Техника - молодёжи 1988-09, страница 29

университетов в Кобе и Осака (группа Эити Теда) провела успешные испытания деревянной модели судна «СТ-500» (длина — 3,6 м, ширина — 0,7 м, масса — 700 кг). Движитель — также открытого типа с внешним магнитным полем, создаваемым двумя сверхпроводниковыми обмотками. Пара стационарных электродов из титана, покрытого платиновым сплавом, располагалась под днищем модели. Питание подавали по кабелю со стенки бассейна.

Во время испытаний были зарегистрированы рекордные скорость хода (0,6 м/с) и упор (15 ньютонов). Потребляемая мощность не превышала 3 кВт.

В 1986 году в Японии исследовательская группа при участии фирмы «Тоси-ба» построила модель судна с электромагнитным движителем замкнутого типа. Во время испытаний в бассейне двухметровая модель уже развивала скорость до 2 м/с. Именно этот успех особенно обнадежил специалистов и позволил наметить постройку судна, упомянутого в начале обзора. Оно будет иметь электромагнитный движитель замкнутого типа, который, как предполагают, обеспечит упор в 8 килоньютонов, что позволит достичь скорости в 8 узлов.

Проработки ученых показывают, что к концу XX века могут быть созданы крупные надводные и подводные суда с электромагнитными движителями, гарантирующими скорость хода до 100 узлов!

Японские исследователи во главе с известным уже нам Сёдзи совместно со Специалистами финской фирмы «Вярт-силя» разработали проектную концепцию мощного ледокола «СТ-4000» с электромагнитным движителем открытого типа (см. рис.). За основу был взят западногерманский научно-исследовательский ледокол «Полярштерн» водоизмещением 10 970 т с дизель-редук-торной энергетической установкой мощностью 14,7 МВт.

В состав движительного комплекса входят 12 двухполюсных сверхпроводящих обмоток «САГЕ-7» длиной 13 м, размещенных в трех (по два с каждого борта) рядах внутри корпуса, с двумя электродами каждый. Обмотки с 522 витками из специального сплава на основе ниобия поместят в гелиевый криостат массой 140 т. Проектная ицдукция этого устройства равна 7 тесла. Чтобы замкнуть магнитный поток такой величины внутри обмотки — это необходимо для защиты людей от действия сильных магнитных полей и для исключения наведения вихревых токов в окружающих корпусных конструкциях,— нужен экран в виде стального листа толщиной 200 мм! По сути дела, ледокол превратился бы в транспортировщика стального листа. Но современная технология дает выход из этой противоречивой ситуации: была разработана эквивалентная по защитным свойствам слоистая конструкция, состоящая из 12-микронной ниобийтитановой фольги и пяти слоев изоляции из алюминиевой фольги толщиной 10 мк.

Согласно расчету при силе тока на электродах в 20 кА упор одной пары обмоток составит 150 килоньютонов, а при токе в 500 кА упор достигает 4 меганьютонов. Для получения наибольшей движущей силы обмотки располагают по окружности радиусом 11,5 м. Поэтому поперечное сечение подводной части ледокола принято полукруглым, обмотки расположены через равные интервалы в 3 м с попеременной установкой анодов и катодов. Это позволяет получать от четырех обмоток упор в семь раз больший, чем при использовании одинарной обмотки.

На корпусе такого ледокола нет никаких выступающих частей — например, обычного для его традиционных собратьев винторулевого комплекса, который наиболее часто повреждается при ходе во льдах. А дополнительный местный нагрев морской воды и пневмопо-душка, образующаяся за счет барботиро-вания водорода и кислорода при неизбежном электролизе воды, будут способствовать ледопроходимости судна.

Заканчивая этот обзор, еще раз подчеркнем: одно из важнейших достоинств электромагнитных движителей — малый расход энергии. Ведь ток в обмотках сверхпроводящего электромагнита практически не затухает. Поэтому обеспечить работу собственно движителя на полной мощности может сравнительно небольшой источник электроэнергии, поддерживающий разность потенциалов на электродах и работу криогенной установки. Использование же высокотемпературной сверхпроводимости, как считают эксперты, поставит судовые электромагнитные движители и вовсе вне всякой конкуренции.

От редакции

Первым, кто предложил магнитогид-родинамический способ перемещения судна и испытал соответствующую конструкцию, был знаменитый советский изобретатель Александр Григорьевич Пресняков. Осенью 1954 года он продемонстрировал модель своего «ионохода», а затем оформил заявку на изобретение (приоритет от 4 апреля 1955 года). Увы, блестящая идея у нас так и не получила развития, более того — она даже не была запатентована.

Схеме судна «СТ-500». I — электроды, 2 — внутренняя стенка корпуса крио-стата, 3 — сверхпроводящая обмотка,

4 — наружная стенка корпуса криоста-та, 5 — корпус судна, 6 — покрытое тефлоном днище

Поперечное сечение по крмостату модели «СТ-500»: I — корпус модели, 2 — трубка системы охлаждения, 3 — электрод, 4 — сверхпроводящая обмотка,

5 — внутренняя стенка корпуса криос-тата, 6 — радиационный экран, 7 — наружная стенка корпуса крностата.

Компоновка электромагнитного движителя на ледоколе типа «Лолярштерн»: I — корпус ледокола, 2 — сверхпроводящая обмотка, 3 — электрогенератор, 4 — рефрижераторная установка, 5 — гоковвод, 6 — резервная цистерна с гелием, 7 — гелиевый компрессор, 8 — азотный компрессор, 9 — магнитный экран.