Отправной точкой для выбора конструктивной схемы служат, как правило, массо-габаритные параметры ЭУ. Например, автономные ЭУ фирмы «Сименс», японской фирмы «Сони электрик» выполнены в едином контейне­ре. Генератор «Электрован» размещен на одной плат­форме или шасси, ЭХГ для погружных аппаратов и подводных лодок проектируются размещенными в не­скольких отсеках, стационарные установки с ЭХГ раз­мещены в специальном помещении (проект ТАРЖЕТ).

Габаритными параметрами объекта определяются также точки закрепления ЭУ или отдельных ее систем, а также присоединительные места различных магистра­лей, цепей управления и силовых цепей.

Существенно влияют на выбор конструктивной схемы требования прочности, ударо - и вибростойкости (конст­рукция корпусных деталей, применение амортизирую­щих элементов и т. д.). Диапазон используемых конст­руктивных решений и степень их сложности весьма широки.

Если стационарные ЭУ могут быть закреплены на сварной раме или фундаменте, то для транспортных объектов или переносных ЭУ, когда неизбежны вибра - 394

ции, удары и толчки, проблема прочности конструкции в целом весьма серьезна. В этом случае корпусные эле­менты должны иметь рациональную коробчатую или замкнутую конструкцию, они должны быть рассчитаны и испытаны, при необходимости для наиболее чувстви­тельных агрегатов должны быть введены амортизаторы.

Во всех случаях особое внимание уделяется расчету на прочность или проверке элементов конструкции, рабо­тающих под давлением и при повышенных температу­рах (газовые баллоны, трубопроводы, редукторы давле­ния, реакторы для получения топлива и окислителя и т. д.).

Ресурс работы влияет на конструктивную схему ЭУ косвенно. Чем больше ресурс, тем большими при прочих равных условиях должны быть активные поверхности ТЭ, которые уменьшаются со временем, и тем больше одновременно требуется запас топлива и окислителя. Стремлением рационально распределить площадь элек­трода в ТЭ и разместить запасы топлива и окислителя и определяют часто конструктивную схему ЭХГ. Англий­ская фирма «Хлорайд электрикал стейдж» работала над водородно-кислородными ЭХГ с циркулирующим элек­тролитом, которые должны были работать без обслужи­вания в течение б мес. Элементы по конструкции были похожи на' аккумуляторы, в крышке корпуса укреплены электроды — четыре водородных и пять кислородных. Батарея имеет 16 таких ТЭ. Водород хранится в двух баллонах, кислород в одном. Батарея заключена в ци­линдрический контейнер, к котопому присоединены бал­лоны с Н2, 02 и N2. Батарея ТЭ в воде весила 150— 200 Н и могла транспортироваться двумя водолазами. Широко распространены фильтр-прессовые конструкции батарей ТЭ — сжатые в единый корпус отдельные ТЭ.

С целью уменьшения стоимости ЭХГ помимо сниже­ния расхода дорогих катализаторов имеется тенденция к широкому использованию сортового проката, труб и листов; конструкция деталей и узлов должна приспосаб­ливаться к возможности изготовления наиболее прогрес­сивными технологическими приемами; широко внедряют­ся детали из полимеров и т. д.

В работах фирмы «Пратт энд Уитни» при создании ЭХГ типа РС12 для работы под водой было достигнуто существенное снижение стоимости за счет уменьшения количества катализатора, увеличения использования по­

лимерных материалов и замены некоторых специальных вспомогательных агрегатов промышленными.

Необходимость обеспечить взрывобезопасность ЭХГ (см. § 9.1) влияет и на его компоновку. Следует отме­тить, что ЭХГ может быть не только инициатором взры­ва, но и источником взрывоопасной смери. Поэтому ком­поновка ЭУ должна обеспечивать хорошую вентилируе - мость всего занимаемого объема, отсутствие карманов, где могут скопиться горючие газы, или их заполнение инертными материалами. Вентиляция должна быть рас­считана и устроена таким образом, чтобы обеспечива­лось надежное удаление взрывоопасных сред, натекаю­щих через соединения и стенки агрегатов и магистралей.

Для обеспечения бесшумности в разработке фирмой «Юнион карбайд» для армии США гидразино-воздуш­ной ЭУ с номинальной мощностью 600 Вт используются, например, специальные решения, несмотря на то, что они могут усложнить и утяжелить конструкцию. Так, фирмой для привода вентилятора были применены дви­гатель переменного тока и инвертор для его питания вме­сто агрегата постоянного тока, что обеспечивало макси­мальную бесшумность, несмотря на некоторый проигрыш в массе.

Существенное влияние на конструктивную схему оказывают санитарно-гигиенические требования. Дело не только в необходимости рационального размещения «санитарно-грязных» агрегатов, например дожигателей вредных примесей, остающихся после конверсии жидких углеводородов. Главная сложность заключается в том, что по санитарно-гигиеническим нормам многие синте­тические материалы не допускаются к применению в замкнутых объемах, где длительное время находятся люди, а применение других строго ограничено (эпоксид­ные смолы, химически и термически стойкие резины и пр.). Поэтому часто приходится отказываться от из­вестных, апробированных конструктивных решений (па - пример, заливка батареи ТЭ пеноэпоксидами) или при­нимать меры к ограничению применения какого-либо ма­териала (резиновые трубки заменять фторопластовыми, а для соединения последних разрабатывать и исследо­вать специальные конструкции).

В заключение кратко остановимся на характеристи­ках конструкционных материалов, применяемых в ЭХГ (кроме материалов собственно электродов): черные ме - 396 таллы, цветные металлы и сплавы, благородные метал­лы, пластмассы и пресс-материалы, резины, минераль­ные, керамические и стеклянные материалы, бумажные и текстильные материалы.

Из черных металлов используются главным образом углеродистые, легированные и нержавеющие конструк­ционные стали. Углеродистые стали идут на изготовле­ние силовых конструкций, корпусов, подставок, не под­верженных воздействию агрессивных сред. Способы защиты от атмосферных воздействий и коррозии тради- ционны.

Из углеродистых и легированных конструкционных сталей изготавливают крепеж, арматуру трубопроводов, детали различных вспомогательных агрегатов, не под­верженных воздействию агрессивных сред или контак­тирующих с последними случайно. В этом случае широ­ко применяются защитные металлические покрытия: цинкование, никелирование, хромирование.

Для деталей, соприкасающихся с агрессивными сре­дами и подверженных при этом значительным нагрузкам (реакторы системы хранения и подготовки реагентов, резервуары под давлением, напорные трубопроводы, агрегаты системы обслуживания и т. д.), или когда усло­вия внешней среды весьма неблагоприятны (морская во­да, морской туман, высокая влажность при повышенных температурах), в ЭХГ широко применяются нержавею­щие стали. Для повышения коррозионной стойкости вво­дят никелирование деталей.

Из цветных металлов наиболее широкое применение в ЭХГ получил никель. Он пригоден для работы прак­тически со всеми агрессивными средами, действующими в ЭХГ. Однако он относительно дорог, дефицитен, имеет ограниченный сортамент и более низкие, чем у нержа­веющей стали, механические свойства.

Никель можно заменить титаном. Он легче никеля и прочнее. Однако ограниченный сортамент, технологиче­ские сложности при изготовлении деталей, а также спо­собность образовывать с другими металлами термоэлек­трические пары пока препятствуют широкому внедрению этого материала.

И л М - ?г*л :■ - л - Г -

Д /ЧГ ытдиг Я Мл ц

й’-:.aT4-ч О г сНт>-*'- . ■

. *’ ;Ыпп ТЭТ' ?=•””' те?)

Ж

ГЛАВА ДЕСЯТАЯ