на какую глубину погружается атомная подводная лодка
Максимальная глубина погружения подводных лодок
Как происходит погружение подводных лодок
Эволюция подводного флота – это постепенное погружение на большую глубину. Если во времена Первой и Второй мировых войн она ограничивалась соответственно 80-100 и 100-150 метрами, то сегодня этот показатель вырос в 3-5 раз.
Как происходит погружение? В надводном положении субмарина мало чем отличается от обычного судна, если не брать в расчет ее специфический внешний вид. Погружение происходит за счет приема в цистерны балласта – забортной воды. Ёмкости расположены между легким и прочным корпусами.
Всплытие осуществляется «в обратном порядке» — путем продува балласта. Вода выдавливается из цистерн мощным потоком сжатого воздуха. После полного погружения глубина, на которой находится лодка, регулируется специальными рулями.
Характеристики глубины погружения
Способность субмарины к погружению характеризуется двумя основными показателями – рабочей (оперативной) и предельной глубиной. В первом случае речь идет о глубине, на которую лодка может погружаться без каких-либо ограничений на протяжении всего срока ее эксплуатации.
Предельная глубина погружения обозначает ту границу, ниже которой может начаться разрушение обшивки и всей конструкции. Обычно сразу после спуска на воду субмарину отправляют на предельную глубину, где ее «обкатывают» какое-то время. У каждого типа подводных лодок этот показатель индивидуален.
Абсолютным рекордсменом максимального погружения до сего времени остается советская АПЛ «Комсомолец», «нырнувшая» в 1985 году почти на 1030 метров. Увы, ее судьба в дальнейшем сложилась трагически. Спустя 4 года, в результате пожара, приведшего к необратимым разрушениям корпуса, она затонула в Норвежском море.
Глубина – спасение или погибель
За управляемость субмарины в вертикальной плоскости отвечают, как правило, две пары горизонтальных рулей – кормовые и носовые. В зависимости от их положения лодка получает дифферент на нос или корму. Задача командира и экипажа – осуществлять необходимое маневрирование в рамках технических возможностей лодки, чтобы, если такое случится, предельное, максимальное погружение не оказалось последним.
Особенности АПЛ России и США
Основные отличия лежат в «архитектуре». Американские субмарины однокорпусные: давлению противостоит единый корпус обтекаемой формы. В отличие от них, советские, а позже российские АПЛ – своеобразная «матрешка», где под внешним обтекаемым легким корпусом находится прочный внутренний. Настоящий рекордсмен по количеству корпусов – знаменитый «Тайфун» (проект 941). У самой большой АПЛ в мире внутри легкого корпуса размещаются пять прочных.
По мнению экспертов, двухкорпусные лодки более живучи, хотя и более тяжелы. К примеру, одно лишь резиновое звукоизолирующее покрытие «Тайфуна» весит 800 тонн, что несколько больше, чем вся американская АПЛ NR-1.
Перспективы российского атомного подводного флота
За последние 4 года состав ВМФ России пополнился четырьмя современными АПЛ: «Северодвинск» (пр. «Ясень») с рабочей и предельной глубинами погружения соответственно 520 и 600 м, «Владимир Мономах» – 400 и 480 м, «Юрий Долгорукий» — 400 и 450 м, «Александр Невский» — 400 и 480 метров. На очереди еще 11 атомных субмарин проектов «Борей-А» и «Ясень».
Однако глубина погружения – не единственное их преимущество. Сегодня гораздо большее значение приобретает малошумность. Как утверждают эксперты, здесь Россия вышла на лидирующие позиции в мире.
Топ-3 субмарин по глубине погружения
3. Борей
К-551 «Владимир Мономах», К-549 «Князь Владимир». Еще шесть лодок находятся на стадии создания. Ожидается, что они встанут в строй в течение 2020-х годов, усилив боевую мощь российского атомного подводного флота.
Глубина погружения АПЛ «Борей» в среднем составляет около 480 метров. Конечно, это далеко не рекорд «Комсомольца», но новые субмарины оставляют позади многие британские, французские, японские, китайские подводные лодки.
2. Вирджиния
Подводные лодки класса «Вирджиния» представляют собой многоцелевые атомные субмарины четвертого поколения, находящиеся на вооружении Военно-морских сил США. Их проектирование началось еще в конце 1980-х годов, а в 2004 году в строй встала первая лодка подобного класса SSN-774 «Вирджиния». Ожидается, что в обозримом будущем в распоряжении ВМС США окажутся не менее 30 подводных лодок класса «Вирджиния». В военно-морском ведомстве рассчитывают, что субмарины заменят АПЛ класса «Лос-Анджелес», которые выпускались двадцать лет, с 1976 по 1996 гг.
Предельная глубина погружения субмарин класса «Вирджиния» составляет 488 метров, хотя некоторые эксперты называют и другие цифры – 500 и даже 600 метров. В любом случае, подлодки данного класса обладают способностью к погружению на большую глубину, что делает их опасным и коварным противником.
1.Ясень
На первом месте заслуженно стоят российские подводные лодки проекта 885 «Ясень» (885М «Ясень-М»). Первая подводная лодка данного класса К-560 «Северодвинск» вошла в состав Северного флота ВМФ России в 2014 году, а на воду была спущена четырьмя годами ранее.
Наибольшая глубина погружения подлодок ВМФ России, ВМС США и Японии
Факт существования батискафа, сумевшего покорить глубочайшую бездну, свидетельствует о технической возможности создания обитаемых аппаратов для погружений на любые глубины.
Почему же ни одна из современных подлодок и близко не способна погрузиться — даже на 1000 метров?
Полвека назад собранный из подручных средств стандартной стали и плексигласа батискаф достиг дна Марианской впадины. И мог бы продолжить свое погружение, если бы в природе встречались большие глубины. Безопасная расчетная глубина для «Триеста» составляла 13 километров!
Свыше 3/4 площади Мирового океана приходится на абиссальную зону: океанское ложе с глубинами свыше 3000 м. Подлинный оперативный простор для подводного флота! Почему никто не использует эти возможности?
Покорение больших глубин никак не связано с прочностью корпуса «Акул», «Бореев» и «Вирджиний». Проблема заключается в другом. И пример с батискафом «Триест» здесь совершенно ни при чем.
Они похожи, как самолет и дирижабль
Батискаф — это «поплавок». Цистерна с бензином, с закрепленной под ней гондолой экипажа. При принятии на борт балласта конструкция обретает отрицательную плавучесть и погружается в глубину. При сбрасывании балласта — возвращается на поверхность.
В отличие от батискафов, подводным лодкам требуется в течение одного погружения многократно изменять глубину нахождения под водой. Иначе говоря, подводный корабль обладает способностью многократно изменять запас плавучести. Это достигается путём заполнения забортной водой балластных цистерн, которые при всплытии продуваются воздухом.
Обычно на лодках применяются три воздушные системы: воздух высокого давления (ВВД), среднего (ВСД) и низкого давления (ВНД). К примеру, на современных американских атомоходах запасы сжатого воздуха хранятся в баллонах под давлением 4500 фунтов на кв. дюйм. Или, по-человечески, примерно 315 кг/см2. Однако ни одна из систем-потребителей сжатого воздуха не использует ВВД напрямую. Резкие перепады давления вызывают интенсивное обмерзание и закупорку арматуры, одновременно создавая опасность компрессионных вспышек паров масла в системе. Повсеместное применение ВВД под давлением свыше 300 атм. создало бы недопустимые опасности на борту субмарины.
И здесь в действие вступают законы драматургии!
С погружением в морские глубины на каждые 10 метров давление возрастает на 1 атмосферу
На глубине 1500 м давление составляет 150 атм. На глубине 2000 м давление 200 атм. Это как раз соответствует максимальному значению ВСД и ВНД в системах подводных лодок.
Ситуация усугубляется ограниченными объемами сжатого воздуха на борту. Особенно после продолжительного нахождения лодки под водой. На глубине 50 метров имеющихся запасов может быть достаточно для вытеснения воды из балластных цистерн, но на глубине 500 метров этого хватит лишь для продувания 1/5 их объема. Большие глубины — всегда риск, и там требуется действовать с предельной осторожностью.
В наши дни существует практическая возможность создания подлодки с корпусом, рассчитанным на глубину погружения 5000 метров. Но для продувания цистерн на такой глубине потребовался бы воздух под давлением свыше 500 атмосфер. Сконструировать трубопроводы, клапаны и арматуру, рассчитанные под такое давление, при сохранении их разумной массы и исключения всех связанных опасностей на сегодняшний день является технически неразрешимой задачей.
Современные подлодки строятся по принципу разумного баланса характеристик. Зачем делать высокопрочный корпус, выдерживающий давление километровой толщи воды, если системы всплытия рассчитаны на гораздо меньшие глубины. Погрузившись на километр, подлодка будет обречена в любом случае.
Однако в этой истории имеются свои герои и отверженные.
Традиционными аутсайдерами в области глубоководных погружений считаются американские подводники
Корпуса американских лодок на протяжении полувека делаются из одного сплава HY-80 с весьма посредственными характеристиками. High-yield-80 = сплав повышенной прочности с пределом текучести 80 000 фунтов на кв. дюйм, что соответствует значению 550 МПа.
Многие эксперты выражают сомнения в адекватности такого решения. Из-за слабого корпуса лодки неспособны в полной мере использовать возможности систем всплытия. Которые позволяют продувание цистерн на значительно больших глубинах. По оценкам, рабочая глубина погружения (глубина, на которой лодка может находиться длительное время, совершая любые маневры) для американских субмарин не превышает 400 метров. Предельная глубина — 550 метров.
Применение HY-80 позволяет удешевить и ускорить сборку корпусных конструкций, среди преимуществ всегда назывались хорошие сварочные качества этой стали.
Для ярых скептиков, которые немедленно заявят, что флот «вероятного противника» массово пополняется небоеспособным хламом, нужно заметить следующее. Те различия в темпах кораблестроения между Россией и США обусловлены не столько применением более качественных сортов стали для наших подлодок, сколько другими обстоятельствами. Ну да ладно.
«Комсомолец»
Неуловимый «Майк» (К-278 по классификации НАТО) установил абсолютный рекорд глубины погружения среди подводных лодок — 1027 метров.
Предельная глубина погружения «Комсомольца» по расчетам составляла 1250 м.
Среди главных отличий конструкции, несвойственных другим отечественным подлодкам, — 10 бескингстонных цистерн, размещенных внутри прочного корпуса. Возможность стрельбы торпедами с больших глубин (до 800 метров). Всплывающая спасательная капсула. И главная изюминка — аварийная система продувания цистерн с помощью газогенераторов.
Реализовать все заложенные преимущества позволил корпус, изготовленный из титанового сплава.
Сам по себе титан не являлся панацеей при покорении морских глубин. Главным при создании глубоководного «Комсомольца» были качество сборки и форма прочного корпуса с минимумом отверстий и ослабленных мест.
Титановый сплав 48-Т с пределом текучести 720 МПа лишь незначительно превосходил по прочности конструкционную сталь HY-100 (690 МПа), из которой изготавливались подлодки «СиВулф».
Другие описываемые «преимущества» титанового корпуса в виде малых магнитных свойств и его меньшей подверженности коррозии сами по себе не стоили затраченных средств. Магнитометрия никогда не являлась приоритетным способом обнаружения лодок; под водой все решает акустика. А проблема морской коррозии уже лет двести решается более простыми методами.
Титан с точки зрения отечественного подводного кораблестроения обладал ДВУМЯ реальными преимуществами:
а) меньшей плотностью, что означало более легкий корпус. Появившиеся резервы тратились на другие статьи нагрузки, например, ГЭУ большей мощности. Неслучайно подлодки с титановым корпусом (705(К) «Лира», 661 «Анчар», «Кондор» и «Барракуда») строились как покорители скорости.;
б) Среди всех высокопрочных сталей и сплавов титановый сплав 48-Т оказался наиболее технологичным в обработке и при сборке корпусных конструкций.
«Наиболее технологичный» — не значит простой. Но сварочные качества титана хотя бы позволяли производить сборку конструкций.
За океаном имели более оптимистичный взгляд на применение сталей. Для изготовления корпусов новых подлодок XXI века была предложена высокопрочная сталь марки HY-100. В 1989 году в Штатах заложили головной «СиВулф». Спустя два года оптимизма поубавилось. Корпус «СиВулфа» пришлось разобрать на иголки и начинать работу заново.
В настоящее время многие проблемы решены, и стальные сплавы, эквивалентные по свойствам HY-100, находят более широкое применение в кораблестроении. По некоторым данным, подобная сталь (WL = Werkstoff Leistungsblatt 1.3964) применяется при изготовлении прочного корпуса немецких неатомных подлодок «Тип 214».
Существуют еще более прочные сплавы для изготовления корпусов, например, стальной сплав HY-130 (900 МПа). Но из-за плохих сварочных свойств корабелы считали применение HY-130 невозможным.
Пока не поступили новости из Японии.
耐久 значит предел текучести
Как утверждает старая пословица: «Что бы вы ни умели делать хорошо, всегда найдется азиат, который делает это лучше».
В открытых источниках присутствует крайне мало информации о характеристиках японских боевых кораблей. Однако экспертов не останавливают ни языковой барьер, ни параноидальная секретность, свойственная вторым по силе ВМС в мире.
Из доступной информации следует, что самураи наряду с иероглифами широко используют английские обозначения. В описании подлодок присутствует сокращение NS (Naval Steel — военно-морская сталь), сочетаемая с цифровыми индексами 80 или 110.
В метрической системе счисления «80» при обозначении марки стали, скорее всего, означает предел текучести 800 МПа. Более прочная сталь NS110 имеет предел текучести 1100 МПа.
С точки зрения американца, стандартная для японских подлодок сталь носит обозначение HY-114. Более качественная и прочная — HY-156.
Немая сцена
«Кавасаки» и «Мицубиси Хэви Индастриз» без всяких громких обещаний и «Посейдонов» научились изготавливать корпуса из материалов, ранее считавшихся несваримыми и невозможными при постройке подлодок.
Приведенные данные соответствуют устаревшим субмаринам с воздухонезависимой установкой типа «Оясио». В составе флота 11 единиц, из которых две самые старые, вступившие в строй в 1998-1999 гг., переведены в разряд учебных.
«Оясио» имеет смешанную двухкорпусную конструкцию. Наиболее логичное предположение — центральная секция (прочный корпус) изготовлена из наиболее прочной стали NS110, в носовой и кормовой частях лодки применяется двухкорпусная конструкция: легкая обтекаемая оболочка из NS80 (давление внутри = давлению снаружи), прикрывающая цистерны главного балласта, вынесенные за пределы прочного корпуса.
Современные японские субмарины типа «Сорю» считаются улучшенными «Оясио» с сохранением основных конструктивных решений, доставшийся им от предшественников.
При наличии прочного корпуса из стали NS110 рабочая глубина «Сорю» оценивается как минимум в 600 метров. Предельная — 900.
С учетом представленных обстоятельств ВМС самообороны Японии на сегодняшний день обладают самым глубоководными флотом боевых подлодок.
Японцы «выжимают» всё возможное из доступного. Другой вопрос, насколько это поможет в морском конфликте. Для противостояния в морских глубинах необходимо наличие ядерной силовой установки. Жалкие японские «полумеры» с увеличением рабочей глубины или созданием «лодки на батарейках» (удивившая мир подлодка «Орю») похожи на хорошую мину при плохой игре.
С другой стороны, традиционное внимание к мелочам всегда позволяло японцам иметь преимущество над противником. Появление ядерной силовой установки для ВМС Японии — вопрос времени. Но у кого в мире еще имеются технологии изготовления сверхпрочных корпусов из стали с пределом текучести 1100 МПа?
Олег Капцов
АПЛ «Комсомолец» установила рекорд глубины погружения 35 лет назад
Заложили подлодку К-278 22 апреля 1978 года в Северодвинске. 30 мая 1983 года субмарину вывели из цеха, а 3 июня спустили на воду. В августе 1983 года на подлодке подняли флаг ВМФ, а 28 декабря К-278 вступила в строй. Она вошла в состав Северного флота.
Подлодка состояла из двух цилиндрических титановых корпусов с усеченными конусами на оконечностях. Это был первый целиком созданный из титана корпус АПЛ. У него были явные преимущества: немагнитность металла и малый уровень шума при работе.
4 августа 1985 года подлодка «Комсомолец» под командованием капитана 1 ранга Юрия Зеленского совершила небывалое в истории мирового военного мореплавания погружение в Норвежском море. Ни одна из боевых подводных лодок мира не смогла бы опуститься на такую глубину, ее бы раздавило. Но К-278 находилась под защитой сверхпрочного титанового корпуса.
Как вспоминали потом подводники, уходили на глубину медленно, словно отмеряя стометровые отсечки. Проверяли не только герметичность прочного корпуса, но и возможности стрельбы с большой глубины торпедами, систему аварийного всплытия.
На такой глубине субмарина была недостижима для других подводных лодок и любых противолодочных средств. Кроме того, она практически не фиксировалась гидроакустическими средствами обнаружения.
Рекорд атомной подлодки «Комсомолец» по глубине погружения до сих пор никто не побил.
Самая глубоководная атомная подводная лодка (Проект 685) «Плавник»
Проект 685 «Плавник» — опытная глубоководная торпедная атомная подводная лодка.
Проект 685. Атомный подводный крейсер 1-го ранга.
Шифр работ: «Плавник».
Построено: 1 ед.
Тактический номер: К-278, с 10.1988. (по др. данным с 31 января 1989 г.) «Комсомолец».
Обозначение НАТО: Mike.
Разработчик: ЦКБ-18, с 1966 г. «Ленинградское проектно-монтажное Бюро „Рубин“» (ЛПМБ «Рубин»), г. Ленинград.
Главный конструктор: Н.А.Климов, с 1977 г. Ю.Н.Кормилицын.
Зам. главного конструктора: Д.А.Романов
Изготовитель: ПО «Северное машиностроительное предприятие» (ПО «СМП»), г. Северодвинск.
Ответственный сдатчик ПО «СМП»: В.М.Чувакин.
Заводской номер: 510.
Дата закладки: 22.04.1978.
Дата спуска на воду: 09.05.1983.
Дата вступления в строй: 20.10.1983. (по данным разработчика приёмный акт от 28.12.1983.)
Дата гибели: 07.04.1989.
Характеристика АПЛ проекта 685:
Длина наибольшая 118,4 м
Ширина наибольшая 11,1 м
Осадка по КВЛ 7,4 м
Водоизмещение:
— нормальное 5680 м3
— полное 8500 м3
Запас плавучести 36%
Рабочая глубина погружения 1000 м
Предельная глубина погружения 1250 м
Полная скорость подводного хода 30,6 уз.
Надводная скорость 14,0 уз.
Экипаж 57 чел.
В августе 1966 г. командованием ВМФ было выдано тактико-техническое задание на разработку опытной глубоководной подводной лодки (проект 658) с предельной глубиной погружения, в 2,5 раза превышающей соответствующий показатель других атомных торпедных подводных лодок. Работы, получившие шифр «Плавник», велись в ЦКБ-18 под руководством главного конструктора Н.А. Климова (в 1977 году его сменил Ю.Н. Кормилицын).
Процесс проектирования глубоководной лодки занял более восьми лет. Технический проект глубоководного атомохода был утвержден в декабре 1974 г. (по данным ЦКБ МТ «Рубин» технический проект был разработан в 1973 г.).
В качестве основного конструкционного материала на проекте 685 было решено использовать титановые сплавы.
Для определения работоспособности титанового сплава в условиях высоких напряжений корпусных конструкций на больших глубинах погружения было решено провести широкий комплекс исследований и экспериментов. На масштабных, полунатурных и натурных отсеках подводной лодки отрабатывались методы конструирования, технология изготовления различных конструктивных узлов корпуса, осуществлялась экспериментальная проверка статической, циклической и динамической прочности конструкции.
В рамках программы создания АПЛ проекта 685 в Северодвинске были построены три специальные док-камеры, одна из которых имела диаметр 5 м и длину 20 м, другая, соответственно, 12 и 27 и третья — 15 м и 55 м. В первой из камер создавалось давление 400 кгс/см2 при разовой нагрузке и 200 кгс/см2 — при циклическом нагружении. Вторая док-камера имела рабочее давление 200 кгс/см2 и третья — 160 кгс/см2.
Опыт, полученный в ходе реализации 685 проекта, предполагалось широко использовать при проектировании и постройке атомных подводных лодок нового поколения.
АПЛ 685-го проекта, получившая номер К-278, была официально заложена в Северодвинске 22 апреля 1978 г. Постройка корабля осуществлялась блоками, каждый из которых был испытан давлением в самой большой из экспериментальных док-камер.
Спуск К-278 на воду состоялся 9 мая 1983 г., а 20 октября 1983 г. атомная подводная лодка вступила в строй Краснознаменного Северного флота.
Корабль имел двухкорпусную архитектуру. Его тщательно отработанные внешние обводы в сочетании с применением одновальной энергетической установки обеспечивали относительно низкое гидродинамическое сопротивление и высокие скоростные качества, превосходящие возможности американских аналогов.
Прочному корпусу была придана относительно простая конфигурация. В средней части он представлял собой цилиндр диаметром 8 м, а в оконечностях — усеченные конусы, заканчивающиеся сферическими переборками (угол сопряжения цилиндра и конусов не превышал 5°). В качестве основного конструкционного материала был принят титановый сплав 48-Т с пределом текучести 72—75 кгс/мм2. Цистерны главного балласта размещались внутри прочного корпуса. Для сведения к минимуму числа отверстий в прочном корпусе было решено отказаться от прочной рубки и торпедопогрузочного люка.
Для экстренного (в течение 20-30 с) создания положительной плавучести на больших глубинах при поступлении внутрь лодки забортной воды была установлена система продувания балласта одной из цистерн средней группы при помощи пороховых газогенераторов.
В результате рационального использования новых материалов и реализации ряда оригинальных конструкционных решений вес корпуса АПЛ пр. 685 составил 39% от нормального водоизмещения корабля, что не превышало соответствующий показатель других атомных подводных лодок, имеющих значительно меньшую глубину погружения.
Наружный корпус, сваренный из титанового сплава, состоял из 10 безкингстонных систем главного балласта, носовой и кормовой оконечностей, проницаемых частей и ограждения выдвижных устройств.
Применение титана позволило значительно уменьшить массу корпуса.
Ниши торпедных аппаратов, вырезы под носовые горизонтальные рули, шпигаты были оснащены щитовыми закрытиями.
Источник: В.Е.Ильин, А.И.Колесников «Подводные лодки России: Иллюстрированный справочник», Астрель, АСТ, Москва, 2006 г.
Командиры.
1. Зеленский Ю.А. (март? 1976 — 31.12.1989.).
2. Ванин Е.А. (июнь? 1984 — 07.04.1989.) командир 604-го экипажа (2-го экипажа), в/ч 09640.