Comment nos marins vivent sur les sous-marins (17 photos)

02.12.2014

Beaucoup de gens associent le chauffage électrique à la maison à l'installation de chaudières à eau appropriées avec des éléments chauffants, des convecteurs ou à l'installation de planchers à film chaud. Cependant, il existe de nombreuses autres options. Dans les maisons privées modernes, des chaudières à électrodes ou ioniques sont installées, dans lesquelles une paire d'électrodes primitives transfèrent l'énergie au liquide de refroidissement sans aucun intermédiaire.

Pour la première fois, des chaudières de chauffage de type ionique ont été développées et mises en œuvre en Union soviétique pour chauffer les compartiments sous-marins. Les unités ne causaient pas de bruit supplémentaire, avaient des dimensions compactes, il n'était pas nécessaire de concevoir des systèmes d'échappement et de chauffer efficacement l'eau de mer, qui était utilisée comme caloporteur principal.

Le caloporteur qui circule dans les tuyaux et entre dans le réservoir de travail de la chaudière est en contact direct avec le courant électrique. Les ions chargés de différents signes commencent à se déplacer de manière chaotique et à entrer en collision. En raison de la résistance qui en résulte, le liquide de refroidissement chauffe.

• 1 Histoire d'apparence et principe de fonctionnement
• 2 Caractéristiques: avantages et inconvénients
• 3 Conception et spécifications
• 4 Tutoriel vidéo
• 5 chaudière ionique simple bricolage
• 6 Caractéristiques de l'installation des chaudières ioniques
• 7 Fabricants et coût moyen

Histoire d'apparence et principe de fonctionnement

Pendant seulement 1 seconde, chacune des électrodes entre en collision avec les autres jusqu'à 50 fois, changeant leur signe. En raison de l'action du courant alternatif, le liquide ne se divise pas en oxygène et en hydrogène, conservant sa structure. Une augmentation de la température entraîne une augmentation de la pression, ce qui oblige le liquide de refroidissement à circuler.

Pour atteindre l'efficacité maximale de la chaudière à électrodes, vous devrez surveiller en permanence la résistance ohmique du liquide. À une température ambiante classique (20-25 degrés), elle ne doit pas dépasser 3 mille ohms.

L'eau distillée ne doit pas être versée dans le système de chauffage. Il ne contient aucun sel sous forme d'impuretés, ce qui signifie que vous ne devez pas vous attendre à ce qu'il soit chauffé de cette manière - il n'y aura pas de milieu entre les électrodes pour la formation d'un circuit électrique.

Pour obtenir des instructions supplémentaires sur la fabrication d'une chaudière à électrodes vous-même, lisez ici

Fabriquer soi-même une chaudière à électrodes est simple et efficace

L'étude du circuit de chauffage thermique permet de réaliser de vos propres mains des chaudières à électrodes.

Ici, vous devez considérer le principe de fonctionnement et les propriétés des éléments impliqués, à savoir:

• électrode;
• l'eau;
• dispositifs de contrôle et d'automatisation.

Lorsqu'elle est chauffée, l'eau perd de sa résistance et libère de l'énergie en raison de la division d'une molécule d'eau sous l'influence d'un courant électrique, augmente de volume et travaille à chauffer le volume de la pièce.

Ce phénomène et ses conséquences sont bien étudiés, par conséquent, à l'heure actuelle, les chaudières n'utilisent pas la composition habituelle de l'eau, mais une composition distillée spécialement conçue pour augmenter la durée de fonctionnement.

Raccordement d'une chaudière monophasée avec contrôle automatique

Les instructions données par l'un des auteurs qui ont breveté leur version d'une telle chaudière à électrodes vous diront comment le calcul de la quantité de chaleur requise et de la puissance de chauffage du liquide de refroidissement conduit au choix d'un schéma de chauffage thermique. Il est montré dans la vidéo.

La conception de la chaudière à électrodes est très simple. Les pannes de pièces internes sont pratiquement exclues.Par conséquent, la durabilité du travail pendant de nombreuses années dépasse DIX chaudières, dont la ressource est épuisée, d'une part, régulièrement, et d'autre part, elle est assez imprévisible.

Le prix d'une chaudière à électrodes fabriquée selon la méthode de l'auteur est plusieurs fois inférieur à la même version fabriquée en usine.

Cependant, une chaudière à électrodes d'usine est également très économique en fonctionnement en raison de l'utilisation de carburant à faible teneur en calories et d'un bon système d'automatisation du travail. Dans le même temps, la maintenance n'est pas nécessaire, il n'y a pas de frais d'exploitation.

En fonction des besoins spécifiques, il existe différents schémas de connexion de la chaudière au système global:

• en parallèle avec d'autres chaudières;
• monophasé;
• chaudière triphasée;
• connexion de blocs de régulation et de contrôle automatique.

La chaudière à électrodes peut être utilisée à la fois pour le chauffage et pour le chauffage de l'eau dans les salles de bains et les cuisines pour les besoins domestiques. Voici les schémas de connexion pour différentes applications.

Raccordement d'une chaudière à électrodes en tant que chauffe-eau instantané

Étapes

La séquence de travail dans la fabrication d'une chaudière à électrodes de vos propres mains est la suivante:

• planification du schéma du système de chauffage. Un schéma à circuit unique est possible, utilisé pour le chauffage, ou un schéma à double circuit - pour fournir de l'eau chaude et du chauffage;
• installation et mise à la terre de la chaudière pour neutraliser l'électricité statique;
• assurer la circulation de l'eau en augmentant la température de son chauffage;
• l'utilisation de matériaux de batterie efficaces qui interagissent bien avec le liquide de refroidissement;
• le niveau d'automatisation de la fourniture de chaleur est régulé par l'appareil de mesure de la température ambiante.

Raccordement de la chaudière sans recirculation forcée

Conseils. Lorsque vous utilisez ce schéma de raccordement de la chaudière, faites attention aux angles d'inclinaison et aux diamètres indiqués des conduites d'eau, car cela garantira une circulation correcte.

Caractéristiques: avantages et inconvénients

La chaudière à électrodes de type ionique se caractérise non seulement par tous les avantages des équipements de chauffage électrique, mais également par ses propres caractéristiques. Dans une longue liste, les plus significatifs peuvent être distingués:

• L'efficacité des installations tend vers le maximum absolu - pas moins de 95%
• Aucun polluant ou rayonnement ionique nocif pour l'homme n'est rejeté dans l'environnement
• Puissance élevée dans un corps de taille relativement petite par rapport aux autres chaudières
• Il est possible d'installer plusieurs unités à la fois pour augmenter la productivité, une installation séparée d'une chaudière de type ionique comme source de chaleur supplémentaire ou de secours
• La faible inertie permet de répondre rapidement aux changements de température ambiante et d'automatiser entièrement le processus de chauffage grâce à une automatisation programmable
• Pas besoin de cheminée
• L'équipement n'est pas endommagé par la quantité insuffisante de liquide de refroidissement à l'intérieur du réservoir de travail
• Les surtensions n'affectent pas les performances de chauffage et la stabilité

Vous pouvez découvrir comment choisir une chaudière électrique pour le chauffage ici

Bien entendu, les chaudières ioniques présentent de nombreux et très importants avantages. Si vous ne tenez pas compte des aspects négatifs qui surviennent le plus souvent lors du fonctionnement de l'équipement, tous les avantages sont perdus.

Parmi les aspects négatifs, il convient de noter:

• Pour le fonctionnement des équipements de chauffage ionique, n'utilisez pas de sources d'alimentation à courant continu qui provoqueraient l'électrolyse du liquide
• Il est nécessaire de surveiller en permanence la conductivité électrique du liquide et de prendre des mesures pour la réguler
• Vous devez vous assurer d'une mise à la terre fiable. S'il tombe en panne, les risques d'électrocution augmentent considérablement.
• Il est interdit d'utiliser de l'eau chauffée dans un système à circuit unique pour d'autres besoins.
• Il est très difficile d'organiser un chauffage efficace avec circulation naturelle, l'installation d'une pompe est nécessaire
• La température du liquide ne doit pas dépasser 75 degrés, sinon la consommation d'énergie électrique augmentera fortement
• Les électrodes s'usent rapidement et doivent être remplacées tous les 2 à 4 ans



• Il est impossible d'effectuer des travaux de réparation et de mise en service sans l'intervention d'un maître expérimenté

Découvrez les autres méthodes de chauffage électrique à la maison ici.

Systèmes d'alimentation sous-marins

Depuis le début du XXe siècle, des moteurs électriques, alimentés par des batteries, sont utilisés pour les sous-marins sous-marins. Les batteries étaient chargées en surface par des générateurs électriques alimentés par des moteurs diesel.

L'émergence des sous-marins nucléaires (sous-marins nucléaires) après la Seconde Guerre mondiale n'a pas arrêté la construction de sous-marins diesel-électriques. Des sous-marins non nucléaires plus silencieux, moins chers et capables d'opérer en eau peu profonde sont toujours en service avec la plupart des flottes mondiales.

DISPOSITIF GÉNÉRAL

Le système d'alimentation électrique des sous-marins diesel-électriques (sous-marins diesel-électriques), dans le schéma classique, se compose de batteries de stockage, d'un générateur diesel, d'un moteur de propulsion, de moteurs auxiliaires et d'autres consommateurs d'électricité.

Le moteur sous-marin du sous-marin diesel-électrique a toujours été un moteur électrique alimenté par des batteries rechargeables. Il ne nécessite pas d'oxygène pour fonctionner, est sûr et a un poids et des dimensions acceptables. Mais une limitation sérieuse de son utilisation est la faible capacité des batteries. Pour cette raison, la marge de déplacement sous-marine continue du sous-marin diesel-électrique est limitée et dépend du mode de déplacement. Lorsque vous conduisez à vitesse économique, les batteries doivent être rechargées tous les 300 à 350 miles. Et lorsque vous conduisez à pleine vitesse - tous les 20 à 30 miles. En d'autres termes, le sous-marin peut se déplacer en position immergée sans se recharger à une vitesse de 2 à 4 nœuds pendant trois jours ou plus ou une heure et demie à une vitesse de plus de 20 nœuds.

Lire: Centrales électriques des premiers sous-marins

Puisqu'il existe de sérieuses restrictions sur la taille et le poids des sous-marins, les moteurs électriques et les moteurs diesel combinent différentes fonctions. Le moteur électrique peut fonctionner comme une machine réversible. Il consomme de l'électricité lors de la conduite ou en génère pour charger les batteries. Le diesel peut être un moteur qui entraîne une hélice ou un générateur électrique, et peut être un compresseur à piston s'il est entraîné par un moteur électrique.

Après les années 1950, les sous-marins diesel-électriques ont pratiquement disparu, dans lesquels le moteur diesel fonctionnait directement sur l'hélice. L'hélice est désormais entraînée exclusivement par un moteur électrique. (Ceci ne s'applique pas aux sous-marins nucléaires dont les hélices sont entraînées par une turbine à vapeur). Le diesel ne fait tourner que le générateur. Ce schéma permet de faire fonctionner un moteur diesel dans un mode de fonctionnement constant et optimal et permet de séparer les moteurs électriques de propulsion (PRM) et les générateurs. L'utilisation de ces appareils dans un mode individuel augmente l'efficacité des deux, et augmente donc la réserve de marche sous-marine. Les inconvénients comprennent la double conversion d'énergie - d'abord mécanique en électrique, puis inversement - et les pertes associées. Mais il faut le supporter, car le principal est le mode de charge des batteries, et non le mode de consommation du GED.

ÉTAT ACTUEL DU DEPL

Comme indiqué, tous les sous-marins diesel-électriques modernes utilisent une propulsion entièrement électrique. La plupart des bateaux à propulsion entièrement électrique utilisaient auparavant deux moteurs: principal et économique. Dans les projets modernes, leur rôle est joué par un moteur avec deux modes de fonctionnement. La recharge des batteries est effectuée en surface ou à la profondeur du périscope à l'aide d'un tuba - un dispositif pour le fonctionnement du moteur sous l'eau (RDP). Une nouvelle étape dans le développement des sous-marins diesel-électriques a été l'utilisation de piles à combustible à base de divers composés chimiques. Cela a notamment permis d'augmenter de cinq à dix fois l'autonomie de la navigation sous-marine continue par vitesse économique et de réduire le bruit du sous-marin.Néanmoins, les installations de piles à combustible ne fournissent pas encore les caractéristiques opérationnelles et tactiques requises des sous-marins, principalement en ce qui concerne l'exécution de manœuvres à grande vitesse lors de la poursuite d'une cible ou pour échapper à une attaque ennemie. Par conséquent, les sous-marins modernes sont équipés d'un système de propulsion combiné. Pour les déplacements à grande vitesse sous l'eau, des batteries ou des piles à combustible sont utilisées, et pour la navigation en surface, la paire traditionnelle «générateur diesel - moteur électrique» est utilisée.

Lire: Opération "KAMA"

CENTRALES ÉLECTRIQUES ANAÉROBIES

La poursuite du développement des sous-marins non nucléaires est associée à l'utilisation de centrales anaérobies (indépendantes de l'air). Il existe quatre principaux types d'EI anaérobies: un moteur diesel à cycle fermé (CCD), un moteur Stirling (DS), une pile à combustible ou un générateur électrochimique (ECG) et une turbine à vapeur à cycle fermé. La direction la plus prometteuse est l'utilisation de moteurs Stirling. L'utilisation de ce moteur augmente considérablement le temps pendant lequel le bateau reste en position immergée sans pertes sérieuses dans les autres indicateurs.

Le développement de sous-marins avec des unités de propulsion auxiliaires indépendantes de l'air a commencé il y a plus de 30 ans, mais un peu plus d'une douzaine de ces bateaux ont été construits - ce sont le projet suédois "Gotland", le "Saga" français, le "Soryu ".

À l'heure actuelle, tous les sous-marins de la marine suédoise sont équipés de DS, et les constructeurs navals suédois ont déjà bien mis au point la technologie pour équiper les sous-marins de ces moteurs. L'utilisation de DS permet à ces sous-marins de rester sous l'eau en continu jusqu'à 20 jours.

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Caractéristiques de l'appareil et techniques

À première vue, la construction d'une chaudière ionique est compliquée, mais elle est simple et non obligatoire. À l'extérieur, il s'agit d'un tube en acier sans soudure, recouvert d'une couche isolante électrique en polyamide. Les fabricants ont essayé de protéger le plus possible les personnes contre les chocs électriques et les fuites d'énergie coûteuses.

En plus du corps tubulaire, la chaudière à électrodes contient:

1. L'électrode de travail, qui est faite d'alliages spéciaux et est maintenue par des écrous en polyamide protégés (dans les modèles fonctionnant à partir d'un réseau triphasé, trois électrodes sont fournies à la fois)
2. Buses d'entrée et de sortie de liquide de refroidissement
3. Bornes de mise à la terre
4. Bornes alimentant le châssis
5. Joints isolants en caoutchouc

L'enveloppe extérieure des chaudières à chauffage ionique est cylindrique. Les modèles de ménage les plus courants répondent aux caractéristiques suivantes:

• Longueur - jusqu'à 60 cm
• Diamètre - jusqu'à 32 cm
• Poids - environ 10-12 kg
• Puissance de l'équipement - de 2 à 50 kW

Pour les besoins domestiques, des modèles monophasés compacts d'une puissance ne dépassant pas 6 kW sont utilisés. Il y en a suffisamment pour fournir entièrement un chalet d'une superficie de 80 à 150 mètres carrés en chaleur. Pour les grandes zones industrielles, un équipement triphasé est utilisé. Une installation d'une puissance de 50 kW est capable de chauffer une pièce jusqu'à 1600 m2.

Cependant, la chaudière à électrodes fonctionne le plus efficacement en conjonction avec l'automatisation de contrôle, qui comprend les éléments suivants:

• Bloc de démarrage
• Protection contre les surtensions
• Contrôleur de contrôle

De plus, des modules de contrôle GSM peuvent être installés pour une activation ou une désactivation à distance. La faible inertie permet une réponse rapide aux fluctuations de température dans l'environnement.

Une attention particulière doit être accordée à la qualité et à la température du liquide de refroidissement. Le liquide optimal dans un système de chauffage avec une chaudière ionique est considéré comme chauffé à 75 degrés. Dans ce cas, la consommation électrique correspondra à celle spécifiée dans les documents. Sinon, deux situations sont possibles:

1. Température inférieure à 75 degrés - la consommation d'électricité diminue avec l'efficacité de l'installation
2. Températures supérieures à 75 degrés - la consommation d'électricité augmentera, cependant, les taux d'efficacité déjà élevés resteront les mêmes

Une simple chaudière ionique avec vos propres mains

Après vous être familiarisé avec les caractéristiques et le principe selon lesquels les chaudières à chauffage ionique fonctionnent, il est temps de se poser la question: comment assembler un tel équipement de vos propres mains? Vous devez d'abord préparer l'outil et le matériel:

• Tuyau en acier d'un diamètre de 5 à 10 cm
• Bornes de terre et neutres
• Électrodes
• Fils
• Té et accouplement en métal
• Ténacité et désir

Avant de commencer à tout assembler, il y a trois règles de sécurité très importantes à retenir:

• Seule la phase est appliquée à l'électrode
• Seul le fil neutre est acheminé vers le corps
• Une mise à la terre fiable doit être fournie

Pour assembler la chaudière à électrode ionique, suivez simplement les instructions ci-dessous:

• Tout d'abord, un tuyau d'une longueur de 25-30 cm est préparé, qui agira comme un corps
• Les surfaces doivent être lisses et exemptes de corrosion, les encoches des extrémités sont nettoyées
• D'une part, les électrodes sont installées au moyen d'un té
• Un té est également nécessaire pour organiser la sortie et l'entrée du liquide de refroidissement.
• Sur le deuxième côté, effectuez une connexion à la conduite de chauffage
• Installer un joint isolant entre l'électrode et le té (un plastique résistant à la chaleur convient)

• Pour obtenir une étanchéité, les connexions filetées doivent être précisément adaptées les unes aux autres.
• Pour fixer la borne zéro et la mise à la terre, 1 à 2 boulons sont soudés au corps

En mettant tout ensemble, vous pouvez intégrer la chaudière dans le système de chauffage. Il est peu probable qu'un tel équipement artisanal puisse chauffer une maison privée, mais pour les petits espaces utilitaires ou un garage, ce sera une solution idéale. Vous pouvez fermer l'appareil avec un couvercle décoratif, tout en essayant de ne pas restreindre l'accès libre à celui-ci.

Chaudières électriques ioniques

De telles chaudières fonctionnent sur le principe du chauffage de l'eau (caloporteur) par la méthode d'ionisation. Ce processus se déroule comme suit:

Lorsque la chaudière est allumée sur le réseau, les molécules d'eau sont séparées en ions positifs et négatifs, qui vibrent entre deux électrodes (anode et cathode). Au cours de ce processus, de l'énergie thermique est générée. Il est immédiatement transféré vers le liquide de refroidissement, qui le distribue dans tout le système de chauffage.

Ces unités sont utilisées comme système de chauffage autonome. Ils diffèrent des chaudières à éléments chauffants de petites tailles, ainsi que d'un bloc d'électrodes, qui a des performances et une efficacité élevées. Le sel de table est en outre ajouté à l'eau, qui joue le rôle de caloporteur. Ceci est nécessaire pour augmenter la résistance électrique de l'eau. Pour éviter la corrosion du métal ou la formation de tartre, à la place de l'eau, un antigel, développé spécifiquement pour les chaudières ioniques, est versé dans le système.

Les chaudières à électrodes n'étaient à l'origine utilisées qu'à des fins militaires pour chauffer des sous-marins ou des navires de guerre. Après cela, après avoir légèrement modifié la conception, les développeurs ont commencé à produire des chaudières à usage domestique ou industriel.

Par exemple, la chaudière Galan est fabriquée conformément à toutes les normes établies en matière d'équipement militaire, car les fabricants se spécialisent dans la fabrication d'instruments pour sous-marins et navires.

Caractéristiques de l'installation des chaudières ioniques

Une condition préalable à l'installation de chaudières à chauffage ionique est la présence d'une soupape de sécurité, d'un manomètre et d'un évent automatique. L'équipement doit être placé en position verticale (horizontale ou inclinée n'est pas acceptable). Dans le même temps, environ 1,5 m des tuyaux d'alimentation ne sont pas en acier galvanisé.

La borne zéro est généralement située au bas de la chaudière. Un fil de terre avec une résistance jusqu'à 4 ohms et une section transversale de plus de 4 mm y est connecté. Ne comptez pas uniquement sur la RAM - cela ne peut pas aider avec les courants de fuite. La résistance doit également respecter les règles du PUE.

Si le système de chauffage est complètement neuf, il n'est pas nécessaire de préparer les tuyaux - ils doivent être propres à l'intérieur. Lorsque la chaudière entre en collision avec une ligne déjà en fonctionnement, il est impératif de la rincer avec des inhibiteurs. Il existe une large gamme de produits de détartrage, de tartre et de détartrage sur les marchés. Cependant, chaque fabricant de chaudières à électrodes indique celles qu'il considère comme les meilleures pour son équipement. Leur avis doit être suivi. Négliger le rinçage échouera à établir une résistance ohmique précise.

Il est très important de sélectionner des radiateurs de chauffage pour la chaudière ionique. Les modèles avec un grand volume interne ne fonctionneront pas, car plus de 10 litres de liquide de refroidissement seront nécessaires pour 1 kW de puissance. La chaudière fonctionnera constamment, gaspillant une partie de l'électricité en vain. Le rapport idéal entre la puissance de la chaudière et le volume total du système de chauffage est de 8 litres pour 1 kW.

Si nous parlons de matériaux, il est préférable d'installer des radiateurs modernes en aluminium et bimétalliques avec une inertie minimale. Lors du choix des modèles en aluminium, la préférence est donnée au matériau du type primaire (non refondu). En comparaison avec le secondaire, il contient moins d'impuretés, ce qui réduit la résistance ohmique.

Les radiateurs en fonte sont les moins compatibles avec la chaudière ionique, car ils sont les plus sensibles à la contamination. S'il n'y a aucun moyen de les remplacer, les experts recommandent de respecter plusieurs conditions importantes:

• Les documents doivent indiquer la conformité à la norme européenne
• Installation obligatoire de filtres grossiers et de récupérateurs de boues
• Une fois de plus, le volume total du liquide de refroidissement est produit et un équipement adapté à la puissance est sélectionné

Chaudière ionique "Galan"

Pour un usage domestique, les chaudières Galan sont fabriquées dans la série Ochag, qui comprend plusieurs modèles:

«Foyer2»- conçu pour chauffer une pièce de 80 m3 maximum. La consommation électrique de l'unité est de 2 kW. La chaudière fonctionne à partir de 220 V. Avec une isolation thermique normale de la pièce, la consommation électrique fluctue à moins de 0,5 kW / h. La quantité recommandée de liquide de refroidissement varie entre 20 et 40 litres.

«Foyer 3»- Peut chauffer une pièce d'un volume de 120 m3. La puissance de la chaudière est de 3 kW. L'énergie est consommée à moins de 0,75 kW / h. Les fluides pour chauffer le système nécessitent de 25 à 50 litres.

«Foyer 5»- utilisé dans des pièces d'un volume n'excédant pas 180 m3. La chaudière a une puissance de 5 kW. Consomme environ 1,25 kWh. Le déplacement du liquide de refroidissement varie entre 30 et 60 litres. "Hearth 6" - capable de chauffer 200m3. La consommation électrique est de 6 kW et la consommation est de 1,5 kW / h. Recommandé de 35 à 70 litres. liquide de refroidissement.

Seul le liquide Potok spécialement développé, qui empêche la corrosion des tuyaux, peut être versé dans le système de chaudière Galan.