Текст книги "История электротехники"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 28 (всего у книги 78 страниц) [доступный отрывок для чтения: 28 страниц]

5.7.2. ПЕРЕДВИЖНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Развитие электроэнергетики в полевых частях сухопутных войск в значительной мере определялось основополагающим требованием мобильности. Первая русская передвижная электростанция была создана в 1913 г. для электрического освещения минных галерей. Генератор постоянного тока мощностью 2,4 кВт и напряжением 110 В приводился во вращение карбюраторным двигателем с водяным охлаждением. Агрегат был съемным и транспортировался гужевым транспортом. Станции придавался специальный двужильный кабель.

В годы первой мировой войны в армии передвижные электростанции использовались также для радиотелеграфных и прожекторных установок, для освещения штабов. К концу войны имелись на вооружении пять типов зарядно-осветительных станций постоянного тока мощностью от 0,4 до 12 кВт и напряжением от 80 до 210 В.

С начала 20-х годов передвижные электростанции для армии пришлось создавать заново. В 1925 г. была разработана первая комплектная передвижная зарядно-осветительная станция для полевых войск мощностью 2,75 кВт напряжением 120 В с бензиновым двигателем. Станция имела в комплекте 80 электроламп и транспортировалась гужевым способом. В 1930 г. станцию стали транспортировать автомобилем и снабдили новым двигателем мощностью 3 кВт, и она получила наименование АЭС-1 (автомобильная электрическая станция первого типа).

В 1931 г. промышленность выпустила силовую передвижную станцию постоянного тока мощностью 10 кВт и напряжением 120 В (АЭС-2) для питания электрифицированных инструментов при производстве военно-инженерных работ, а в 1935 г. – аналогичную станцию мощностью 12 кВт переменного тока 230/133 В (АЭС-3). В обоих случаях привод генератора осуществлялся от автомобильного привода через специальный редуктор. В том же году была создана силовая станция переменного трехфазного тока мощностью 24 кВт для тех же целей, транспортируемая вместе с инструментом, осветительными средствами и сетями на двух тракторных прицепах (ТЭС-1). В качестве первичного двигателя в них использовался автомобильный двигатель типа ЗИС-5. В 1936 г. была выпущена такая же станция на трехосных автомобилях ЗИС-6 (АЭС-4).

Эти типы передвижных электростанций были основными в сухопутных войсках в предвоенные годы и в годы Великой Отечественной войны. Они широко использовались инженерными войсками, войсками связи и другими родами сухопутных войск.

Наряду с разработкой и совершенствованием передвижных электростанций средней мощности (12 и 24 кВт) создавались и специализированные электростанции малой мощности. Так, в 1937 г. на вооружение армии поступила вьючная электростанция с трехфазными генераторами мощностью 1,5 кВт, напряжением 230/133 В для горных частей, а в 1939 г. – переносная электростанция типа ДРП-1 с ручным приводом для освещения полевых медицинских пунктов. Одновременно решался вопрос и о временном электроснабжении крупных групп военных потребителей. В 1934 г. был построен первый в мире энергопоезд мощностью 700 кВт на базе тепловоза, состоящий из нескольких вагонов, в которых располагалось машинное оборудование и распределительные устройства высокого и низкого напряжения. Два таких энергопоезда поступили на вооружение по заказу инженерного управления Советской Армии в 1937 г. Это были первые передвижные станции на высоком напряжении (6 кВ). Распределительная сеть выполнялась воздушными линиями, у потребителей использовались стационарные и передвижные трансформаторные подстанции.

Передвижные войсковые трансформаторные подстанции типа ТП-30 и ТП-75 мощностью 30 и 75 кВ∙А напряжением 6000/230 В, предназначались для электроснабжения войск от местных сетей высокого напряжения, начали выпускаться с 1935 г. Эти подстанции вместе с кабельной сетью, принадлежностями для подключения к местным сетям и инструментам монтировались сначала на тракторных, а позднее на автомобильных прицепах.

В годы Великой Отечественной войны передвижные электростанции активно использовались всеми родами войск и службами, обеспечивающими боевые действия войск.

Опыт Великой Отечественной войны доказал острую потребность войск в передвижных электростанциях и послужил базой для ее существенного развития в послевоенные годы.

5.7.3. СОВРЕМЕННЫЙ ЭТАП ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ВОЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Современный этап электроснабжения военных объектов непосредственно связан с развитием ракетно-ядерного оружия, начавшимся в середине столетия. Это привело к коренным изменениям структуры и технического оснащения войск. В нашей стране были созданы новые виды вооруженных сил – ракетные войска стратегического назначения (РВСН) и войска противовоздушной обороны страны (ПВО). Качественные изменения претерпели другие виды вооруженных сил и рода войск. Главной ударной силой военно-морского флота стали ракетоносные атомные подводные лодки и военная авиация, резко повысились требования к базированию флота и авиации. Полностью механизированными стали сухопутные войска. Вооруженные силы оснащались новейшим вооружением и боевой техникой, отвечающей современным требованиям и условиям ведения войны.

Изменения в военном деле происходили на фоне общей научно-технической революции, связанной, в частности, в рассматриваемый период с бурным развитием радиоэлектроники, прежде всего полупроводниковой техники, микроэлектроники, электронной вычислительной техники, лазерной техники, а также с развитием ядерной энергетики.

Одно из характерных последствий изменений в военном деле – резко возросшая роль в обеспечении обороноспособности страны стационарных военных объектов различного назначения, заблаговременно возводимых в мирное время методами капитального строительства. Такие объекты, содержащие в своем составе сооружения боевого и технического назначения, обеспечивающие выполнение объектом боевых задач, можно обобщенно назвать специальными военными объектами (СВО). К их числу относятся: позиционные районы РВСН, содержащие пусковые установки ракет, пункты управления подразделениями, частями и объединениями, сооружения для хранения и приготовления оружия и пр.; объекты противоракетной и противовоздушной обороны с радиолокационными станциями различного назначения, стартовыми сооружениями зенитных ракет и антиракет; военно-космические комплексы; командные пункты управления различного ранга, оснащенные необходимыми средствами боевого управления, оповещения, сбора и обработки информации, различными средствами связи; узлы проводной связи, радиоприемные и радиопередающие центры различного назначения; пункты базирования кораблей ВМФ, аэродромы военной авиации и многие другие.

СВО оснащаются сложной и разнообразной боевой техникой и вооружением, средствами жизнеобеспечения личного состава, требующими для своего функционирования постоянного снабжения электроэнергией. Роль электроснабжения в обеспечении боевой деятельное! и таких объектов принципиально важна.

Большая, иногда исключительная, важность СВО вынуждает предъявлять к их ЭЭС особо жесткие требования по надежности и живучести при воздействии оружия противника, поскольку отказ или поражение ЭЭС практически равносильно выходу из строя или боевому поражению самого объекта. Требования высокой надежности и живучести для ЭЭС СВО являются доминирующими и функциональными, а не экономическими, как для ЭЭС гражданского назначения. Для ЭЭС СВО фактор экономичности – важный, но подчиненный тактическим требованиям надежности и живучести.

Как правило, СВО сооружаются на удалении от энергетически развитых промышленных и гражданских районов, а сами элементы боевых порядков СВО (площадки, сооружения) рассредоточиваются на местности так, чтобы уменьшить ущерб от воздействия оружия противника. Вследствие этого СВО характеризуются развитыми электрическими, преимущественно кабельными, сетями.

Потребители электроэнергии на СВО весьма разнообразны по функциональному назначению, особенностям режимов, требованиям к электроснабжению и т.п. На СВО применяются потребители как трехфазного, так и однофазного тока с частотой 50 Гц напряжением до и выше 1 кВ, а также потребители переменного тока повышенных частот (200, 400, 1200 Гц) напряжением до 1 кВ, и постоянного тока в широком диапазоне напряжений. В ЭЭС СВО в связи с этим широко представлены трансформаторные и преобразовательные подстанции и установки различного типа. Преобладают электроприемники с высокими требованиями к надежности электроснабжения, что вынуждает резервировать как источники энергии, так и электрические сети.

Для многих ЭЭС СВО характерен длительный, часто многолетний, режим боевого дежурства с постоянной готовностью к немедленному переходу в режим автономности или боевой работы, отличающийся, как правило, наибольшей энергоемкостью. Присущая СВО ограниченная численность обслуживающего персонала и экстремальные условия его деятельности в боевых режимах требуют автоматизации как элементов, так и ЭЭС в целом, способности их длительного функционирования без вмешательства человека.

Эти особенности СВО как потребителей энергии обусловили принцип их построения в виде трехуровневой структуры.

Система (подсистема) внешнего электроснабжения объекта, включающая в себя питающие линии и пункты приема электроэнергии от государственной или региональной электрической системы, обеспечивает длительное и экономичное электроснабжение объекта в режиме боевого дежурства.

Система (подсистема) внутреннего электроснабжения объекта, включающая в себя распределительные сети и резервные электростанции, обеспечивает замещение системы внешнего электроснабжения при ее плановых и аварийных отключениях.

Для СВО, размещаемых вне зоны централизованного электроснабжения, вместо резервной предусматривается объектовая сильно резервированная постоянно действующая незащищенная электростанция наиболее экономичного для местных условий типа (чаще на базе тихоходных дизелей с большим моторесурсом, реже – паротурбинная или атомная ТЭЦ).

Система (подсистема) автономного электроснабжения специальных фортификационных сооружений, включающая электрические сети и защищенную автономную электростанцию, обеспечивает живучесть электроснабжения потребителей, непосредственно выполняющих боевую задачу.

Надежность и живучесть ЭЭС СВО обеспечивается большим комплексом организационно-технических мероприятий, важнейшими из которых являются широкое использование резерва, применение электрооборудования повышенной надежности, а также оборудования повышенной стойкости к воздействию поражающих факторов современного оружия в сочетании с мерами и средствами защиты от воздействия этих факторов.

Основа электроэнергетики СВО – стационарные быстроходные компактные комплексно автоматизированные дизель-электрические установки, выпускаемые промышленностью в широком диапазоне мощностей (от 12 до 5600 кВт), а также установки гарантированного питания (УГП), обеспечивающие не только бесперебойность, но и высокую надежность, а также высокое качество электроэнергии во всех режимах работы.

Главной особенностью развития «корабельной энергетики» следует считать разработку ядерных энергетических установок подводных лодок и крейсеров, обеспечивающих высочайший уровень энерговооруженности кораблей, возможность существенного увеличения длительности автономного плавания. Береговая энергетика флота оснастилась передвижными средствами (электростанциями, подстанциями, комплектами кабельных сетей и др.), способными обеспечить электроснабжение кораблей с необорудованного побережья в пунктах маневренного базирования.

5.7.4. ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ ОСНОВНЫХ МЕХАНИЗМОВ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ

На 3-й электротехнической выставке в Петербурге в 1885 г. демонстрировалась электропередача постоянного тока, приводившая в действие несколько различных станков и показывающая важные для промышленности возможности группового электропривода. Инициатором и создателем этой демонстрационной установки было Военно-артиллерийское ведомство, а передача электроэнергии на нее осуществлялась из мастерской патронного завода этого ведомства, удаленной от выставки более чем на 1,5 км. Объясняется это тем, что в рассматриваемый период осуществлялась модернизация вооружения русской армии и флота, и большая программа казенных артиллерийских заводов требовала расширения их производства и использования в технологических процессах новейших достижений науки и техники. Не случайно, что электрическое освещение, позволяющее организовать ведение ночных работ, появилось на артиллерийских заводах раньше, чем на других предприятиях.

В конце 80-х годов для судовых вентиляторов военных кораблей был применен электропривод постоянного тока. В 1892 г. на броненосце «12 апостолов» установили первый рулевой электропривод. В период с 1897 по 1903 гг. значительное число судов русского флота получили электрифицированные шпилевые, рулевые, грузоподъемные и другие механизмы. С 1908 г. для привода водоотливных насосов и вентиляторов на многих кораблях начинают применяться асинхронные двигатели переменного тока. Аналогичный процесс электрификации основных механизмов осуществлялся и в крепостях.

Значительным шагом в применении электротехники в военном деле явилось создание артиллерийских электроприводов и приборов управления стрельбой. Вторая половина и, особенно, конец XIX в. характеризовались бурным развитием броненосного кораблестроения, переходом от гладкоствольных орудий к нарезным, резким возрастанием роли артиллерии как главного боевого средства тех времен.

В начале XX в. во многих странах появились корабли дредноудного типа (линкоры) с особо мощной артиллерией главного калибра (305–406 мм) и соответствующим бронированием. Необходимость обороны баз флота и других военных береговых объектов от этих кораблей потребовала адекватного развития морской береговой артиллерии.

Эффективность артиллерийского огня зависит не столько от массы (калибра) снаряда, сколько от массы металла, поражающего неприятеля в единицу времени, т.е. от совокупности калибра и скорострельности артиллерии.

Необходимость повышения скорострельности орудий, особенно тяжелых орудий крупного калибра, стимулировала развитие артиллерийского электропривода и систем управления стрельбой.

Электрификация артиллерийских систем началась в 90-х годах XIX в. и непрерывно развивалась. Сначала электрифицировалась подача боезапаса из погребов к орудиям, затем вращение башни и вертикальное наведение орудий и, наконец, заряжение орудий снарядом и двумя полузарядами. К артиллерийскому приводу предъявлялись очень сложные требования: кратковременность циклов работы, строгая взаимная замкнутость и последовательность операций, преобладание динамической нагрузки, необходимость эффективного торможения и точности остановки, для некоторых приводов – регулирование частоты вращения в широких пределах. Вследствие специфики требований артиллерийский привод осуществлялся, как правило, на постоянном токе.

Важное значение имела также разработка приборов управления стрельбой, обеспечивающих повышение скорости и точности наводки орудий на цель. Первыми приборами, которые предложил известный морской артиллерист-изобретатель А.П. Давыдов в 1867 г. для усовершенствования залповой стрельбы, был кренометр, замыкающий электрическую цепь при прохождении палубы через «ноль», и электромагнитное приспособление для производства выстрела из орудия. В 1870 г. он создал «Систему аппаратов автоматической стрельбы», состоящую из гальванического индикатора, гальванического кренометра, спусковых и сигнальных приборов и действовавшую посредством электрического тока от гальванических батарей. Эта система с 1872 по 1876 гг. проходила испытания на русской броненосной плавучей батарее «Первенец», после чего была принята на вооружение кораблей флота и береговых артиллерийских батарей.

С тех пор системы управления стрельбой (артиллерийской, торпедной, а впоследствии и ракетной) непрерывно совершенствуются. Такие системы обеспечивают централизованное дистанционное автоматическое или полуавтоматическое непрерывное наведение орудий при стрельбе по быстродвижущимся целям, резко повышают быстроту и точность наводки на цель.

Своеобразным направлением использования электротехники в военном деле являются электрические заграждения. Первая попытка использовать такие препятствия была сделана в русско-японскую войну в Порт-Артуре, а в войне 1914–1917 гг. электрические заграждения, питаемые источниками тока высокого напряжения, использовались уже достаточно широко. Руководство работами по их созданию осуществлял известный русский электротехник профессор М.А. Шателен, прибывший для этого в действующую армию.

Активно использовались электрифицированные заграждения и в Великой Отечественной войне. Так, под Ленинградом в районе Красное Село – Петергоф было построено около 80 км препятствий из проводов, уложенных в грунт, на которых неоднократно попадали под смертельный ток наступающие на Ленинград немецко-фашистские захватчики.

В 1936–1938 гг. возникли еще два важных направления в использовании электротехники в военном деле – радиолокация, получившая в последующем исключительно большое развитие, и размагничивание кораблей флота. Последняя проблема была связана с появлением неконтактных морских мин, реагирующих на магнитное поле корабля. Задача защиты кораблей от этих мин решалась уже в годы Великой Отечественной войны. В этом большую роль сыграли советские ученые: будущий президент Академии наук СССР А.П. Александров и академики АН СССР И.В. Курчатов и В.М. Тучкевич.

5.7.5. ЭЛЕКТРООСВЕТИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВОЕННЫХ ЦЕЛЕЙ

Инициатором активного внедрения электричества в военное дело был В.Н. Чиколев. В 1877 г. он написал статью «Электрический свет в крепостной, осадной, береговой и полевой войне», а в 1879 г. – руководство для артиллерийских электротехнических команд «Применение электрического освещения для военных целей». Эти труды В.Н. Чиколева, в которых он предлагал подразделить прожекторы на береговые, крепостные, полевые и осадные, явились руководящими для последующего развития прожекторной техники.

Тяжелые стационарные береговые и крепостные прожекторы активно внедрялись уже в 1880–1890-х гг. Осадные прожекторы, т.е. смонтированные на передвигаемых основаниях и питаемые агрегатами в виде колесных локомобилей, появились в конце XIX в. Полевые прожекторы с копной тягой стали применяться в русско-японскую войну, благодаря освоению в промышленности легкого бензинового двигателя. Крепостные прожекторы хорошо проявили себя при обороне Порт-Артура.

Прожекторы дальнего света, заливающего света и сигнальные стали также широко применяться на кораблях флота. Более широкому применению прожекторов в военном деле способствовал переход от линзовой к отражательной оптике, существенно облегчившей прожекторы.

В войну 1914–1918 гг. во всех саперных батальонах уже действовали так называемые прожекторные роты. В полевой войне прожекторы освещали переправы, подступы к позициям, создавали световые завесы, использовались для дальней сигнализации. Днем прожекторные агрегаты заряжали аккумуляторные командирские фонари.

К концу первой мировой войны, с появлением авиации, началась разработка зенитных прожекторов. В тридцатые годы они стали комбинироваться со звуко– и радиопеленгаторами. Поступавшие на вооружение войск ПВО зенитные прожекторы сыграли большую роль в Великой Отечественной войне. Эффективность использования прожекторов в боевых операциях ярко проявилась в знаменитом прорыве укрепленной полосы под Берлином весной 1945 г.

В конце 70-х годов прошлого века электроосвещение пришло в морской флот. В 1878 г. свеча Яблочкова зажгла марсовы огни на корабле «Петр Великий». С 1882 г. для освещения военных кораблей («Адмирал Лазарев», «Дмитрий Донской» и др.) использовались уже лодыгинские лампы накаливания. После общего признания преимущества ламп накаливания и разработки Е.П. Тверитиновым рациональных схем корабельных сетей русский флот с 1886 г. полностью переходит на электрическое освещение.

Применение электрического освещения в полевых армиях сдерживалось отсутствием легких передвижных источников энергии. Появление их в начале XX в. изменило ситуацию. Уже в годы первой мировой войны электрические лампы использовались для освещения минных галерей и штабов полевой армии. В дальнейшем электрическое освещение штабов, командных пунктов различного ранга, мест размещения войск, мест проведения военно-инженерных работ, полевых медицинских пунктов и других объектов в полевых условиях стало использоваться очень широко.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5.1. История энергетической техники СССР. Том 2. Электротехника. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1957.

5.2. Смуров А.А. Электротехника высокого напряжения и передача электрической энергии. Л., 1925.

5.3. Сушкин Н.И., Глазунов А.А. Центральные электрические станции и их оборудование. М.: Госиздат, 1927.

5.4. Глазунов А.А. Расчет электрических распределительных сетей. М., 1923.

5.5. Горев А.А. Высоковольтные линии передач электрической энергии. Л., 1927.

5.6. Глазунов А.А. Линии электропередачи. М., 1928.

5.7. Лебедев С.А., Жданов П.С. Устойчивость электрических систем. М.: Госэнергоиздат, 1-е изд. 1933, 2-е изд. 1937.

5.8. Горев А.А. Введение в теорию устойчивости параллельной работы электрических станций. Ч. I. M.: Госэнергоиздат, 1936.

5.9. Устойчивость электрических систем и динамические перенапряжения / С.А. Лебедев, П.С. Жданов, Д.А. Городский, P.M. Кантор. М.: Госэнергоиздат, 1940.

5.10. Вейтков Ф.Л., Мешков В.К. Диспетчерское управление энергосистемами. М.: Стандартгиз, 1936.

5.11. Мельников Н.А., Рокотян С.С., Шеренцис А.Н. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330–500 кВ. М.: Энергия, 1974.

5.12. Тиходеев Н.Н. Передача электрической энергии / Под ред. В.И. Попкова. 2-е изд. Л.: Энергоатомиздат, 1984.

5.13. Проектирование линий электропередачи сверхвысокого напряжения / Под ред. Г.Н. Александрова и Л.Л. Петерсона. Л.: Энергоатомиздат, 1983.

5.14. Веников В.А. Применение теории подобия и физического моделирования в электротехнике. М.: Госэнергоиздат, 1949.

5.15. Сиротинский Л.И. Перенапряжения и защита от перенапряжений в электрических установках. М., 1923.

5.16. Смуров А.А. Электротехника высокого напряжения и передача энергии. М.: Гостехиздат, 1931.

5.17. Акопян А.А. Исследование защитного действия молниеотводов // Труды ВЭИ. Госэнергоиздат, 1940. Вып. 36.

5.18. Базелян Э.М., Горин Б.Н., Левитов В.И. Физические и инженерные основы молниезащиты. Л.: Гидрометеоиздат, 1978.

5.19. Костенко М.В. Атмосферные перенапряжения и грозозащита высоковольтных установок. Л.: Госэнергоиздат, 1949.

5.20. Разевиг Д.В. Атмосферные перенапряжения на линиях электропередачи. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959.

5.21. Дмоховская Л.Ф. Инженерные расчеты внутренних перенапряжений в электропередачах. М.: Энергия, 1972.

5.22. Перенапряжения и защита от них в воздушных и кабельных электропередачах высокого напряжения / М.В. Костенко, К.П. Кадомская, М.Л. Левинштейн, И.А. Ефремов. Л.: Наука, 1988.

5.23. Попков В.И. Коронный разряд и линии сверхвысокого напряжения. М.: Наука, 1990.

5.24. Гройс Е.С. Трубчатые разрядники. М.: Госэнергоиздат, 1941.

5.25. Безруков Ф.В., Галкин Ю.П., Юриков П.А. Трубчатые разрядники. М.: Энергия, 1964.

5.26. Вентильные разрядники высокого напряжения / Д.В. Шишман, А.И. Бронфман, В.И. Пружинина, В.П. Савельев. Л.: Энергия, 1971.

5.27. Сапожников А.В. Уровни изоляции электрооборудования высокого напряжения. М.: Энергия, 1969.

5.28. Щедрин Н.Н. Токи короткого замыкания высоковольтных систем. М.: Госэнергоиздат, 1935.

5.29. Ульянов С.А. Короткие замыкания в электрических системах. ОНТИ, 1937.

5.30. Соловьев И.И. Автоматизация энергетических систем. М.: Госэнергоиздат, 1950.

5.31. Электроэнергетика России / Под ред. А.Ф. Дьякова. М.: Информэнерго, 1997.