История электротехники - Коллектив авторов

В обеспечение реализации этой программы в 1946–1949 гг. создается несколько новых ЦКБ и НИИ, значительное развитие получает экспериментальная база ЦНИИ-45, воссоздается ЦНИИ военного кораблестроения в системе ВМФ. В первые послевоенные годы модернизация и новое проектирование ЭЭС кораблей и подводных лодок выполнялись на освоенном электрооборудовании постоянного тока.

Примером такого подхода могут служить:

ЭЭС постоянного тока проекта эскадренного миноносца (ЦКБ-53), состоящая из двух ТГ мощностью по 150 кВт, двух аварийных ДГ мощностью по 75 кВт и одного стояночного ДГ 25 кВт напряжением постоянного тока 230 В;

дизель-электрические ПЛ послевоенной постройки, имеющие на валах двухъякорные ГЭД постоянного тока напряжением 175–320 В и электродвигатель экономического хода.

В 1948 г. ЦКБ-53 был разработан технический проект первого послевоенного эскадренного миноносца с ЭЭС переменного тока, ставшего после строительства экспериментальным кораблем «Неустрашимый». Рабочие чертежи разрабатывались в 1949–1950 гг.

К 1950 г. электротехнической промышленностью было освоено основное электрооборудование переменного тока: генераторы серии МС, электродвигатели серии МАФ, MP, MAP, новые серии ГРЩ, измерительные приборы и установочные автоматы в ударостойком исполнении.

В качестве источников электроэнергии на корабле были установлены два турбогенератора мощностью по 400 кВт, два дизель-генератора мощностью по 200 кВт и один стояночный турбогенератор мощностью 100 кВт. Все генераторы напряжением 230 В частотой 50 Гц. Турбогенераторы, дизель-генераторы и ГРЩ были размещены в двух электростанциях. Каждый ГРЩ имел отдельные шины ТГ и ДГ, соединяемые между шинным автоматом. К шинам ДГ подключены потребители, работа которых не должна прекращаться в боевом режиме или при остановке ТГ. Второе резервное питание эти потребители получали от шин ГРЩ турбогенератора удаленной электростанции. Испытания на эсминце «Страшный» (1940 г.) выявили, что прямой пуск асинхронного электродвигателя обеспечивается (при сохранении при этом качества электроэнергии в нормированных пределах) при его мощности около 20% от мощности наименьшего генератора, работающего в режиме. Поэтому электродвигатели были применены с короткозамкнутым ротором. Вся система распределения электроэнергии трехпроводная незаземленная фидерно-групповая с защитой от токов короткого замыкания. В отличие от кораблей предыдущих проектов впервые в отечественном кораблестроении взамен кабелей СРМ были применены кабели марок КНРП, КНРЭ и их разновидности.

С учетом важности внедрения переменного тока и определения принципов построения ЭЭС были проведены испытания исследовательского характера по расширенной программе во время швартовных и ходовых испытаний. На испытаниях были определены:

устойчивость параллельной работы генераторов;

способ синхронизации и окончательный выбор его;

селективность защиты путем проведения натурных коротких замыканий в различных точках системы;

устойчивость работы и сохранение параметров в норме при пусках мощных асинхронных электродвигателей;

работоспособность рулевого устройства и якорного шпиля в наиболее тяжелых режимах.

Большой вклад в разработку ЭЭС и проведение расширенных испытаний внесли сотрудники ЦКБ-53 В.А. Торопов — главный конструктор по электрооборудованию; М.И. Величко — начальник электротехнического отдела; работник Электромортреста П.И. Щербинин — непосредственный исполнитель настройки ЭЭС и проведения всех видов испытаний.

В связи с ростом токов короткого замыкания при увеличении мощности ЭЭС в 1957–1958 гг. ЦКБ-53 была разработана ЭЭС на переменном токе напряжением 380 В. В дальнейшем, как правило, ЭЭС надводных кораблей и гражданских судов создавались на напряжение 380 В. На подводных лодках ЭЭС на переменном токе начали внедрять с 1967 г.

В 50-х годах одновременно с разработкой комплексов вооружения начались интенсивные проектные и комплексные исследовательские работы по поиску оптимальных типов ПЛ и НК с ракетным оружием и другими техническими средствами.

В связи с дальнейшим повышением роли ЭЭС в обеспечении надежности электроснабжения атомных энергетических установок (АЭУ), оружия, радиоэлектронных систем вооружения (РЭВ) и других технических средств в апреле 1965 г. на базе исследовательских и технологических подразделений ЦКБ-55 был организован Научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии (НИИСЭТ), впоследствии переименованный в Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии (ЦНИИСЭТ). В рассматриваемый период директорами института были А.А. Азовцев, В.А. Косенков, П.И. Щербинин.

ЦНИИСЭТ были выполнены важнейшие работы, позволившие ему внедрить комплекс методик, стандартов и нормативно-технической документации, обеспечивающий проектирование судостроительными конструкторскими бюро ЭЭС (методы расчета переходных процессов, динамической устойчивости, искажения кривой и несимметрии напряжения, токов короткого замыкания, структурной надежности, электрических нагрузок, защиты и др.), разработку электромонтажных чертежей по установке электрооборудования, приборов и монтажу кабелей на кораблях и судах, а также производство работ по подготовке и подключению кабелей в электрооборудовании и приборах различных отраслей промышленности. Специалисты ЦНИИСЭТ принимали участие в периоды строительства и испытаний кораблей и судов всех типов в настройке электрооборудования, проведении натурных коротких замыканий в ЭЭС, проверке селективности защиты, обеспечении электромонтажных и других работ.

С середины 60-х годов по 1991 г. достигнут значительный прогресс в создании атомных и дизель-электрических подводных лодок и надводных кораблей с различными видами ракетного, торпедного, зенитного и артиллерийского вооружения. Период с середины 60-х годов до начала 80-х явился «золотым веком» отечественного судостроения.

Следующее десятилетие, ставшее «лебединой песней» нашего судостроения — это период, когда начали вступать в строй наиболее совершенные ПЛ и НК третьего поколения, качественно превосходящие своих предшественников.

В 1955–1991 гг. коллективы проектных организаций совместно с многочисленными научно-исследовательскими институтами, заводами, строителями, поставщиками комплектующего оборудования, службами и личным составом ВМФ внесли большой вклад в развитие ЭЭС и электрооборудования. В этот период основные проектных организаций были направлены на разработку нескольких десятков экспериментальных и серийных кораблей с ракетным и другими видами оружия, причем многие из них остались нереализованными.

Значительный научный и практический вклад в создание и развитие ЭЭС и корабельного электрооборудования при проведении проектирования, строительства и испытаний больших серий подводных лодок и надводных кораблей внесли главные конструкторы по электрооборудованию:

Г.Я. Альтшулер, B.C. Соколов — дизель-электрические и атомные подводные лодки (ЦКБ морской техники «Рубин» — ЦКБ-18);

В.П. Горячев, С.П. Катков — атомные подводные лодки (СПМБМ «Малахит» — СКБ-143 и ЦКБ-16);

П.И. Щербинин — большие противолодочные корабли, надводные крейсеры, тяжелые атомные ракетные крейсеры (Северное ПКБ — ЦКБ-50);

Н.А. Кузнецов, А.И. Андреев — противоминные корабли, спасательные суда (Западное ПКБ — ЦКБ-50);

В.М. Морозов — быстроходные ракетные и артиллерийские катера, десантные катера на воздушной подушке и глубокопогружных управляемых подводных крыльях (ЦМКБ «Алмаз» — ЦКБ-5);

Б.Н. Бровкин — заместитель главного конструктора проекта, начальник электротехнического отдела (Невское ПКБ — ЦКБ-17).

Создание первой отечественной атомной подводной лодки (АПЛ) стало крупным научно-техническим достижением в области военного кораблестроения (1958 г.). Атомная энергетическая установка придала совершенно новые тактико-технические свойства подводным лодкам. ЭЭС первой АПЛ была постоянного тока напряжением 175–320 В, состояла из двух генераторов с приводом от главного турбозубчатого агрегата (ГТЗА) (основные источники электроэнергии), двух ГЭД, двух резервных ДГ и двух групп аккумуляторных батарей (АБ).

Гребные электродвигатели могут использоваться в качестве генераторов при работе на гребной винт. В ЭЭС обеспечено непрерывное питание электропотребителей при переводе нагрузки с генераторов на АБ при помощи запорного вентильного устройства. Указанный принцип непрерывного питания был применен на всех последующих АПЛ.

АПЛ, вступившие в строй в 1967 г., имеют ЭЭС переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380 В с ТГ типа ТМВ с водяным охлаждением статора и ротора генераторов, ГЭД и резервными ДГ. Зарядка АБ, а также питание от них потребителей сети частотой 50 Гц обеспечивается при помощи обратимых преобразователей переменно-постоянного тока. Сеть распределения фидерно-групповая. На лодках третьего поколения в большей степени применены автоматизированное управление ЭЭС и статические преобразователи.