Что общего у вашего автомобиля и атомного ледокола, и чем отличается масло для судов и машин
Арктика. Океан. Вместо водной глади — толстый ледяной панцирь: обычное судно не пройдет здесь без помощи ледокола. Это судно огромной массой своей носовой части давит на твердую корку из замерзшей воды толщиной до трех метров и разламывает ее, словно нож пронзает глазурь на десерте крем-брюле. Для очистки Северного морского пути от «гололеда» нужны огромные мощности, поэтому в сердце ледокола работает атомный реактор: такое судно также называют атомоходом. Но даже этому исполину необходим компонент, без которого не обходится практически ни один современный автомобиль.
«Сердце» атомохода работает по принципу самых первых судов с паровыми двигателями — пароходов. В них воду в котле нагревали теплом от сжигания угля, а в современном судне воду кипятит атомный реактор. Полученный пар отправляется в турбинную установку, попадает на турбину — вал с лопатками, — механически воздействует на них, как ветер на лопасти мельницы, и раскручивает до нескольких тысяч оборотов в минуту. Это вращение передается ротору электрогенератора, с помощью которого механическая энергия преобразуется в электрическую. Она и питает электромоторы, которые крутят гребные винты.
Турбина размером с автобус
В отличие от двигателя автомобиля, где масло заливается в блок цилиндров и смазывает клапаны, детали поршней и распределительные валы, «сердце» ледокола — атомный реактор — не нуждается в смазочных материалах, а вот турбинная установка, как любой механизм, состоящий из трущихся деталей, без масла быстро устроит забастовку.
В автомобилях принято менять масло раз в год или каждые 10–15 тысяч километров, а особенно щепетильные владельцы меняют смазку двигателя каждые семь или даже пять тысяч километров. В длительных полярных экспедициях турбинная установка атомохода может пахать без остановки месяцами. Размером она больше автобуса, и масло заливается не из пятилитровой канистры, как в легковой машине, а из бочек по 205 литров — в расходные цистерны. Из них масло поступает к турбине и, отработав «смену» — рабочий цикл, — отправляется «отдыхать». Оно стекает в специальные емкости, из которых через очистные фильтры снова попадает в расходные цистерны.
Объем масла для его полной замены в двигателе легкового автомобиля отличается от неполного примерно на литр. С атомоходами все иначе: турбине атомного ледокола требуются десятки тонн нового масла и тщательная очистка всей системы, поэтому полная замена происходит редко — это делают во время технического обслуживания. Ресурса хорошего масла может хватить и на пять лет непрерывной работы: до следующего ТО в установку доливают небольшие порции нового масла: обычно около 5% от общего объема. Решение о частичной замене смазочных материалов принимают прямо во время экспедиций: механики регулярно берут пробы и направляют на лабораторные анализы.
Как оценить масло на профпригодность
В камере сгорания автомобильного двигателя масло частично сгорает и вбирает в себя молекулы топлива, в поршневой системе окисляется, а в емкости для хранения впитывает воду. Все это ведет к образованию сажи, золы и органических кислот, повышению вязкости и скорости коррозии, что увеличивает износ двигателя. По химическому составу и физическим свойствам автомобильного масла можно, используя искусственный интеллект, провести диагностику двигателя.
В турбинной установке ледокола топлива нет, но вокруг движущихся частей механизмов постоянно образуются пузырьки воздуха, их поглощает турбинное масло, что ведет к его окислению. Кроме того, из-за взаимодействия с паром турбины оно вбирает в себя воду, что приводит к образованию эмульсии — системы из двух несмешивающихся между собой жидкостей: масла и воды. Окисление и образование эмульсии делают защитную масляную пленку тоньше, детали механизмов из-за этого нагреваются, сильнее трутся друг о друга и могут износиться быстрее. Но не все так трагично.
Воздух и воду от масла можно отделить без остановки турбины. Эти процессы называются воздухоотделением и паровой диэмульсией: после этих «процедур» масло восстанавливает свои рабочие свойства, как человек, отдохнувший пару часов на диване. Но если каждый работник вправе взять недельный или более длинный отпуск, то масло на ледоколе позволить себе такие каникулы не может: в турбинах атомных установок используют смазочные материалы, которые умеют в считанные минуты избавляться от воздуха и воды.
Николай Дорошенко
руководитель центра исследований смазочных материалов «Газпром нефти»
Нормой для «арктических» масел считается время отделения пара — 2,5 минуты, воздуха — 5 минут. Первую партию масел с этими показателями «Газпром нефть» недавно поставила «Росатомфлоту» для самых мощных ледоколов в стране.
Факультативные обязанности масла на ледоколе
Кроме турбинной установки, масло используется в любых трущихся механизмах. Для рулевого устройства применяют редукторные масла, выдерживающие высокие нагрузки и эффективно защищающие поверхности шестеренок и других частей зубчатых механизмов. В автомобиле подобные механизмы есть в его мостах и коробке передач — их работу облегчает трансмиссионное масло.
Гидроусилитель руля и амортизаторы автомобиля «обожают» компрессорные масла. Их основная задача — охлаждать трущиеся поверхности и повышать компрессию в устройствах с гидравлическим приводом. На судне такие масла используются, например, в устройстве для швартовки судна.
На морозе двигатель автомобиля работает лучше, если смазывать его синтетическим маслом. По сравнению с минеральным, оно меньше густеет при отрицательных температурах. На судне морозостойкость масел важна при применении снаружи. Все смазочные материалы, которые используются в палубных механизмах ледоколов, должны сохранять вязкостные характеристики при низких температурах: не густеть на морозе, а также хорошо отделять воду, которая может образовываться при таянии инея и снега или попадать на палубу в виде волн и дождя.
