Het schip is ontworpen om gevechtsoperaties op zee uit te voeren en is een complexe technische constructie die, rekening houdend met: wapen en alle ladingen die nodig zijn om de toegewezen taken uit te voeren, afhankelijk van de taken die eraan zijn toegewezen, kan het boven water, op water en onder water drijven. Het schip is een gevechtseenheid van de marine vloot. De wapens en technische middelen van het schip moeten betrouwbaar functioneren in het mariene milieu. Een schip is een technische constructie van een speciaal soort, omdat het moet kunnen bewegen, wat wordt geboden door het gebruik van de hoofdkrachtcentrale (MPP).
Tegenwoordig zijn oppervlakteschepen van de marine van verschillende landen uitgerust met ketelturbine-, diesel-, gasturbine-, dieselgasturbine-, diesel-elektrische en kerncentrales. Elke energiecentrale heeft zijn eigen werkingskenmerken, voor- en nadelen. Sommige zijn eenvoudiger van ontwerp en bediening, hebben een kleiner gewicht en kleinere afmetingen, zijn snel werkklaar en in gebruik genomen, maar verbruiken dure brandstof. Andere zijn complexer, hebben een groot gewicht en grote afmetingen, hebben meer tijd nodig om voor te bereiden op het werk en in gebruik te nemen, maar zijn eenvoudig te bedienen en werken op goedkopere brandstof.
Rusland is een grote maritieme macht en heeft zijn eigen internationaal erkende scholen voor scheepsbouw en scheepsmotor-, ketel- en turbinebouw. In het concept van kwalitatieve en kwantitatieve hervorming van de marine van de Russische Federatie (Russische marine) wordt prioriteit gegeven aan de bouw van schepen uitgerust met diesel, gasturbine, dieselgasturbine en kerncentrales, terwijl de bouw van schepen met CHPPP praktisch is verlaten. De meeste ketelturbineschepen werden uit de vloot genomen en vervolgens buiten dienst gesteld, wat leidde tot een vermindering van de specialiteit van militaire werktuigbouwkundigen van de KTEU aan de marine-engineeringuniversiteit.
Tegenwoordig zijn schepen met KTEU als onderdeel van de Russische marine op de vingers te tellen. De tijd zal leren of het besluit om CTEU op te geven correct is genomen of niet.
Aan het einde van de 1788e eeuw werden ze, om de beweging van schepen te verzekeren, uitgerust met stoomketels en stoommachines die samen een stoomkrachtcentrale (SPU) vormen. De brandstof voor de ketels was eerst brandhout en daarna kolen. Sinds XNUMX begon 's werelds eerste schip met PSU in de Verenigde Staten te opereren, waarna alle schepen die stoom gebruikten, stoomboten werden genoemd. In die tijd waren bijna alle vaartuigen uitgerust met stoomkrachtcentrales, van kleine boten tot slagschepen. Na de uitvinding van scheepsbrandstoftanks (de zogenaamde Fram-tanks) en brandstofapparatuur, begon aan het begin van de XNUMXe eeuw scheepsbrandstof te worden gebruikt als scheepsbrandstof voor PSU, tegelijkertijd begonnen stoommachines te worden vervangen door stoomturbines, en de belangrijkste krachtcentrale van schepen werd een stoomturbine (PTEU) genoemd. De opkomst van een nieuwe elektriciteitscentrale vereiste de opleiding van nieuwe technische specialisten, later werktuigbouwkundigen van stoomkrachtcentrales (SPU) genoemd.
De stoomkrachtcentrale werd tot het einde van de jaren zeventig op schepen en schepen gebruikt en de stoomturbine, later de ketelturbine genoemd, is nog steeds in gebruik; in de regel zijn schepen met grote waterverplaatsing ermee uitgerust: vliegdekschepen, kruisers en vernietigers.
Sinds 1893 is de stoommachine van een stoomkrachtcentrale het prototype geworden van alle verbrandingsmotoren waarmee schepen sinds het begin van de XNUMXe eeuw zijn uitgerust.
De operationele ervaring van ketelturbine- en dieselcentrales heeft aangetoond dat eerstgenoemde een laag rendement hebben, een groot aantal complexe mechanismen omvatten die aanzienlijke scheepsoppervlakken en -volumes in beslag nemen, en dat de laatstgenoemde een beperkt vermogen hebben, een complex ontwerp, zwaar en hebben brandstof van hoge kwaliteit nodig om te kunnen werken.
In het laatste kwart van de XNUMXe eeuw, bijna gelijktijdig met dieselmotoren, werden gasturbines uitgevonden, waarvan het prototype stoomturbines waren, maar gasturbine-installaties werden pas vanaf de tweede helft van de XNUMXe eeuw na de ontwikkeling wijdverbreid op schepen en schepen van betrouwbare hittebestendige constructiematerialen.
Halverwege de jaren zeventig werden oppervlakteschepen uitgerust met kerncentrales (NPP's) nadat ze waren getest op onderzeeërs. Een kerncentrale is ook een stoomturbine-installatie, waarbij in plaats van een ketel een kernreactor met stoomgenerator wordt gebruikt om stoom op te wekken.
Naast deze krachtcentrales waren de schepen uitgerust met gecombineerde krachtcentrales, bijvoorbeeld diesel-stoomturbines (in de Kriegsmarine, de nazi-Duitse marine. - red.), en zijn ze nog steeds uitgerust met diesel-gasturbine en diesel- elektrische centrales.
De kwaliteit en perfectie van elk type wapen en militaire uitrusting wordt, zoals u weet, getest door oorlog. Dit axioma is volledig van toepassing op scheepskrachtcentrales.
Omdat de ketel-turbine-installatie de eerste krachtcentrale was waarmee schepen waren uitgerust, doorstond ze de test van twee wereldoorlogen en verschillende lokale oorlogen en toonde ze haar hoge kwaliteit en betrouwbaarheid. Tegelijkertijd werd een dieselcentrale (DEU) getest door een wereldoorlog en lokale maritieme conflicten, en een gasturbine (GTEP) werd alleen getest door lokale oorlogen, bijvoorbeeld de oorlog tussen Argentinië en Groot-Brittannië voor de Falklandeilanden (Engels) of Malvinas (Spaanse) eilanden in 1982.
De ervaring met het exploiteren van verschillende soorten energiecentrales in reële omstandigheden in verschillende klimaatzones heeft aangetoond dat het meest efficiënte gebruik van CTPP plaatsvindt op schepen met een grote waterverplaatsing die niet lager is dan een torpedojager en relatief goedkope petroleumbrandstof verbruikt. Tegelijkertijd vereist de exploitatie van schepen met dieselmotoren en gasturbines een aanzienlijke hoeveelheid hoogwaardige lichte stookolie. Bovendien heeft de ervaring met oorlog en militaire conflicten aangetoond dat het gebruik van diesel- en gasturbineschepen in het Arctische operatiegebied in de winter alleen mogelijk is wanneer ze worden getankt met een duurder type dieselbrandstof - arctic (DT A ). De verslechtering van de kwaliteitskenmerken van lichte brandstoffen (bijvoorbeeld teer, water geven, etc.) in scheepscondities leidt, zoals bekend, in alle gevallen tot uitval van apparatuur, spanningsverlies van het schip en snelheidsverlies. Schepen waarvan de installaties lichte brandstoffen verbruiken, hebben een grotere kans op explosies en branden tijdens gevechten en noodschade. De reparatie van diesel- en gasturbineschepen in oorlogssituaties duurt langer, onder meer vanwege het hoge explosie- en brandgevaar van de brandstof en de noodzaak om deze volledig af te tappen en vervolgens de volledige voorraad in tanks te nemen. Bovendien moeten veel soorten reparaties aan diesel- en gasturbineschepen uitsluitend worden uitgevoerd door hooggekwalificeerde specialisten van de fabrieken van technische apparatuur.
Ketel-turbine installatie elimineert veel van de nadelen die inherent zijn aan DEU en GTEU. KTEU gebruikt dus donkere soorten olieproducten - scheepsbrandolie en de verslechtering van de kwaliteit ervan heeft geen significante invloed op de werking van de installatie, met name op de werking van stoomketels. De krachtcentrales van ketelturbineschepen zijn beter te onderhouden, wat belangrijk is in extreme omstandigheden en een lange afstand tot bases.
Bovendien heeft de ervaring van vele oorlogen geleerd dat bij afwezigheid van stookolie op een stoomketelschip, de minimumsnelheid kan worden bereikt door het verbranden van noodhout, houten voorwerpen en andere brandbare producten die zowel op het schip als op zee zijn verzameld in ketels.
Naast gevechtservaring bij het gebruik van verschillende energiecentrales (PP), is er voldoende ervaring opgedaan met hun operaties in langeafstandscampagnes in vredestijd, wat heeft aangetoond dat een ketelturbine-installatie zeer goed kan overleven in geval van noodstoringen van zijn individuele elementen. Een ketel-turbine-installatie is dus in staat de voortgang van het schip te verzekeren zonder de werking van het voortstuwingscomplex van het schip te verstoren, zelfs wanneer slechts één ketel in bedrijf is. Tegelijkertijd kan de werking van één motor op schepen met diesel- en gasturbines leiden tot verstoring van het voortstuwingscomplex en het harde werk van het hoofddruklager. Daarnaast is de betrouwbare werking van diesel- en gasturbine-installaties in sterkere mate afhankelijk van de parameters van de scheepsstroomvoorziening dan de werking van een ketel- en turbine-installatie.
Hoge overlevingskansen, het vermogen om te bewegen met een minimaal aantal bedieningsmechanismen, goede onderhoudbaarheid en lage afhankelijkheid van de voedingsparameters van het schip zijn belangrijke factoren bij de werking van een ketel-turbineinstallatie tijdens langdurige autonome navigatie van een schip in afgelegen gebieden van de oceanen bij gebrek aan marinebases.
De beoordeling van de militair-economische efficiëntie van het gebruik van schepen is het meest relevant voor vredestijd, wanneer schepen niet worden gebruikt voor het beoogde doel en tegelijkertijd aanzienlijke kosten vergen voor onderhoud, training en opleiding van bemanningen, schietoefeningen en langeafstandscruises.
Het is bekend dat tot 70% van de bedrijfskosten van elk schip op brandstof komt.
Laten we bijvoorbeeld de economische kosten van scheepsbrandstof vergelijken om een uur lang de volle snelheid van ketelturbineschepen van het type Kronstadt en gasturbineschepen van het type Nikolaev te garanderen. Het is bekend dat het ketelturbineschip F-5-scheepsbrandolie gebruikt en dat het gasturbineschip respectievelijk dieselbrandstof gebruikt. De keuze voor deze schepen is niet toevallig, aangezien de beoordeling alleen correct en objectief kan zijn als de schepen hetzelfde doel en ongeveer dezelfde prestatiekenmerken hebben. Opgemerkt moet worden dat alle schepen van het type Kronstadt en Nikolaev al zijn ontmanteld door de Russische marine voor schroot.
Prestatiekenmerken (TTX) van grote anti-onderzeeërschepen (BPK) "Kronstadt" en "Nikolaev" en hun krachtcentrales
TTX BOD "Kronstadt" / BOD "Nikolaev":
- type elektriciteitscentrale: KTEU GTEU;
- totale waterverplaatsing: ~ 7.600 t / ~ 7.000 t;
- nominaal vermogen van de elektriciteitscentrale: 90.000 pk / 84.000 pk;
- volledige brandstofvoorraad op het schip (type brandstof): 1.950 ton (stookolie F-5) / 1.800 (DT);
- volle snelheid: 33 knopen / 32 knopen;
- specifiek brandstofverbruik: 0,36 kg / pk uur / 0,25 kg/pk uur;
- vaarbereik (bij 18 knopen): 5.200 mijl / 6.500 mijl;
— gemiddelde brandstofkosten in juli 2019 prijzen: RUB 24.000/t / RUB 42.000/t.
Door het nominale vermogen van de energiecentrale te vermenigvuldigen met het specifieke brandstofverbruik en met de kosten van één ton brandstof, verkrijgen we de financiële brandstofkosten om de volle snelheid van de schepen van het Kronstadt-type en de schepen van het Nikolaev-type gedurende één uur te garanderen , die respectievelijk 777.600 roebel per uur en 882.000 roebel per uur bedragen. Dit betekent dat de brandstofkosten (scheepsbrandolie) om de BOD "Kronstadt" op lange termijn te verzekeren, aanzienlijk lager zullen zijn dan vergelijkbare kosten (voor dieselbrandstof) voor de BOD "Nikolaev".
Dezelfde economische berekeningen kunnen worden uitgevoerd voor een schip met een dieselmotor, maar het is duidelijk dat ze ook de brandstofkosten van een werkende ketel en turbine-installatie zullen overschrijden.
De exploitatie van ketelturbineschepen is inderdaad goedkoper, zoals blijkt uit het gebruik (navigatie) ervan tijdens de periode van langdurig verblijf van diesel- en gasturbineschepen in hun bases bijna gedurende de jaren negentig vanwege de hoge kosten of het gebrek aan diesel brandstof.
Een belangrijke factor die de tijd van de levenscyclus van een schip bepaalt, is de kwaliteit en timing van het proces van herstel van de gevechts- en operationele eigenschappen, reparatie genoemd. Helaas hadden de ineenstorting van de USSR en de verstoring van de economische banden tussen de republieken van het eens verenigde land niet alleen een negatieve invloed op het bouwproces, maar ook op het proces van reparatie van de krachtcentrales van schepen. Zo bevindt de zuidelijke turbinefabriek (YUTZ) in Nikolaev, die de leidende onderneming in de USSR was voor de productie en reparatie van gasturbinemotoren voor schepen, zich vandaag buiten Rusland, het is om deze reden dat de reparatie van gasturbine voor schepen motoren vereist grote financiële kosten, ook in valuta. Dit betekent dat de reparatie van een schip met een gasturbine-installatie tegenwoordig veel duurder is dan de reparatie van ketel-turbine- en dieselschepen. Daarnaast wordt de periode van direct gebruik van diesel- en gasturbineschepen bepaald door de levensduur van hun hoofdmotoren. Volgens de vastgestelde procedure wordt de levensduur van de hoofdmotoren van het schip verlengd door het vlootcommando op basis van de conclusie van de specialisten van de fabrikant over de mogelijkheid van verdere bediening van de motoren. Wanneer de motorbron uitgeput is, is het bekend dat schepen niet naar zee mogen en dat ze langere tijd in bases stil blijven staan, wat vrij recentelijk werd waargenomen in bijna alle vloten van de Russische Federatie met door de Sovjet-Unie gebouwde schepen.
Elk historisch De periode stelt zijn eigen taken voor de marine, die de verplichte verbetering van de gevechts- en operationele eigenschappen van het schip als geheel en zijn individuele subsystemen, inclusief de energiecentrale, vereisen. Nieuwe missies stellen ook hogere eisen aan schepen en hun energiecentrales. Het wordt duidelijk dat bij het nemen van een beslissing om een ontworpen schip uit te rusten met een of ander type krachtcentrale, allereerst rekening moet worden gehouden met de ervaring die door de krachtcentrale is opgedaan in gevechtsoperaties en het vermogen van het geselecteerde type van elektriciteitscentrale verder te verbeteren om de efficiëntie van het gebruik van het schip te vergroten.
Om de efficiëntie van het gebruik van schepen te vergroten, is het mogelijk om zowel een als meerdere elementen van hun energiecentrale te verbeteren. De auteurs zijn ervan overtuigd dat het tegenwoordig bijvoorbeeld mogelijk is om de brandstofcomponent van de onderhoudskosten van schepen die zijn uitgerust met alle soorten elektriciteitscentrales die aardolie gebruiken, te verlagen. Het verminderen van de brandstofcomponent kan op de volgende gebieden worden bereikt:
- vermindering van het brandstofverbruik per gewichtseenheid van de elektriciteitscentrale, bijvoorbeeld door nieuwe constructiematerialen op de hoofdmotoren en ketels in te voeren;
- vermindering van specifiek brandstofverbruik door verbetering van brandstofuitrusting en intensivering van het brandstofverbrandingsproces;
- eliminatie van de "dode" brandstofreserve in servicetanks en de "onreduceerbare" reserve in de elementen van het brandstofsysteem van motoren en ketels;
— uitbreiding van het assortiment soorten stookolie die in elektriciteitscentrales worden gebruikt;
— vermindering van brandstofverliezen, bijvoorbeeld door verdamping;
- behoud van kwalitatieve en kwantitatieve indicatoren van brandstof tijdens opslag in scheepscondities, enz.
Opgemerkt moet worden dat de vermindering van de brandstofcomponent door het verhogen van de efficiëntie van het gebruik van scheepsbrandstof in alle gevallen onder andere leidt tot een toename van de milieureinheid en geheimhouding van het schip als geheel.
Het is duidelijk dat de ketel-turbine-krachtcentrale van schepen, getest door oorlogen en campagnes, vooruitzichten en vooral reserves heeft voor verdere ontwikkeling, modernisering en verbetering, en daarom is het voorbarig om dit type energiecentrale te verlaten. Tegelijkertijd is het tegenwoordig noodzakelijk om alle andere soorten energiecentrales te verbeteren in de richting van het verhogen van hun bedrijfsefficiëntie, rekening houdend met de wereldervaring.