Au trecut mai bine de 15 ani de când ultima dintre ambarcațiunile Proiectului 705 a fost exclusă din Marina Rusă, iar disputele continuă până astăzi în cercurile marinarilor militari și ale constructorilor de nave. Ce a fost cu adevărat Proiectul 705 - o descoperire înaintea timpului său sau un pariu tehnic costisitor?
Contururile exterioare ale bărcii au fost elaborate la TsAGI, testate pe numeroase modele în bazinele Institutului Central de Cercetare din Leningrad. Krylov. Și, pe lângă excelența tehnică și numeroasele inovații care sunt importante pentru o navă de război, și submarinul nuclear s-a dovedit a fi neobișnuit de frumos.
Până în 1990, toate submarinele nucleare (cu excepția unuia) din cel de-al 705-lea proiect au fost retrase din flotă, fiind deservite semnificativ mai puțin decât perioada pentru care au fost calculate. Ultimul, K-123, și-a încheiat serviciul în 1997.
barca de curse
Foto: Submarinele nucleare Project 705, datorită liniilor și raportului putere-greutate, erau dinamice și extrem de manevrabile. Barca era capabilă să accelereze la viteza maximă într-un minut și să circule cu o viraj completă la viteză maximă în 42 de secunde. Ea putea să „atârne de coada” unui simulat de submarin nuclear inamic timp de ore (a existat un caz real când barca a urmărit un submarin nuclear NATO în Atlanticul de Nord timp de 20 de ore). Mai mult, barca ar putea chiar să scape de o torpilă trasă în direcția ei!
În 1959, când primul submarin nuclear sovietic (NPS) Leninsky Komsomol, construit conform proiectului Leningrad SKB-143 (acum SPMBM Malachite), plecase deja pe mare, iar construcția unei serii întregi de nave similare era în curs de desfășurare. la Severodvinsk, specialistul de frunte al aceluiași SKB A.B.? Petrov a propus crearea unui „submarin mic de luptă de mare viteză”. Ideea era foarte relevantă: astfel de bărci erau necesare pentru a vâna submarine - purtătoare de rachete balistice cu încărcături nucleare, care apoi au început să fie construite în mod activ pe stocurile unui potențial inamic. La 23 iunie 1960, Comitetul Central și Consiliul de Miniștri au aprobat proiectul, căruia i s-a atribuit numărul 705 („Lira”). În țările NATO, această barcă a devenit cunoscută sub numele de „Alfa” (Alfa). Academicienii A.P.? Aleksandrov, V.A. A fost un om talentat cu o soartă foarte grea: șapte ani în Gulag, iar după eliberare - interdicția de a intra în Leningrad. Un inginer de construcții navale cu experiență a lucrat într-un artel de fabricare a nasturii în Malaya Vishera și abia în 1956 a putut să se întoarcă la Leningrad, la SKB-143. A început cu proiectantul șef adjunct al submarinului nuclear Proiectul 645 (această experiență s-a dovedit a fi foarte utilă pentru Rusanov).
Luptă cu titan
Scopul noului submarin a determinat cerințele de bază - viteză mare și manevrabilitate, hidroacustică perfectă, arme puternice. Pentru a satisface primele două cerințe, barca trebuia să aibă dimensiuni și greutate extrem de mici, cele mai înalte caracteristici hidrodinamice ale corpului și o centrală puternică, care să se încadreze în dimensiunile limitate. Era imposibil să faci acest lucru fără soluții non-standard. Titanul a fost ales ca material principal pentru carena navei, precum și pentru multe dintre mecanismele, conductele și fitingurile sale - metalul este aproape de două ori mai ușor și, în același timp, mai puternic decât oțelul și este, de asemenea, absolut rezistent la coroziune și scăzut. -magnetic. Cu toate acestea, este destul de capricios: este sudat doar într-un mediu de gaz inert - argon, este dificil de tăiat, are un coeficient de frecare ridicat. În plus, titanul nu putea fi folosit în contact direct cu piese din alte metale (oțel, aluminiu, alamă, bronz): în apa de mare, formează o pereche electrochimică cu acestea, ceea ce provoacă coroziunea distructivă a pieselor din alte metale. A fost necesar să se dezvolte clase speciale de oțel înalt aliat și bronz, iar specialiștii de la Institutul Central de Cercetare în Metalurgie și Sudare (Prometheus) și Institutul Central de Cercetare pentru Tehnologia Construcțiilor Navale au reușit să depășească aceste trucuri cu titan. Ca urmare, a fost creată o cocă de navă de dimensiuni mici, cu o deplasare subacvatică de 3.000 de tone (deși clientul, Marina, a insistat asupra unei limită de 2.000 de tone).
Trebuie să spun că construcțiile navale sovietice aveau deja experiență în crearea de submarine din titan. În 1965, la Severodvinsk, a fost construit (într-un singur exemplar) un submarin nuclear al proiectului 661 cu o cocă de titan. Această barcă, cunoscută sub numele de „Peștele de aur” (un indiciu al valorii sale fantastice), rămâne până în prezent deținătoarea recordului de viteză sub apă - la probele pe mare a arătat 44,7 noduri (aproximativ 83 km/h).
Inovații solide
O altă inovație radicală a fost dimensiunea echipajului. Pe alte submarine nucleare (atât sovietice, cât și americane), servesc 80-100 de oameni, iar în termenii de referință pentru cel de-al 705-lea proiect a fost numit numărul 16 și doar ofițeri. Cu toate acestea, în timpul proiectării, numărul viitorului echipaj a crescut și a ajuns în cele din urmă la 30 de persoane, inclusiv cinci tehnicieni intermediari și un marinar, căruia i-a fost atribuit rolul important de bucătar și curățător de zi cu normă parțială (inițial s-a presupus că îndatoririle de bucătar ar fi îndeplinite de un medic de navă). Pentru a combina un echipaj atât de mic cu un număr mare de mecanisme, barca a trebuit să fie foarte serios automatizată. Mai târziu, marinarii au numit chiar bărcile celui de-al 705-lea proiect „mașini automate”.
Pentru prima dată în țară (și probabil în lume), automatizarea globală a acoperit totul: controlul mișcării navei, utilizarea armelor, centrala electrică principală, toate sistemele generale ale navei (imersie, urcare, trim, dispozitive retractabile, ventilație, etc.). Una dintre problemele cheie și foarte controversate în dezvoltarea sistemelor de automatizare (acest lucru a fost făcut de o serie de institute de cercetare și birouri de proiectare, inclusiv Institutul Central de Cercetare „Aurora”, „Granit”, „Agat”) a fost alegerea frecvența curentă pentru rețeaua electrică a navei. Au fost luate în considerare opțiunile de 50 și 400 Hz, fiecare având propriile avantaje și dezavantaje. Decizia finală în favoarea frecvenței de 400 Hz a fost luată la o întâlnire de trei zile a liderilor mai multor organizații implicate în subiect, cu participarea a trei academicieni. Trecerea la o frecvență crescută a cauzat o mulțime de probleme de producție, dar a făcut posibilă reducerea semnificativă a dimensiunilor echipamentelor și instrumentelor electrice.
Armament
Pentru prima dată, pe submarinul nuclear Project 705 au fost instalate tuburi de torpilă pneumohidraulice, oferind tragere în întreaga gamă de adâncime de imersiune. Șase tuburi torpile și 18 torpile, ținând cont de viteza și manevrabilitatea ambarcațiunii, au făcut-o un adversar serios pentru submarinele NATO.
inima atomică
Și totuși, principala inovație care a determinat soarta întregului proiect a fost alegerea centralei electrice principale a navei. Era un reactor atomic cu neutroni rapidi (FN) compact cu un lichid de răcire din metal (LMC). Acest lucru a permis economisirea a aproximativ 300 de tone de deplasare datorită temperaturii mai ridicate a aburului și, în consecință, o eficiență mai bună a turbinei.
Primul submarin din lume cu un reactor de acest tip a fost submarinul nuclear american Seawolf (1957). Proiectarea nu a avut mare succes, în timpul încercărilor pe mare a avut loc o depresurizare a circuitului primar cu o eliberare de sodiu. Prin urmare, în 1958, reactoarele au fost înlocuite cu altele răcite cu apă, iar armata din Statele Unite nu a mai început să contacteze reactoarele de pe LMT. În URSS, au preferat să folosească topitura de plumb-bismut ca lichid de răcire, care este mult mai puțin agresiv din punct de vedere chimic decât sodiul. Dar și submarinul nuclear K-27 construit în 1963 a avut ghinion: în mai 1968, în timpul campaniei, circuitul primar al unuia dintre cele două reactoare s-a rupt. Echipajul a primit doze uriașe de radiații, nouă persoane au murit, iar barca a fost numită „Nagasaki” (porecla „Hiroshima” a fost deja luată de K-19 în 1961). Submarinul nuclear era atât de radioactiv încât nu a putut fi reparat și, ca urmare, în septembrie 1982, a fost inundat în largul coastei de nord-est a Novaiei Zemlia. La „titlurile” sale inteligența navală a adăugat „pentru totdeauna sub apă”. Dar chiar și după tragedia K-27, URSS a decis să nu abandoneze ideea tentantă de a folosi reactoare LMC pe submarinele nucleare; inginerii și oamenii de știință au continuat să lucreze la îmbunătățirea lor sub îndrumarea academicianului Leipunsky.
Două organizații au preluat dezvoltarea centralei electrice principale pentru cel de-al 705-lea proiect. Biroul de proiectare Podolsk „Gidropress” a creat un bloc cu două secțiuni BM-40 / A cu două pompe de circulație. Gorki OKBM a emis instalația OK-550, tot în bloc, dar cu circuit primar ramificat și trei pompe de circulație. În viitor, ambele instalații au fost utilizate pe submarinele nucleare ale proiectului 705: OK-550 a fost instalat pe bărci construite în Leningrad (patru nave), iar BM-40 / A a fost instalat pe trei bărci construite în Severodvinsk conform versiunii 705K. a proiectului. Ambele instalații asigurau putere pe arborele turbinei de până la 40 000 CP, ceea ce a făcut posibilă dezvoltarea vitezei de 40 de noduri prevăzute în caietul de sarcini.
Complet automat
Pentru a controla submarinul cu forțele unui echipaj foarte limitat de 30 la acea vreme, au fost dezvoltate numeroase sisteme de automatizare pentru a ține sub control toate mecanismele navei. Mai târziu, marinarii chiar au dat acestor bărci porecla „automate”.
cea mai lungă barcă
Au fost construite în total șapte submarine nucleare Proiectul 705, care au devenit primele bărci în serie din lume echipate cu reactoare LMC. Prima barcă, K-64, așezată în iunie 1968 în aceeași veche barcă unde a fost construit faimosul crucișător Aurora cu 70 de ani mai devreme, a fost predată Marinei în decembrie 1971. Principalele probleme ale funcționării de probă au fost asociate cu reactorul, care era fundamental diferit de binecunoscuta apă sub presiune. Cert este că aliajul plumb-bismut cristalizează la +145°C, iar în timpul funcționării unui reactor cu un astfel de LMC, în nici un caz nu trebuie lăsată temperatura din circuitul primar să scadă la această valoare. Ca urmare a nerespectării acestei condiții în conductele uneia și apoi celei de-a doua bucle a circuitului primar au început să apară dopuri din topitura solidificată, care nu a mai putut fi readusă la starea lichidă. A existat o „capră” a centralei generatoare de abur, însoțită de o depresurizare a circuitului primar și de contaminare radioactivă a bărcii, care la acel moment era ancorată la baza acesteia. Curând a devenit clar că reactorul era iremediabil distrus, iar barca nu mai putea pleca pe mare. Drept urmare, în august 1974, a fost retrasă din flotă și, după o lungă dezbatere, a fost tăiată în două părți, fiecare dintre acestea fiind decisă să fie folosită pentru pregătirea echipajului și testarea noilor tehnologii. Prova ambarcațiunii a fost remorcat până la Leningrad, iar pupa cu compartimentul reactorului a rămas la Severodvinsk la șantierul naval Zvyozdochka. În același loc, o cruce neagră a stabilizatorului de pupa K-64 tăiat cu cârme orizontale și verticale a rămas ca monument jalnic. Printre marinari și constructori de nave, a existat de multă vreme o ghicitoare despre „cea mai lungă barcă din lume”.
Viata reala
Construcția seriei, care era deja în desfășurare activ la Leningrad și Severodvinsk, a fost suspendată, dar a reluat câțiva ani mai târziu, iar din 1977 până în 1981, șase submarine nucleare ale proiectului 705 au fost transferate flotei. Aceste nave au servit destul de intens și cu succes ca parte a Flotei de Nord, provocând îngrijorări serioase în rândul țărilor NATO. Luând în considerare experiența tristă a K-64, pe toate submarinele nucleare în serie ale acestui proiect a fost instalat suplimentar un „cazan electric”, a cărui sarcină era menținerea temperaturii necesare în circuitul primar al reactorului atunci când a fost adus la putere minimă când submarinul nuclear era parcat la bază. Pentru funcționarea cazanului a fost necesară alimentarea cu energie electrică de pe mal. Au existat întreruperi în acest sens și, deoarece echipajele ambarcațiunilor se temeau cu disperare să distrugă reactorul, acesta nu a fost menținut la nivelul minim de putere, ceea ce a accelerat producția de combustibil nuclear. În plus, nemulțumirea autorităților bazei navale a fost cauzată de necesitatea organizării de laboratoare speciale pentru verificări periodice, ajustări și reparații de automatizări, care erau umplute cu ambarcațiuni de acest tip. Așa că s-au adăugat multe preocupări la serviciile de coastă ale Marinei. Din ce în ce mai mult, s-a vorbit despre faptul că navele noi, în ciuda unicului calitati de lupta sunt înaintea timpului lor și inutil de greu de întreținut. A șaptea barcă de serie nu a fost finalizată, dar tăiată chiar pe rampă. Până în 1990, toate submarinele nucleare (cu excepția unuia) din cel de-al 705-lea proiect au fost retrase din flotă, fiind deservite semnificativ mai puțin decât perioada pentru care au fost calculate.
Ultima „Alfa”
K-123, care a devenit o excepție, a fost amânată în exploatare până în 1997 din cauza unei reparații nerezonabile de lungă după un accident grav în 1982. Când barca a fost scufundată în Marea Barents, semnalul „Defecțiune a reactorului” s-a aprins brusc pe panoul de control din biroul central al submarinului nuclear. Locotenentul Loginov a mers la recunoaștere într-un compartiment nelocuit al reactorului, care a raportat un minut mai târziu că observă un metal argintiu răspândit pe punte: era un combustibil lichid foarte activ care scăpase din primul circuit al reactorului. Totodată, semnalul „Poluarea compartimentului reactor. Părăsiți compartimentul!” Și, după cum și-a amintit ulterior unul dintre membrii echipajului care au supraviețuit accidentului, „Loginov era deja gândit la timpul trecut. Dar Loginov a supraviețuit. După ce a ieșit în ecluză, prin care compartimentul reactorului comunică cu restul ambarcațiunii, și-a lăsat acolo toate hainele și a făcut o spălare temeinică. Reactorul a fost oprit, submarinul nuclear a ieșit la suprafață, suflând prin tancurile sale de balast. După cum sa stabilit mai târziu, aproximativ 2 au reușit să se scurgă din circuitul primar? t ZhMT. Barca era atât de murdară încât crucișătorul care a venit în ajutor nu a îndrăznit să se apropie de ea pentru a preda cablul de remorcare. Drept urmare, cablul a fost totuși înfășurat cu ajutorul unui elicopter de punte de pe același crucișător. Reparația K-123, în timpul căreia compartimentul reactorului a fost înlocuit complet, s-a încheiat în 1992, submarinul nuclear a revenit în funcțiune și a servit în siguranță până în 1997. Odată cu dezafectarea sa, proiectul 705 s-a încheiat fără glorie.
parașuta de rezervă
Din cele șase compartimente ale submarinului nuclear, doar două erau locuite, deasupra unuia dintre care se afla o cameră-cabină de salvare pop-up, creată pentru prima dată în lume, menită să salveze întregul echipaj (30 de persoane) chiar și de adâncimea maximă de scufundare (400 m).
inaintea timpului
Submarinele nucleare Proiectul 705 se lăudau cu caracteristici fantastice de viteză și manevrabilitate și multe inovații: o carcasă de titan, un reactor rapid cu neutroni cu un lichid de răcire din metal și un control automatizat toate sistemele navei.
metal subacvatic
Coca ambarcațiunii era realizată din titan, așa că specialiștii Institutului Central de Cercetare a Metalelor și Sudării (Prometheus) și ai Institutului Central de Cercetare pentru Tehnologia Construcțiilor Navale au fost nevoiți să dezvolte tehnologii speciale pentru sudarea și îmbinarea pieselor din titan, iar metalurgiștii - coroziune nouă -aliaje rezistente.
Metal lichid
Navele nucleare sunt în esență bărci cu aburi, deoarece elicele lor sunt antrenate de turbine cu abur. Dar aburul este generat nu în cazane obișnuite cu cuptoare, ci în reactoare nucleare. Căldura de dezintegrare radioactivă este transferată de la combustibilul nuclear din circuitul primar de răcire la un lichid de răcire, de obicei apă sub presiune (pentru a crește temperatura la 200°C sau mai mult), care servește și ca moderator de neutroni. Iar lichidul de răcire deja transferă căldură în apa circuitului secundar, evaporându-l. Dar apa sub presiune are dezavantajele ei. Presiunea ridicată înseamnă că pereții conductelor sistemului primar de răcire al reactorului trebuie să fie groși și puternici, iar atunci când circuitul primar este depresurizat, vaporii radioactivi pătrund în locurile cele mai inaccesibile. Una dintre alternative este utilizarea reactoarelor cu neutroni rapizi cu un lichid de răcire format din metale cu punct de topire scăzut în faza lor lichidă - de exemplu, sodiu sau un aliaj plumb-bismut. Conductivitatea lor termică și capacitatea termică sunt mult mai mari decât cele ale apei, pot fi încălzite la temperaturi mai ridicate fără presiune mare în circuitul primar, ceea ce face posibilă crearea de reactoare foarte compacte.
9 septembrie 1952 semnat I.V. Decretul Stalin al Consiliului de Miniștri al URSS privind crearea unui submarin nuclear (PLA). Conducerea generală a lucrărilor de cercetare și a lucrărilor de proiectare a instalației a fost încredințată CCGT în cadrul Consiliului de Miniștri al URSS (B.L. Vannikov, A.P. Zavenyagin, I.V. Kurchatov), și construirea și dezvoltarea părții navei și armament - către Ministerul industriei navale (V.A. Malyshev, B.G. Chilikin). A.P. Alexandrov, proiectantul șef al centralei nucleare - N.A. Dollezhal, proiectantul șef al bărcii - V.N. Peregudov.
Pentru gestionarea lucrărilor și luarea în considerare a problemelor științifice și de proiectare legate de construcția unui submarin, a fost organizată Secția Nr.8 în subordinea Consiliului Științific și Tehnic al PSU, condus de V.A. Malyshev. Lucrarea principală la centralele nucleare, împreună cu Institutul Kurchatov, a fost încredințată Laboratorului „V”, iar directorul acestuia D.I. Blokhintsev a fost numit supraveghetor științific adjunct. Printr-o rezoluție a Consiliului de Miniștri, Laboratorului „V” i s-a încredințat executarea lucrărilor teoretice și de calcul, dezvoltarea elementelor de combustibil, construcția și testarea unui reactor submarin experimental.
Prima și cea mai importantă sarcină a fost alegerea tipului de reactor ca sursă principală de energie, precum și aspectul general al centralei. La început, acestea au fost reactoare moderate cu grafit și beriliu, cu conducte de căldură sub presiune, similare ca tip cu prima CNE aflată în construcție la acea vreme. Ceva mai târziu, au apărut instalații în care apa grea era moderatorul. Și abia atunci (și în ritmul ăsta a fost o lună!) a apărut un reactor presurizat.
Astfel, încă de la început, în Laboratorul „V” au fost luate în considerare două variante de centrale nucleare pentru submarine: cu un lichid de răcire cu apă și un lichid de răcire cu plumb-bismut-metal lichid. La inițiativa A.I. Leipunsky, lucrările la crearea instalațiilor nucleare de transport au fost începute la Laboratorul „V” încă din 1949.
Până atunci, se știa că în Statele Unite se lucra la două tipuri de instalații: reactoare termice cu apă sub presiune și reactoare cu neutroni intermediari răcite cu sodiu. Prin urmare, munca la crearea centralelor electrice pentru submarinele nucleare a fost dezvoltată în două direcții: reactoare cu apă sub presiune și reactoare cu un lichid de răcire din metal.
Alegerea aliajului eutectic plumb-bismut ca agent de răcire pentru reactoarele nucleare a fost făcută de A.I. Leipunsky chiar înainte de desfășurarea lucrărilor în URSS pe submarine nucleare. În calitate de proiectant șef al centralei nucleare N.A. Dollezhal: „Această opțiune a fost susținută în special de D.I. Blokhintsev, la acea vreme directorul Laboratorului „V” din Obninsk, unde academicianul Alexander Ilici Leipunsky lucra la utilizarea tehnologiei cu neutroni rapidi. Ideea lui a fost că este posibil să se creeze o centrală nucleară pentru un submarin, în reactorul căruia un metal lichid (de exemplu, un aliaj de plumb și bismut) să fie folosit ca lichid de răcire și să poată fi încălzit la un temperatură suficient de ridicată fără a crea presiune. A.I. Leipunsky era un om de știință remarcabil și nu exista niciun motiv să ne îndoim de seriozitatea propunerilor sale.”
A.I. Leipunsky, iar după moartea sa în 1972 - B.F. Gromov. Proiectele de instalații de reactoare în serie pentru submarine au fost dezvoltate de OKB Gidropress (Podolsk) și OKBM (Nijni Novgorod), iar proiectele navelor în sine au fost dezvoltate de Biroul de Inginerie Marină din Sankt Petersburg (SPMBM) Malachite.
Spre deosebire de americani, A.I. Leipunsky a propus și fundamentat un aliaj eutectic plumb-bismut ca agent de răcire, în ciuda proprietăților sale termice mai proaste în comparație cu sodiul. Experiența ulterioară în dezvoltarea acestor direcții concurente a confirmat corectitudinea alegerii făcute de acesta. (După mai multe accidente pe un stand de prototip la sol și un submarin experimental, lucrările în Statele Unite în această direcție au fost întrerupte.)
Una dintre primele probleme a apărut chiar la începutul lucrărilor la fundamentarea caracteristicilor neutronice ale reactorului cu un spectru neutronic intermediar, care s-a format în miez, din cauza scurgerii mari de neutroni din cauza dimensiunii reduse a reactorului și a utilizarea unui moderator de beriliu. A.I.Leipunsky a pus înaintea lui V.A. Kuznetsov, sarcina a fost crearea unui ansamblu critic, pe care să fie posibil să se testeze metodele și constantele de calcul al reactorului intermediar. Un astfel de ansamblu critic a fost creat în 1954. Dar pe 11 martie 1954, în timpul acumulării de masă critică, a avut loc o accelerare a reactorului pe neutroni prompti. A.I. Leipunsky și toți fizicienii implicați în experiment au fost internați de urgență la Moscova.
Problema ar putea fi rezolvată doar în prezența standurilor experimentale de amploare, pe care echipamentele să fie testate în condiții apropiate de cele naturale. Prin urmare, în 1953, pe baza Laboratorului „V”, a început construcția de standuri prototip la scară mare pentru centrale nucleare cu răcire cu apă (stand 27/VM) și răcire cu metal lichid (stand 27/VT), care au fost puse în exploatare în 1956, respectiv 1959. Aceste standuri erau compartimentele reactoarelor și turbinelor submarinelor nucleare. Pentru o lungă perioadă de timp, au devenit principala bază experimentală a IPPE și a Institutului Kurchatov pentru testarea noilor tipuri de reactoare, precum și baza centrului de instruire al Marinei Obninsk pentru formarea echipajelor de submarine.
Submarin nuclear de croazieră K-27 (proiectul 645)
Primul submarin nuclear de croazieră sovietic K-27 (proiectul 645) cu o centrală nucleară răcită cu metal lichid a trecut cu succes testele de stat în 1963. În 1964, a făcut o călătorie lungă în Atlanticul ecuatorial, timp în care (pentru prima dată în marina sovietică) a călătorit 12.278 mile în 1240 de ore de funcționare (51 de zile) fără a ieși la suprafață. Comandantul ambarcațiunii I.I. Gulyaev a primit titlul de Erou al Uniunii Sovietice. Marinarii au lăudat centrala nucleară. Din Laboratorul „V” unul dintre creatorii centralei nucleare a participat la această campanie unică, Inginer sef standul 27/VT K.I. Karikh. În 1965, K-27 a făcut a doua călătorie, devenind primul submarin nuclear sovietic care s-a strecurat în Marea Mediterană.
În acest moment, a fost lansată crearea unei serii de bărci de a doua generație cu centrale nucleare care utilizează un lichid de răcire metal lichid plumb-bismut. La începutul anilor 1960, în legătură cu crearea și lansarea de patrule de luptă în ocean de către transportatorii de rachete submarine americane, care erau numiți „ucigași de orașe” în lumea occidentală (în funcție de tipul de selecție a țintei - rachetele lor erau îndreptate către noi. orașe), a fost luată în URSS o decizie privind crearea de submarine speciale antisubmarine. Unul dintre punctele programului a fost sarcina de a construi o mică barcă automată de mare viteză - un distrugător de submarin, adică. luptător „ucigași de orașe”.
Proiectarea submarinului nuclear Proiectul 705 (codul sovietic „Lira”) a început după ce a fost emisă decizia Comitetului Central al PCUS și a Consiliului de Miniștri al URSS în vara anului 1960. sarcina principală- crearea unui submarin foarte manevrabil, de mare viteză, cu deplasare mică, cu o centrală nucleară, cu o carenă de titan, cu o reducere bruscă a numărului de echipaj, cu introducerea de noi tipuri de arme și mijloace tehnice.
Cel mai important element al instalației de generare a aburului a noii bărci a fost un reactor nuclear cu un lichid de răcire plumb-bismut, dezvoltat sub îndrumarea științifică a IPPE. Protecția biologică grea și parametrii de abur scăzuti ai centralelor nucleare cu un reactor cu apă sub presiune (la acea vreme) au condus la o greutate specifică mare a centralei reactoare. Noul reactor cu un lichid de răcire din metal a făcut posibilă reducerea deplasării, diametrul carenei puternice și lungimea submarinului și creșterea vitezei cursului subacvatic. Datorită acestui fapt, diferența fundamentală a noii centrale de generare a aburului a fost compactitatea, aspectul blocului, gradul ridicat de automatizare și manevrabilitate, indicatori economici și de greutate și dimensiuni buni.
Submarinul nuclear Proiectul 705
Un loc special în dezvoltarea reactoarelor cu lichid de răcire plumb-bismut a fost ocupat de problema tehnologiei acestui lichid de răcire. Această frază se referă la metodele de monitorizare și menținere a calității cerute a lichidului de răcire și curățenia circuitului primar în timpul funcționării centralei reactorului. Importanța acestei probleme a fost realizată după accidentul reactorului pe barca K-27 în mai 1968. Metode și dispozitive adecvate pentru menținerea calității lichidului de răcire au fost dezvoltate atunci când a fost finalizată construcția seriei planificate de submarine ale proiectelor 705 și 705K.
Primul submarin de crucișător de tip nou, K-64, a fost pus în funcțiune de probă în decembrie 1971. Și deși doar șase nave de acest tip au servit în flotă, apariția în ocean a unui nou submarin antisubmarin sovietic a făcut mult zgomot și a devenit o surpriză neplăcută pentru Marina SUA. Submarinele americane cu rachete strategice au fost plasate într-o poziție tactică dificilă. Dimensiunea mică a submarinelor Project 705, o gamă semnificativă de adâncime de scufundare, viteza maximă mare i-au permis să manevreze la viteză maximă, imposibilă pentru toate celelalte tipuri de submarine, și chiar să evite torpilele anti-submarine. Navele acestui proiect au fost listate în Cartea Recordurilor Guinness pentru viteza și manevrabilitate.
„Acum, privind în urmă”, scrie proiectantul șef al SPMBM Malachite (unde a fost dezvoltat proiectul ambarcațiunii) R.A. Shmakov, - trebuie recunoscut că această barcă a fost un proiect al secolului XXI. Era cu decenii înaintea timpului ei. Prin urmare, nu este surprinzător că pentru mulți specialiști, testeri și personal al Marinei, sa dovedit a fi prea dificil de stăpânit și de operat.
„Ideea de a crea o astfel de barcă precum submarinul Project 705 a devenit”, notează proiectantul șef adjunct al proiectului B.V. Grigoriev, - a putut fi realizat abia în anii 1960, când societatea sovietică era în plină ascensiune, se deschideau noi domenii de cercetare și dezvoltare, iar apărarea țării era cea mai importantă prioritate a statului. „Proiectul 705 submarin nuclear”, conform deciziei secretarului Comitetului Central al PCUS și ministrului apărării al URSS D.F. Ustinov, a devenit o sarcină națională, o încercare de a face o descoperire în vederea atingerii superiorității militaro-tehnice asupra blocului occidental.
Comandanții și ofițerii submarinelor cu centrale de reactoare dezvoltate la IPPE au acordat un rating foarte mare bărcii în sine și centralei sale nucleare, numind-o „barcă minune” care a fost cu mult înaintea timpului său.
Astăzi se poate considera general acceptat că la IPPE sub conducerea lui A.I. Leipunsky a pus bazele unei noi direcții energie nucleara, precum și o tehnologie unică de reactor a fost demonstrată la scară industrială. Acest lucru a făcut posibilă asigurarea compactității centralei reactorului, care este importantă atunci când se creează submarine cu deplasare limitată, pentru a asigura o manevrabilitate ridicată și pentru a crește fiabilitatea și siguranța centralei reactorului.
A.A. Bakulevsky, B.F. Gromov, K.I. Karikh, V.A. Kuznețov, I.M. Kurbatov, V.A. Malykh, G.I. Marchuk, D.M. Ovechkin, Yu.I. Orlov, D.V. Pankratov, Yu.A. Prohorov, V.N. Stepanov, V.I. Subbotin, G.I. Toshinsky, A.P. Trifonov, V.V. Chekunov și mulți alții.
Primele submarine nucleare americane și sovietice (NPS), după cum știți, au fost echipate cu centrale de producere a aburului cu reactoare cu apă sub presiune. Cu toate acestea, deja pe cel de-al doilea submarin nuclear Sea Wolf, designerii americani au folosit un reactor cu un lichid de răcire din metal (LMC). Au fost luate în considerare și alte scheme, inclusiv așa-numitul reactor „fierbe”, un reactor cu lichid de răcire cu gaz, dar avantajele unui reactor cu LMC s-au dovedit a fi cele mai atractive. În primul rând, lichidul de răcire metalic face posibilă o temperatură suficient de ridicată în circuitul primar la o presiune relativ scăzută. Datorită acestui fapt, a fost posibilă creșterea temperaturii în circuitul de generare a aburului, ceea ce a contribuit la obținerea unui randament ridicat. instalatii in general. În al doilea rând, s-a presupus că presiunea din acest circuit este semnificativ mai mare decât în primul, astfel încât scurgerile din circuitul primar nu au condus la o contaminare radioactivă rapidă a aburului. În al treilea rând, capacitatea mare de căldură a metalului a contribuit fundamental la reducerea dimensiunii și greutății reactorului.
În Uniunea Sovietică, dezvoltarea unui reactor de bord cu un LCM a fost stabilită printr-un decret al Comitetului Central al PCUS și al Consiliului de Miniștri din 22 octombrie 1955. Decretul prevedea crearea unui submarin nuclear experimental de proiect. 645 cu o unitate generatoare de abur cu două reactoare. Coca ambarcațiunii, la fel ca toate sistemele principale (în afară de reactoare), trebuia „împrumutat” de la barca în serie a proiectului 627.
Lucrările la proiectarea tehnică a submarinului nuclear au fost finalizate în toamna anului 1956, un an mai târziu au fost pregătite desenele de lucru, iar la 15 iunie 1958, o navă experimentală cu propulsie nucleară a fost înființată la întreprinderea SMP din Severodvinsk. Cinci ani mai târziu, submarinul nuclear Project 645, căruia i s-a atribuit numărul tactic K-27, sa alăturat Marinei. La fel ca navele din proiectul 627, noua barcă a fost destinată în principal să facă față navelor de suprafață inamice atunci când opera la o distanță mare de bază.
Spre deosebire de submarinul nuclear al proiectului 645, reactoarele erau amplasate în al patrulea compartiment (în predecesor - în al cincilea). Mutarea reactoarelor grele mai aproape de prova navei a făcut posibilă îmbunătățirea trimului, dar ca urmare a deciziei luate, stâlpul central a început să coexiste cu cel al reactorului, ceea ce a complicat asigurarea siguranței radiațiilor. Reactoarele nucleare VT-1 care făceau parte din centrala principală, create de Biroul de Proiectare Podolsk „Gidropress” sub conducerea științifică a Institutului de Fizică și Energie (Obninsk), aveau o capacitate totală de 146 MW. Instalarea turbinei cu abur a ambarcațiunii s-a realizat cu doi arbori, fiecare dintre cei doi turbine cu abur avea o putere nominală de 17.500 CP.
Pe barca lor, americanii au folosit un aliaj de sodiu-potasiu ca aliaj de metal lichid, în mod activ, cu o eliberare mare de căldură, care a reacționat la contactul cu apa. Proiectanții autohtoni au optat pentru un aliaj plumb-bismut cu un punct de topire de 398 K. Temperatura lichidului de răcire la ieșirea din reactor a fost de 713 K., iar temperatura aburului supraîncălzit din circuitul secundar a fost de 628 K. Reactoarele a avut anumite avantaje în comparație cu reactoarele tradiționale cu apă sub presiune. În special, răcirea lor în cazul unei pene de curent a fost efectuată prin circulație naturală, fără utilizarea pompelor.
Barca a fost asigurată cu energie electrică de două turbogeneratoare autonome cu o capacitate de 1600 kW fiecare. În special, așa-numitele „motoare furtive” PG-116 au fost alimentate de la ele, ceea ce a făcut posibilă apropierea pe ascuns de obiectul atacului (principalele unități de viteză turbo foarte zgomotoase au fost oprite). Spre deosebire de submarinul nuclear al proiectului 627, K-27 nu avea o instalație diesel-electrică de rezervă.
După punerea în funcțiune, ambarcațiunea a făcut două călătorii lungi, care au scos la iveală atât aspecte pozitive, cât și negative ale utilizării reactoarelor marine cu LMC. Dificultățile au fost preponderent operaționale. Așadar, s-a dovedit că aliajul de plumb-bismut a fost treptat de zgură, ceea ce a necesitat înlocuirea lui periodică. Ținând cont de faptul că aliajul uzat a fost contaminat cu poloniu-210 extrem de activ, a fost necesar să se creeze dispozitive speciale telecomandate pentru primirea lichidului de răcire. Chiar și atunci când stați în bază, precum și în timpul andocării, a fost necesară menținerea constantă a temperaturii în circuitul primar deasupra punctului de curgere al LMC, ceea ce a creat anumite inconveniente pentru echipaj.
În mai 1968, K-27 a plecat din nou pe mare. Deja în timpul întoarcerii pe barcă, a avut loc un accident sever de radiații, în urma căruia nouă membri ai echipajului navei cu propulsie nucleară au murit. După accident, nu au început să restaureze K-27, iar după 13 ani de sedimentare în rezervă, barca a fost inundată în Marea Kara.
Cu toate acestea, experiența de exploatare a reactoarelor de nave cu LMC în țara noastră nu a fost recunoscută ca neambiguu negativă (spre deosebire de Statele Unite). În 1959 A.B. Petrov, unul dintre specialiștii de frunte ai biroului de proiectare din Leningrad care a proiectat submarinul nuclear, a propus ideea unei ambarcațiuni de mare viteză de dimensiuni mici, care se distingea printr-un grad excepțional de ridicat de automatizare la acea vreme. Conform planului său, trebuia să devină un fel de „luptător-interceptor subacvatic” al submarinelor inamice. Ideea a fost susținută nivel inalt. În special, susținătorii ei au fost ministrul construcțiilor navale B.E. Butoma și comandantul șef al Marinei S.G. Gorşkov. La 23 iunie 1960, a fost emisă o rezoluție comună a Comitetului Central al PCUS și a Consiliului de Miniștri privind construcția unui submarin nuclear al proiectului 705. A doua rezoluție din 25 mai 1961, care a permis proiectanților, dacă existau temeiuri suficiente, pentru a se abate de la normele si regulile, a marturisit atentia exceptionala „de sus” fata de nava originala, adoptata in constructia navala militara.
Conducerea generală a programului a fost realizată de academicianul A.P. Alexandrov, M.G. a fost numit proiectant șef. Rusanov. Pentru a atinge viteza de 40 de noduri, era necesară o centrală electrică excepțional de puternică și, în același timp, de dimensiuni mici și ușoare. Calculele efectuate au indicat în mod convingător că utilizarea unui reactor LCM a făcut posibilă economisirea a 300 de tone de deplasare în comparație cu un reactor convențional cu apă sub presiune. Două echipe au preluat crearea unei centrale electrice pentru submarinul nuclear al proiectului 705: Podolsk OKB Gidropress și Gorky OKBM.
Proiectul original prevedea automatizarea cuprinzătoare a majorității sistemelor submarine nucleare și, datorită acestui fapt, - exclusiv numere mici echipaj de 16 persoane. O astfel de propunere „extremistă” nu a găsit un răspuns din partea conducerii Marinei, care a insistat asupra creșterii echipajului la 29 de specialiști - doar ofițeri și intermediari. Barca avea un singur compartiment locuit, iar chiar deasupra lui - pentru prima dată în lume - o cameră pop-up de urgență, care asigura salvarea întregului echipaj de la adâncimi până la limită, cu rostogolire și trim semnificative.
O barcă experimentală a proiectului 705 (număr tactic K-64) a fost așezată la Asociația Amiralității Leningrad în iunie 1968, iar trei ani și jumătate mai târziu, nava a ajuns la Flota de Nord, aderându-i la 31 decembrie 1971. Această barcă avea o centrală electrică dezvoltată de Gorki OKBM. Încă de la începutul funcționării, K-64 a fost afectat de defecțiuni și accidente, dintre care cea mai mare a dus la solidificarea lichidului de răcire și la defectarea completă a reactorului. În august 1974, ambarcațiunea a fost retrasă din flotă și, chiar înainte de aceasta, întregul program de construcție în serie a fost suspendat (până la acest moment, încă cinci nave similare erau pe stocurile din Leningrad și Severodvinsk).
„Debriefingul” la cel mai înalt nivel a dus la respingerea versiunii Gorky în favoarea centralei BM-40A cu o capacitate de 150 MW, dezvoltată la Podolsk. S-a dovedit a fi mult mai fiabil, în orice caz, pe cele șase submarine nucleare construite ulterior ale proiectului îmbunătățit 705K, nici un marinar nu a murit din cauza accidentelor cu radiații.
Ambarcațiunile din proiectul 705K au fost acceptate de flotă în 1977-1981. Evaluările lor de către diverși experți au variat de la foarte pozitive („peștele de aur”, „pasăre de foc pierdută”) la puternic negative. Denumite „Alphas” în Occident, aceste submarine nucleare puteau să atârne ore în șir de coada submarinelor NATO, nepermițându-le să se desprindă sau să contraatace, deoarece manevrabilitatea și viteza lor erau mult mai mari decât ale adversarilor lor. Datorită particularităților centralei electrice, „șapte sute cincimi” aveau caracteristici de accelerație și manevrare excepțional de mari. Pentru o viraj de 180 ° la viteza maximă, barca a avut nevoie de doar 42 de secunde. Primului comandant al primului submarin nuclear al proiectului 705K, căpitanul gradul 2 A.Ch. Abbasov a primit titlul de Erou al Uniunii Sovietice în 1984 pentru dezvoltarea cu succes a unei nave de un tip fundamental nou.
În același timp, originalitatea designului a implicat inevitabil prezența unei „muscă în unguent”. Experții occidentali au criticat invariabil Alfas pentru nivelul lor ridicat de zgomot, care este aproape inevitabil atunci când submarinele nucleare se deplasează cu viteză mare subacvatică. Tom Clancy nu a omis să menționeze acest lucru în cartea sa extrem de tendențioasă „The Hunt for Red October”.Dar din nou, problemele operaționale s-au dovedit a fi mai semnificative: necesitatea menținerii constant a reactorului într-o stare „caldă”, regenerare periodică și înlocuiți LMC. Flota nu a putut să depaneze în practică, în exterior, sistemul de operare a bărcii foarte atractiv de către două echipaje - „marin” și „de coastă”. Ca urmare, cariera submarinului nuclear Project 705 a fost scurtă - toate dintre ei, cu excepția unuia, au fost retrase din flotă până în 1990. Ultimul „Alpha” din principala barcă de producție K-123, dezafectată în 1997, a rămas în Marina Rusă.
Și totuși, potrivit specialiștilor Institutului de Fizică și Inginerie Energetică, experiența în exploatarea reactoarelor de bord cu LMC ne permite să recomandăm astfel de sisteme pentru utilizarea pe submarinele nucleare avansate.
Numărul de submarine nucleare construite în URSS și SUA |
||
Perioadă |
Energia nucleară și flota de submarine nucleare
Data: 18/05/2009
Subiect: flota nucleară
V.A. Lebedev, Ph.D., prof., Institutul Central de Cercetare al Centrului Științific de Stat al Federației Ruse. Academicianul A.N. Krylova, Președintele Consiliului de Administrație al Filialei de Nord-Vest a Societății Nucleare
În 2008, submarinerii, proiectanții, constructorii de nave și reparatorii de nave au sărbătorit 50 de ani de la flota de submarine nucleare. Într-o viață umană, 50 de ani este mult timp. Pentru univers - acesta este doar un moment. Flota de submarine nucleare a fost creată prin eforturile întregului popor sovietic, a oamenilor de știință, specialiștilor și lucrătorilor acestuia. Și totuși, în toți acești 50 de ani, personajul principal care operează acest echipament cel mai complex și periculos a fost și rămâne un om, un marinar, un submarinist - un specialist în exploatarea centralelor nucleare.
repere istorice
La 9 septembrie 1952, I. Stalin a semnat Decretul Guvernului URSS „Cu privire la proiectarea și construcția obiectului 627”. În proiectare au fost implicate 38 de institute de cercetare specializate și birouri de proiectare, iar în crearea primului submarin nuclear au fost implicate 27 de întreprinderi din toată țara.
1954 - a început formarea echipajelor pentru primul submarin nuclear (NPS),
1955 - primul submarin nuclear "Nautilus" a fost pus în funcțiune în SUA,
Prima centrală nucleară (NPP) a fost pusă în funcțiune la IPPE (Obninsk),
Antrenamentul echipajelor submarinelor nucleare „K-3” și „K-5” a început,
1956 - a fost lansat un banc prototip pentru un reactor cu un lichid de răcire cu metal lichid (LMC),
A început pregătirea echipajului submarinului nuclear de la centrala nucleară de pe nava K-27.
1957 - a fost lansat submarinul nuclear "K-3".
1958 - steagul Marinei a fost arborat pe submarinul nuclear "K-3", a fost primit primul abur de la centrala nucleară și a fost făcută o mișcare independentă.
Sub conducerea lui S.N. Kovalev, au început lucrările la submarinul nuclear din a doua generație a proiectului 667A,
1960 - submarinul nuclear american „George Washington” cu 16 rachete balistice (BR) „Polaris” la bord a intrat în serviciu de luptă,
1964 - prima carcasă a submarinului nuclear 667 al proiectului ("K-137") a fost înființată la Severodvinsk Machine-Building Enterprise (SMP).
1967 - Submarinul nuclear "K-137" a devenit parte a Flotei Nordului.
Manageri de proiect și participanți
Este imposibil să le enumerăm pe toate. Voi numi principalii manageri de proiect implicați în crearea submarinului nuclear:
supraveghetori științifici - A.P. Alexandrov, A.I. Leipunsky.
Proiectanti principali:
627 proiect -- V.N. Peregudov,
645 proiect -- V.N.Peregudov, A.K. Nazarov,
658, 667, 941 proiecte -- S.N. Kovalev,
659, 949 proiecte -- P.P. Pustyntsev, I.L. Bazanov (949),
Proiectul 670 -- I.M.Ioffe, V.P.Vorobiev,
671.971 proiecte --G.N.Chernyshev,
945 proiect -- N.I. Kvasha,
Proiectul 885 -- E.N. Kormilitsyn,
705 proiect -- M.G. Rusanov, V.A. Romin,
661 de proiecte -- .N.Isanin, N.F.Shulzhenko,
685 proiect-- N.A. Klimov, Yu.N. Kormilitsyn.
Proiectantul șef al CNE este N.A. Dollezhal.
Proiectantul șef al PG este G.A. Gasanov.
Pentru a crea flota nucleară s-au format birouri speciale de proiectare:
SKB-143 „Malachite”, care a finalizat 627, 645, 671, 705, 971, 661 de proiecte de submarine nucleare.
SKB-18 „Rubin”: proiectele 658, 659, 675, 667, 941, 685, 885.
STB-112 „Lazurit”: proiecte 670, 945.
Submarine nucleare au fost construite la patru șantiere navale:
Northern Machine-Building Enterprise (Uzina nr. 402, PO Sevmash) din Severodvinsk, unde, începând din 1955, au fost construite 125 de submarine nucleare. Acesta este cel mai puternic șantier naval din Europa și, posibil, din lume.
Amursky Zavod (Uzina nr. 199) din Komsomolsk-on-Amur, 56 de submarine nucleare au fost construite din 1957.
- „Krasnoye Sormovo” (fabrica nr. 112) din Nijni Novgorod, 25 de submarine nucleare au fost construite din 1960 (cu finalizare și testare la Severodvinsk).
Asociația Amiralității Leningrad (fabrica nr. 194), 39 de submarine au fost construite din 1960.
Patru generații de submarine nucleare
Împărțirea condiționată a bărcilor în generații este aparent asociată cu dezvoltarea sistemelor control automat, deși alte tehnologii și energie sunt, de asemenea, clasate în funcție de generație.
La prima generație de submarine nucleare includ proiecte 627 și 627A, conform cărora au fost construite 13 bărci la Sevmashenterprise (1955-1963), proiectele 658 și 658M - 8 bărci (1958-1964), proiectele 659 și 659T - 5 bărci (1957-1962), proiect 675M, 675MKV - 29 bărci (1961-1966).
Co. a doua generație proiectele includ: 667A -34 submarine nucleare (1964-1972). Au fost echipate cu noi sisteme de rachete, modernizate ulterior, ceea ce a dus și la modernizarea ambarcațiunilor de transport. Proiectul 667A a fost urmat de 667B, BD, BDR, BDRM - 43 de ambarcațiuni (1971-1992), proiectele 670A și 670M - 17 submarine nucleare (1973-1980), proiectele 671, 671RT, 671RTM - 4896 submarine nucleare - 1987 gg.).
Bărcile din a doua generație s-au distins prin fiabilitatea și fiabilitatea lor. S-a întâmplat să servesc pe un submarin nuclear din proiectul 671. Când executau misiuni de luptă, s-au arătat perfect.
A treia generație de submarine nucleare a început să se dezvolte la mijlocul anilor 1970. Este reprezentat de submarine ale următoarelor proiecte:
941 - 6 bărci (1977-1989), proiect unic, enumerate în cartea Guinness, echipată cu sistem de rachete"Taifun",
949 și 949A -12 submarine nucleare (1978-1994),
945, 945A, 945B - 6 bărci cu cocă din titan (1982-1993),
971 - 14 submarine nucleare (1982-1995, 2008).
La a patra generație includ proiectele 885 și 955 (1993-2008). Au fost create în cea mai grea perioadă pentru societatea noastră, când atât baza de construcții navale, cât și flota însăși au fost în mare măsură distruse. În ceea ce privește ideea de design, conținutul și instrumentația, aceste bărci reprezintă un alt pas înainte în dezvoltarea tehnologiei marine subacvatice.
Ambarcațiunile unice de luptă 705 și 705K de proiecte (7 submarine nucleare) cu o carenă de titan, viteză scufundată de 41 de noduri, un grad ridicat de automatizare și alimentare cu energie de la o centrală nucleară cu un reactor LCM, au fost create la începutul anilor 1970. Istoria creării, exploatării și retragerii lor din flotă este unică în sine și necesită o poveste separată. Probleme nerezolvate cu infrastructura de servicii, funcționarea lor a dus la o viață scurtă bărci nucleare acest proiect.
Pe lângă proiectele de submarine nucleare în serie, au fost create mai multe bărci experimentale:
În 1958-1963. submarinul nuclear experimental 645 al proiectului cu două reactoare LMT,
În 1963-1969. o barcă cu cocă de titan din proiectul 661, unică în ceea ce privește viteza subacvatică (44,7 noduri),
În 1978-1984. o barcă de adâncime cu o carenă de titan 685 a proiectului Komsomolets, care s-a scufundat la o adâncime de 1020 m (un record mondial pentru submarinele de luptă).
Submarinele nucleare nu pot exista fără o infrastructură de sprijin. Șantierele navale au funcționat în Flota de Nord și Pacific, dintre care unele erau în departamentul Marinei, altele - în industria construcțiilor navale. întreținereși repararea submarinelor nucleare din nord au fost efectuate la cinci fabrici: SZR-10 în orașul Polyarny, SZP-82 (Safonovo), SZR-35 (Rosta), SZR Nerpa (Snezhnogorsk), GMP Zvezdochka (Severodvinsk). În plus, reparațiile navei au fost efectuate prin instalații de servicii tehnologice plutitoare care făceau parte din Marine. Au fost echipate cu tancuri speciale pentru depozitarea și transportul deșeurilor radioactive lichide, nave-mamă cu sisteme de reîncărcare a reactorului nuclear la baza submarinelor nucleare, tancuri plutitoare și instalații de depozitare a combustibilului nuclear uzat, a deșeurilor solide radioactive și a deșeurilor radioactive lichide.
Centrale nucleare în industria energetică a navelor
În 1952, au început lucrările la crearea primului submarin nuclear. A fost necesar să se rezolve o serie de noi probleme de inginerie și proiectare. În primul rând - crearea unui bloc energetic al unei nave atomice, adică. crearea unei centrale reactoare, sisteme și mecanisme care asigură funcționarea acesteia.
Academicianul A.P. Aleksandrov a fost numit director științific al dezvoltărilor, academicianul N.A. Dollezhal.
Prima generație a unității de generare a aburului (PPU) nu avea un nume special. Tipul de reactor implicat în acest PPU este VM-A. Tipuri de PPU din a doua generație: OK-300, OK-350, OK-700 pe proiectul 667. Tipuri de PPU din a treia generație: OK-650, OK-650B, OK-650M -01.
Tipuri de PPU pe reactoare cu LMC: VT-1, OK-550. Aceste instalații implicate
reactoarele RM-1 cu o capacitate de 73 MW și BM-40A cu o capacitate de 155 MW.
Pe PPU de prima generație a fost folosită o schemă tradițională, ramificată, în care reactorul, generatorul de abur și CNPK au fost montate separat. Acestea au fost conectate prin conducte de ramificație extinse, ceea ce a redus eficiența, supraviețuirea și fiabilitatea PPU-ului.
Pe a doua generație aspectul blocului aplicat. Reactorul și generatorul de abur au fost conectate printr-o conexiune conductă în conductă. Un CNPK a fost montat pe generatorul de abur. Lungimea conductelor cu acest aranjament a fost redusă semnificativ.
Dezvoltarea ulterioară a acestei idei a fost implementată pe a treia generatie PPU: cu menținerea aspectului blocului, echipamentul principal a fost montat sub forma unei unități generatoare de abur (SGB), în care au fost combinate reactorul și generatorul de abur Ch. a patra generație repetă practic schema anterioară. H și a cincea generație este planificată implementarea unei versiuni monobloc.
Tipuri de reactoare
La crearea submarinelor nucleare, au fost dezvoltate mai multe tipuri de reactoare de bord. Practic, pe submarinele nucleare sunt instalate modificări ale instalațiilor nucleare cu reactoare de tip VVER. Principala diferență dintre instalațiile nucleare ale centralelor nucleare și centralele nucleare ale submarinelor nucleare este că, cu dimensiuni mai mici, la centralele nucleare se obține o putere de ieșire relativ mare.
Îmbogățirea combustibilului nuclear CNE în ceea ce privește U 235 nu depășește 4%, în timp ce nivelul de îmbogățire cu U 235 în combustibil NPS poate ajunge la 90%, ceea ce face posibilă înlocuirea combustibilului NPS mult mai puțin frecvent decât se face la CNE. Puterea termică a reactoarelor submarinelor nucleare interne variază de la 10 MW în instalațiile nucleare mici utilizate pe submarinele nucleare din proiectul 1910 la 200 MW în reactoarele instalate pe submarinele nucleare ale proiectului 885 din clasa Severodvinsk.
Pentru submarinul nuclear a fost ales un reactor cu apă sub presiune, care nu avea analogi în țară (lucrările la un reactor de acest tip pentru centralele nucleare au început abia în 1955). La dezvoltarea reactoarelor cu apă sub presiune, a fost necesar să se rezolve problemele de optimizare a schemei termice a reactoarelor nucleare, să se determine parametrii acestora, să se simuleze scheme de control pentru procesele cu neutroni în reactoarele nucleare, să se rezolve problema arderii profunde a combustibilului nuclear și a acumulării de U 235. fragmente de fisiune, crearea unui model de inginerie termică a unei instalații nucleare, dezvoltarea unui circuit de control automat AEU.
Crearea unei instalații nucleare de transport la acea vreme a reprezentat un progres tehnic uriaș. A fost creată o centrală nucleară de dimensiuni mici, de înaltă tensiune și foarte manevrabilă, care a îndeplinit cerințele de greutate și dimensiune pentru un submarin. Ulterior, pe baza acestei instalații nucleare au fost create 4 generații de instalații nucleare și modificările acestora. Pe ambarcațiunile din prima generație a fost instalat un reactor VM-A cu o capacitate de 70 MW. Pentru a doua generație de ambarcațiuni au fost dezvoltate două tipuri de reactoare: VM-4 (putere 72 MW) pe 671 de proiecte și VM-4-1 (putere 90 MW) pe 667 proiecte. A treia generație de submarine nucleare a fost echipată cu reactoare OK-650B3 (cu o capacitate de 190 MW). O creștere de peste două ori a puterii cu practic aceleași dimensiuni ale miezului a necesitat o creștere a îmbogățirii combustibilului nuclear al barelor de combustibil și a dus la o creștere a intensității energetice a miezului, adică a cantității de energie, căldură eliminată. dintr-o unitate de volum.
Principalele dezavantaje ale instalațiilor nucleare de prima generație au fost:
Distribuție spațială mare și volum mare al circuitului primar, prezența conductelor cu diametru mare care conectează echipamentele principale, de exemplu. reactor, generatoare de abur, pompe, schimbătoare de căldură, compensatoare de volum etc. Acest lucru a creat probleme serioase în organizarea protecției în cazul depresurizării de urgență a circuitului primar, precum și în cazul ruperii tuburilor de impuls care leagă circuitul primar cu instrumentația ,
Fiabilitate scăzută a echipamentelor și caracteristici dimensionale de masă mari cu parametri tehnologici și operaționali înalți,
- nivelul scăzut de automatizare a proceselor de control al centralei nucleare, fiabilitatea scăzută și fiabilitatea insuficientă a indicațiilor de instrumentare, precum și sistemele de control și protecție ale unui reactor nuclear;
Rezistenta insuficienta a celei de-a treia bariere de siguranta (carcasa hardware, carcasa generatorului de abur, carcasa pompei, carcasa CPS).
- sistem de control insuficient de fiabil pentru procesele nucleare care au loc în reactor. Echipamentul de lansare a făcut posibilă controlul proceselor nucleare din reactor în timpul pornirii numai atunci când acesta a atins nivelul minim de putere controlabil.
Deficiențe în caracteristicile fizice și proiectarea grilelor de compensare, care, împreună cu imperfecțiunea echipamentului de reîncărcare, au dus la accidente.
În prezent, toate submarinele de prima generație au fost depozitate în scopul eliminării lor ulterioare.
În anii 1960 au fost proiectate, așezate și au început să fie construite bărci din a doua generație de proiecte 667, 670 și 671 - cea mai mare serie de submarine, a căror construcție a fost finalizată în 1990. Primul submarin din a doua generație a venit la Flota Nordului. în a doua jumătate a anului 1967.]
Instalația nucleară de generare a aburului din a doua generație a fost creată pe baza experienței de funcționare a primei generații și ținând cont de deficiențele acesteia. S-a presupus că prin asigurarea calității înalte a conductelor, echipamentelor și altor componente ale centralelor nucleare ar putea fi evitate accidente grave.
Pe baza experienței de exploatare a centralelor nucleare din prima generație, unde principalele „probleme” au fost aduse de scurgerile de apă din circuitul primar în al doilea (în principal prin generatoare de abur) și scurgerile în exterior (în echipamentele de pompare și în carcasele generatorului de abur). ), structura centralei nucleare a fost schimbată pentru a doua generație. A rămas o buclă, dar distribuția spațială și volumele circuitului primar au fost reduse semnificativ. S-a aplicat o schemă „țeavă într-o țeavă” și scheme de pompe de circuit primar atașate la generatoarele de abur. Numărul de conducte cu diametru mare care conectează echipamentul principal (filtrul de prim circuit, compensatoare de volum etc.) a fost redus. Aproape toate conductele din circuitul primar (diametru mic și mare) au fost amplasate în spații nelocuite sub protecție biologică. Sistemele de instrumentare și automatizare ale centralei nucleare s-au schimbat semnificativ. Numărul de fitinguri telecomandate (supape, robinete, amortizoare etc.) a crescut. Submarinele din a doua generație au trecut la surse de curent alternativ. Turbina generatoare (principalele surse de energie electrică) au devenit autonome.
Principalul dezavantaj al centralelor nucleare de a doua generație în ceea ce privește pericolele nucleare și de radiații a fost lipsa de fiabilitate a echipamentelor principale (miezuri, generatoare de abur, sisteme de automatizare). Accidentele și avariile au fost asociate în principal cu depresurizarea învelișurilor barei de combustibil, cu scurgeri de apă din circuitul primar în al doilea prin generatoare de abur, precum și cu defecțiunea sistemelor de automatizare sau cu posibilitatea funcționării acestuia într-un astfel de regim atunci când ar putea avea loc pornirea neautorizată a unui reactor nuclear. Problemele de securitate nucleară legate de răcirea de urgență a unui reactor nuclear cu o întrerupere completă a navei au rămas nerezolvate; controlul proceselor nucleare din reactor atunci când acesta se află într-o stare subcritică, prevenirea deshidratării complete a miezului în cazul unei întreruperi a circuitului primar.
La proiectarea unei centrale nucleare de a treia generație (începutul anilor 1970), a fost dezvoltat un concept pentru crearea sistemelor de siguranță, inclusiv sisteme de răcire de urgență (răcire) și de localizare a accidentelor. Aceste sisteme au fost calculate pentru accidentul de bază de proiectare maximă, care a fost luat ca o ruptură instantanee a conductei de lichid de răcire în zona cu diametrul maxim.
Pentru navele din a treia generație, a fost utilizat un aspect bloc, care a făcut posibilă creșterea fiabilității echipamentului principal al centralei nucleare, utilizarea modului de circulație naturală în circuitul primar la o putere a reactorului de până la 30% a celui nominal. Această configurație a centralei nucleare a făcut posibilă reducerea dimensiunilor, mărind puterea acesteia și îmbunătățind alți parametri operaționali.
În plus, au fost aduse modificări progresive la centrala nucleară de a treia generație:
- a fost introdus un sistem de răcire fără baterie (BBR), care este pus automat în funcțiune în cazul unei pene de curent.
- s-a schimbat sistemul de control și protecție a reactorului. Echipamentul de pornire cu impulsuri a făcut posibilă controlul stării reactorului la orice nivel de putere, inclusiv în starea subcritică.
La proiectarea corpurilor de compensare s-a folosit principiul „autopropulsării”, care, în cazul unei pene de curent, asigura coborârea grupurilor de compensare la limitele inferioare. Dacă această idee ar fi fost implementată mai devreme, marinarul Serghei Perminov, care a coborât manual grilele de compensare pentru a opri reactorul de pe submarinul nuclear K-219, care s-a scufundat în Oceanul Atlantic, nu ar fi murit.
Principalele probleme ale centralelor nucleare de generația a treia au rămas problemele de fiabilitate a echipamentelor principale: zone active, unități de curățare și răcire. Problemele legate de fiabilitatea echipamentelor principale sunt asociate în principal cu caracterul ciclic ridicat al proceselor care au loc în CNE în timpul funcționării acesteia.
plantă nucleară a patra generație (la proiectul submarinului nuclear 885 în construcție la Severodvinsk) este un monobloc cu un circuit integrat. Acest lucru face posibilă localizarea lichidului de răcire primar în corpul monobloc și excluderea conductelor de ramificație și conductelor de diametru mare. O astfel de instalație a fost creată ținând cont de toate cerințele de securitate nucleară.
Caracteristicile generatoarelor de abur
Genrikh Alievich Gasanov a fost proiectantul șef al generatoarelor de abur la șantierul naval Baltic. În prima generație s-au folosit generatoare de abur PPU PG-13, PG-13U, PG-14T. La început, au încercat să ia în considerare diferite opțiuni de design. Toate aceste generatoare de abur erau spiralate, cu flux direct, de regulă, nereparabile. Primul circuit este în conductă, al doilea în inel. Resursa reală a fost de doar 200-500 de ore. Din cauza dezvoltării slabe a tehnologiilor, au apărut probleme serioase cu regimul apei. După ce au funcționat câteva sute de ore, „butoaiele” au început să curgă.
Generatoare de abur mai avansate care pot fi întreținute au apărut pe a doua și a treia generație de submarine nucleare. La a doua generație, a fost folosit un generator de abur PG-VM-4T cu primul circuit în conductă, al doilea în inel. În varianta generatorului de abur PG-4T, al doilea circuit a fost în conductă, iar primul în inel. Resursa acestor generatoare de abur era deja de 40-50 de mii de ore.
Generatoarele de abur ale unității de generare a aburului OK-650 au fost realizate în două versiuni: pe submarinul nuclear 941 al proiectului au rămas generatoare de abur spiralate. În alte proiecte, au început să folosească casete SG cu tub drept cu încălzire dublă a fluidului de lucru, ceea ce a făcut posibilă creșterea duratei de viață până la 50-60 de mii de ore.
De la o generație la alta de ambarcațiuni, puterea pe arborele unității principale turbo-reductor (GTZA) a crescut și ea.
La primele proiecte 627, 675.658, era de la 2 la 17.500 CP, la proiectul 659, 30.000 CP. Pe bărci din a doua generație: pe 667 proiecte - 2 de 20.000 CP, pe 670 proiecte - 18.000 CP, pe 671 proiecte - 31.000 CP. La cel de-al 670-lea proiect, pentru prima dată în construcția de nave submarine interne, a fost utilizată o schemă de submarine cu un singur arbore cu un reactor VVER și un GTZA. Aceeași soluție a fost aplicată ulterior proiectelor de submarine nucleare 705, 945 și 971.
Pe ambarcațiunile din a treia generație de proiecte 941 și 949, puterea GTZA a crescut la 2 cu 50.000 CP, pe 945 proiecte - 47.000 CP, pe 971 proiecte - 43.000 CP, pe 645 proiecte - 35.000 CP.
Zone active
Multe echipe au lucrat la proiectarea nucleelor (AZ) pentru reactoarele de bord. În prima generație de reactoare au fost utilizate următoarele tipuri de reactoare: VM-A, VM-AC, VM-1A, VM-1AM, VM-2A, VM-2Ag. De fapt, existau mult mai multe tipuri de AZ. Nu toate sunt enumerate aici. Miezurile de reactoare ale submarinelor nucleare interne constau din 248-252 de ansambluri de combustibil, în funcție de tipul de reactor. Fiecare ansamblu este format din câteva zeci de celule de combustie. Campania AZ a crescut de la 1,5 la 5 mii de ore. Compoziția combustibilului a fost UO 2 , UAl 3 , care s-a dovedit bine și a fost ulterior utilizată în miezul reactoarelor de generație următoare. Pe măsură ce puterea reactoarelor a crescut, s-a schimbat și îmbogățirea combustibilului nuclear: de la 6, 7,5 și 21% în prima generație la 36/45 în a doua și a treia generație și chiar până la 90% îmbogățire în reactoare cu LMC. La a treia generație de centrale nucleare s-a aplicat profilarea miezului cu combustibil nuclear și absorbant ardebil.
În proiectele inițiale ale AZ, au fost utilizate tije scurte și lungi, apoi tipuri de tije de combustibil cu patru și două inele. La a doua generație, au fost folosite elemente de combustibil tijă și cu două inele. Apropo, zona cu tije de combustibil cu 2 inele este singura dintre zonele care și-a dezvoltat pe deplin resursa de energie. Pentru a treia generație, au fost create tije de combustibil cruciforme, care au avut o serie de avantaje. Designul cruciform a oferit suprafața maximă de încălzire. În plus, profilul răsucit al elementului de combustibil face posibilă turbulizarea fluxului de lichid de răcire, precum și utilizarea principiului distanței proprii.
La a treia generație de submarine nucleare, pentru a obține o putere de 190 MW cu practic același volum, a fost necesară creșterea intensității puterii nucleului de aproape trei ori - de la 85 la 224 kW/l.
Sistemele de control al protecției (CPS) de pe diferite generații de bărci aveau și ele caracteristici proprii. Pentru a compensa reactivitatea, pe prima generație de submarine nucleare au fost instalate grile de compensare uriașe KR-1. Erau controlați de la distanță sau manual. În a doua generație, organele de compensare a reactivității au fost împărțite în 2 părți - grila centrală (CCG) și grile periferice (PCR) -2(4) (în funcție de tipul de reactor). La a treia generație, nu există tije de control automat (AR). Puterea neutronilor este controlată de efectele temperaturii ale reactivității.
Cunoașterea bazelor fizice ale energiei nucleare și fizicii termice, proiectarea unei nave și a unei centrale nucleare, experiență în operarea părții materiale și în lupta pentru supraviețuirea mijloacelor tehnice, calm, rezistență, calități morale înalte și voință puternică, devotament la munca cuiva - acestea sunt principalele calități ale unui submariner nuclear. Dar în ce condiții trebuie să-și îndeplinească îndatoririle.
Dacă te uiți la secțiunea compartimentului de putere al unui submarin nuclear, unde totul este umplut cu echipamente, în această împletire cea mai densă de cabluri electrice, hidraulice și conducte de aer, este dificil să-ți imaginezi o persoană care a slujit de multe zile, săptămâni și luni în aceste condiții consumatoare de energie, limitate din punct de vedere spațial. Și, cu toate acestea, submarinerii își îndeplinesc în mod regulat datoria sacră, protejând granițele maritime ale Patriei noastre.
Potrivit informațiilor furnizate de RIA Novosti cu o referință corespunzătoare la datele furnizate de JSC Afrikantov OKBM, a fost creat și testat cu succes un nucleu în Rusia, care face parte dintr-un reactor nuclear și este elementul său cheie. Pe baza mesajului primit, principalul creator, zona are potențialul de a asigura întreaga perioadă de funcționare a unui submarin nuclear (NPS).
La întrebarea pusă dacă un reactor nuclear perpetuu a fost într-adevăr creat pentru submarinele nucleare, răspundem că, da, într-adevăr, dacă socotim anii de funcționare a submarinului pentru eternitate.
Deci, care este zona activă în termeni generali, să o analizăm mai detaliat. Miezul în sine nu este altceva decât „organul” central al reactorului. Toată reîncărcarea atomică este concentrată în ea și direct prin ea, sau mai degrabă prin întreaga zonă principală, indicată, se răspândește o reacție în lanț coordonată. Datorită acestui ultim design al Afrikantov OKBM, acum comandanții submarinelor nucleare nu trebuie să-și facă griji cu privire la reîncărcarea energiei nucleare.
Evaluarea surselor competente
Situația a fost comentată de un ofițer cu gradul de amiral Vyacheslav Popov. În special, el a spus că producerea unui reactor „permanent” poate fi într-adevăr privită ca o realizare de o scară uriașă, ceea ce are o importanță deosebită pentru activitatea de luptă a arsenalului subacvatic al Marinei. În plus, a precizat că reîncărcarea efectuată în flotă este considerată a fi cea mai de bază funcție. Anterior, a fost nevoie de cel puțin o lună pentru finalizare. În această perioadă, puterea de luptă a flotei avea tendința de a fi redusă cu o unitate.
„Cu un reactor proiectat și care nu necesită reîncărcare, indicatorul lansat pentru utilizarea acestei mașini poate crește de mai multe ori simultan”, a rezumat amiralul.
Pe baza unui raport întocmit de OKBM Afrikantov, au apărut informații că succesul testelor efectuate cu un miez optim conceput pentru submarinele nucleare, care sunt reprezentanți ai celei de-a patra generații, a fost confirmat 100%. Ceea ce va fi operat cât mai eficient va dovedi încă o dată fezabilitatea proiectului, care se bazează pe crearea de nuclee de nave.
Submarinele din a patra generație, care au fost lansate în Rusia, pot fi atribuite în siguranță unor submarine precum Borey și Ash.