статья из журнала "Судостроение"
Проектирование судов
ПРОЕКТ АТОМНОГО ЛЕДОКОЛЬНОГО
ЛИХТЕРОВОЗА-КОНТЕЙНЕРОВОЗА ("Севморпуть")
В связи с неизбежным в ближайшие годы
увеличением объема грузоперевозок по арктическим
морям в нашей стране спроектирован атомный
ледокольно-транспортный лихтеровоз-контейнеровоз
типа ЛЭШ (рис. 1, 2). Судно способно перевозить
74 стандартных лихтера или 1330 контейнеров длиной 6,1 м.
Основные элементы и характеристики судна
Длина, м
наибольшая ... 260,3
между перпендикулярами ... 228,8
Ширина, м
наибольшая ... 32,2
по КВЛ ... 31,6
Высота борта, м ... 18,3
Осадка, м
по летнюю грузовую марку ... 11,7
при ледовом плавании ... 10,7
Водоизмещение при осадке по летнюю грузовую марку, т ... около 61 000
Мощность энергетической установки, кВт ... 29420
Скорость на чистой воде, уз ... около 20.
Архитектурно-конструктивный тип судна имеет
особенности, накладываемые условиями эксплуатации
во льдах на традиционные лихтеровозы типа
ЛЭШ. К их числу относятся, прежде
всего, ледокольная форма носовых обводов,
наклонные борта и оригинальные
кормовые обводы судна (рис. 3).
На обычных лихтеровозах типа ЛЭШ
транцевая корма существенно заглублена
в воду, что обеспечивает упор лихтеров
в транец и защищает их от попаданий под корму при ведении
грузовых операций на волнении. Поскольку такая
форма кормы не позволяет судну двигаться во
льдах задним ходом, при проектировании лихтеровоза
его транец был поднят примерно на 2 м над
ватерлинией, а кормовым обводам придана
ложкообразная форма; благодаря этому при движении
судна назад происходит раздвигание льда.
Особенности кормовых обводов усложняют
обеспечение упора и центровки лихтеров для
захвата их спредером крана при грузообработке
судна по технологии, принятой для лихтеровозов
типа ЛЭШ. Для устранения этих трудностей была
разработана специальная конструкция щита, который
должен закрепляться в верхнем положении
"по-походному" и опускаться под воду при ведении грузовых операций.
Корпус спроектирован по Правилам Регистра
СССР с ледовыми усилениями категории УЛА для
грузовых судов (рис. 4). Границы ледового пояса
назначены исходя из спецификационной осадки
для плавания во льдах (рис. 5). Система набора
смешанная: палубные и днищевые перекрытия набраны
по продольной системе, что обеспечивает
их эффективную работу в общем изгибе судна,
а борта и переборки - по поперечной, что в большей
степени соответствует характеру нагрузок и
требованиям прочности при ходе во льдах.
В соответствии с требованиями проекта Кодекса
ИМКО по обеспечению безопасности атомных
судов в районе реакторного отсека предусмотрена
специальная конструктивная защита, обеспечивающая
целостность отсека в случае столкновения или посадки на мель.
Рулевое устройство также спроектировано на
категорию УЛА Регистра СССР. Перо руля имеет
три опоры и защищено противоледовым выступом.
В проекте решен и такой специфичный для плавания
в северных широтах вопрос, как борьба с
обледенением фитингов палубных лихтеров, для
чего разработаны специальные греющие колпаки,
устанавливаемые на обледеневшие фитинги для их
оттаивания перед началом грузовых операций.
Архитектура надстройки с закрытыми крыльями
рулевой рубки и планировочные решения учитывают
климатические условия Арктики и обеспечивают
высокий уровень комфорта для экипажа.
Большое внимание в процессе проектирования
было уделено такой важнейшей для
ледокольно-транспортного судна характеристике,
как ледопроходимость. На новом лихтеровозе она
обеспечивается сочетанием мощной энергетической уста-
новки, высокой прочности корпуса судна и
характерной формы обводов. Ледопроходимость
проверялась дублированными испытаниями моделей,
выполненных в различном масштабе.
Разработана ледовая защита движительного
комплекса, представляющего собой ВРШ в неподвижной
насадке. Этот вопрос особенно важен для
рассматриваемого судна, поскольку в линии передачи
"редуктор ГТЗА-вал-винт", в отличие от
существующих ледокольно-транспортных судов, не
предусмотрена муфта предельного момента.
В практике судостроения подобные муфты
устанавливаются для защиты главных двигателей от
возникающих при взаимодействии лопастей винта
с битым льдом ледовых моментов, которые могут
в 5-6 раз превысить значения номинальных
крутящих моментов. Поскольку создание такой
муфты для линии вала, передающей мощность
29420 кВт при 115 об/мин, является весьма
сложным и дорогостоящим, проектанты приняли ряд
мер, ограничивающих возможные значения ледовых
моментов. Для создания максимально возможной
ледовой защиты гребного винта использованы
неподвижная насадка и плавники, отводящие лед
в стороны. Проведенные в ледовых бассейнах
испытания и замеры показали высокую эффективность
такой защиты. Частота прохождения битого
льда через диск винта невелика, а возникающие
при этом динамические всплески крутящего момента
не превышают двойного значения номинального момента.
Пропульсивная установка лихтеровоза спроектирована
на категорию УЛ Регистра СССР, ее автоматизация
соответствует знаку А2 в символе класса судна.
Паротурбинная энергетическая установка с
межкорпусной сепарацией пара расположена в двух
смежных отсеках. Машинно-котельное отделение
находится в корму от паропроизводящей установки
(ППУ). В схеме (рис.6) предусматривается
использование развитого регенеративного цикла,
обеспечивающего подогрев питательной воды
на входе в ППУ до 170°С. Перегретый пар из ППУ
(давление 3,9 МПа, температура 290 °С) поступает
к ГТЗА. Для уменьшения влажности на последних
ступенях ТНД между ТВД и ТНД предусмотрен
сепаратор пара, что позволило увеличить ресурс ГТЗА до
150 тыс. ч. В главном конденсаторе поддерживается
давление 7,2 кПа.
Конденсат из главного конденсатора подается
конденсатным электронасосом последовательно
через два эжектора (главный и отсоса пара от
уплотнений) и подогреватель низкого давления в
деаэратор. Далее питательная вода с температурой
106°С поступает к питательному турбонасосу,
а от него последовательно через две секции
подогревателя высокого давления при температуре
170°С—в парогенераторы. Подогрев осуществляется
паром отборов от ГТЗА и отработавшим паром
от турбопривода питательных насосов.
Для ввода и вывода главной ЭУ из действия,
а также аварийного расхолаживания предусмотрена
установка двух вспомогательных атмосферных
конденсаторов, постоянно прокачиваемых забортной
водой. Ход судна при выведенной из действия
основной ППУ осуществляется с помощью
водотрубного котла паропроизводительностью 50 т/ч,
давлением 2,4 МПа и температурой перегрева
356 °С. При этом мощность ГТЗА будет составлять
около 4780 кВт с учетом работы турбогенераторов.
Тип ГТЗА—реверсивная паровая двухкорпусная турбина
с тремя регенеративными отборами пара,
редуктором, конденсатором, дроссельно-увлажнительным
устройством, главным упорным
подшипником, маневровым устройством, органами
регулирования, управления и защиты. Регулирование —
сопловое: I группа сопел обеспечивает до
70% мощности, II группа—от 70 до 100%. Редуктор
рассчитан на двукратный номинальный
крутящий момент. ГТЗА передает мощность на
ВРШ диаметром 6,7 м.
Использование ВРШ продиктовано спецификой
работы судна во льдах, где обязательной является
передача на заднем ходу мощности, равной 70%
мощности полного переднего хода, большое
количество маневров с переднего хода на задний и
наоборот, продолжительная работа на режимах с
широким диапазоном изменения мощности главного двигателя.
Электростанция включает в себя три турбогенератора
по 2000 кВт, из которых два работают
постоянно. Имеются, кроме того, два резервных
автоматизированных дизель-генератора мощностью
по 600 кВт и два аварийных дизель-генератора
по 200 кВт. Электростанция обеспечивает работу ЭУ на всех режимах»
В качестве основного вида электроэнергии для
силовой сети принят переменный трехфазный ток
напряжением 380 В, частотой 50 Гц. Для питания
сетей основного и аварийного освещения, а также
бытовых и камбузных потребителей—переменный
трехфазный ток напряжением 220 В.
Для функционирования ГТЗА в ледовых условиях
предусмотрена система рециркуляции забортной
воды, состоящая из двух бортовых ледовых
емкостей, соединенных перетоком и донным
кингстонным ящиком. Прием воды на ГТЗА и
охлаждающие системы осуществляется из общего
приемного ящика, соединенного с системой
рециркуляции. Обеспечено поддержание температуры
забортной воды в приемном ящике в пределах 12—14°С.
Система автоматизации позволяет обслуживать
ЭУ из специально оборудованного ЦПУ без
несения постоянной вахты в МКО и отсеке ППУ.
Для снабжения паром ГТЗА и других потребителей
предусмотрена однореакторная блочная
паропроизводящая установка с водо-водяным
реактором под давлением. Тепловая мощность
установки 135 МВт. ППУ представляет собой
дальнейшую модификацию хорошо зарекомендовавшей
себя в эксплуатации установки атомных ледоколов
типа «Арктика» (Судостроение, 1976, № 2, с.12.).
Основное оборудование атомной паропроизводящей
установки (АППУ) монтируется в блоке на
коротких патрубках типа «труба в трубе» и
составляет I контур первичного теплоносителя.
Циркуляция теплоносителя в нем будет осуществляться
с помощью насосов, от которых по напорным
патрубкам теплоноситель подается в активную
зону реактора, где происходит его нагрев. Далее
теплоноситель по обводящим патрубкам поступает
в парогенераторы, откуда, отдав тепло, возвращается
к насосам и в реактор. Качество теплоносителя I контура
и систем, обслуживающих АППУ, будет поддерживаться
в установленных пределах с помощью парциальной
циркуляции через ионообменные фильтры, загруженные
смесью катионита и анионита.
Для обеспечения работоспособности ППУ при
выходе из строя отдельных видов основного
оборудования предусмотрено его резервирование.
Схема АППУ позволяет локализовать возможную при
эксплуатации аварийную ситуацию, как правило,
имеющимися средствами. Основное оборудование
АППУ размещено в прочной герметичной прямоугольной
защитной оболочке, рассчитанной на избыточное
внутреннее давление и снабженной биологической
защитой. Защитная оболочка по высоте
разделена на два помещения: реакторное (нижнее)
и аппаратное (верхнее). Реакторное помещение
отделено от аппаратного биологической защитой
и герметичным настилом. Основное и вспомогательное
оборудование АППУ будет располагаться в кессонах
бака железоводной защиты. Оборудование,
расположенное в защитной оболочке, не
потребует постоянного обслуживания во время
работы. При необходимости вход обслуживающего
персонала в аппаратное помещение будет
осуществляться через тамбуры, которые имеют
герметичные двери. Обслуживание, а также
большинство ремонтных работ будет производиться без
разгерметизации реакторного помещения. Для
выполнения крупных ремонтных работ и перегрузки
топлива в крыше защитной оболочки предусмотрено
съемное люковое закрытие.
Согласно требованиям Регистра СССР и Кодекса
ИМКО по безопасности ядерных торговых
судов, защитная оболочка будет иметь конструктивную
корпусную защиту, которая предохранит
ее от разрушения при возможном столкновении
с другими судами или посадке на мель, а также
будет снабжена аварийными системами снижения
максимального аварийного давления при разгерметизации
I контура и системой затопления. Указанные
мероприятия позволяют считать, что защитная
оболочка сохранит свою целостность при
любых возможных авариях АППУ и судна и послужит
барьером для распространения радиоактивных загрязнений.
На судне имеются три поста управления ЭУ:
рулевая рубка, ЦПУ, пост аварийного расхолаживания.
ЦПУ расположен на II ярусе кормовой рубки
над машинным отделением. Под ЦПУ на верхней
палубе находится помещение стоек и аппаратуры
комплекса систем управления техническими
средствами ППУ, электроэнергетической системой,
общесудовыми системами и системой цифрового
контроля, а также системой радиационного контроля.
Из рулевой рубки будет осуществляться:
— дистанционное изменение режима работы
ГТЗА—ВРШ с помощью одной рукоятки, совмещенной
с машинным телеграфом;
- дистанционная остановка ГТЗА — по линии
независимой от системы ДАУ ГТЗА—ВРШ;
— экстренная остановка основной ППУ;
— дистанционный пуск и остановка пожарных насосов;
—дистанционное раздельное отключение систем
вентиляции (общесудовой совместно с кондиционерами
воздуха, специальной и обслуживающей МКО).
Из ЦПУ можно изменять режимы работы
ГТЗА—ВРШ по командам машинного телеграфа.
ЦПУ будет оборудовано пультом управления ЭУ
с расположенным на нем телевизионным вызывным
индикатором данных, щитами информации с
мнемосхемами, приборами, цифровыми табло, сигнализацией и т. п.
Все это обеспечивает контроль за параметрами
ЭУ, состоянием арматуры, оборудования, механизмов
и дистанционное управление ими двумя вахтенными —
оператором ППУ и вахтенным механиком. Создана
система автоматического аварийного управления
и защиты, которая обеспечит локализацию аварий,
включение резерва и перевод ППУ в режим
расхолаживания при возникновении аварийных ситуаций в ЭУ.
Кроме того, будет действовать телевизионная
установка, которая позволит вести наблюдение за
состоянием основных помещений ЭУ.
Радиационная безопасность судна и окружающей
среды будет надежно обеспечиваться рядом
конструктивных и организационных мероприятий.
Н. П. Сытов, Н. Н. Родионов, В. И. Зинин
|
