Марина Водянова - История плавающих средств. От плота до субмарины

В 1837 году по рекомендации нескольких членов Петербургской академии наук, Якоби составил докладную записку с предложением о практическом применении своего электродвигателя «для приведения в действие мельницы, лодки или локомотива» и подал ее министру народного просвещения и президенту Академии наук графу С. С. Уварову. Предложение Якоби было доведено до сведения Николая I, который дал распоряжение о создании «Комиссии для производства опытов относительно приспособления электромагнитной силы к движению машин по способу профессора Якоби». Комиссию поручено было возглавить адмиралу И. Ф. Крузенштерну, в состав вошли многие известные ученые. На проведение работ была выделена огромная сумма в 50 тысяч рублей.

13 сентября 1838 года на Неве прошли первые официальные испытания электрохода по проекту Якоби. Его длина составляла около 8 м, ширина 2,3 м. Судно могло принять на борт 14 пассажиров. Мощность каждого двигателя, входящего в сборную конструкцию, колебалась в пределах 117,5—470 Вт. В качестве движителя использовали гребные колеса. Источник энергии – 320 установленных вдоль бортов медно-цинковых гальванических элементов.

К концу XIX века во многих странах идеи Якоби получили довольно широкое распространение. Хотя за полвека многое изменилось в конструкции судов-электроходов: вместо гребных колес использовался винт, усовершенствовалась конструкция электродвигателя, в качестве источника электроэнергии использовали батареи аккумуляторов, тем не менее, суда нового типа унаследовали основные недостатки электрохода Якоби.

Неудовлетворительной оказалась шелковая изоляция проводов. При использовании гальванических элементов не был учтен доказанный ранее Якоби и Ленцем вывод, что количество применяемых в батарее электродов не играет большой роли, важна их площадь. Значит, можно было вместо 320 гальванических элементов использовать значительно меньшее их число, например 10 или 20, но с большей площадью электродов. Оказалось также, что вместо перепонок, разделяющих в элементах различные кислоты, можно было применить пористые глиняные перегородки. Это значительно повысило бы качество каждого элемента и всей батареи.

Поэтому такие суда использовались как прогулочные катера и лишь в отдельных случаях для незначительных пассажирских перевозок на небольшое расстояние. Потихоньку интерес к судам такого типа в России поутих. И лишь в конце XIX века для нужд морского ведомства и для царской семьи было принято решение о строительстве нескольких катеров с гребным электроприводом.

В целом Россия отставала в строительстве судов с электродвигателями, однако передовые научно-технические разработки не дремали. Новая страница в истории электродвижения судов была открыта также в Петербурге. Отечественные изобретатели предложили совсем иное техническое решение. В 1903 году было спущено на воду нефтеналивное судно «Вандал» – первый в мире дизель-электроход, построенный на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде и оснащенный дизель-электрической установкой.

Основные преимущества электрического привода – возможность быстро и плавно менять скорость и направление вращения движителя (что улучшает маневренность), низкий уровень шума и вибрации (что важно для пассажирских судов). Кроме того, на дизель-электроходах дизельный двигатель работает в лучших условиях (постоянные обороты), чем на теплоходе с прямым приводом, что снижает расход топлива и увеличивает срок службы дизельного двигателя. Одним из недостатков электроходов является сравнительная сложность силовой установки.

Источники электроэнергии для тягового судового двигателя могут быть разными, например:

– Бортовой двигатель внутреннего сгорания. Такие суда называют дизель-электроходами, иногда их считают разновидностью теплохода.

– Бортовая турбина. Такие суда называют турбоэлектроходами.

– Ядерная силовая установка. Такие суда являются разновидностью атомохода.

– Внешний источник. Например, во Франции, на одном из участков канала Сен-Кантен, использовались туеры-электроходы, получавшие энергию от двухпроводной контактной сети наподобие троллейбусной, т. е. получается «водный троллейбус».

– Аккумуляторы. В связи с малой удельной емкостью аккумуляторов, такие суда используются практически только в развлекательных целях.

– Солнечные батареи. Такие суда чаще всего невелики, и пока они в основном не вышли из экспериментальной стадии.

– Топливные элементы. Такими судами, очевидно, будут заменены дизель-электроходы и частично суда на аккумуляторах. В частности, ВМФ Германии уже использует подводные лодки на топливных элементах.

Атомоход – общее название кораблей, имеющих в качестве основного источника энергии атомную энергетическую установку (АЭУ). Суда с такими установками имеют бо́льшую по сравнению с обычными судами дальность плавания без пополнения запасов топлива; возможность увеличения скорости хода судна без существенного повышения затрат на топливо; концентрацию большой мощности в одном агрегате. Недостатком современных АЭУ является сравнительно высокая их стоимость и низкая рентабельность.

Основа АЭУ – ядерный реактор. Обычно используют водо-водяные реакторы с двухконтурной схемой. При такой схеме замкнутая циркулирующая в реакторе вода (теплоноситель) отдает свое тепло в парогенераторе воде, образующийся пар поступает в турбину. Атомная установка на судне размещается в отдельном отсеке, вход в который осуществляется через санпропускник. Атомная паропроизводящая установка (АППУ) российских атомных ледоколов состоит из двух автономных блоков, каждый из которых включает один реактор и четыре пары генераторов. Масса АППУ ледоколов с железоводяной защитой около 2300 т.

Применение АЭУ на судах создало определенные проблемы, не возникавших ранее перед судостроителями. Эти проблемы потребовали своего решения. Главная проблема определилась радиоактивным излучением реакторов и опасностью неконтролируемой утечки радиоактивности, которая могла привести к облучению экипажа и радиоактивному заражению окружающей среды. Различные аварии, нередкие на обычных судах, на атомоходах могут иметь опасные последствия. Например, столкновения и посадки на мель обычных судов не будут иметь тяжелые последствия. Для атомохода такая ситуация может закончиться трагически, если не будут предусмотрены специальные системы защитных мер.

Поэтому Международная конференция по защите человеческой жизни на море уже в 1960 году разработала основные рекомендации по обеспечению безопасности судов с АЭУ.

Ядерная судовая энергетическая установка (судовой ядерный энергоблок) – совокупность устройств для получения тепловой, электрической или механической энергии как результата управляемой ядерной реакции, осуществляемой в ядерном реакторе. Корабельные (судовые) ядерные энергоблоки, а также плавучая атомная электростанция наряду с одним или несколькими реакторами включают такие элементы, как парогенераторы, паровые турбины, приводимые ими в действие электрические генераторы, а также трубопроводы, насосы и другое вспомогательное оборудование.