Главная > Развитие подводных лодок

Новые корабли - новые проблемы.

Первые ПЛА не только продемонстрировали свои тактические достоинства, но и выдвинули ряд проблем. Так, их водоизмещение возросло примерно в два раза, а стоимость почти в двадцать раз в сравнении с дизель-электрическими подводными лодками США периода второй мировой войны. Столь внушительный рост стоимости был вызван не только атомной энергетикой, но и насыщением лодок сложным оборудованием и устройствами. В попытке создать менее крупный и более дешевый корабль в США был разработан проект ПЛА типа Скейт водоизмещением 2310/2861 т с АЭУ мощностью 4860 кВт, то есть примерно на 50 % меньшей, чем у Наутилуса. На лодках этого типа существенно ухудшились тактико-технические элементы, например скорость полного хода, которая по сравнению с Наутилусом уменьшилась почти на 20 %. Но несмотря на это, руководство ВМС США сочло ПЛА (даже в таком варианте) достаточно эффективными, и после последней (4-й) лодки типа Скейт в 1959 г. в США было прекращено строительство дизель-электрических подводных лодок.

Шесть атомных лодок типа Скипджек, построенные США в 1959-1961 гг., объединили в себе результаты исследований в области корабельной атомной энергетики и гидродинамики. При водоизмещении 3075/3513 т отношение длины корпуса к ширине у этих лодок составляло около восьми, а площадь относительной смоченной поверхности корпуса по сравнению с Наутилусом уменьшилась примерно на 18 %, из которых 12 приходилось на уменьшение отношения длины корпуса к ширине, а 6 % на совершенствование формы корпуса. Были сведены до минимума выступающие части и проницаемые объемы корпуса. Одновальная АЭУ мощностью 11 тыс. кВт обеспечивала скорость более 30 уз.

Скипджек разительно отличался от подводных лодок недавнего прошлого. На нем не было надстройки и верхней палубы, горизонтальные рули размещались на рубке. Начиная со Скипджека рубочные горизонтальные рули получили распространение на большинстве зарубежных ПЛА, заменив классические носовые горизонтальные рули, габариты которых для скоростной подводной лодки большого водоизмещения очень велики. Специалисты США считают, что при почти равном сопротивлении рубочные рули могут иметь площадь на 75 % большую, чем обычные горизонтальные. Вследствие этого их подъемная сила увеличивается на 85 %, момент на рулях - на 20 %. Преимуществом рубочных рулей является также их удаление (как источника шума на ходу) от приемных антенн гидроакустических станций, размещаемых, как правило, в носовой части подводной лодки.

Известно, что еще в конце первой мировой войны в Англии строились подводные истребители типа R, предназначенные для уничтожения, подводных лодок противника. Позже развитие противолодочных подводных лодок затормозилось, так как военно-морские авторитеты считали, что для этой цели гораздо эффективнее применять надводные корабли, а подводные лодки не смогут вести между собой поединок, поскольку "не видят друг друга". Вторая мировая войны подтвердила подобные взгляды. Правда, в феврале 1945 г. произошла подводная дуэль. Английская подводная лодка Венчурер, обнаружив немецкую U-864, в течение двух часов ее преследовала, а затем с дистанции около одной мили четырехторпедным залпом уничтожила. Но это был уникальный случай. Как правило, боевые столкновения под водой заканчивались безрезультатно из-за несовершенства средств гидроакустики и отсутствия специальных противолодочных торпед.

После второй мировой войны к идее противолодочной подводной лодки вернулись снова. В 1952 г. в состав ВМС США вошли три такие корабля - упоминавшиеся ранее подводные лодки типа Барракуда. Однако на испытаниях выявилась их ограниченная возможность действовать в удаленных районах, и лодки признали негодными для решения поставленных задач. Тогда же командование ВМС США приняло решение переоборудовать под противолодочные несколько подводных лодок типа Гэтоу, но и они оказались неудачными. После этого в США отказались от создания специальных противолодочных подводных лодок и сочли целесообразным строить подводные лодки с торпедным вооружением, предназначенные для действий как против надводных кораблей, так и против подводных лодок противника. Аналогичным результатом закончились попытки создать в начале 50-х годов противолодочные подводные лодки во Франции и в Англии, где для этих целей были переоборудованы лодки типа Т.

Широко развернув строительство ПЛА, США одной из главных для них задач ставили борьбу с подводными лодками всех типов по принципу: "Топи все лодки!". Американский адмирал И. Гэлантин заявлял:

Как надводный корабль борется с надводным кораблем, самолет с самолетом, так и атомная подводная лодка станет наиболее эффективным оружием в борьбе с подводными лодками.

ПЛА, подобные Скипджеку, открыли возможность использования подводных лодок в качестве противолодочных кораблей, в связи с чем их стали называть многоцелевыми.

Большие возможности ПЛА в США связывали с использованием их в качестве ракетоносцев. По мнению специалистов ВМС США, главное преимущество ПЛА как носителей ракетного оружия заключается в их скрытности, мобильности и рассредоточенности вне территории США.

Проектирование первой ракетной ПЛА Джордж Вашингтон водоизмещением 6019/6888 т велось на конструктивной базе лодок типа Скипджек. Для того чтобы разместить 16 баллистических ракет, приборы управления ракетной стрельбой, другое оборудование, а также дополнительно 40 членов экипажа, подводную лодку типа Скипджек как бы разрезали и добавили цилиндрическую вставку того же диаметра длиной 39 м. Потребовалось перекомпоновать помещения корабля и оборудование. Без изменений практически остались только отсеки, в которых размещалась АЭУ. В 1959 г. корабль вошел в строй. Строительство атомных подводных ракетоносцев велось ускоренными темпами. В отдельные годы вступало в строй до 13 единиц.

В 1967 г. США заложили 67-ю по счету многоцелевую ПЛА Джек водоизмещением 3750/4155 т, которая строилась шесть лет. Столь длительный срок постройки специалисты объясняли сложностью решаемых на Джеке вопросов. Лодка оснащалась принципиально новым движительным комплексом, в состав которого входили соосные винты противоположного вращения с приводом от безредукторных паровых турбин с двойными роторами, также вращавшимися в разные стороны. Конечно, для внедрения серьезных нововведений требуется значительное время, но затянувшаяся постройка Джека объяснялась не только этим.

В 1963 г. 9 апреля мир облетело известие - в Атлантическом океане во время глубоководного погружения погибла с экипажем 129 человек широко разрекламированная новейшая многоцелевая ПЛА США Трешер водоизмещением 3860/4300 т. Не вдаваясь в рассмотрение причин катастрофы Трешера, о чем написано достаточно много, укажем только, что отношение к подводным лодкам этого типа было пересмотрено, и если первоначально предполагалось построить 25 единиц, то после гибели Трешера их число было сокращено до 13 при одновременном уменьшении рабочей глубины погружения. Кроме того, специалисты обстоятельно исследовали вопросы проектирования, строительства, испытаний и эксплуатации ПЛА, после чего была разработана программа мероприятий по повышению их надежности и живучести. Джек одним из первых был предназначен для реализации этих мероприятий, что и явилось основной причиной его затянувшегося строительства.

Вернемся к соосным винтам, которыми был оснащен Джек. Известно, что по сравнению с обычными гребными винтами они позволяют существенно увеличить пропульсивный коэффициент подводной лодки, но скорость Джека по сравнению с атомными лодками аналогичного водоизмещения и АЭУ сопоставимой мощности не возросла. Даже если предположить, что максимальное число оборотов соосных винтов в четыре раза больше, чем у обычного винта, то число оборотов безредукторной (прямодействующей) паровой турбины должно быть примерно в десять раз меньше, чем у турбины с редуктором, а это влечет за собой увеличение массы и размеров турбины, особенно ее длины. Турбинный отсек Джека по сравнению с таковым атомных лодок, оснащенных редукторными турбоагрегатами сопоставимой мощности, удлинился почти на 3 м. Кроме того, примерно на 2 м пришлось удлинить и гребной вал. Все это в сочетании с реализованными на лодке мероприятиями по повышению надежности, рекомендованными после гибели Трейлера, повлекло за собой увеличение водоизмещения лодки до 4100/4500 т. Возрастание подводного водоизмещения лодки почти на 8 % "съело" пропульсивные достоинства соосных гребных винтов. В этой связи зарубежные специалисты усматривают причину оснащения Джека сложным пропульсивным комплексом не в стремлении увеличить скорость, а в желании снизить шумность.

Главное тактическое достоинство подводной лодки - скрытность действия - во многом определяется ее первичным акустическим полем, или, как принято говорить, шумностью. Борьба с шумом подводных лодок началась уже в ходе второй мировой войны, когда для их обнаружения были созданы шумопеленгаторные средства. Эти сродства постоянно совершенствовались, в то же время по мере увеличения скорости подводного хода лодки все больше "шумели". На атомных подводных лодках США уже при скорости 20 уз резко возрос уровень шумности, а с дальнейшим увеличением скорости атомная лодка по шумности приблизилась к дизель-электрической, идущей под РДП. Подводное кораблестроение столкнулось с очередной проблемой.

Создаваемый подводной лодкой шум происходит от работы гребных винтов, механизмов и вследствие обтекания корпуса лодки забортной водой - гидродинамический шум. Главным источником шума является гребной винт. При его вращении в потоке воды лопасти периодически проходят через поле следа обводов кормовой оконечности лодки, в результате чего возникают пульсирующие гидродинамические усилия, которые через воду передаются на корпус. В результате он колеблется, излучая шум. Шумность гребного винта во многом зависит от его конструкции. С увеличением числа лопастей давление на них распределяется более равномерно, благодаря чему шумность снижается. Десятилетиями на подводных лодках применялись трехлопастные гребные винты, а некоторые из сегодняшних зарубежных лодок оснащены четырех-, пяти- и даже семилопастными гребными винтами.

Значительный шум создают редукторы паровых турбин. Применяемые в кораблестроении понижающие редукторы на быстроходных двигателях за счет снижения величины нагрузки гребного винта по упору путем увеличения его диаметра при умеренных оборотах значительно повышают КПД винта. По мнению иностранных специалистов, таким путем КПД винта на одновальных подводных лодках может быть доведен до 80-84 %, а на двухвальных до 75 %. Но получение возможно большего КПД винта уменьшением его оборотов находится в противоречии с требованиями снижения массы и габаритов паротурбинной установки при повышении ее экономичности, в основе которых лежит высокооборотность. Паровые турбины атомных лодок США 60-х годов оснащались редукторами, уменьшающими число оборотов гребного вала по сравнению с оборотами турбины почти в 40 раз - с 4-6 тыс. до 100-150 об/мин. Однако жесткие требования к снижению шумности вынудили проектировщиков атомных лодок отказаться от редукторов. Первый такой опыт в США был предпринят на вошедшей в строй в 1960 г. ПЛА Таллиби водоизмещением 2317/2640 т, АЭУ которой снабжала паром два турбогенератора, питавших гребной электродвигатель мощностью 1840 кВт, обеспечивающий скорость лодки 15/20 уз.

Шум, возникающий при работе многочисленных вспомогательных механизмов, передается на корпус подводной лодки через воздушную среду, а также через конструкции, связанные с механизмами (фундаменты, трубопроводы и др.). Насколько серьезное внимание уделяется этому вопросу в США, видно из того, что там считается допустимым на атомных лодках доводить массу демпфирующих устройств до 20-30 % общей массы механизма. В 1969 г. в состав ВМС США вошла ПЛА Нарвал водоизмещением 4450/5350 т и скоростью 20/30 уз, в первом контуре АЭУ которой осуществлялась естественная циркуляция теплоносителя, что позволило отказаться от циркуляционных насосов первого контура, также являющихся источником шума.

Гидродинамический шум возникает в нерегулярном и неустойчивом потоке забортной воды, обтекающей подводную лодку. Этот шум может стать определяющим при движении лодки на больших докавитационных скоростях. Практическое решение этой проблемы в США началось на экспериментальной лодке Альбакор, гидродинамический шум которой удалось снизить благодаря одновальной энергетической установке, выполнению корпуса в виде тела вращения с небольшим отношением длины к диаметру, уменьшению площади вырезов в наружной обшивке и их закрытию, отказу от неподвижных кормовых стабилизаторов, сокращению числа выступающих частей и применению специального пенопласта для выравнивания поверхности корпуса лодки.

С учетом конструктивных мероприятий по снижению шумности, исследованных и отработанных на Альбакоре, Таллиби, Джеке и Нарвале, в США была спроектирована и в 1974 г. введена в строй атомная лодка с турбоэлектрической АЭУ Гленард П. Липскомб водоизмещением 5813/6480 т.

На внедрение мероприятий по снижению шумности необходимо было затрачивать существенную долю водоизмещения кораблей глубин. Не малая доля водоизмещения была необходима и для обеспечения других первостепенных показателей лодок, один из которых - глубина погружения - является ровесником подводного плавания.