Ядерные реакторы
РБМК 1000
Математика
Курсовые
Альтернативная энергетика
ВВЭР
Информатика
Черчение

Теплоэнергетика

Реактор БН
Сопромат
Электротехника
Ядерная физика
Ядерное оружие
Графика
Карта

Нетрадиционные виды получения электрической энергии

Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество — запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

Атомные подводные лодки и надводные корабли

  С 1955 по 1996 гг. в бывшем СССР построено около 250 атомных подводных лодок и 5 надводных кораблей. Помимо этого был сконструирован ядерный реактор (класса "Нюрка"), который предполагалось устанавливать на дизельные подводные лодки. К Северному флоту приписано 2/3 всех атомных подводных лодок России, 1/3 приходится на Тихоокеанский флот. На Черноморском и Балтийском флотах атомные подводные лодки не базируются.

 К концу 80-х годов по общему количеству атомных и дизельных подводных лодок СССР превзошел подводные флоты всех государств, включая США.

 Согласно условиям договоров СНВ-1 и СНВ-2 и в результате физического и морального старения, из боевого состава ВМФ России уже выведено 138 атомных подводных лодок. На сегодня в боевом составе Северного флота находятся 67 атомных подводных лодок и два атомных крейсера. В состав Тихоокеанского флота входят 42 атомные подводные лодки, один атомный крейсер и один атомный корабль связи.

 Атомные подводные лодки (АПЛ) строились на четырех судостроительных заводах. Строительство первой АПЛ началось в 1955 г. на "Северном машиностроительном предприятии" в г. Северодвинске. 1957 года к строительству АПЛ приступает Амурский завод (г. Комсомольск-На-Амуре) с достроечной базой в поселке городского типа большой Камень. В 1960 г. атомные ПЛ начинают строить еще два завода:

"Красное Сормово" (г. Нижний Новгород), и Ленинградское Адмиралтейское Объединение, (ЛАО, г. Санкт-Петербург). Атомные надводные корабли строились на Балтийском заводе в г. Санкт-Петербурге. Вплоть до 1992 года строилось и спускалось на воду от 5 до 10 АПЛ в год.

 В основном АПЛ строились в г. Северодвинске. Всего здесь было спущено на воду 125 атомных подводных лодок, на Амурском заводе -56 АПЛ, на ЛАО - 39 и на заводе "Красное Сормово" - 25. Те АПЛ, корпуса которых делали в Нижнем Новгороде, транспортировались с помощью специализированного дока по системе внутренних вод России (Волжские и Карельские каналы) в Белое море, где достраивались и проходили испытания в г. Северодвинске.

 Начиная с 1992 года количество строящихся атомных подводных лодок сократилось до 1-2 в год. Сегодня строительством АПЛ занимается только "Северное машиностроительное предприятие" в г. Северодвинске.

 Постановление Советского Правительства о строительстве первой атомной подводной лодки было принято 21 декабря 1952 г. К этому времени уже велись исследования в области создания атомной энергетической установки. Было завершено строительство первого водо-водяного реактора в г. Обнинске (Московская область), немного позже создан реактор на жидко-металлическом теплоносителе. Оба реактора использовались для проведения исследований в области ядерной энергетики, а также служили тренажерами для подготовки экипажей АПЛ. На этих установках проходили обучение члены экипажей первых атомных подводных лодок.

 Формирование экипажа для службы на первой атомной ПЛ началось в 1954 г. В 1955 г. была пущена первая атомная энергетическая установка и началось обучение экипажей для двух первых АПЛ К-3 и К-5. Формирование и обучение экипажей для АПЛ К-8, К-14 и К-19 началось в 1956 г. В этом же году был пущен прототип реактора с жидко - металлическим теплоносителем и началось обучение экипажа для АПЛ с ЖМТ К-27.

 Строительство первой советской атомной подводной лодки К-3 ("Ленинский Комсомол") началось 24 сентября 1955 г. в г. Молотовске (сегодня г. Северодвинск). АПЛ была спущена на воду 9 августа 1957 г., Первый пуск ядерной энергетической установки был дан 3-4 июля 1958 г. Так как США еще 17 января 1954 г. приняли в состав флота первую атомную подводную лодку, Постановлением Совета Министров СССР от 22.10.55 г. было предписано начать строительство атомных ПЛ, не дожидаясь результатов испытаний головной К-3. Принятые на вооружение в США и СССР атомные подводные лодки, оснащенные атомным оружием, могли подойти к берегам противника незамеченными. Это направление развития военной техники способствовало нарастанию гонки вооружения. АПЛ первого поколения были стратегическими АПЛ, которые имели на борту от 3 до 8 баллистических ракет с ядерными боеголовками. В 1992 г. выведена из эксплуатации последняя лодка этой серии.

 С 1971 по 1992 гг. было построено 43 АПЛ второго поколения. Каждая АПЛ этой серии могла нести от 12 до 16 баллистических ракет с дальностью стрельбы 9000 км.Часть АПЛ имели на вооружении крылатые ракеты и предназначались для борьбы с ударными авианосными группировками, и надводными кораблями, и подводными лодками противника. На сегодняшний день АПЛ второго поколения поэтапно выводятся из эксплуатации.

 Строительство первой серии АПЛ третьего поколения (класса "Тайфун") началось в 1977 г. Первая АПЛ этого класса вошла в боевой состав в 1981 г. К 1989 г. было построено 6 АПЛ класса "Тайфун" - самых больших атомных подводных лодок в мире, способных нести 200 ракет с ядерными боеголовками. Идея создания таких мощных атомных подводных лодок заключалась в возможности получения превосходства сил на случай развертывания ядерной войны.

Проект АПЛ (РФ)

Класс АПЛ (НАТО)

Фото

Период разработки документации

941

«Тайфун»

1998-1999


667БДР

«Дельта-III»

2000-2002

667БДРМ

«Дельта-IV»

2001-2002

949А

«Оскар-II»

2001-2002

671РТ

«Виктор-II»

2003- 2004

671РТМ

«Виктор-III»

2004

941

«Тайфун»

2004-2

005

671 и модификации

«Виктор»

2005

 В отличие от лодок второго поколения, на кораблях третьего поколения используется более безопасная и совершенная атомная энергетическая установка, совершенствуются системы электроники и радиотехнического вооружения, понижается шумность подводных лодок. В 1980 г. в боевой состав Северного флота входит первая АПЛ (класса "Оскар- I"), оснащенная крылатыми ракетами типа "Гранит" для борьбы с авианосными группировками противника. Строительства АПЛ (класса "Оскар - II") началось несколькими годами позже. Четыре многоцелевые АПЛ (класса "Сиерра") вошли в боевой состав флота в период между 1984 г. и 1993 г. Корпус этих АПЛ был сделан из титановых сплавов. С 1982 года начинается строительство усовершенствованной версии АПЛ класса "Сиерра" - атомных подводных лодок (класса "Акула"). Эти лодки самые современные среди АПЛ российского ВМФ, имеющие повышенную скрытность за счет увеличения глубины погружения и снижения уровня шумности.

 

 Запуск ракеты на Северном полюсе

 Некоторые АПЛ класса "Акула", построенные в середине 80-х гг., позднее были усовершенствованы с целью уменьшения уровня шумности. Последние АПЛ этого класса имеют уровень шумности меньший, чем те, что были введены в эксплуатацию в 1990 г. Эти подводные лодки классифицируются как "Акула- II" и в длину превосходят АПЛ класса "Акула-I" на 4 метра, В настоящее время продолжается строительство только двух проектов АПЛ третьего поколения (классов "Оскар" и "Акула"). /25/


«Акулы» на отдыхе

 За всю историю строительства АПЛ было создано 5 несерийных или экспериментальных кораблей. Это подводные лодки К-27, "Ноябрь" ЖМТ, К-222 (162), "Папа", К-278, "Комсомолец", класса "Юниформ" и класса "Экс-рей".

 Через год после вступления в состав ВМФ первой АПЛ (К-3) в декабре 1959 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР "О создании новой скоростной подводной лодки, новых типов энергетических  установок и научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектных работ для подводных лодок". На этой основе была финансирована и построена единственная в мире АПЛ К-222, подводная скорость которой до сих пор является мировым достижением (44,7 узлов), а промышленность СССР создала новую отрасль с технологией использования титановых сплавов. Позднее были построены серийные АПЛ с титановыми прочными корпусами. Основные преимущества титановых АПЛ заключались в их способности погружаться на  глубину, недоступную стальным атомным подводным лодкам, и развивать большую скорость. Сегодня производство титановых АПЛ прекращено.

 Подводная лодка "Комсомолец", затонувшая у побережья Норвегии в апреле 1989 г., имела возможность применять оружие (торпеды) на глубине около 1000 метров. Это была самая глубоководная АПЛ в мире, установившая рекорд погружения - 1022 м.

 Подводные российские  истребители вражеских субмарин, не всплывая, в том числе под многометровым слоем льда, могут совершить кругосветный боевой поход. СЕМЬ подводных "хищников" третьего поколения: "Барс", "Волк", "Вепрь", "Рысь", "Ягуар", "Леопард" и "Пантера" - получили кошачьи  имена от своих исторических тезок - первых русских лодок императорского подводного флота, созданного по Указу Николая 11 в 1916 г. До 90-х годов в целях секретности почти все советские подлодки были номерными.

 Самые бесшумные в мире атомные субмарины могут круглосуточно вести секретное слежение за "иностранцами". Если потребуется - уничтожать или ставить хитроумные минные поля, а из-под воды наносить ракетные удары по корабельным группировкам и береговым объектам. До сих пор американские моряки называют эту дивизию истребителей, сформированную еще в СССР, "звериным оскалом социализма".

АПЛ "Тигр", пр. 971"Гепард" - подводный охотник.

Рисунок 8 «Кошачье семейство»

  За двадцать лет военной биографии "морские кошки" совершили 33 боевых похода. Провели в них около семи лет и прошли в океанских глубинах более 210 тысяч миль — почти 10 кругосветных плаваний.

 Несмотря на почетный возраст ("Леопард" был заложен в 1988 г., а спущен на воду в 1992 г.), он оказался самым надежным и безопасным в грозном "зверинце" соединения. Стометровое тело субмарины диаметром 14 метров легко идет под водой со скоростью 35 узлов (более 60 км в час), в надводном положении - 20 узлов.

Краснознаменный крейсерский атомоход ныряет на глубину 500 метров и может провести не одну боевую схватку с противником. На экипаж в 70 человек (в основном офицеры, мичманы и 10 матросов срочной службы) - 8 торпедных аппаратов, комплекс малогабаритных крылатых ракет РК-55 "Гранат" (аналог американских "Томагавков") и много другого убийственного вооружения.

 “Леопард” по конструкции гораздо сложнее космических станций. Недаром системы жизнеобеспечения первых звездных аппаратов отрабатывались на подводных лодках. Автономность АПЛ велика, и в Мировом океане для нас нет недосягаемых точек. Мощный атомный реактор обеспечивает всю жизнь на лодке. Вода для бани, питья, приготовления пищи добывается в океане, а затем “варится” в специальных опреснителях. Воздух тоже берется из морской воды. Продолжительность боевого похода ограничивается только запасом продуктов. Подлодка может идти на автопилоте по заданным бортовым компьютером курсу, глубине и т.д. При этом “зверьком” управляют 3 человека.

  С помощью ядерного реактора на гребной вал подлодки “выбегает” сумасшедшая мощь – “табун в 43 тысячи лошадиных сил”. И это при том, что реактор работает на 40% своих возможностей.

Атомные суда в мирных целях Самая Важная сфера применения ядерных энергетических установок – это морской флот и прежде всего ледокольный флот.

В начале ноября 1984 г. в Керчи на судостроительном заводе "Залив" им. Б. Е. Бутомы состоялась торжественная закладка первого отечественного ледокольно-транспортного судна с атомной энергетической установкой - лихтеровоза-контейнеровоза "Севморпуть".

Ядерные энергетические установки АПЛ также делятся на четыре поколения. В основном на АПЛ установлены модификации атомных установок с реакторами типа ВВЭР.

2. Альтернативные источники энергии.
2.1. Понятие и классификация альтернативных источников энергии

Альтернативный источник энергии — способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений.

 К альтернативным или как их иногда называют возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) относят солнечную, ветровую, геотермальную, энергию приливов, волновую, биоэнергетику и энергию разности температур глубин морей и океанов и другие "новые" виды возобновляемой энергии.

Таблица 2

Классификация источников.

тип источников

преобразуют в энергию

Ветряные

движение воздушных масс

Геотермальные

тепло планеты

Солнечные

электромагнитное излучение солнца

Гидроэнергетические

падение воды

Биотопливные

теплоту сгорания возобновляемого топлива (например, спирта)

Принято условно разделять ВИЭ на две группы:

  Традиционные: гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии ГЭС мощностью более 30 МВт; энергия биомассы, используемая для получения тепла традиционными способами сжигания (дрова, торф и некоторые другие виды печного топлива); геотермальная энергия.

 Нетрадиционные: солнечная, ветровая, энергия морских волн, течений, приливов и океана, гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии малыми и микроГЭС, энергия биомассы, не используемая для получения тепла традиционными методами, низкопотенциальная тепловая энергия и другие "новые" виды возобновляемой энергии.

 

2.2.Виды альтернативных источников энергии и их применение. 

2.2.1. Энергия солнечного света.

 

Солнечная энергетика или гелиоэнергетика представляет собой использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде; солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и в перспективе может стать экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов — производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.
Выделяют несколько способов получения электричества и тепла из солнечного излучения:

получение электроэнергии с помощью фотоэлементов; преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин: паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны; двигатель Стирлинга и так далее; гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах); термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергию в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор); солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием); преимущество — запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

 Солнечная энергия – это кинетическая энергия излучения (в основном света), образующаяся в результате реакций в недрах Солнца. Поскольку её запасы практически неистощимы (астрономы подсчитали, что Солнце будет «гореть» еще несколько миллионов лет), ее относят к возобновляемым энергоресурсам. 

 Солнечная энергия, падающая на поверхность одного озера, эквивалентна мощности крупной электростанции.

Получение энергии с помощью фотоэлементов

 

 Солнечная энергия - наиболее грандиозный, дешевый, но и, пожалуй, наименее используемый человеком источник энергии.

Перспективы солнечной энергетики Сгенерированная на основе солнечного излучения энергия сможет к 2050 году обеспечить 20-25 % потребностей человечества в электричестве и сократит выбросы углекислоты. Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать около 9 тысяч тераватт-часов — или 20-25 % всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно

Инженерная графика

 

Сопромат