Энергетические установки кораблей

Список сокращений и условных обозначений 7 Введение 15 1. Назначение, классификация, состав и размещение энергетической установки на корабле 19 1.1. Назначение и состав энергетических установок надводных кораблей и подводных лодок 19 1.2. Основы классификации и математического описания корабельных энергетических установок 23 1.3. Технико-эксплуатационные показатели главных корабельных энергетических установок 28 1.4. Особенности размещения корабельных энергетических установок 31 1.5. Организационные основы проектирования корабельных энергетических установок 35 2. Ядерные энергетические установки кораблей 40 2.1. Механизм ядерных процессов тепловыделения 40 2.1.1. Физические основы ядерной энергетики 40 2.1.2. Конструктивная схема ядерных реакторов и их классификация 44 2.1.3. Основы физики ядерных реакторов 47 2.1.4. Замедление и отражение нейтронов 49 2.1.5. Нейтронный поток и тепловая мощность ядерного реактора 51 2.1.6. Особенности теплообмена в активной зоне 53 2.1.7. Изменение реактивности в процессе работы ВВРД 55 2.2. Материалы биологической защиты активного оборудования 57 2.3. Управление ядерным энергетическим реактором 60 2.3.1. Избыточный коэффициент размножения и реактивность реактора 60 2.3.2. Развитие цепной реакции во времени 61 2.3.3. Роль запаздывающих нейтронов в управлении реактором 62 2.3.4. Способы управления цепной реакцией деления 63 2.3.5. Требования к СУЗ ядерных энергетических реакторов 64 2.3.6. Исполнительные механизмы СУЗ 66 2.4. Змеевиковые парогенераторы корабельных ядерных паропроизводящих установок 69 2.4.1. Конструктивная схема прямоточного парогенератора 69 2.4.2. Компоновка поверхности нагрева из цилиндрических змеевиков 70 2.4.3. Уравнения теплового и материального баланса ПГ 73 2.4.4. Тепловые расчеты ПГ. T, Q-диаграмма 74 2.4.5. T, H-диаграмма и ее свойства 75 2.4.6. Гидравлическое сопротивление однофазного потока в змеевиках 77 2.4.7. Конвективный теплообмен в змеевиковых трубах ПГ 78 2.4.8. Кризис теплообмена второго рода в змеевиковых поверхностях нагрева 80 2.5. Прямотрубные парогенераторы корабельных ядерных паропроизводящих установок 81 2.5.1. Методы интенсификации теплообмена в прямотрубных ПГ 81 2.5.2. Гидравлическое сопротивление и теплоотдача протяженных шнековых завихрителей 82 2.5.3. Гидравлическое сопротивление и теплоотдача каналов с локальными шнековыми завихрителями 84 2.5.4. Гидравлическое сопротивление и теплоотдача прямотрубных каналов с ленточными завихрителями 86 2.5.5. Методы оценки эффективности процессов интенсификации теплообмена 87 2.5.6. Теплогидравлическая неустойчивость парогенерирующих каналов 92 2.6. Основные системы двухконтурных ядерных паропроизводящих установок 93 2.7. Принципиальные схемы корабельных ядерных энергетических установок 102 2.7.1. Ядерные энергетические установки подводных лодок 102 2.7.2. Использование ЯЭУ малой мощности на дизель-электрических подводных лодках с полным электродвижением 122 2.7.3. Ядерные энергетические установки надводных кораблей 127 2.7.4. Реакторные установки РУ РИТМ-200Б и РУ РИТМ-400 134 2.7.5. Отечественные реакторные установки малой мощности 138 2.8. Перспективы развития ядерных энергетических установок кораблей 140 3. Котлотурбинные энергетические установки кораблей 144 3.1. Состав котлотурбинной энергетической установки и ее термодинамический цикл 144 3.2. Основы теории паровых котлов органического топлива 149 3.3. Основы теории корабельных паровых турбин 159 3.4. Устройство составных частей ГТЗА 172 3.5. Основные показатели корабельных паровых котлов 182 3.6. Основные системы котлотурбинной энергетической установки 194 3.7. Этапы развития корабельных котлотурбинных энергетических установок ВМФ Российской Федерации 198 3.8. Анализ состояния зарубежных корабельных котлотурбинных энергетических установок 202 3.9. Проблемы и перспективы дальнейшего развития корабельных котлотурбинных энергетических установок 208 4. Газотурбинные энергетические установки кораблей 211 4.1. Общие сведения о корабельных газотурбинных установках 211 Состав и классификация газотурбинных энергетических установок 211 Цикл ГТЭУ с изобарным подводом теплоты 213 Устройство и принцип действия газотурбинного двигателя 215 4.2. Основное оборудование корабельных ГТЭУ 217 Особенности проектирования газовой турбины 217 Охлаждение деталей газовых турбин 221 Компрессоры газотурбинных двигателей корабельных ГТЭУ 223 Камеры сгорания газотурбинных двигателей корабельных ГТЭУ 229 Определение длины и массы корабельного газотурбинного двигателя 233 Особенности воздухопроводов и газоотводов корабельных ГТЭУ 234 4.3. Корабельные газотурбинные установки 235 Основные этапы развития корабельных ГТЭУ 235 Газотурбинные установки надводных кораблей 239 4.4. Корабельные газо-газотурбинные энергетические установки 257 Режимы работы и характеристики корабельных энергетических установок 257 Эксплуатационные показатели ГТД и расчет номинальных параметров отдельных двигателей в составе ГГТЭУ 259 Анализ режимов работы ГГТЭУ при помощи эксплуатационной диаграммы 263 Выбор состава работающих двигателей ГГТЭУ с целью обеспечения назначенной скорости хода при минимальном расходе топлива на милю пути 265 Определение оптимальной по расходу топлива скорости хода корабля 268 4.5. Газотурбинные установки замкнутого цикла 270 4.6. Перспективы развития корабельных ГТЭУ 276 5. Дизельные энергетические установки кораблей 279 5.1. Устройство двигателей внутреннего сгорания и классификация дизелей 279 Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания 279 Классификация дизелей 281 5.2. Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания 284 Цикл с изохорным подводом теплоты – цикл Отто 284 Цикл с изобарным подводом теплоты – цикл Дизеля 286 Цикл со смешанным подводом теплоты – цикл Тринклера 287 5.3. Принципы устройства и действия четырехтактных и двухтактных дизелей 289 5.4. Параметры, характеризующие эффективность и экономичность работы двигателей внутреннего сгорания 293 5.5. Тепловой и эксергетический балансы дизеля 295 5.6. Системы дизельных установок 298 5.7. Основные этапы развития корабельных дизельных энергетических установок 312 5.8. Корабельные дизельные энергетические установки 321 6. Комбинированные главные энергетические установки кораблей 344 6.1. Состав корабельной комбинированной главной энергетической установки 344 Понятие комбинированной энергетической установки корабля 344 Состав комбинированных главных энергетических установок, содержащих ГТД 345 6.2. Основные классы надводных кораблей с комбинированной главной энергетической установкой 348 6.3. Характеристики двигателей, входящих в состав комбинированной ГЭУ 358 Корабельные газотурбинные двигатели 358 Двигатели внутреннего сгорания 359 Котлотурбинные установки 361 6.4. Универсальные характеристики гребных винтов и пропульсивного комплекса корабля 361 6.5. Основные показатели корабельных дизель-газотурбинных энергетических установок 365 6.6. Корабельные комбинированные электроэнергетические установки с полным электродвижением 370 7. Воздухонезависимые энергетические установки кораблей 415 7.1. Краткая история развития ВНЭУ подводных лодок 415 7.2. Воздухонезависимые энергоустановки с дизелями, работающими по замкнутому циклу 425 7.3. Воздухонезависимые энергоустановки с двигателями Стирлинга 447 Принцип действия двигателя Стирлинга 447 Устройство двигателя Стирлинга 449 Рабочее тело для ДВПТ 451 Зависимости для определения массогабаритных показателей ДВПТ 452 Опыт использования двигателей Стирлинга на кораблях 454 7.4. Паротурбинная установка замкнутого цикла типа MESMA 458 7.5. Жидкостные и твердотопливные газогенерирующие генераторы на гидрореагирующем топливе 460 7.6. Энергетические установки с батареями топливных элементов 463 7.7. Термоэлектрические генераторы (ТЭлГ) 529 Принцип действия ТЭлГ 529 Взаимосвязь термоэлектрических эффектов 530 Коэффициент полезного действия ТЭлГ 532 Термоэлектрические материалы, используемые для изготовления элементов ТЭлГ 535 Изотопные ТЭлГ 537 Реакторные ТЭлГ 539 7.8. Термоэмиссионные генераторы (ТЭмГ) 543 Термоэлектронная эмиссия 543 Типы термоэмиссионных генераторов и режимы их работы 545 Тепловые трубы 547 Изотопные термоэмиссионные энергетические установки 549 Реакторные термоэмиссионные энергетические установки 550 7.9. Магнитогидродинамические преобразователи энергии 553 Принципы МГД-преобразования энергии 553 МГД-установки с жидкометаллическим рабочим телом 554 Термодинамические основы расчета жидкометаллической МГД-установки с сепарацией пара 556 Характеристики работы инжектора в жидкометаллической МГД-установке с конденсацией пара 559 7.10. Перспективы развития корабельных воздухонезависимых энергетических установок 564 Заключение 565 Литература 567