Директор ФСВТС_ Дмитрий Шугаев_цитата_ч-б

Дмитрий Шугаев: В сфере ВТС Россия действует строго в рамках закона и своих международных обязательств. В этом смысле мы комфортный и надежный партнер

Энергетика современных боевых кораблей

Автор: Виктор КАЗЕНОВ, советник начальника кораблестроения, вооружения и эксплуатации вооружения ВМФ. 

В июне 2011 года командование военно-морских сил США объявило о своих планах на будущее эскадренных миноносцев в US Navy. Перспективные корабли типа Zumwalt оказались слишком дорогими (предусмотрено строительство трех единиц), и основными остались эсминцы проекта Arleigh Burke («Арли Бёрк»). 


 

Немного из истории вопроса. Для обеспечения преимущества перед Военно-Морским флотом СССР в середине 1970-х американские ВМС заказали эсминцы нового проекта. Появившиеся тогда Spruance («Спрюенс»), хотя и были современными кораблями, все же не имели больших перспектив. Время и обстановка требовали полноценного эсминца с управляемым ракетным оружием (УРО). Конкурс на его разработку стартовал в 1980 году.

Постройка USS Arleigh Burke (DDG-51) началась в 1988 году, а в 1991-м он вошел в строй. Далее на двух верфях – Bath Iron Works и Ingalls Shipbuilding – было построено еще два десятка таких кораблей. Они делались по первой версии проекта (Flight I). Затем проект модернизировали. В результате заказанный еще в 1992 году эсминец Mahan достраивался как первый корабль второй серии. В версии Flight II построено семь корпусов. Вопреки логике, следующая версия проекта имела в индексе не тройку, а обозначение IIA. Она оказалась самой многочисленной. Cейчас в строю 34 Arleigh Burke серии IIA, и строительство продолжается. Общая численность по старым планам должна была составить 76 единиц, сейчас готовы 67. Вероятно, еще 24 эсминца будут строиться уже по следующему варианту проекта.

Arleigh Burke – однокорпусные корабли с длинным полубаком. Подавляющее большинство деталей корпуса изготовлено из высокопрочных сортов стали. Применение крупных деталей позволило сделать конструкцию корабля модульной. Благодаря этому от закладки до спуска на воду проходит 10–15 недель.

Двухвальная энергетическая установка (ЭУ) эсминцев всех серий имеет в составе четыре газотурбинных двигателя LM2500 General Electric. Каждый оснащен теплоизоляционным контуром, что позволяет снизить расход топлива почти на четверть, и установлен на амортизирующих опорах, снижающих шум. Вся ЭУ представляет собой единый модуль, который при необходимости можно демонтировать целиком. Максимальная мощность находится в пределах 100–105 тыс. л.с. (76,4 мВт). Скорость составляет до 32 узлов. Дальность плавания на 20 узлах – от 4400 до 4900 миль на кораблях разных серий.

Основой вооружения служит многофункциональная боевая информационно-управляющая система (БИУС) Aegis («Иджис»). Она объединяет в себе средства обнаружения, управления и поражения. Это многофункциональная РЛС с фазированной антенной решеткой, РЛС обнаружения воздушных и надводных целей, аппаратура радиоэлектронной борьбы, связи и т.д. Кроме того, в «Иджис» есть ряд подсистем вывода информации, передачи данных на другие корабли и непосредственного управления оружием.

В носовой и кормовой частях имеются универсальные шахтные пусковые установки Mk 41. На кораблях серий I и II носовая и кормовая ПУ имеют 30 и 60 ячеек соответственно. На серии IIA – 32 и 64. В одну ячейку может быть помещен транспортно-пусковой контейнер с крылатой ракетой BGM-109 Tomahawk, зенитной SM-2 или SM-3, или блок из четырех контейнеров с зенитными ракетами RIM-7 Sea Sparrow. Аппаратура ПУ позволяет одновременно готовить к пуску 16 ракет различных типов и производить их запуск с темпом одна ракета в секунду.

«Главный калибр» артиллерии – 127-мм установка Mk 45. Темп стрельбы обычными снарядами достигает 20 выстрелов в минуту, а в случае с управляемыми боеприпасами он падает в два раза. Максимальная дальность стрельбы неуправляемым снарядом у Mk 45 mod. 4 составляет 35–38 км. При использовании управляемого активно-реактивного снаряда ERGM этот показатель увеличивается до 115 км. В артиллерийском погребе умещается 680 снарядов различных типов. На загрузку боекомплекта требуется около 15–16 часов.

Зенитная артиллерия «Арли Бёрк» на кораблях I и II серий, а также на первых нескольких эсминцах серии IIA – это шестиствольные 20-мм зенитные автоматы Mk 15 Phalanx. Меньшее количество кораблей были оснащены 25-мм автоматическими пушками Bushmaster.

На эсминцах всех трех серий имеются два встроенных торпедных аппарата Mk 32 с общим боекомплектом в шесть торпед (Mk 46 или Mk 50). Их перезарядка силами экипажа после отстрела всех шести торпед не предусмотрена.

На палубе кораблей I и II серий базируется один вертолет SH-60. Рядом с посадочной площадкой размещен бак для керосина и небольшой «склад» с девятью торпедами Mk 46. Практически отсутствуют средства обслуживания или ремонта вертолета. При создании версии IIA эти недостатки были учтены: сделан ангар в кормовой части, благодаря чему авиагруппа увеличилась вдвое. В экипаж включены авиатехники, увеличен объем арсенала для вертолетного вооружения (до 40 торпед, ракеты «воздух-земля» различных типов и несколько ПЗРК).

«Арли Бёрк» является развитием базовых платформ ЭМ типа «Спрюенс» и КР УРО типа «Тикондерога». Используется один и тот же тип энергетической установки. При этом улучшены характеристики и повышена мощность ГТД. Если первоначально она составляла 25 тыс. л.с., то в вариантах LM2500+ уже 40,5 тыс. л.с., а у LM2500+G4 – 47,5 тыс. л.с.

Так US NAVY пошли по пути модернизации с улучшением характеристик и получили в итоге массовое производство кораблей при отличном качестве.

Рассмотрим ситуацию, которая сложилась в ВМФ СССР, а затем и в ВМФ России. Отечественный флот развивал две базовые платформы с разными энергетическими установками: котлотурбинными (КТЭУ) и газотурбинными (ГТЭУ).

 Платформа с котлотурбинной ЭУ

Эсминцы проекта 956 создавались для ВМФ СССР как противовес американским Spruance. Первоначально предполагалось построить 50 кораблей проекта 956, но программа подверглась сокращению.

В качестве ГЭУ сначала рассматривалась газотурбинная, но Главком ВМФ адмирал Флота Советского Союза С.Г. Горшков после совещания с министром судостроительной промышленности Б.Е. Бутомой принял решение о выборе КТЭУ. Обоснования сводились к следующему: «ЮТЗ» (г. Николаев) – основной поставщик ГТЭУ для флота – не смог бы обеспечить турбинами всю программу строительства новых кораблей, а терять паротурбинное производство на Кировском заводе (Ленинград) было крайне неразумно. Кроме того, в случае затруднений с дизельным топливом во флоте всегда будут корабли, использующие мазут или даже сырую нефть.

До 1991 года было построено и сдано флоту 14 кораблей проекта 956. Строительство продолжалось и после 1991 года, серия была ограничена 19 единицами. До 1995 года удалось сдать еще четыре ЭМ, причем два последних достраивались по проекту 956Э для ВМС КНР, а два корабля проекта 956ЭМ были с нуля построены для Китая.

На эсминце проекта 956 в качестве главной применена котлотурбинная энергетическая установка. Двухвальная ГЭУ размещается в двух МКО. В каждом МКО установлено по два главных котлоагрегата и по одному ГТЗА с механизмами и системами. В качестве главных применены высоконапорные котлы КВН-98/64IIМ и КВГ-3 с гидравлической системой управления РГ-1134, а на последних кораблях проекта 956Э и 956ЭМ – котлы КВГ-3 с электрогидравлической системой управления РГ-1134 (ОАО «СКБК», Санкт-Петербург).

В качестве паротурбинной установки использован двухкорпусный ГТЗА-674 (АО «Кировский завод», Санкт-Петербург) мощностью 50 тыс. л.с. Двухкорпусные ГТЗА включают турбины высокого давления (ТВД) с частотой вращения 7100 об./мин и низкого давления (ТНД) с частотой вращения 6000 об./мин. Турбина заднего хода расположена в корпусе ТНД. Редуктор цилиндрический, двухступенчатый, с раздвоением мощности.

Для обеспечения электроэнергией на корабле имеются два паротурбогенератора АК-1В (АО «Калужский турбинный завод») мощностью по 1250 кВт и четыре дизель-генератора ДГАС-600 (ПАО «Звезда», Санкт-Петербург) по 600 кВт. Генераторы обеспечивают все потребители корабля переменным трехфазным током напряжением 400 В.

Для обеспечения стояночного режима и приготовления энергоустановки к действию имеется вспомогательная ЭУ, включающая один котел КВВА-12/28 (АО «СКБК»).

Оценивая корабль проекта 956 в сравнении с американским Spruance, можно отметить, что ЭМ проекта 956 превосходит соперника по решению задач как ПВО, так и ударной, уступая при этом в ПЛО. При сравнении корабля проекта 956 с американским ЭМ Kidd (табл. 1) видно, что превосходство сохраняется, но несколько сглаживается в решении задач ПВО и УРО. Однако следует помнить, что Kidd создавался в свое время для ВМС Ирана и попал в ВМС США «случайно» (после расторжения контракта из-за произошедшей в Иране исламской революции), поэтому эти корабли представлены серией всего из четырех единиц (в то время как Spruance – 31 ед.).

Сравнивать же наш корабль с английскими, французскими и итальянскими ЭМ постройки 1970–1990 годов бесполезно, так как боевые возможности ЭМ проекта 956 здесь вне конкуренции. Конечно, по ряду боевых возможностей ЭМ проекта 956 уступает последним американским ЭМ типа Arleigh Burk как корабль более раннего поколения (табл. 2).

Следует отметить, что отечественные КТЭУ соответствуют уровню 1960-х годов. Сегодня рассматриваются пути совершенствования конструкции высоконапорных котлов. Основная задача – повышение их экономичности и долговечности при одновременном совершенствовании показателей надежности по следующим направлениям:

  • обеспечение постоянства температуры перегретого пара в широком диапазоне нагрузок котла;
  • обеспечение высокой экономичности в широком диапазоне нагрузок;
  • получение минимальных массогабаритных характеристик котлоагрегата;
  • использование в качестве материала для труб поверхностей нагрева и пароперегревателя стали с допустимой температурой не выше 620 °С.

Этим требованиям отвечает схема перспективного высоконапорного котла 4-го поколения КВГ6М (КВГ6М-1) с комбинированной циркуляцией, с пониженной температурой уходящих газов перед турбонаддувочным агрегатом (около 400 °С), разработанная АО «СКБК», но до настоящего времени не воплощенная в металле.

Еще один вариант модернизации КТЭУ – создание и поставка АО «СКБК» для корабля проекта 11430 Vikramaditya ВМС Индии котлоагрегата КВГ-3Д, работающего на дизельном топливе.

Смена топлива и применение электрогидравлической системы РГ-1134Д контроля горения и питания котлов позволили достичь следующих результатов:

  • откорректирована конструкция форсуночных устройств котла;
  • введены дополнительные импульсы для датчиков системы управления;
  • изменились теплотехнические характеристики котла.

Применение электрогидравлической системы РГ-1134Д обеспечило:

  • контроль и непрерывную диагностику датчиков и средств ПТК;
  • отображение на экране компьютера состояния оборудования котлоагрегата (с возможностью различного масштаба детализации), а также контроль отклонения параметров;
  • возможность архивирования данных о состоянии объекта, о ходе технологического процесса, о действиях персонала, несанкционированном доступе к управлению и др.;
  • дистанционное и автоматическое управление оборудованием котлоагрегата во всех режимах;
  • решение информационных задач (расчет технико-экономических показателей работы оборудования, регистрация отклонений параметров и др.), создание отчетов;
  • автоматическое регулирование технологических параметров в заданном режиме, а также технологическую защиту и блокировку.

Помимо того, применение электронной автоматики позволяет существенно уменьшить расход топлива.

Многолетний опыт эксплуатации КТЭУ поставил ряд вопросов, требующих решения:

  1. избыточные масса и габариты КТЭУ;
  2. недостаточная экономичность по сравнению с дизельными ЭУ;
  3. сложность КТЭУ (обилие вспомогательных механизмов), что затрудняет автоматизацию рабочих процессов и техническое обслуживание. Проблема решается применением новых автоматизированных систем управления;
  4. использование КТЭУ с высокими параметрами пара, что требует высокой квалификации личного состава (иначе высок риск возникновения аварий и различного рода неисправностей).

При этом опыт службы ЭМ проекта 956 в отечественном флоте, проектов 956Э и 956 ЭМ в ВМС Китая показывает, что четкое выполнение инструкций по эксплуатации КТЭУ, а также применение перспективной системы мокрого бескислородного хранения котлов с использованием органических восстановителей, разработанной ФГУП «ЦНИИ им. академика Крылова» и АО «СКБК», полностью опровергают тезис об «ускоренном исчерпании ресурса поверхностей нагрева высоконапорных котлов».

По информации, которой обладает разработчик главных котлов КВГ-3 – АО «СКБК», на ЭМ Hangzhou и Fuzhot (проект 956Э) постройки 1999–2001 годов за период их эксплуатации ремонт трубных систем главных и вспомогательных котлов не производился. К сожалению, на кораблях проектов 1143.5 и 956 отечественного флота перспективная система мокрого бескислородного хранения котлов не применялась.

Говорить об отказе от установок данного типа преждевременно. Существуют явные и серьезные преимущества котлотурбинных ЭУ:

  1. В отличие от ДЭУ и ГТЭУ, зависящих от качества топлива, КТЭУ «всеядна». Необходимо учитывать стоимость различных видов топлива – дистиллятного (дизельное топливо марки Л-02-62) и остаточного (флотский мазут марки Ф-5). Сейчас мазут в 1,3–1,5 раза дешевле дизельного топлива, и тенденция к увеличению разницы в ценах очевидна.
  2. Высокая агрегатная мощность корабельных КТЭУ позволяет использовать их на любых крупных кораблях.
  3. Малая зависимость КТЭУ (в отличие от ГТЭУ) от климатических условий. Пример: в 1986 году ЭМ «Отличный» проекта 956 (1983 г.) проверил качество и надежность своей КТЭУ в очном споре с кораблями ВМС США: КР УРО CG48 Yorktown (1984 г.; ГТЭУ 2×(2×21 500, ГТД LM 2500)) и ЭМ DD970 Caron (1979 г.; ГТЭУ 2×(2×21 500, ГТД LM 2500)). Происходило это в Средиземном море, температура наружного воздуха составляла +38 ºС, воды +34 ºС. Корабли шли параллельными курсами со скоростью около 28 уз. Первым через 20 минут потерял ход КР Yorktown, за ним через пять минут ЭМ Caron. «Отличный» продолжил выполнение поставленных задач, а корабли ВМС США более 20 минут находились без движения…
  4. Минимальные требования к ремонту корабельных КТЭУ, т.к. для них не нужен базовый комплект запасных двигателей с дорогостоящей оснасткой. Ремонт КТЭУ можно выполнять в любой точке мира на предприятиях с обычными техническими возможностями.

При участии в Англо-Аргентинском конфликте ЭМ Antrin и Glamorgan ВМС Великобритании (тип County, ЭУ комбинированная паро-газотурбинная по схеме COSAG, две паровые турбины по 15 000 л.с., два паровых котла, четыре газовые турбины по 7500 л.с.) получили тяжелые боевые повреждения, но своим ходом дошли до базы в Портсмуте. А вот ЭМ типа 42 Glasgow (ЭУ комбинированная газотурбинная COGOG, две форсажные газовые турбины по 28 000 л.с., две маршевые газовые турбины по 4250 л.с.) после повреждения неразорвавшейся авиабомбой пришлось отправить на ремонт. Его аналог Coventry после попадания трех авиабомб затонул. Sheffield затонул после попадания ракеты Exocet.

Есть сведения и о получивших повреждения фрегатах типа 21 (ЭУ аналогична ЭМ типа 42). На фрегате Antelope при попытке разминирования двух попавших в корабль авиабомб одна из них взорвалась, что привело к гибели корабля. Ardent после попадания двух авиабомб загорелся и затонул. Зато фрегат Argonaut типа Leander (ЭУ котлотурбинная типа Y-136; две паровых турбины 15 000 л.с.; два котла) после попадания двух авиабомб (причем одна попала в котельное отделение) остался в строю.

При проведении операций ВМС США «Desert Shield» и «Desert Storm» в Персидском заливе в феврале 1991 года на иракских минах подорвались два боевых корабля. Десантный вертолетоносец LPH10 Tripoli (1966 г.; КТЭУ 16 910 л.с., два котла) получил незначительные повреждения, а крейсер УРО CG59 Princeton (1989 г.; ГТЭУ 2×(2×21 500, ГТД LM 2500)), получив повреждения гребного вала и винта, потерял ход, был отбуксирован и поставлен на двухнедельный ремонт.

 Платформа с газотурбинной (дизель-газотурбинной) ЭУ

Тактико-техническое задание на разработку нового БПК проекта 1155 (шифр «Фрегат») было выдано в 1972 году Северному ПКБ. Проект первоначально разрабатывался как улучшение СКР проекта 1135.

Для облегчения корабля, водоизмещение которого неуклонно росло, было решено изготовить надстройки из алюминиевого сплава АМГ-6 повышенной прочности и коррозионной стойкости, с включением стальных элементов в районах, подвергающихся воздействию пламени ракет. Два вертолета Ка-27 размещались в двух ангарах в корме, для чего применен корпус типа «двойной клин» (высокий острый нос – широкая и плоская кормовая часть), конструкция которого была отработана еще на противолодочных крейсерах типа «Москва» проекта 1123.

Предназначавшиеся для кораблей проекта 1155 перспективные газотурбинные двигатели так и не были освоены промышленностью в советское время. Окончание разработки ГТД М90ФР – 2006 год, агрегата на его базе – 2008 год. Поэтому двухвальная главная газо-газотурбинная энергетическая установка (ГГТЭУ) М9 была во многом идентична ЭУ М7, примененной на СКР 1135 и 11356, и включала маршевый (ДО63) и форсажный (ДТ59) газотурбинные двигатели на каждом валу суммарной мощностью 62 тыс. л.с.

Электроэнергетическая установка была значительно усилена и включала четыре газотурбогенератора ГТГ-1250 (АО «Пролетарский завод», Санкт-Петербург), по 1250 кВт каждый.

В итоге корабль проекта 1155 по своим основным тактико-техническим характеристикам стал преемником больших противолодочных кораблей проектов 1134А и 1134Б, но на новом качественном уровне.

В середине 1980-х по указанию Главкома ВМФ была проведена модификация корабля – проект 1155.1. Усилено вооружение: вместо двух 100-мм АК-100 установили одну более мощную АК-130, вместо комплекса ПЛУР «Метель» был размещен ПКРК «Москит», а вместо 533-мм торпедных аппаратов – универсальный ракето-торпедный комплекс ПЛУР «Водопад-НК». Средства ПВО были усилены заменой 30-мм автоматов на два ЗРАК «Кортик». Средства ПТЗ заменены на новый комплекс РБУ-12000 «Удав». Вместо гидроакустического комплекса «Полином» на корабле разместили новый ГАК «Звезда-2».

Двухвальная главная газо-газотурбинная энергетическая установка М9Б включает маршевый (ДО90) и форсажный (ДТ59) газотурбинные двигатели на каждом валу суммарной мощностью 74 тыс. л.с. 

Планировалось начать серийное строительство кораблей проекта 1155.1 на заводе «Янтарь» в Калининграде, но до распада СССР удалось заложить только два корпуса, а ввести в строй лишь головной – «Адмирал Чабаненко».

В начале 1990-х годов появился проект 11000 – классический вариант эсминца. Водоизмещение: стандартное – 9150 т, полное – 10 800 т. Длина 169 м. Вооружение: одноствольная 130-мм универсальная артустановка А-192; две пусковые установки в носу побортно для ЗРК «Ураган»; два комплекса «Кортик»; восемь строенных пусковых установок вертикального старта для ПКР «Оникс»; вертолет.

К середине 1990-х проект 11000 был обновлен. Водоизмещение составило: стандартное – 9220 т, полное – 10 900 т. Длина корабля осталась прежней. Изменения коснулись в основном систем ПВО. Проектом предусмотрен ЗРК «Полимент-Редут», а «Кортик» заменен на «Палаш». Но обе системы так и не были доведены до стадии принятия на вооружение. Для обоих вариантов корабля планировалась ГГТЭУ типа М47, состоящая из четырех ГТД типа М90 (суммарная мощность 100 тыс. л.с.) и двух редукторов. К сожалению, работы над новым эсминцем были прекращены на стадии технического проекта.

Подчеркнем, все ГТД и ГТУ на их базе, которые нашли применение в ВМФ СССР и России, разработаны и произведены на «Южном турбинном заводе» («ЮТЗ»), ныне ГП «Научно-производственный комплекс газотурбостроения «Зоря – Машпроект» (г. Николаев, Украина).

На базе этих ГТУ создана и дизель-газотурбинная энергетическая установка (ДГТУ) типа М44 для кораблей проекта 1166.1 «Гепард 3.1». Она имеет в составе два газотурбинных двигателя ДО90 (общей мощностью 29 тыс. л.с.) и дизель 85Б (мощностью 8 тыс. л.с.) разработки и производства ЗАО «Русский дизель» (Санкт-Петербург).

В период 2008–2011 годов совместно НПКГ «Зоря – Машпроект» и ПАО «НПО «Сатурн» (Рыбинск) была разработана и создана дизель-газотурбинная установка М55Р для фрегатов проекта 22350. Установка типа CODAG обеспечивает раздельную работу дизелей (маршевый двигатель) и газотурбинных двигателей (форсажный). В качестве маршевой установки применены дизели 10Д49 разработки и производства ОАО «Коломенский завод» (мощностью 5200 л.с.).

Каждый агрегат М55Р имеет двухскоростную редукторную передачу РО55 («Зоря – Машпроект»), обеспечивающую совместную и раздельную работу дизелей и локальную систему управления. Сегодня производство редукторной передачи осваивает ПАО «Звезда» (Санкт-Петербург).

Форсажная установка будет представлена двумя ГТД М90ФР мощностью 27 500 л.с. каждый. На двух маршевых дизелях корабль будет иметь мощность 10 400 л.с., что даст скорость экономичного хода 15–16 уз (на испытаниях корабль показал 19 уз.). На полном ходу мощность составит 64 800 л.с., что обеспечит скорость 29–30 уз.

В настоящее время ПАО «НПО «Сатурн» (Рыбинск) в рамках Федеральной целевой программы (ФЦП) завершает создание отечественного ГТД типа М90ФР для дизель-газотурбинной установки фрегатов проекта 22350.

Таким образом, у отечественного кораблестроения имеются все возможности по созданию перспективных корабельных платформ с КТЭУ и ГТЭУ (ДГТЭУ). Их серийное производство позволит нам не зависеть от прихоти «партнеров».

Для полноценного решения задачи необходимо:

  • обеспечить приоритетное развитие отечественных (инновационных) предприятий, создающих корабельные ЭУ;
  • разработать ряд ФЦП по конкретным видам перспективных ЭУ с учетом наработок «узкой» ФЦП по дизелестроению;
  • создать на базе ОАО «ОСК» интегрированную структуру, которая взяла бы на себя общее руководство разработкой и созданием отечественной корабельной и судовой энергетики;
  • обеспечить (восстановить) государственное лицензирование видов деятельности, связанных с разработкой и созданием ЭУ для кораблей и судов;
  • препятствовать проникновению на рынки России и стран СНГ (ОДКБ) корабельной и судовой энергетики предприятий-посредников, допускающих поставку контрафактной продукции;
  • обеспечить выполнение требований отраслевых ГОСТов и других нормативных документов при создании судовых ЭУ и оборудования, особенно в интересах силовых ведомств;
  • поставить допуск иностранных поставщиков энергетического оборудования в жесткую зависимость от их участия в создании на территории России баз по обслуживанию и ремонту оборудования, подготовке персонала и в локализации производства комплектующих в нашей стране.

 

2017г., июнь   
"Новый оборонный заказ. Стратегии" 

Партнеры