Техника - молодёжи 1988-09, страница 27
Электроходы— будущее мореплавания Oner БЕРЕЖНЫХ, инженер-кораблестроитель Открытие довольно простых керамических композиций, обладающих сверхпроводимостью при азотных и даже почти что комнатных температурах, вызвало взрыв интереса не только в научном мире. Оно сразу сделало реальными самые, как казалось еще год-два назад, фантастические мечты конструкторов, инженеров, изобретателей. И, пожалуй, одна из наиболее заманчивых сфер практического использования — судостроение. Тут эксперты ожидают революцию, сравнимую разве что с переходом от паруса к машине. Весной 1988 года все газеты мира обошло сообщение о том, что Японская ассоциация содействия судостроению утвердила проект создания бесшумного и сверхскоростного «судна XXI века» с использованием эффекта сверхпроводимости. Уже в 1990 году она предполагает отправить в первое морское плавание свой экспериментальный аппарат «Ямото-1» водоизмещением 150 тонн. Как же собираются судостроители применить эффект сверхпроводимости в своих конструкциях? Генеральная идея проста — оборудовать судно магнито-гидродинамическим движителем (в дальнейшем будем называть его электромагнитным). Принцип создания тяги известен еще со школы: на проводник с током (вода всегда проводник, морская — больше, речная — меньше), находящийся в магнитном поле, действует сила, направление которой определяют по правилу правой руки. А высокотемпературная сверхпроводимость просто должна сделать этот замысел эффективным, экономичным. Теперь давайте рассмотрим, как это может выглядеть конкретно. Сразу отметим, что сами по себе электромагнитные движители не такая уж новинка для судостроения — по крайней мере, в идейном и экспериментальном плане. В последние десятилетия продуманы и просчитаны все их основные схемы. Если говорить о наиболее принципиальных, то их всего четыре: замкнутого типа на переменном или постоянном токе и открытого типа, также отличающиеся видом питающего тока. Возьмем в качестве примера наиболее простой движитель — замкнутого типа. Он представляет собой отрезок трубы, укрепленный на днище судна (в его диаметральной плоскости) и открытый с обоих концов для забортной воды. В трубе с помощью окружающего ее мощного электромагнита создают сильное магнитное поле. Одновременно через воду, находящуюся в трубе, пропускают постоянный ток — для этого установлены соответствующие электроды. Направление силовых линий магнитного поля и направление тока выбирают таким образом (например, силовые ли-ниии магнитного поля в трубе направлены вертикально вниз, а ток идет перпендикулярно к ним от левого борта к правому), что возникающая при их взаимодействии сила создает движение в трубе от носа к корме судна, а судно при этом начинает двигаться вперед Этот необычный водомет фактически представляет собой магнитогидродина- мический генератор наоборот. Или — еще более точный аналог — магнито-гидродинамический насос для подачи электропроводящей жидкости, который довольно давно применяют на металлургических заводах для транспортировки и разливки расплавленных металлов, а в ядерной энергетике — для подачи применяемых в качестве теплоносителя щелочных металлов с температурой 1000°С и выше. Как известно, они бывают кондукционными (с электродами) и индукционными (безэлектродными). По принципу действия такой движитель имеет много общего и с линейными двигателями, которые сейчас во всем мире создают и испытывают для будущего сверхскоростного (теоретически до 1500 км/ч) наземного транспорта. Только у судостроителей роль ста-торного рельса играет проводящая морская вода. По сравнению с обычной судовой установкой электромагнитная обладает многими преимуществами. Она практически не дает вибрации и шума — ведь гребной винт отсутствует. Исключительно просто управление — скорость и курс изменяют простым переключением тока. Рекордной в принципе может быть энергетическая эффективность, поскольку теоретический кпд движителя равен 80%. Отсутствие сложной, громоздкой системы валов, муфт и редукторов упрощает конструкцию и компоновку судна. Уникальным достоинством тут можно считать и возможность использования автоматического управления движением судна при проходе узкостей и маневрировании в порту. Для этого на морском дне строго по заданному маршруту проводки судна укладывают проводники (статор), заменяющие наружные электроды на корпусе судна, и тогда оно заходит в порт как бы на невидимом поводке. Такое решение применимо и при использовании судов с электромагнитными движителями на реках и пресноводных озерах. По сути дела, это путь к созданию судов-автоматов — без капитана и экипажа. Ведь курс над статором задается автоматически. Электромагнитный движитель может быть применен на любых судах — надводных и подводных, гражданских и военных. Особенно перспективен он для высокоскоростных судов, полупогружных катамаранов, подводных судов, ледоколов, судов с динамическим позиционированием, а также там, где надо работать в тесных акваториях. Японские эксперты считают, что первоначально электромагнитные движители будут у ледоколов и плавучих буровых установок полупогружного типа с динамическим позиционированием. Если обратиться к официальной истории, то первый патент на рассмотренный нами тип движителя выдан в США в 1961 году. Затем американец Стюарт Вей из компании «Вестингауз» предложил схему электромагнитного движителя постоянного тока с открытым магнитным полем, создаваемым сверхпроводящей обмоткой. Предлагался он 25 |
