"Зарубежное военное обозрение" 09'1995

СИСТЕМЫ ПОПОЛНЕНИЯ ЗАПАСОВ КИСЛОРОДА НА ПЛА ВМС ВЕЛИКОБРИТАНИИ

Капитан 2 ранга А. СОКОЛОВ, кандидат технических наук

До настоящего времени английские атомные ПЛ оснащались различными модификациями электролизной системы пополнения запасов кислорода типа НРБ - High Pressure Electrolyzer, первый вариант которой (Mk1) был разработан для ПЛА типа "Вэлиант", а последний (Mk5) - для ПЛА типа "Трафальгар". Все они существенно отличались друг от друга, однако основной принцип работы оставался неизменным.
Процесс электролиза осуществлялся в биполярных элементах, соединенных последовательно в батарею при давлении 124 кг/см . Между ними устанавливались специальные разделительные пластины. Каждый элемент представлял собой кольцеобразную конструкцию, каркас которой изготавливался из хлорированного полиэфира. Асбестовая диафрагма, перегораживающая внутреннюю полость элемента, отделяла анод от катода, препятствуя смешиванию кислорода и водорода, выделившихся при реакции, и образованию взрывоопасной смеси. Однако при этом она не затрудняла свободную циркуляцию электролита, в качестве которого использовался раствор гидроокиси калия.
В процессе поэтапного совершенствования системы НРБ возможности ее дальнейшего улучшения были практически исчерпаны. В то же время при эксплуатации был выявлен ряд недостатков, устранить которые не представлялось возможным. Среди них специалисты отмечают сложность конструкции, высокую стоимость изготовления и обслуживания, повышенную опасность возникновения аварийных ситуаций.
Конструкторы пытались создать другие системы, которые не имели бы этих недостатков. Наиболее перспективной была признана установка фирмы "Дженерал электрик", разработанная на базе твердополимерного электролита (Solid Polymer Electrolyte - SPE), представляющего собой твердый раствор сульфокислых ионов во фтороуглеродной полимерной решетке. В 1975 году фирма "CJB девелопментс" получила заказ на разработку экспериментальной электролизной установки на базе SPE. На первом этапе особое внимание уделялось таким проблемам, как чистота и восполнение дистиллята, процесс газоанализа и обеспечение чистоты газа, разделение газо-водяной смеси, очистка системы, повышение ее производительности и надежности.
По завершении первого этапа экспериментальная установка, состоящая из шести элементов общей производительностью 0,34 м /ч, была изготовлена и испытана в течение 100 ч непрерывной работы. Результаты показали, что в диапазоне давлений 1-124 кг/см эффективность работы системы оказалась практически неизменной, а сложность ее конструкции с ростом давления значительно увеличивалась. Поэтому наиболее оптимальным был признан такой вариант, при котором давление в кислородной подсистеме было равно 1 кг/см , а в водородной - 10 кг/см .
С учетом этого в 1977 году был изготовлен полномасштабный образец новой электролизной установки общей производительностью 2,8 м /ч (48 элементов). Составной частью каждого элемента являлась гибкая и прочная пластина, изготовленная из SPE, которая обеспечивала газонепроницаемость, но не препятствовала циркуляции дистиллята (рис. 1). Частично разлагаясь в твердополимерном электролите на кислород и водород, вода, подаваемая в избытке, обеспечивала отвод выделившихся газов и охлаждение электролита. В отличие от системы НРБ, где циркулировали два потока электролита, обособленных друг от друга при помощи асбестовой пластины, в новой установке вода подавалась только к аноду, а к катоду она поступала под действием электрических сил. "Эта особенность существенно упрощала конструкцию в целом. Функциональная схема электролизной установки, созданной на базе SPE, приведена на рис. 2.
В рабочий контур вода после охлаждения деионизатора поступает через клапан с электрическим приводом, работающим в прерывистом режиме от датчика уровня в кислородном сепараторе. Смешиваясь с водой рабочего контура, она циркуляционным насосом подается в теплообменник, затем во внутриконтурный деионизатор, далее проходит расходомер, фильтр и, наконец, поступает в электролизный блок, где в результате электролиза образуются кислородо -водяные и водородо -водяные смеси. Первая в сепараторе разделяется на воду и кислород (чистота 99,8 проц.). Из сепаратора кислород поступает в систему корабельной вентиляции, а вода возвращается в рабочий контур. Разделение водородо- водяной смеси происходит в сепараторе, из которого водород подается в систему удаления газа за борт, а вода через клапан возвращается в рабочий контур.
Созданная установка была всесторонне испытана на стенде в течение 3000 ч. В кислородной подсистеме поддерживалось давление около 0,2 кг/см , а в водородной - около 10 кг/см . Испытания продемонстрировали преимущества новой установки по сравнению с системой типа НРБ. Использование твердополимерного электролита позволило повысить безопасность, надежность и производительность, улучшить технические характеристики при одновременном снижении стоимостных показателей. Ниже приведены основные характеристики установки на базе SPE в сравнении с характеристиками системы типа НРБ, принятыми за единицу. 
Производительность ....... 1,2
Размеры .................. 0,63
Масса .................... 0,44
Стоимость изготовления ... 0,78
Стоимость эксплуатации ... 0,42
Потребление энергии ...... 0,93
В дальнейшем на основании результатов, полученных в ходе испытаний, было разработано техническое задание на проектирование и начаты работы по созданию новой установки на атомных ПЛ ВМС Великобритании типа "Трафальгар" и более поздней постройки.
HTTP://ATTEND.TO/COMMI
Hosted by uCoz