Анаэробный двигатель для подлодок: у России есть качественный задел. Двигатель анаэробный

у России есть качественный задел

Петербургское морское конструкторское бюро «Малахит» обладает необходимым заделом для создания воздухонезависимого двигателя для подлодок России нового поколения, сообщается в ежегодном отчете предприятия.

Создание энергетических установок играет одну из приоритетных ролей в данном виде военной техники. Ведь именно за счет двигателя можно достигать необходимых боевых характеристик. В частности, речь идет о скорости подводного движения и скрытности, достигаемой благодаря малошумности. Неатомные подлодки с анаэробными силовыми установками будут крайне малозаметны, что позволит решать широкий спектр боевых задач, находясь фактически под боком у потенциальных врагов.

Специалисты «Малахита» отметили, что макетный образец независимого от воздуха двигателя проходил еще в 2017 году. Инженеры сделали все необходимые выводы, чтобы создать качественный технологический задел. Теперь, по словам представителей «Малахита», разработка позволяет сказать, что аналогов у двигателя для новой неатомной субмарины РФ в мире нет, а разработки конкурентов далеки от уровня «малахитового» двигателя. Это позволяет надеяться, что установка поступит в распоряжение военных инженеров в кратчайшие сроки и станет «сердцем» подлодки РФ нового поколения.

Главной особенностью анаэробных двигателей является отсутствие необходимости для субмарины производить всплытие для подзарядки силовых установок куда дольше, чем нынешние субмарины. Стоит отметить, что аналогичную разработку воздухонезависимого двигателя ведут и специалисты КБ «Рубин», работающие в том числе и над самой подлодкой нового поколения. Технологически достижения РФ в плане создания новых установок позволят качественно развить военный флот, который будет оснащен только самыми передовыми видами техники и вооружения. Новая подлодка с анаэробной установкой обещает стать настоящей «грозой морей и океанов», а также «черной дырой» для вражеских радаров, ведь отследить ее будет фактически невозможно.

Автор: Артём Колчин

Комментарии

politexpert.net

Несколько стран заинтересовались российскими анаэробными двигателями

Цитата: Vladimir 1964

к стыду своему и не знал что у нас существует подобная установка,

Васильев В.А., Чернышов Е.А., Романов И.Д., Романова Е.А., Романов А.Д. История развития подводных лодок с воздухонезависимыми энергоустановками в России и СССР. // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – 2012. – № 4. с 50-х годов прошлого века во всех странах мира (за исключением США, которые предпочитают покупать, а не строить НАПЛ), началась разработка воздухонезависимых энергетических установок (ВНЭУ),в т.ч. и в СССР (Немецкая ThyssenKrupp Marine Systems, Советское/Российское ЦКБ Рубин, Индийская Naval Materials Research Laboratory,Advanced Lightweight Torpedo и др. : на основе электрохимических генераторов, паротурбиной установки замкнутого цикла, двигателя с внешним подводом тепла, двигателей внутреннего сгорания по замкнутому циклу

ВНЭУ на основе высокометаллизированного топливаОдним из первых идею использования алюминия в качестве горючего еще в 1924 году предложил отечественный ученый Ф.А. Цандер. В 30 годы XX века М.А. Рудницкий предложил использовать на субмарине паротурбинную силовую установку, в которой вместо жидкого топлива предлагалось сжигать алюминий в среде газообразного кислорода. Также была предложена энергетическая установка конструкции Иванова

Mg + CO2, Al + CrO3/S/Fe2O3, Li + CrO3, Li + SF6, причем топливо и окислитель могут находится как в твердом, так и в жидком / газообразном состоянии

--------------------------------------------------------------------------------

-----

Так же как и у немцев,у нас ("Лада")электрохимический генератор,но с отличием :водород, необходимый для работы ВНЭУ, будет не возиться с собой, а получаться прямо на борту в объеме потребления с помощью реформинга имеющегося дизельного топлива.Однако это требует дополнительные системы по утилизации СО2 на борту ПЛ.

ПЛ с ВНЭУ смогут изменить баланс сил между Россией и США: "Четыре-шесть таких подлодок, - говорил ещё в конце 2010 года в вице-адмирал Виктор Патрушев - могут полностью перекрыть такие закрытые (Для АПЛ) или полузакрытые акватории, как Черное, Балтийское и Каспийское моря".Всякие джеймсы Куки перестанут шляться в гости в румынии и украины..

topwar.ru

Анаэробная энергосиловая установка на основе двигателя стирлинга

Использование: энергетическое и транспортное машиностроение. Сущность изобретения: отработанные газы из камеры сгорания 7 двигателя Стирлинга 1 подаются в систему получения искусственной газовой смеси 2, где в результате реакции с щелочноземельным металлом образуют значительное количество теплоты и "синтез-газ", используемый в дальнейшем в качестве горючего для двигателя 1. "Синтез-газ" с высоким термодинамическим потенциалом поступает в нагреватель 17 дополнительного двигателя Стирлинга 3, где передает тепло рабочему телу, за счет этого обеспечивается совершение термодинамического цикла в дополнительном двигателе 3 с получением полезной работы. Жидкий кислород из емкости 20 насосом 21 подается в холодильники 9, 19, где охлаждает рабочие тела двигателей 1, 3 до значений температуры ниже температуры окружающей среды, тем самым повышая КПД двигателей 1,3. Затем он в газообразном состоянии, расширяясь в детандере 25 с получением полезной работы, используется в качестве окислителя для двигателя 1. 1 ил.

изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в качестве энергосиловой установки для объектов, функционирующих без связи с атмосферой, например, глубоководных аппаратов и специальных сооружений.

Известен способ получения искусственной газовой смеси и повышения термодинамического потенциала отработавших сред дизельной энергоустановки, работающей по замкнутому циклу, для объектов без связи с атмосферой. Суть этого способа заключается в окислении металла кислородом из состава двуокиси углерода (CO2) при высокой температуре с выделением значительного количества теплоты, что позволяет получить дополнительную полезную работу в другом тепловом двигателе, например газовой турбине. Недостатком этих энергоустановок является то, что при отсутствии связи с атмосферой, для их функционирования необходимы системы предварительного запаса или регенерации кислорода, что приводит к усложнению конструктивного исполнения и увеличению объемов материальных сред внутри объекта [1] Известно выражение для определения максимального коэффициента полезного действия (к.п.д.) тепловой машины:

где Tmin- минимальная температура цикла; Tmax - максимальная температура цикла. Чем ниже Tmin, тем выше КПД. Однако поскольку отвод теплоты обычно осуществляется в окружающую среду, то Tmin ограничен температурой окружающей среды [2] Известна анаэробная (работающая без потребления атмосферного воздуха) вспомогательная энергетическая установка с двигателями Стирлинга, причем окислитель, кислород, хранится в жидком состоянии в теплоизолированном баке, обеспечивающем минимальный уровень поглощения тепла от окружающей среды. Однако низкотемпературный потенциал жидкого кислорода не используется для повышения КПД двигателя путем понижения минимальной температуры цикла двигателя до значений ниже температуры охлаждающей заборной воды [3] Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении КПД двигателей Стирлинга и всей установки в целом, получении дополнительной электрической энергии для нужд объекта. Для достижения этого технического результата анаэробная энергосиловая установка на основе двигателей Стирлинга, состоящая из двигателя Стирлинга, системы хранения жидкого окислителя, снабжена системой получения искусственной газовой смеси, состоящей из реактора, бункера с щелочноземельным металлом, накопителя твердых продуктов реакции, сепаратора, и дополнительным двигателем Стирлинга, работающим на счет термодинамического потенциала отработанных сред основного двигателя, при этом для охлаждения двигателей используется низкотемпературный окислитель. Введение в состав анаэробной энергосиловой установки на основе двигателей Стирлинга системы получения искусственной газовой смеси и использование низкотемпературного окислителя для охлаждения двигателей позволяет получить новое свойство, заключающееся, во-первых, в повышении термодинамического потенциала отработанных газов основного двигателя, с целью их использования в дополнительном двигателе, и, во-вторых, в возможности снижения минимальной температуры в цикле двигателей Стирлинга. На чертеже изображена анаэробная энергосиловая установка на основе двигателей Стирлинга. Анаэробная энергосиловая установка на основе двигателей Стирлинга включает в себя контур основного двигателя Стирлинга 1, систему получения искусственной газовой смеси 2, контур дополнительного двигателя Стирлинга 3, разомкнутый контур с криоагентом 4. Контур основного двигателя Стирлинга 1 состоит из поршневой группы 5, нагревателя, расположенного в камере сгорания 7, регенератора 8 и холодильника 9. Система получения искусственной газовой смеси 2 включает в себя: реактор 10, бункер с щелочноземельным металлом 11, накопитель твердых продуктов реакции 12, сепаратор 13. Реактор 10 соединен с камерой сгорания 7 двигателя 1 газоходом 14. Система получения искусственной газовой смеси 2 газоходом 15 соединена с контуром дополнительного двигателя Стирлинга 3, в состав которого входят: поршневая группа 16, нагреватель 17, регенератор 18, холодильник 19. Разомкнутый контур с криоагентом 4, включающий теплоизолированную емкость с жидким кислородом 20, насос 21, детандер 25, систему трубопроводов 22 с запорно-регулирующей арматурой 23, 24, соединен с контурами двигателей 1, 3 через холодильники 9, 19 соответственно. После детандера 25 газообразный окислитель поступает в камеру сгорания 7 по газоходу 26. Анаэробная энергосиловая установка на основе двигателей Стирлинга работает следующим образом. Для начала работы предусмотрена система предварительного пуска двигателей Стирлинга 1, 3 (на фиг. 1 не показана). После пуска отработавшие газы из камеры сгорания 7 поступают по газоходу 14 в реактор 10, куда из бункера 11 одновременно подается щелочноземельный металл, например магний. В реакторе 10 происходит обработка газов по реакции типа: 2Mg + CO2+ h3O _

2MgO + CO + h3+ Q, с выделением теплоты, которая используется для поддержания заданной температуры в зоне реакции (1000 15000 К) и повышения термодинамического потенциала газовой фазы. Более того, образовавшаяся в реакции смесь окиси углерода (CO) и водорода (h3), представляет собой так называемый "синтез-газ", который может использоваться в качестве топлива тепловых машин. Твердые продукты реакции собираются в накопителе 12, а газообразные, через сепаратор 13, поступают по газоходу 15 в нагреватель 17 дополнительного двигателя Стирлинга 3, срабатывают часть термодинамического потенциала, отдавая тепло рабочему телу двигателя 3 и затем поступают в камеру сгорания 7, куда подается газообразный кислород из разомкнутого контура с криоагентом 4. В камере сгорания 7 "синтез-газ" и кислород сгорают, а образовавшееся тепло передается рабочему телу двигателя 1. Полученное тело рабочими телами двигателей Стирлинга 1, 3 преобразуется в возвратно-поступательное движение поршневых групп 9, 19, обеспечивающих совершение термодинамических цилиндров и получение полезной работы на валах двигателей (на фиг. не показаны) с помощью теплообменников 7, 8, 9 и 17, 18, 19 соответственно. Предварительно, перед началом работы объекта в режиме без связи с атмосферой, в нем в теплоизолированной емкости 20 запасается необходимое (расчетное) количество жидкого кислорода. С момента ограничения связи с атмосферой, жидкий кислород насосом 21 подается из емкости 20 по системе трубопроводов 22 и через запорно-регулирующую арматуру 23, 24 в холодильники 9, 19, где воспринимает тепло от рабочих тел двигателей 1, 3 в процессе сжатия, охлаждая их ниже значения температуры окружающей среды, тем самым повышая КПД двигателей 1, 3. За счет принятой теплоты жидкий кислород испаряется и перегревается. Перегретый газообразный кислород, с высоким давлением, образовавшимся при фазовом переходе, направляется в детандер 25, где расширяется с получением полезной работы, а затем кислород поступает в камеру сгорания 7 по газоходу 26 и используется в качестве окислителя. Источники информации 1. Описание изобретения к патенту РФ N 2013588. 2. Чирков Ю.Г. Занимательно об энергетики. М. Молодая гвардия, 1981. - стр. 76. 3. Батырев А.Н. Кошеверов В.Д. Лейкин О.В. Корабельные ядерные энергетические установки зарубежных стран. С-Пб. Судостроение, 1994. стр. 217 прототип.

Формула изобретения

Анаэробная энергосиловая установка на основе двигателей Стирлинга, включающая двигатель Стирлинга, систему хранения жидкого окислителя, отличающаяся тем, что снабжена системой получения искусственной газовой смеси и дополнительным двигателем Стирлинга, работающим за счет термодинамического потенциала отработанных сред основного двигателя, при этом для охлаждения двигателей используется низкотемпературный окислитель.

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Анаэробная энергетическая система с двигателем стирлинга

В анаэробной установке с двигателем Стирлинга источники кислорода и водорода выполнены в виде емкостей с газом высокого давления. Линия отвода продуктов сгорания связывает камеру сгорания с емкостью для хранения конденсата и последовательно проходит через нагреватель двигателя Стирлинга и расположенные на ней эжектор, конденсатор и водяной насос. На линии возврата остаточного водорода из конденсатора в камеру сгорания расположен компрессор. Участок линии отвода продуктов сгорания, расположенный между конденсатором и водяным насосом, связан с эжектором обводной линией. Обводная линия содержит дроссельный клапан и испаритель. Через испаритель проходит магистраль системы холодоснабжения объекта. Использование изобретения позволит повысить долговечность работы нагревателя двигателя Стирлинга и получить дополнительную низкопотенциальную энергию. 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в качестве энергетической установки для объектов, функционирующих без связи с атмосферой, например специальных фортификационных сооружений и глубоководных аппаратов.

Известно устройство двигателя Стирлинга, включающее в себя камеру сгорания, нагреватель, регенератор, холодильник и поршневую группу (Г. Ридер., Ч. Хупер. Двигатели Стирлинга, М., Изд. "Мир", 1986, стр. 55). Известны схема и принцип работы пароэжекторной холодильной машины, включающей в себя парогенератор, эжектор, в который поступает рабочая среда из парогенератора и холодильника, холодильник (испаритель), конденсатор, откуда рабочая среда поступает в парогенератор и холодильник, питательный насос перед парогенератором и дроссельный вентиль перед холодильником, при этом подвод высокотемпературной теплоты (нагрев) осуществляется в парогенераторе, а подвод низкотемпературной теплоты (охлаждение) - в холодильнике (Чечеткин А.В., Занемонец Н.А. Теплотехника./Учеб. для хим.-техн. вузов/. М. : "Высшая школа", 1986, стр. 105). Однако для работы данной холодильной машины необходим источник пара высокого давления. Известна энергетическая установка с двигателем Стирлинга, включающая в себя двигатель Стирлинга и тепловую машину, работающую за счет теплоты отработанных газов двигателя и генерирующую холод для снижения минимальной температуры цикла двигателя Стирлинга (Патент РФ N 2099564, F 02 G 5/00, Бюл. N 35 от 20.12.97). Однако данная установка связана с атмосферой воздуха и осуществляет выброс отработавших газов в окружающую среду. Известно устройство автономной энергоустановки с двигателем Стирлинга, включающее в себя двигатель Стирлинга, нагреватель которого размещен в камере сгорания, источник кислорода - емкость с жидким кислородом, источник водорода - емкость с жидким водородом, линию отвода продуктов сгорания, емкость для хранения конденсата (Заявка на изобретение РФ N 96116770, Бюл. N 32 от 20.11.98, F 02 G 1/04). Однако в данном устройстве нагреватель двигателя Стирлинга размещен в камере сгорания, что снижает долговечность работы этого узла, а также при длительном хранении жидкого кислорода и водорода необходимы системы для переконденсации выпаров этих газов. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении долговечности работы нагревателя двигателя Стирлинга, в получении дополнительной низкопотенциальной энергии в виде холода для систем холодоснабжения специального объекта, снижении эксплуатационных затрат на хранение кислорода и водорода. Для достижения этого технического результата анаэробная энергоустановка с двигателем Стирлинга, включающая в себя двигатель Стирлинга, камеру сгорания, источник кислорода и источник водорода, выполненных в виде емкостей с газом высокого давления, линию отвода продуктов сгорания, емкость для хранения конденсата, снабжена линиями подвода газообразных компонентов топлива, кислорода и водорода, с регулирующими вентилями, при этом линия отвода продуктов сгорания связывает камеру сгорания, выполненную с палладиевым катализатором, с емкостью для хранения конденсата и последовательно проходит через нагреватель двигателя Стирлинга и расположенные на ней эжектор, конденсатор и водяной насос, а также линией возврата остаточного водорода из конденсатора в камеру сгорания с расположенным на ней компрессором, при этом участок линии отвода продуктов сгорания, расположенный между конденсатором и водяным насосом, связан с эжектором обводной линией, содержащей дроссельный клапан и испаритель, через который проходит магистраль системы холодоснабжения объекта. Введение в состав анаэробной энергоустановки с двигателем Стирлинга источников кислорода и водорода, выполненных в виде емкостей с газом высокого давления, линий подвода газообразных компонентов топлива (кислорода и водорода) с регулирующими вентилями, линии отвода продуктов сгорания с расположенными на ней эжектором, конденсатором и водяным насосом, проходящей через нагреватель двигателя Стирлинга и связывающей камеру сгорания, выполненную с палладиевым катализатором, с емкостью для хранения конденсата, а также линии возврата остаточного водорода из конденсатора в камеру сгорания и обводной линии, связывающей участок линии отвода продуктов сгорания, расположенный между конденсатором и водяным насосом, с эжектором и содержащей дроссельный клапан и испаритель, через который проходит магистраль системы холодоснабжения объекта, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности использования теплового потенциала продуктов сгорания (смеси паров воды и водорода) для получения механической энергии в двигателе Стирлинга и холода в испарителе, а также снижение затрат на хранение компонентов топлива за счет их перевода из криогенного состояния в газообразное при высоком давлении. На чертеже изображена анаэробная энергоустановка с двигателем Стирлинга. Анаэробная установка включает в себя емкость с газообразным кислородом высокого давления 1, емкость с газообразным водородом высокого давления 2, линию подачи кислорода 3 с регулирующим вентилем 4, линию подачи водорода 5 с регулирующим вентилем 6, камеру сгорания с палладиевым катализатором 7, двигатель Стирлинга 8 с нагревателем 9 и потребителем мощности 10, расположенным на одном валу с двигателем 8, линию отвода продуктов сгорания 11, проходящую через нагреватель 9 двигателя Стирлинга 8, содержащую эжектор 12, конденсатор 13, водяной насос 14 и связывающую камеру сгорания 7 с емкостью для хранения конденсата 15, а также линию возврата остаточного водорода 16 из конденсатора 13 в камеру сгорания 7 с расположенным в ней компрессором 17, причем участок линии отвода продуктов сгорания 11, расположенный между конденсатором 13 и водным насосом 14, связан с эжектором 12 обводной линией 18, содержащей дроссельный клапан 19 и испаритель 20, через который проходит магистраль 21 системы холодоснабжения специального объекта. Для конденсирования паров воды в конденсатор 13 по магистрали 22 подается охлаждающая техническая вода. Анаэробная энергоустановка с двигателем Стирлинга работает следующим образом. В период функционирования специального объекта в анаэробном режиме (без связи с воздухом атмосферы) из емкостей 1 и 2 по линиям 3 и 5 через регулирующие вентили 4 и 6 в камеру сгорания 7 подаются соответственно кислород и водород. Источником тепла служит водород, сгорающий в кислороде в камере 7 с палладиевым катализатором. При горении образуются водяные пары, которые отводятся из камеры сгорания 7 по линии отвода продуктов сгорания 11. Давление в линии отвода продуктов сгорания 11 поддерживается за счет водорода, необходимое количество которого добавляется в камеру сгорания 7. Продукты сгорания (пары воды и водород при температуре около 1000 K) по линии 11 сначала подаются в нагреватель 9 двигателя Стирлинга 8, где передают часть своей теплоты рабочему телу двигателя 8, за счет чего генерируется полезная механическая энергия, воспринимаемая потребителем 10, а затем поступают под давлением в эжектор 12, за счет чего из испарителя 20 по обводной линии 18 отсасываются пары воды с понижением давления в испарителе 20. После этого продукты сгорания (смесь паров воды и водорода) поступают в конденсатор 13, где пары воды конденсируются за счет теплообмена с технической водой, проходящей по магистрали 22, при этом часть конденсата с помощью водяного насоса 14 подается в емкость для хранения конденсата 15, а другая часть, проходя по обводной линии 18, через дроссельный вентиль 19 поступает в испаритель 20. За счет низкого давления в испарителе 20 часть конденсата испаряется, а другая часть охлаждается. Полученный холод передается теплоносителю системы холодоснабжения объекта, проходящему через магистраль 21. Из конденсатора 13 остаточный водород по линии 16 с помощью компрессора 17 возвращается в камеру сгорания 7.

Формула изобретения

Анаэробная энергоустановка с двигателем Стирлинга, включающая в себя двигатель Стирлинга, камеру сгорания, источник кислорода, источник водорода, линию отвода продуктов сгорания, емкость для хранения конденсата, отличающаяся тем, что источники кислорода и водорода выполнены в виде емкостей с газом высокого давления, а установка снабжена линиями подвода газообразных компонентов топлива, кислорода и водорода с регулирующими вентилями, при этом линия отвода продуктов сгорания связывает камеру сгорания, выполненную с палладиевым катализатором, с емкостью для хранения конденсата и последовательно проходит через нагреватель двигателя Стирлинга и расположенные на ней эжектор, конденсатор и водяной насос, а также линией возврата остаточного водорода из конденсатора в камеру сгорания с расположенным на ней компрессором, причем участок линии отвода продуктов сгорания, расположенный между конденсатором и водяным насосом, связан с эжектором обводной линией, содержащей дроссельный клапан и испаритель, через который проходит магистраль системы холодоснабжения объекта.

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Россия на пути создания анаэробного двигателя для подлодок

«Рособоронэкспорт» намерен совместно с индийской компанией Larsen amp; Toubro Limited создать воздухонезависимую (анаэробную) энергетическую установку для подводных лодок. Обсуждение этого вопроса произойдет в ходе Петербургского экономического форума (ПМЭФ), сообщает пресс-служба госкомпании РФ.

«Рособоронэкспорт» намерен совместно с индийской компанией Larsen & Toubro Limited создать воздухонезависимую (анаэробную) энергетическую установку для подводных лодок. Обсуждение этого вопроса произойдет в ходе Петербургского экономического форума (ПМЭФ), сообщает пресс-служба госкомпании РФ.

Россия и Индия уже долгие годы ведут довольно тесное сотрудничество в вопросе создания современных технологий. После реализации перспективного проекта «Брамос» партнеры задумались и о создании уникальных силовых установок для военных нужд. Новый проект анаэробной энергоустановки позволит увеличить скрытность подводных благодаря существенному снижению шума двигателя. Кроме того, благодаря новой технологии субмарины смогут дольше находится под водой без дополнительной подзарядки батарей – 2-3 недели.

Разработчиком со стороны России выступает ЦКБ «Рубин». Аэробный двигатель является крайне перспективным проектом, который сейчас стоит в приоритете у РФ и Индии. Кооперация с надежными партнерами в таких вопросах крайне необходима. Ведь российские инженеры получают дополнительный опыт и возможность развивать технологический процесс, необходимый для создания современной техники.

Индия является одним из крупнейших заказчиков российской продукции военного назначения. Ежегодно РФ получает порядка 4 млрд долларов от индийской стороны. Новый анаэробный двигатель поможет увеличить эту цифру и открыть российскому государству дополнительные возможности для экспорта.