Физика в бою

Коллектив авторов

Когда объект допускает лишь весьма кратковременный перерыв в электроснабжении — секунды или даже доли секунды — или вообще не допускает перерыва электропитания, используют специальные электростанции бесперебойного или, как еще говорят, гарантированного питания. Они снабжаются электроагрегатами с накопителями энергии — инерционными маховиками или аккумуляторными батареями, которые и обеспечивают непрерывное электропитание объекта. На передвижных электростанциях бесперебойного питания обычно применяют электроагрегаты, имеющие два первичных двигателя (основной и резервный), электрический генератор, инерционный маховик и две управляемые муфты, поочередно подключающие двигатели к генератору.

Существуют и другие схемы

электростанций бесперебойного питания. Есть стационарные электростанции, где применяются электроагрегаты с обратимыми электрическими машинами и инерционным маховиком (рис. 18). Здесь, когда потребители электроэнергии могут питаться от внешней сети, электрическая машина 1 работает в режиме электродвигателя и вращает маховик 2. При этом электромагнитная муфта 3 разомкнута. Если же напряжение в сети исчезает, автоматически запускается дизель 4, и электрическая машина начинает работать в режиме генератора — давать ток. Инерционный маховик в этом случае выполняет роль накопителя кинетической энергии, которая используется для поддержания скорости вращения генератора в период пуска дизеля.

^{Рис. 18. Электроагрегат с инерционным маховиком и обратимой электрической машиной:}

^{1 — электрическая машина; 2 — маховик; 3 — электромагнитная муфта; 4 — дизель}

На электростанциях бесперебойного питания с электродвигателями постоянного тока вместо инерционных маховиков применяют аккумуляторные батареи. В случае необходимости они питают электродвигатель, вращающий электрический генератор. Вообще говоря, электростанции бесперебойного питания — это довольно сложные автоматизированные устройства, способные длительно работать без обслуживающего персонала.

Военные атомные электростанции. В современных армиях широко используют всевозможные электроагрегаты и электростанции с дизелями, карбюраторными и газотурбинными двигателями. Они достигли высокого совершенства, однако, по мнению зарубежных специалистов, не могут удовлетворить всем современным требованиям. Одно из них — и очень существенное — способность источника электроэнергии работать длительное время без заправки горючим, поскольку в условиях высокоманевренного боя с применением ядерного оружия одна из самых сложных задач будет состоять в том, чтобы обеспечить снабжение войск всем необходимым, в том числе горючим. Исходя из этих требований, зарубежные специалисты обращают все более пристальное внимание на атомные электростанции, которые, как известно, могут долгое время — до двух и более лет*—работать без дозаправки ядерным горючим и обладают сравнительно большим сроком службы—12–16 тыс. час.

До последних лет рост атомной энергетики малой мощности за рубежом сдерживался большой стоимостью технического оборудования и, главным образом, стоимостью ядерного реактора. Атомные электростанции стоили значительно дороже, чем дизельные и газотурбинные. В настоящее время, как отмечалось в зарубежной печати, стоимость ядерного горючего и конструкционных материалов реактора быстро падает. В связи с этим в последние годы наметилась тенденция к расширению диапазона использования атомных электростанций, а в США приступили к созданию и военных атомных электростанций. Эти работы проводятся инженерным корпусом совместно с комиссией по атомной энергии. Была разработана обширная программа, выполнение которой началось в 1952 г.

Сейчас в армии США разрабатываются стационарные, блочно-транспортабельные и передвижные атомные электростанции. Стационарные, мощностью от 2 тыс. до 44 тыс. квт, предназначены для постоянного использования на определенном объекте. Они не приспособлены для перемещений.

Как правило, на стационарных атомных электростанциях помимо выработки электричества производится отбор тепловой энергии для теплофикации.

Военные блочно-транспортабельные атомные электростанции мощностью от 200 до 3 тыс. квт строятся в виде отдельных блоков, которые могут перевозиться всеми видами транспорта, включая воздушный, и монтироваться на месте установки. Передвижные электростанции смонтированы на собственных транспортных средствах и рассчитаны для перемещения на значительные расстояния. Мощность армейских атомных электростанций, размещенных на сухопутных транспортных средствах, предусмотрена в диапазоне от 300 до 3 тыс. квт, а при расположении на судах — до 10 тыс. квт.

На передвижных электростанциях используются ядерные реакторы с газовым и жидкометаллическим теплоносителем. Реакторы этих типов по весу и габаритам значительно превосходят реакторы с водяным теплоносителем. Исключение представляет электростанция с водяным реактором типа MH-1A, которая расположена на судне.

Работы по созданию военных атомных электростанций в США ведутся с большим размахом. К 1970 году планируется создать армейские электростанции, способные производить ежесуточно до 2 млн. квт-ч электроэнергии. При этом основное внимание уделяется разработке передвижных установок. В одной из них мощностью 3 тыс. квт предусмотрен реактор, в котором теплоносителем будет жидкий металл.

Рассмотрим ближе одну из атомных электростанций. На рис. 19 показана передвижная военная атомная электростанция армии США типа ML-1. Она предназначается для питания радиолокационных, ракетных и орудийных систем и комплексов, пунктов управления, узлов связи, крупных полевых госпиталей, складов и других энергоемких военных объектов. ML-1 рассчитана на длительную работу с выдачей номинальной мощности 300 квт.

^{Рис. 19. Передвижная военная атомная электростанция}

Электростанция способна работать при номинальной нагрузке в течение более 10 тыс. часов без дополнительной заправки ядерным горючим. Конструкция и габаритно-весовые показатели ML-1 допускают ее транспортировку по шоссейным и грунтовым дорогам, по железной дороге, водным и воздушным транспортом. Электростанция состоит из ядерного реактора и ряда блоков — турбогенераторного, управления и вспомогательного оборудования.

Основой электростанции служит ядерный реактор с газовым охлаждением. Диаметр реактора — 2,44 м, высота — 2,59 м, вес — 15 т. Теплоноситель— азот. Для привода электрического генератора использована газовая турбина. Блок управления расположен в отдельной кабине, которая во время работы электростанции находится на удалении до 150 м. Он включает в себя необходимые приборы и аппараты автоматического управления, контроля и защиты при аварийных режимах. Схема автоматизации электростанции выполнена на полупроводниковых приборах.

Общий вес технологического оборудования ML-1 с кабиной управления и блоком вспомогательного оборудования, но без транспортных средств составляет 40 т. Каждый блок размещен в контейнере, который защищает оборудование от ударной волны ядерного взрыва. Технологическое оборудование электростанции располагается на низкорамном автоприцепе, который буксируется армейским тягачом.

Электростанция ML-1 может быть использована не только как передвижная, но и как стационарная. В этом случае технологическое оборудование может быть снято с автоприцепа и установлено на фундаменте. Время, необходимое для приведения электростанции из походного положения в рабочее, включая пуск и разогрев, составляет 12 часов. Для расхолаживания и свертывания электростанции требуется 24 часа.