В статье отмечается, что в Арктике подводные суда и техника в ближайшем будущем будут выполнять транспортные операции с преодолением ледовых полей в подводном положении, а также разведку, обустройство и эксплуатацию подводных объектов. Обращается внимание на то, что в качестве замкнутых для подводной техники можно применять газотурбинные установки в одноконтурном варианте, работающие на углеводородном топливе, в которых окислителем обычно является кислород. Рабочим телом замкнутых газотурбинных установок является смесь продуктов сгорания углеводородного топлива и кислорода. Исследования характеристик термодинамических циклов замкнутых газотурбинных установок с кислородом в качестве окислителя при различных исходных данных показали возможность работы микрогазотурбинных установок на номинальных режимах с приемлемой экономичностью в двигателях с регенерацией теплоты. Более высокие показатели по экономичности получены в замкнутых газотурбинных установках с турбокомпрессорным утилизатором и регенератором теплоты. При этом отмечается, что энергетические установки подводной техники часто эксплуатируются на частичных нагрузках при различных видах нагружения, связанных с их назначением. Подчеркивается, что при определении характеристик на переменных режимах исходными данными являются номинальные параметры. Для замкнутых газотурбинных установок с турбокомпрессорным утилизатором и регенерацией теплоты КПД выше в 1,15-1,20 раза, чем для замкнутых газотурбинных установок с регенерацией теплоты, а удельная мощность больше в 1,5 раза. Исследования характеристик замкнутых газотурбинных установок на частичных нагрузках производились при генераторном и винтовом нагружениях, характерных для подводной техники. Установлено, что замкнутые газотурбинные установки с турбокомпрессорным утилизатором и регенератором теплоты на всех режимах нагружения имеют экономичность выше, чем замкнутые газотурбинные установки с регенераторами теплоты. Замкнутые газотурбинные установки на частичных нагрузках при винтовом типе нагружения более экономичны, чем на переменных генераторных нагрузках, и могут производить механическую и тепловую энергию, обеспечивая высокую энергоэффективность установки в подводном положении.
In the Arctic, submarines and equipment in the near future will carry out transport operations with overcoming ice fields underwater, as well as exploration, construction and operation of underwater objects. It is possible to use gas turbine plants in a single-circuit version, which operate on hydrocarbon fuel, as closed ones for underwater equipment. The oxidizing agent is usually oxygen. The working fluid of closed gas turbine plants (CGTP) is a mixture of combustion products of hydrocarbon fuel and oxygen. Studies of the thermodynamic cycle characteristics of CGTP with oxygen as an oxidizer with various initial data have shown the possibility of operating micro-gas turbine plants at nominal conditions with acceptable efficiency in engines with heat recovery. Higher efficiency indicators are obtained in CGTP with a turbocompressor utilizer (TCU) and a heat regenerator. However, power plants of underwater equipment are often operated at partial loads under various types of loads associated with their purpose. When determining characteristics in variable modes, the nominal parameters are the initial data. For CGTP with TCU and heat recovery (R), the efficiency is relatively 15 ... 20% higher than for CGTP with R, and the specific power is 1.5 times higher. Investigation of the CGTP characteristics at partial loads is carried out under generator and screw loading, which are typical for underwater equipment. It has been established that CGTP with TCU and R at all loading modes have higher efficiency than CGTP with R. CGTP at partial loads with a screw type of loading are more economical than at variable generator loads. CGTP can produce mechanical and thermal energy, ensuring high energy efficiency of the plant in a submerged position.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.