Масса аккумуляторной установки

Аккумуляторная установка на ДЭПЛ обеспечивает хранение и накопление электроэнергии, а также расходование ее на питание гребной установки и общекорабельных потребителей.

В подводном положении аккумуляторная установка является единственным источником энергии, как для движения, так и для общекорабельных потребителей. В надводном положении и в положении РДП аккумуляторная батарея, входящая в состав установки, может быть заряжена от дизель-генераторов (схема полного электродвижения) или электродвигателей, работающих в генераторном режиме (схема с прямым приводом).

Аккумуляторная батарея (АБ), являющаяся основной частью аккумуляторной установки, комплектуется в большинстве случаев свинцово-кислотными аккумуляторами. Серебряно-цинковые аккумуляторы, в силу эксплуатационных ограничений и высокой стоимости, применяются на ПЛ крайне редко.

Аккумуляторная батарея разбивается на две или четыре группы (реже 6 или 8 групп), подключаемых, в зависимости от требуемого режима, параллельно или последовательно. Число свинцово-кислотных аккумуляторов в группе – от 112 до 120 штук, иногда и более. Аккумуляторы каждой группы устанавливаются в отдельной герметичной аккумуляторной яме (АЯ).

В состав аккумуляторной установки, кроме батареи, входят также:

· система вентиляции и кондиционирования воздуха АЯ со средствами дожига водорода (СВКВ АЯ)

· система водяного охлаждения АБ (СВО АБ)

· система механического перемешивания электролита (МПЭ)

· система контроля параметров батареи

· система доливки электролита

Емкость аккумуляторной батареи определяется исходя из обеспечения заданных в ТЗ параметров хода под аккумуляторной батареей (полного подводного хода и экономхода). Для современных ПЛ режимы подводного хода являются основными, что связано с большей скрытностью этих режимов по сравнению с теми режимами, на которых необходима работа дизель-генераторов или дизелей. Соответственно, для современных ДЭПЛ выдвигаются все более и более высокие требования по длительности подводного хода под аккумуляторной батареей.

Масса аккумуляторной установки определяется емкостью батареи и ее разрядными характеристиками.

P_АУ = k₄ k_Д P_АБ ,

Где

k₄ – коэффициент, учитывающий массу механизмов, устройств, систем и оборудования, обеспечивающих функционирование аккумуляторной установки. По статистике, k₄ = 1,15..1,25

k_Д – коэффициент, учитывающий массу дистиллированной воды, используемой для доливки аккумуляторов. По статистике, k_Д = 1,02..1,06

P_АБ – средняя масса собственно аккумуляторных батарей, т.

Масса батареи может быть выражена как

P_АБ = ,

Где

Э_i – расчетная энергоемкость аккумуляторных батарей выбранного типа, относящаяся к рассматриваемому режиму, кВт ^. час.

- средний удельный съем электрической энергии, кВт ^. ч/т.

Энергоемкость батарей, необходимая для обеспечения некоторого режима, может быть найдена как:

Э_i=

Где

a_i – коэффициент, учитывающий питание общекорабельных потребителей и потери.

h_i – коэффициент полезного действия генераторов

Т_i – продолжительность рассматриваемого режима, часов

T_i = ,

здесь

R_i – дальность плавания в рассматриваемом режиме, миль.

v_i – скорость хода в рассматриваемом режиме, уз.

N_i – мощность, необходимая для движения в рассматриваемом режиме, кВт. Как и везде ранее, мощность может быть определена по адмиралтейской формуле:

N_i =

Удельный съем электрической энергии для свинцово-кислотных батарей в значительной степени зависит от режима разряда – при больших снимаемых мощностях и, соответственно, малом времени разряда, величина энергосъема падает в несколько раз. Зависимость энергосъема от времени разряда приведена в Таблице 2.

В ТЗ обычно задаются параметры для двух режимов подводного хода – полного подводного хода и подводного хода экономической скоростью. Для режима полного хода характерны высокие скорости (около 20 узлов) при сравнительно небольшой длительности (около 1 часа). Для режима экономхода характерны низкие скорости (около 3 узлов) при большой длительности режима (около 100 часов).

Очевидно, что для обеспечения этих режимов потребуется различная энергоемкость батареи. В связи с зависимостью удельного энергосъема от времени разряда, для этих режимов будет различаться и величина энергосъема. Кроме того, КПД, потери в установке и доля энергии, расходуемой на общекорабельные нужды, описываемые коэффициентами h_i и a_i в выражении для потребной энергоемкости батареи, также будут различаться в этих режимах. По опыту проектирования, определяющим с точки зрения энергоемкости батареи режимом обычно является режим экономического хода большой продолжительности, однако особенности ТЗ могут изменить это соотношение.

В связи с этим, необходимо провести расчет массы батареи для обоих режимов, а затем выбрать большее из двух значений для дальнейшего определения водоизмещения. Расчет удобно вести в табличной форме:

 

Параметр	Величины
для полного подводного хода	для экономхода
v, уз	из ТЗ	из ТЗ
R, миль	из ТЗ	из ТЗ
Т, час
ai, коэффициент питания потребителей и потерь	0,04..0,06	0,8…1,0
hi, КПД	0,89..0,91	0,85..0,89
С, адмиралтейский коэффициент	пересчет с прототипа	по статистике, С=230…250
N, мощность на ход, кВт
Э, емкость, кВт. час
, энергосъем, кВт. час/т	из Таблицы 2 для времени ТППХ	из Таблицы 2 для времени ТЭХ
PАБ , масса АБ, т.

 

Большая из величин массы аккумуляторной батареи должна быть использована для определения массы аккумуляторной установки.