?

Log in

No account? Create an account
Ядерная энергетическая установка для надводных кораблей - Кирилл В
Июнь 3, 2016
12:24 pm

[Ссылка]

Previous Entry Поделиться Next Entry
Ядерная энергетическая установка для надводных кораблей
Меня давно озадачивает выбор ядерной энергетической установки (ЯЭУ) для эсминцев проекта 23560 "Лидер" -- ведь то, что ЯЭУ сильно повышает стоимость корабля это довольно-таки известный факт.



Сравнить самый очевидный пример советских времен -- крейсеры пр. 1144 и 1164 -- я к сожалению не могу: цифры стоимости их жизненного цикла мне нигде не попадались. Специально сейчас глянул книгу Кузина и Никольского, там даже стоимость постройки нигде не указана. Впрочем в свое время мною была выловлена в интернете такая вот табличка (2005 год):



Средний ремонт крейсера пр. 1144 десять лет назад стоил в четыре с половиной раза больше (!) нежели средний ремонт 1164. Понятно, что у них разное водоизмещение, но впрочем даже если посчитать стоимость ремонта на тонну водоизмещения разница все равно двухкратная. Может ли один "Орлан" полноценно заменить собою две "Славы"? Вопрос этот по-моему из серии риторических, особенно если не рассматривать сфероконическое рейдерство в сфероконической же ракетно-ядерной войне. Собственно тот факт, что из трех российских кораблей пр. 1164 все три все еще находятся в строю несмотря на свой возраст, а вот из четырех 1144 в строю остался только один уже о многом говорит.

Жаль, конечно, что по советскому ВМФ так мало цифр. Но вот по американцам, к счастью, их хватает. Я не говорю, что ценовой анализ сделанный для US Navy на 100% применим к ВМФ РФ, но имхо общие тенденции увеличения стоимости кораблей при выборе той или иной энергетической установки будут схожи -- законы физики везде одни и те же. Самый широко известный в узких кругах пример, конечно, это отчет GAO 1997 года, в котором сравнивалась стоимость и эффективность ятомных и неатомных авианосцев (АВ). Подробнее про отчет в свое время написал vova_modelist, рекомендую: Авианосцы - CV против CVN - цена вопроса. Вот табличка оттуда, сравнение стоимости жизненного цикла (пятьдесят лет) неатомного (CV) и атомного (CVN) авианосца. Видно что атомный стоит в полтора раза дороже:



Справедливости ради стоит отметить, что расчет GAO был сделан в годы "дешевой нефти", в девяностых. См. таблицу I.1 в приложении к отчету, там информация о принятой цене барреля. Забавно, что принятая там цена за баррель, $29.52, в сегодняшних деньгах равняется примерно 45 долларам -- т.е. весьма схоже с реальной ценой на сегодняшний день :) Впрочем думаю, что в следующие 50 лет средняя цена за баррель скорее всего будет в районе 70-90 нынешних долларов: сланцевая добыча и в особенности битумные пески сделают любое превышение этой стоимости очень недолговечным. В общем разница между стоимостью атомных и неатомных авианосцев на деле будет меньше чем в отчете. Грубо говоря, атомный АВ будет дороже процентов на ~30, а не на ~50.

Но то авианосец. Как насчет кораблей с меньшим водоизмещением? У американцев в свое время были немалые серии атомных крейсеров -- оные создавались исходя из концепции полностью атомной авианосной ударной группировки. Последние атомные крейсеры типа "Вирджиния" были выведены из строя во второй половине девяностых. Во многом это случилось из-за высокой стоимости их содерэания. В 1996 году было проведено исследование стоимости ежегодных затрат на некоторые типы крупных кораблей, имевшихся на тот момент в ВМФ США: Navy Visibility and Management of Operating and Support Costs (VAMOSC). К сожалению сам этот документ я не нашел, но получившиеся у них в результате цифры есть тут. Стоимость годового содержания атомного крейсера типа "Вирджиния" составляла 40 миллионов тех долларов, а стоимость годового содержания крейсера типа "Тикондерога" всего 28 миллионов, и этом при сравнимом водоизмещение и гораздо более продвинутой боевой информационно-управляющей системе "Иджис" на последнем.

Также стоит упомянуть крайне любопытный документ, вышедший в 2005 году: Navy Nuclear-Powered Surface Ships: Background, Issues, and Options for Congress. В нем обсуждался выбор энергетической установки для перспективных кораблей флота, и изменение стоимости жизненного цикла при предполагаемом сроке и темпе эксплуатации. Рассматривалось три типа перспективных кораблей. Нам интересны первые два: малый надводный корабль (Small Surface Combatant) и средний надводный корабль (Medium Surface Combatant). Первый имеет предположительное водоизмещение в ~7.5-12 тысяч тонн, максимальную скорость 30 узлов и боевой радиус пять тысяч миль при крейсерской скорости в 20 узлов. Функции -- противолодочная оборона, противоминная защита кораблей на переходе, сопровождение конвоев. У второго было принято водоизмещение в 21-26 тысяч тонн, максимальная скорость 30 узлов и боевой радиус восемь тысяч миль при крейсерской скорости в 20 узлов. Функции -- эскортирование авианосцев, противоракетная оборона театра военных действий, противолодочная оборона. Предполагаемое водоизмещение "Лидера" (17.5 тысяч тонн) и его функции на мой взгляд как раз попадают между этих двух категорий; стоит правда отметить, что у "Лидера" первоначальное водоизмещение по проекту было 14 тысяч тонн, т.е. имеются перспктивы дальнейшего роста оного.

Вернемся к отчету. На всех графиках ниже моделируется стоимость пятого корабля в серии. Начнем со стоимости постройки в миллиардах долларов 2007 года. Составляющие компоненты стоимости, сверху вниз: энергетическая установка (розовый цвет), материалы и оплата труда (зеленый цвет), вооружение и электроника (синий цвет). Два столбца справа -- корабли с ЯЭУ (IPS это Integrated Power System), у остальных те или иные ЭУ на ископаемом топливе.

Малый надводный корабль:


Средний надводный корабль:


Теперь взглянем на стоимость жизненного цикла с обычной (слева) и атомной (справа) ЭУ, при предполагаемой средней ценой барреля нефти в $74.15 доллара образца 2007 года, или ~86 долларов за баррель в нынешних ценах.

Малый надводный корабль:


Средний надводный корабль:


Ну и напоследок приведу среднюю цену барреля нефти, которая сделала бы стоимость жизненного цикла корабля с обычной ЭУ сравнимой с атомным. Приведены "вилка" цен на баррель -- условно говоря, нижнее значение предполагает что эсминец весь жизненный цикл носится туда-сюда по морям-окенам как угорелый, останавливаясь только на дозаправки; а верхнее значение -- что тот с ленцой ходит от одного пирса к другому, делая длительные оставновки на перекуры. Наиболее вероятное значение скорее всего где-то в середине указанной вилки.

Малый надводный корабль. Вилка цена на баррель от 210 до 670 долларов 2007 года (242-773 доллара в ценах 2016).


Средний надводный корабль. Вилка цены на баррель от 70 до 225 долларов 2007 года (81-260 долларов 2016 года).


Итак, надеюсь я убедил читателя в том, что стоимость постройки и жизненного цикла корабля с ЯЭУ окажется значительно выше чем неатомного корабля. Если довериться анализу Naval Sea Systems Command, а также предположить что "Лидер" это нечто среднее между Small и Medium Surface Combatant и принять среднюю стоимость нефти в годы его эксплуатации в районе 86 долларов за баррель, то стоимость постройки атомного "Лидера" будет где-то в полтора раза больше такого же неатомного корабля, а стоимость жизненного цикла будет выше процентов на 15-20.

Стоит ли атомная энергетическая установка того, чтобы, условно говоря, вместо трех неатомных эсминцев построить два атомных? Это не самый простой вопрос на деле, ибо придется упомянуть весьма расплывчатый термин "боевая эффективность". Моделировать её я не собираюсь; в открытом доступе таких моделей тоже нет. Впрочем насколько я слышал и ценность ДСП/секретных моделей не так уж велика, ибо в силу большой степени неопределенности всяческих коэффицентов легко подкрутить результат в ту или иную сторону, в зависимости от того что нужно заказчику. Любой человек знакомый с моделирование сложных процессов поймет о чем идет речь.

Вышеуказанный отчет GAO о сравнении атомных и неатомных авианосцев пришел к выводу, что у атомных АВ не имеется каких-либо критических преимуществ перед неатомными. Правда с тех пор стало ясно, что у АВ будущего могут быть весьма большие потребности в мощности энергетической установки в силу многих причин -- от электромагнитных катапульт, до перспективных системы вооружения вроде тех же твердотельных лазеров с диодной накачкой для ПВО ближней зоны. Так что будь этот анализ проведен сегодня, возможно выводы были бы иными, не знаю.

О существовании подобного анализа в отношении эсминцев/крейсеров мне к сожалению неизвестно. Впрочем выскажу собственное мнение: при налаженном тыловом обеспечении между атомным и неатомным надводных кораблем нет особой разницы, и бОльшая стоимость атомного корабля неоправдана. Хотя может быть именно тут и порылась собака: тыловое обеспечение советского, а теперь и российского флота традиционно отставало и отстает от американского. Взять крупные скоростные танкеры проекта 1559-В, которые наиболее хорошо подходят для заправки на ходу тактических групп -- этих кораблей в ВМФ РФ имеется всего четыре, да и те построены еще в семидесятых годах прошлого века:



С учетом этого возможно атомные ЭМ и впрямь больше подходят для российских реалий, ибо они не требуют подвоза топлива, да и с водой вопрос легко решить в силу наличия избыточной электроэнергии на борту, десолинизация рулит. Правда лично мне тогда неясно -- почему бы идущие на эти атомные "стар дейстройеры" пр. 23560 деньги не потратить на строительство нормального плавучего тыла и обустройство береговой инфраструктуры? Видимо это уже что-то из разряда "чего только ни придумают в России, лишь бы не строить дорог".

Tags: ,

(40 комментариев | Оставить комментарий)

Comments
 
[User Picture]
From:67red
Date:Июнь 3, 2016 07:51 pm
(Link)
Я полагаю у вас слишком глубокий анализ)) Все проще - есть производители ЯУ, ее лоббирующие, т.е. предложившие более выгодные условия отката флотским. Фуллстоп. Никакая эффективность и экономичность никого не интересует. Были бы круче производители разведывательных дирижаблей, был бы "не-имеющий-аналогов" дирижабленосец :)
[User Picture]
From:vakhnenko
Date:Июнь 6, 2016 02:21 pm
(Link)
У тех кто производит ГТУ тоже наверняка чюмоданы баксов есть. Должны же быть какие-то соображения кроме кто сколько чего дал.

А дирижопель-ДРЛОиУ кстати не такая уж и плохая идея (нахожуся) :)
[User Picture]
From:100_kitaizev
Date:Июнь 3, 2016 08:57 pm
(Link)
Береговую инфраструктуру всё равно надо строить, но корабль с атомной установкой не привязан к поставкам топлива, значит, трубу тянуть необязательно. Раз в год на станцию замены сплавать и порядок.
Также есть мнение насчёт откатов и попилов: в союзе последние лет 20 приёмка оборудования на местах осуществлялась ликёроводочным методом, из-за чего было несколько крупных скандалов в ракетостроении, в т.ч. с самострелами членов принимавшей комиссии. Потому есть резон предположить, что всё попилят и пропьют ещё до сроков сдачи объекта. А тяпляп на выходе примут тем же методом. Вон - на "Восточном" людям зарплату за полгода не платили, денег нет. А куда делись? Насчёт нарушений технологий там не в курсе, но наверняка имели место. У нас не бывает так, чтобы со стройки что-то не стыбзили.
[User Picture]
From:vakhnenko
Date:Июнь 6, 2016 02:24 pm
(Link)
> Береговую инфраструктуру всё равно надо строить, но корабль с атомной установкой не привязан к поставкам топлива, значит, трубу тянуть необязательно.

Будто кроме ядерного корабля иных кораблей/судов в том порту не будет -- так что топливо все равно требуется. И под ядерные надводные корабли своя специфическая инфраструктура нужна. В общем экономия в этом аспекте мне видится так себе.

> Вон - на "Восточном" людям зарплату за полгода не платили, денег нет. А куда делись?

Ну, оно-то понятно куда. Плюс может еще больше потратили на некие сметы чем расчитывали, как-никак первый новый космодром за ХЗ сколько лет.
[User Picture]
From:r3po
Date:Июнь 3, 2016 09:11 pm
(Link)
Ошибочно оценивать стоимостные характеристики, в отрыве от концепции применения. Эсминец - по определению, что-то большое, быстрое, злобное, действующее в составе группы, по предварительному сговору.
Атомные корабли обладают большей автономностью, значит они могут контролировать большие районы, не будучи привязанными к медленным и уязвимым заправщикам. Другими словами - при отсутствии полного контроля над морскими коммуникациями, а в современной войне, которая 3D, это практически по умолчанию, атомные корабли могут быть эффективнее своих коллег на солярке в разы, просто потому что последним нужно гонять на заправку раз в неделю. Или таскать с собой танкер, что сильно снижает скорость эскадры.
Англичане в Битве за Атлантику, до наступления эпохи массового применения сонаров, просто уничтожали корабли снабжения, и кингсмарины часто были вынуждены топливо с лодки на лодку переливать, или даже буксировать лодки, что бы просто до верфи дойти.

UPD
Да и еще российские реалии таковы, что топлива ядерного (плутониевого) - просто до фига, в гражданку оно не годится - жутко ядовитое, и есть огромная проблема - куда его девать.

Edited at 2016-06-03 21:52 (UTC)
[User Picture]
From:vakhnenko
Date:Июнь 6, 2016 03:57 pm
(Link)
> Ошибочно оценивать стоимостные характеристики, в отрыве от концепции применения

Разумеется надо оценивать без отрыва, т.е. эффективность. Я попытался это сделать в последней ~трети поста, просто оценить разницу между эффективностью ЯЭУ и обычной ЭУ весьма трудно.

> не будучи привязанными к медленным и уязвимым заправщикам

А почему заправщики медленные? Есть и быстроходные корабли снабжения.

> при отсутствии полного контроля над морскими коммуникациями, а в современной войне, которая 3D, это практически по умолчанию, атомные корабли могут быть эффективнее своих коллег на солярке в разы, просто потому что последним нужно гонять на заправку раз в неделю.

Т.е. снова речь о сфероконической Большой войне?

Во-первых, такая война с блоком НАТО (речь о нем ведь?) закончится обменом ядерными ударами, и тип ЭУ на НК выживших волновать не будет от слова совсем -- им бы первую зиму пережить в условиях заново возникшего феодального строя. Сколько уже можно делать технику для ядерной войны, и потом раз за разом набивать шишки на повседневной эксплуатации?

Во-вторых, даже в условиях Большой войны заправщики в составе соединения нужны, ибо авианосные самолеты не на святом духе летают. Или предполагается, что атомная вундервафля пойдет в самостоятельный рейд по коммуникациям, аля Тирпиц? Ну-ну.

> топлива ядерного (плутониевого) - просто до фига

То что уйдет на реакторы нескольких НК это слёзки по сравнению с тем что есть. Мотивировать выбор ЭУ именно этим нерационально.
[User Picture]
From:r3po
Date:Июнь 6, 2016 04:36 pm
(Link)
Нет, я как раз имел ввиду войну с условными папуасами, что-то чуть продвинутее сомалийских пиратов. Такой противник, который может уничтожить танкер, но на эсминец не полезет. Можно постоянно контролировать, условно, 1000 миль побережья 3 атомными кораблями или 6 обычными, с учетом их пересменок на дозаправку.
[User Picture]
From:sandrermakoff
Date:Июнь 3, 2016 09:52 pm
(Link)
>>Вышеуказанный отчет GAO о сравнении атомных и неатомных авианосцев пришел к выводу, что у атомных АВ не имеется каких-либо критических преимуществ перед неатомными.

Что еще раз доказывает, что GAO умеет только то для чего предназначено - контролировать аппетиты в распилах. У атомного АВ огромное преимущество за счет куда больших объемов под авиатопливо и вооружение, которые высвобождаются, плюс проще пополнение запасов on station, хоть корабль "кормить" не надо
[User Picture]
From:vakhnenko
Date:Июнь 6, 2016 04:00 pm
(Link)
> У атомного АВ огромное преимущество за счет куда больших объемов под авиатопливо и вооружение

1) Так ли велика разница в обьемах? И есть ли она вообще? Прежде чем сравнивать тот же Хитти Хок и Нимица в лоб, не забываем что второй крупнее.
2) Водоизмещение под горючку не так дорого стоит, на деле. АПЛ обходится куда дороже танкера, хотя у второго водоизмещения больше на порядок. Тут-то интересует стоимость/эффективность

Ну и в том и дело, что GAO пыталось найти реальные плюсы атомного АВ которые оправдали бы столь высокую стоимость -- и не смогли. В условиях реального конфликта (Ирак-91) атомные и неатомные АВ показали себя одинаково.
[User Picture]
From:sandrermakoff
Date:Июнь 6, 2016 04:19 pm
(Link)
Ну на "Ульяновске" запас топлива и АСП увеличился более чем вдвое.
From:sas1975kv
Date:Июнь 5, 2016 11:19 am
(Link)
У ЯЭУ есть еще пара недостатков - 1) с учетом защиты большая удельная масса энергоустановки (по памяти, нужно смотреть данные. Ту же раннюю Тикондерогу с Тракстаном сравнить). Даже с учетом запаса топлива на вооружение ЕМНИП меньше остается. 2) Непонятная боевая устойчивость. Все таки эсминцы попадают в переделки достаточно часто. Что будет с реактором после попадания ПКР никто предсказать не может.
[User Picture]
From:vakhnenko
Date:Июнь 6, 2016 04:04 pm
(Link)
> с учетом защиты большая удельная масса энергоустановки

С учетом мазута ХЗ, считать надо. Но в целом разница не так велика, мне кажется.

> Непонятная боевая устойчивость. Все таки эсминцы попадают в переделки достаточно часто. Что будет с реактором после попадания ПКР никто предсказать не может.

Запросто возможно заражение.

И необязательно даже ПКР, можно тупо на мину напороться как Сэмуель Робертс, или шахидокатер у борта взорваться может, как в случае с Коулом.
[User Picture]
From:pfc_joker
Date:Июль 6, 2016 07:54 pm
(Link)
Вот кстати любопытная статья по теме:

https://lenta.ru/news/2016/07/05/nuclear/

Отсутствие производства ГТУ – пожалуй, как бы не более веский аргумент в пользу "атомизации" флота, чем всё, что я тут предлагал.

P.S. Риковер перевернётся в гробу, если вдруг эту программу вправду реализуют :)
[User Picture]
From:vakhnenko
Date:Июль 7, 2016 02:28 pm
(Link)
> Отсутствие производства ГТУ

Но ведь оно есть, или по крайне мере в него вкладывают деньги -- в рамках производства турбин для 11356 тех же.

Но в целом -- пуркуа не па, почему не строить атомные вундервафли вместо траты денег на инфраструктуру и производство. Пример СССР, видимо, ничему не научил.
[User Picture]
From:pfc_joker
Date:Октябрь 22, 2016 12:58 pm
(Link)
Полу-оффтоп: почему-то чрезвычайно рассмешила вот эта глупая картинка :)

https://scontent.xx.fbcdn.net/t31.0-8/14753233_1100337970034939_4569682422341971403_o.jpg

И ИМХО она очень в тему о соотношении ходовых возможностей кораблей с ЯЭУ и без таковой.
Разработано LiveJournal.com