar SG de tubo recto de casete con doble calentamiento del fluido de trabajo, lo que permitió aumentar la vida útil hasta 50-60 mil horas.
De generación en generación de embarcaciones, también aumentó la potencia en el eje de la unidad principal de turborreductores (GTZA).
En los primeros proyectos 627, 675,658, era de 2 a 17,500 hp, en el proyecto 659, 30,000 hp. En barcos de segunda generación: en 667 proyectos - 2 de 20 000 hp, en 670 proyectos - 18 000 hp, en 671 proyectos - 31 000 hp. En el proyecto 670, por primera vez en la construcción naval de submarinos domésticos, se utilizó un esquema submarino de un solo eje con un reactor VVER y un GTZA. La misma solución se aplicó posteriormente a los proyectos de submarinos nucleares 705, 945 y 971.
En los barcos de la tercera generación de los proyectos 941 y 949, la potencia GTZA aumentó a 2 en 50 000 hp, en los proyectos 945 - 47 000 hp, en los proyectos 971 - 43 000 hp, en los proyectos 645 - 35 000 hp.
Zonas activas
Muchos equipos trabajaron en el diseño de núcleos (AZ) para reactores de a bordo. Los siguientes tipos de reactores se utilizaron en la primera generación de reactores: VM-A, VM-AC, VM-1A, VM-1AM, VM-2A, VM-2Ag. De hecho, había muchos más tipos de AZ. No todos se enumeran aquí. Los núcleos de los reactores de los submarinos nucleares domésticos constan de 248-252 elementos combustibles, según el tipo de reactor. Cada conjunto consta de varias docenas de celdas de combustible. La campaña AZ aumentó de 1,5 a 5 mil horas. La composición del combustible era UO 2 , UAl 3 , que resultó ser buena y posteriormente se utilizó en el núcleo de los reactores de próxima generación. A medida que aumentaba la potencia de los reactores, también cambiaba el enriquecimiento del combustible nuclear: del 6, 7,5 y 21% en la primera generación al 36/45 en la segunda y tercera generación, e incluso hasta el 90% de enriquecimiento en los reactores LMC. En la tercera generación de centrales nucleares, se aplicó el perfilado del núcleo con combustible nuclear y absorbente quemable.
En los diseños iniciales del AZ, se utilizaron barras de combustible de varilla corta y varilla larga, luego de cuatro y dos anillos. En la segunda generación, se utilizaron elementos combustibles de varilla y dos anillos. Por cierto, la zona con barras de combustible de 2 anillos es la única de las zonas que ha desarrollado completamente su recurso energético. Para la tercera generación, se crearon barras de combustible cruciformes, que tenían una serie de ventajas. El diseño cruciforme proporcionó la máxima área de calentamiento. Además, el perfil torcido del elemento combustible permite turbulizar el flujo de refrigerante, así como utilizar el principio de autodistancia.
En la tercera generación de submarinos nucleares, para obtener una potencia de 190 MW con prácticamente el mismo volumen, fue necesario aumentar la intensidad de potencia del núcleo casi tres veces, de 85 a 224 kW/l.
Los sistemas de control de protección (CPS) en diferentes generaciones de barcos también tenían sus propias características. Para compensar la reactividad, se instalaron enormes rejillas de compensación KR-1 en la primera generación de submarinos nucleares. Se controlaban de forma remota o manual. En la segunda generación, los órganos de compensación de reactividad se dividieron en 2 partes: la rejilla central (CCG) y las rejillas periféricas (PCR) -2(4) (según el tipo de reactor). En la tercera generación, no hay barras de control automático (AR). La potencia de los neutrones está controlada por los efectos de temperatura de la reactividad.
Conocimiento de los fundamentos físicos de la energía nuclear y la física térmica, el diseño de un barco y una planta de energía nuclear, experiencia en operar la parte material y luchar por la supervivencia de los medios técnicos, compostura, resistencia, alta moral y cualidades de voluntad fuerte, devoción al trabajo de uno: estas son las principales cualidades de un submarinista nuclear. Pero en qué condiciones tiene que cumplir con sus funciones.
Si observa la sección del compartimiento de potencia de un submarino nuclear, donde todo está lleno de equipos, en este denso entretejido de cables eléctricos, hidráulicos y conductos de aire, es difícil imaginar a una persona que ha estado sirviendo durante muchos días. semanas y meses en estas condiciones de uso intensivo de energía y limitaciones espaciales. Y, sin embargo, los submarinistas cumplen regularmente con su sagrado deber, protegiendo las fronteras marítimas de nuestra Patria.
Según la información proporcionada por RIA Novosti con una referencia correspondiente a los datos proporcionados por JSC Afrikantov OKBM, se creó y probó con éxito un núcleo en Rusia, que forma parte de un reactor nuclear y es su elemento clave. Según el mensaje recibido, el principal artífice, la zona tiene el potencial de garantizar todo el período de operación de un submarino nuclear (NPS).
A la pregunta planteada sobre si realmente se creó un reactor nuclear perpetuo para los submarinos nucleares, respondemos que sí, efectivamente, si contamos los años de funcionamiento del submarino por la eternidad.
Entonces, ¿qué es la zona activa en términos generales? Veámosla con más detalle. El núcleo en sí no es más que el "órgano" central del reactor. Toda la recarga atómica se concentra en él y directamente a través de él, o más bien a través de toda la zona principal indicada, se propaga una reacción en cadena coordinada. Gracias a este último diseño del Afrikantov OKBM, ahora los comandantes de los submarinos nucleares no tienen que preocuparse por recargar la energía nuclear.
Evaluación de fuentes competentes
La situación fue comentada por un oficial con el rango de almirante Vyacheslav Popov. En particular, dijo que el hecho de la producción de un reactor "permanente" realmente puede considerarse como un logro de gran escala, que es de gran importancia para la actividad de combate del arsenal submarino de la Armada. Además, aclaró que la recarga que se realiza en la flota se considera la función más básica. Anteriormente, se tardaba al menos un mes en completarse. Durante este período, la fuerza de combate de la flota tendió a reducirse en una unidad.
“Con un reactor diseñado y que no requiere recarga, el indicador liberado por el uso de esta máquina puede aumentar varias veces a la vez”, resumió el almirante.
Según un informe preparado por OKBM Afrikantov, apareció información de que el éxito de las pruebas realizadas con un núcleo óptimo diseñado para submarinos nucleares, que son representantes de la cuarta generación, se confirmó al 100%. Lo que se operará de la manera más eficiente posible demostrará una vez más la viabilidad del proyecto, que se basa en la creación de núcleos de barcos.
Los submarinos de cuarta generación, que se lanzaron en Rusia, se pueden atribuir con seguridad a submarinos como Borey y Ash.