Энергетическая установка

Источником энергии на подавляющем большинстве подводных аппаратов являются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Они дешевы в производстве, удобны в эксплуатации, легко перезаряжаются, но их удельная энергия мала - всего 25-30 Вт-ч/кг. На некоторых аппаратах установлены серебряно-цинковые батареи. Они намного эффективнее, их удельная энергия в три-четыре раза больше, чем у свинцово-кислотных, но они гораздо дороже и требуют более квалифицированного обслуживания.

Как правило, батареи выносятся за пределы прочного корпуса аппарата (за исключением "Алюминаута"), чтобы предотвратить опасность взрыва выделяемого аккумуляторами водорода.

Электрохимические генераторы на топливных элементах успешно использовались в космических кораблях (программы "Джемини" и "Аполло"), но применение их в подводных аппаратах еще не вышло из стадии эксперимента. Так, например, они использовались в течение нескольких дней для внутреннего освещения аппарата "Стар-1" и "Дениза".

Атомные энергетические установки нашли применение пока только в двух аппаратах - NR-1 и NR-2 (США), имеющих водоизмещение около 400 т и являющихся, по существу, малыми подводными лодками.

В последние годы широкое развитие получили свинцовокислотные аккумуляторные батареи типа "Драйфит" с герметизированными элементами, в которых применяется электролит желеобразной консистенции. Основным преимуществом этих батарей является отсутствие опасности утечки электролита, что в свою очередь устраняет необходимость в техническом обслуживании, в период эксплуатации. За счет совершенствования конструкции срок службы батарей увеличен до 16 мес.

Внутри прочного корпуса на многих аппаратах устанавливают небольшие батареи, обычно пониженного напряжения, для аварийного питания наиболее ответственных потребителей.

Основным источником энергии аппарата ЛЕО-1 служит свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, размещенная вне прочного корпуса в стеклопластиковом боксе, залитом маслом. В конструкции бокса предусмотрены компенсатор давления и система сбора и отвода из бокса выделяющихся из батареи газов. В боксе расположены также плавкие предохранители, погруженные в масло, защищающие силовые цепи от короткого замыкания.

Внешняя проводка электросистемы выполнена кабелями, испытанными вместе с герморазъемами давления 422 атм (рабочая глубина аппарата 610 м) и напряжением 2200 В [52]. Внутренние кабели имеют изоляцию из тефлона. Вся коммутирующая арматура выбрана с запасом по токам на 25%. Установленное в отсеке управления оборудование имеет блочное исполнение, что облегчает ремонт и контроль. Кроме того, в системе предусмотрено стационарное устройство проверки уровня утечек по электрическим цепям и оборудованию до погружения и периодически во время погружения.

В системе электропитания предусмотрен также специальный выключатель, дистанционно отключающий все потребители от основной аккумуляторной батареи и автоматически подключающий аварийную 24-вольтовую батарею, питающую освещение отсека и подводное переговорное устройство.

На аппарате "Пайсис" в качестве аварийного источника питания применены сухие батареи типа "Драйфит" фирмы "Зонненшайн".

Энергоустановка аппарата SM-350 построена несколько иначе. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, размещенная вне прочного корпуса, состоит из пяти секций. Общее напряжение батареи 240 В, напряжение секций по 48 В. Распределительный щит, находящийся в отсеке управления, имеет одну секцию на 240 В для питания гребных электродвигателей, наружных светильников и др. и пять секций (соответственно пяти секциям батареи) на 48 В, от которых питаются вентиля-торы системы жизнеобеспечения, гирокомпас, лаг, гидролокатор, аппаратура связи, обогреватели дыхательной смеси, внутреннее освещение носового и водолазного отсеков и аварийное наружное освещение. Последнее состоит из двух светильников, один из которых расположен в носовой части аппарата, а другой освещает шлюзовой люк отсека водолазов. Светильники внутреннего освещения получают питание от разных секций распределительного щита.

В табл. 2 представлены основные данные энергетических установок зарубежных подводных аппаратов.

Все аппараты, за исключением "Морэй", NR-1 и NR-2, в силу специфики своей работы имеют незначительную скорость движения, которая не превосходит обычно 5 уз.

На большинстве аппаратов движительный комплекс состоит из гребных винтов (маршевых, вертикального) с приводом от электродвигателя постоянного тока. Реже используют электропривод переменного тока. Иногда применяют водометные движители, работающие от электрогидравлического насоса.

Электродвигатели постоянного тока размещаются вне прочного корпуса в заполненных маслом контейнерах. Электродвигатели переменного тока могут работать непосредственно в забортной среде. Но получение переменного тока в условиях, когда основным источником электроэнергии является аккумуляторная батарея, требует наличия преобразователя, что увеличивает массу аппарата и т. д.

Размещение двигателей в прочном корпусе нежелательно по многим причинам. Одна из них - большая опасность возникновения течи через уплотнения вокруг вращающихся валов, обусловленной гидростатическим давлением.

Гребные винты защищают насадкой и даже проволочной сеткой от соприкосновения с твердыми объектами при работе аппарата у грунта и подводных сооружений, от запутывания в тросах кабеля, водорослях, а также для безопасности работы водолазов совместно с аппаратом.

Немного о гидросистеме. Гидросистема аппарата ЛЕО-1 обеспечивает работу насоса уравнительной системы, работу манипуляторов, устройств поворота двигателей и др. Основу системы составляет силовой блок, расположенный в контейнере, залитом гидросмесью, в состав которого входят два параллельно работающих гидронасоса с электроприводом мощностью по 5 л. с. и система соленоидных клапанов. Одной из проблем обеспечения надежности электрогидравлических систем подводных аппаратов является защита гидросмеси от попадания в нее воды. Достаточно незначительного количества воды, чтобы начались неполадки с электрооборудованием. С другой стороны, очень трудно исключить подтекание воды через агрегаты. В гидросистеме аппарата "ЛЕО-1" предусмотрено поэтому полное отделение электрических элементов системы от "рабочей" гидросмеси.

Таблица 2. Энергетические установки зарубежных подводных аппаратов

Гидросистема аппарата SM-350 обеспечивает работу привода движителя горизонтального хода, работу манипуляторов, рулей, подруливающих устройств и других вспомогательных механизмов. В системе гидравлики использовано два гидравлических насоса - главный и вспомогательный. Вспомогательный насос включается в случае, если главный не обеспечивает по какой-либо причине работу всех потребителей или просто вышел из строя.