Наука в подводном отечественном кораблестроении

Первая попытка создать подводную лодку, способную скрытно сближаться с кораблями и поражать их взрывом заряда, была предпринята в России изобретателем-самоучкой Ефимом Никоновым. В 1724 г. по повелению Петра I он построил в Санкт-Петербурге «потаенное судно». Однако для создания подводных лодок, обладающих реальными боевыми возможностями, потребовалось еще около двухсот лет.
Пятиэтапная периодизация истории отечественного подводного кораблестроения приводится в изданном ЦКБ МТ «Рубин» под научной редакцией академика И.Д. Спасского и профессора Л.Ю. Худякова справочнике «Российские подводные лодки».
Россия - едва ли не единственное государство, в котором было построено около 1000 подводных лодок. Широко известны имена их первых создателей: К.А. Шильдера, О.Б. Грена, В. Бауэра, И.Ф. Александровского, С.К. Джевецкого, Н.Е. Кутейникова, И.Г. Бубнова, М.Е. Беклемишева и многих других. Их лодки сыграли свою роль в истории военного кораблестроения.
Однако только с внедрением ядерной энергетики и получением возможности длительного плавания под водой начинается период стремительного развития подводного кораблестроения.
О масштабах работ по созданию первой отечественной атомной подводной лодки говорит тот факт, что к участию в программе было привлечено около 140 предприятий и организаций. Десятки из них были научно-исследовательскими институтами, центрами и лабораториями, в которых работали грамотные и образованные специалисты.
В настоящее время в составе ВМФ России имеются подводные лодки всех типов и назначения:
- атомные подводные лодки, вооруженные стратегическими баллистическими ракетами большой дальности действия, предназначенные для поражения важных наземных целей;
- атомные подводные лодки, вооруженные оперативно-тактическими крылатыми ракетами, предназначенные для борьбы с надводными кораблями, в первую очередь авианосными;
- многоцелевые атомные подводные лодки, вооруженные ракето-торпедами и торпедами, предназначенные для борьбы с подводными лодка-ми и надводными кораблями;
- многоцелевые дизель-электрические (неатомные) подводные лодки, вооруженные ракето-торпедами и торпедами, также предназначенные для борьбы с подводными лодками и надводными кораблями в определенных морских районах.
Именно в этих кораблях в наибольшей степени реализованы самые со-временные достижения науки и техники.
Эти достижения были направлены, в первую очередь, на получение максимально высоких скоростей хода, наибольших глубин погружения, наивысших показателей скрытности.
Повышение скоростей полного хода всегда было и остается актуальной проблемой подводного кораблестроения. Скорости хода непосредственно зависят от водоизмещения, массы корпуса, его гидродинамических характеристик, мощности энергетических установок пропульсивных качеств движителей и т.д. Широко развернувшееся с 50-х годов прошлого века научно-исследовательское проектирование ПЛ с новым оружием и вооружением показало необходимость роста водоизмещения лодок и соответствующего увеличения мощности их энергетических установок, которая стала измеряться десятками тысяч лошадиных сил. Применение атомной энергетики наряду с кардинальным решением проблемы длительного пребывания в подводном положении позволило, несмотря на рост водоизмещения ПЛ, существенно повысить скорости их подводного хода.
Снижение сопротивления воды движению подводной лодки – одно из главных направлений решения этой проблемы. Снижение сопротивления трения (главной составляющей полного сопротивления) с 60-х годов прошлого века является основным путем повышения скорости хода.
Совместными усилиями большого коллектива ученых АН СССР и про-мышленности (Институт гидродинамики СО АН СССР, НИИ гидромеханики МГУ, Донецкий Государственный университет, ЦНИИ им. А.Н. Крылова и др.) были определены приоритетные направления работ в этой области: ламинаризация пограничного слоя, газонасыщения пограничного слоя, создание и поддержание на обтекаемой поверхности докавитационного режима течения, введение в пограничный слой высокомолекулярных добавок полимеров. Проверка эффективности этих направлений на крупномасштабных моделях и натурных подводных лодках (в том числе на специально созданной лодке-лаборатории пр. 1710) осуществлялась на 184 НИЭБ ВМФ. К сожалению, многие положительные результаты этих и других исследований по проблеме «Океан» не реализованы, а сама База и ПЛЛ прекратили свое существование.
В августе 1958 г. было принято постановление ЦК КПСС и СМ СССР «О создании новой скоростной подводной лодки…» и развитии ОКР и НИР в обеспечение проектирования ПЛА пр. 661, шифр «Анчар» (главный конструктор Н.Н. Исанин, главный наблюдающий ВМФ Ю.Г. Ильинский). Подводная лодка имела оптимизированные в гидродинамическом отношении обводы корпуса, выполненного из титанового сплава, мощную (80 000 л.с.) энергетическую установку, высокоэффективный движительный комплекс. Это позволило ей при выходе ГЭУ на полную мощность на глубоководном полигоне в 1968 г. достичь скорости хода 44,7 уз. (при форсировании энергоустановки максимальная скорость хода кратковременно превышала 45 узлов). Этот результат до настоящего времени является абсолютным мировым рекордом скорости для ПЛ.
Однако достигнут он был в прямом смысле дорогой ценой. Стоимость ПЛАпр. 661 составляла 1% от всего бюджета государства. К тому же высокая скорость обуславливала большую помеху работе ГАК, что существенно снижало его эффективность.
От серии ПЛА пр. 661 пришлось отказаться, однако, многое из того, что было создано для нее, в дальнейшем использовалось на кораблях других проектов.
В 1966 г. ГШ ВМФ было выдано ОТЗ на разработкуПЛА пр. 658 шифр «Плавник» с предельной глубиной погружения, в 2,5 раза превышающей этот показатель для других ПЛА, т.е. достигающей глубины около 1000 м. На этой глубине подводная лодка практически не обнаруживается гидроакустическими и другими средствами потенциального противника и становится неуязвимой для морского оружия.
Для достижения указанной глубины требовалось предварительное решение ряда проблемных научно-технических вопросов в обеспечение:
- статической, циклической и динамической прочности корпуса;
- эффективности наружных акустических покрытий, компенсации усилий осевого распора в патрубках цирктрасс;
- герметичности дейдвудного уплотнения вала, и т.д.
По результатам исследований, проведенных ЦНИИ КМ «Прометей», в качестве конструкционного материала для корпуса ПЛ был выбран титановый сплав 48-Т с пределом текучести 72-75 кгс/мм2.
Прочному корпусу была придана конфигурация, обеспечивающая минимально возможную наружную поверхность, цистерны главного балласта были размещены внутри прочного корпуса.
В результате использования новых материалов и оригинальных конструктивных решений вес корпуса ПЛА составил 39% от нормального водоизмещения корабля, что не превышает соответствующие показатели для подводных лодок, имеющих значительно меньшую глубину погружения. С целью сведения к минимуму числа отверстий в прочном корпусе было решено отказаться от прочной рубки и торпедопогрузочного люка. Для экстренного создания положительной плавучести на больших глубинах (при поступлении забортной воды)была установлена система продувания балласта одной из цистерн при помощи пороховых газогенераторов.
Большие работы проводятся в ЦНИИ им. А.Н. Крылова и АКИНе по созданию пьезостабильных наружных гидроакустических покрытий для глубоководных подводных лодок.
Созданная в отечественном Военно-морском флоте ПЛА пр. 658 не имеет аналогов в мировой практике.
С потерей скрытности теряется смысл создания подводных лодок как тактического и стратегического оружия. Приоритет в обнаружении и скрытном слежении за ПЛ в дуэльной ситуации зависит от уровней физических полей, характерные параметры которых используются в неконтактных системах обнаружения, классификации, определения координат движения и поражения цели.
Известно около 30 физических полей, которые используются и в перспективе могут быть использованы в интересах скрытности и защищенности кораблей. Первичное гидроакустическое поле (излучаемый подводный шум) является наиболее информативным, распространяется на огромные расстояния, чрезвычайно сложно устраняется существующими средствами и методами.
Снижение подводного шума ПЛ принято считать основным фактором повышения скрытности действий по первичному гидроакустическому полю.
Созданию малошумных ПЛА в нашей стране стали уделять значительное внимание в начале 60-х годов прошлого века. В 70-е годы скрытность по гидроакустическому полю атомных ПЛ с ракетным оружием была объявлена общегосударственной проблемой. Работы по этой проблеме стали регламентироваться постановлениями ЦК КПСС и СМ СССР, принятыми в 1965, 1968, 1974, 1980, 1986 гг.
Обесшумливание отечественных подводных лодок осуществляется по следующим основным направлениям:
- выбор оптимальных архитектурно-компоновочных решений в масштабах корабля в целом;
- создание и внедрение малошумных главной энергетической установки и вспомогательных механизмов;
- внедрение малошумных движительных комплексов;
- использование сбалансированного комплекса средств конструктивной корабельной акустической защиты, охватывающего все возможные источники подводного шума, все пути его распространения, весь частотный диапазон проявления.
Методологической основой работ по обесшумливанию ПЛ стал специ-ально разработанный метод комплексного акустического проектирования подводной лодки, являющийся частью системного проектирования, в которой устанавливается взаимосвязь между параметрами шумности ПЛ и ее конструктивными характеристиками как сложной динамической шумоизлучающей системы.
В качестве главной была поставлена задача неуклонного снижения под-водного шума от поколения к поколению ПЛ, улучшения параметров шумности от корабля к корабля в ходе серийного строительства, поддержания достигнутых характеристик в пределах заданных требований (норм) в период эксплуатации кораблей в составе ВМФ.
Существует график, где показана динамика снижения подводного шума ПЛ от поколения к поколению. Из него видно, что на кораблях третьего поколения, по сравнению с первым, эффективность работ по снижению подводного шума достигает значений 30 дБ (в 30 раз). Значительные успехи достигнуты и в ходе серийного строительства. В отдельных, важных в тактическом отношении диапазонах частот, составляющие подводного шума серийных лодок снижены на величину до 10 дБ (в 3 раза), по сравнению с головными. К сожалению, далеко не всегда удается поддерживать в пределах заданных величин параметры шумности кораблей, находящихся в эксплуатации в составе ВМФ.
Академические и отраслевые научно-исследовательские институты вне-сли значительный вклад в создание отечественных подводных лодок, обладающих высокими показателями скрытности.
Особенно заметен вклад советских ученых в создание конструктивных корабельных САЗ высокой эффективности, номенклатура этих средств по многим направлениям не имеет аналогов на флотах стран НАТО: низкочастотные (f0= 2 Гц и меньше) регулируемые и саморегулируемые амортизаторы, наружные акустические покрытия, активные системы компенсации, полимерные ВДП, волноводные виброизоляторы, газостатические системы акустических подвесок, нетрадиционные движительные комплексы и т.д.
Многие прогрессивные технические решения внедрялись на корабли без промедления, потому что в промышленности этими вопросами занимались энтузиасты своего дела, специалисты высшей квалификации как, например, в НИИ СКБ «Спектр», возглавляемом д.т.н., профессором А.Я. Альпиным.
Подводя итог, следует отметить, что к 1985 г. Минсудпром и ВМФ уже располагали методологической и методической базой, позволяющей ликвидировать отставание по шумности ПЛА ВМФ СССР от ПЛА ВМС США. Однако, распад СССР и сопутствующие этому процессы не позволили реализовать эту базу в полной мере, и возможности достижения контрольных цифр по шумности подводными лодками 4-го поколения вызывают большую озабоченность.
К настоящему времени наибольшие успехи в снижении шумности дос-тигнуты на ПЛА пр. 971 и ПЛ пр. 877.
В части гидроакустического вооружения ПЛ необходимо отметить, что создание научных основ гидроакустики позволило обеспечить широкомас-штабное развитие и разработку высокоэффективных ГАК для подводных ло-док.
Историография военно-морского искусства определяет 50-е годы про-шлого века как период, когда гидроакустики обеспечили успешную деятель-ность советского ВМФ по охране прибрежной зоны, 60-е – как период выхода Флота СССР в Мировой океан и постоянное несение боевой службы в важнейших, с оперативно-тактической точки зрения, районах, 70-е – как период участия нашего флота в международных конфликтах в Средиземном море и Индийском океане, 80-е и последующие годы советского периода – как период создания военно-стратегического паритета в Мировом океане.
Интенсивное развитие корабельной гидроакустики в 50-е – 60-е годы стало возможным на базе увеличения масштабов фундаментальных и прикладных научных исследований, внедрения достижений научно-технического прогресса в укрепление обороноспособности страны, динамики общего подъема советской экономики.
В дальнейшем, при создании перспективных ГАК освещения подводной обстановки, развитие получат широкополосные системы пассивного обнаружения и классификации целей. Системы гидролокации будут совершенствоваться в направлении использования низкочастотных режимов. Эффективной работе ГАК будет способствовать применение стеклопластиковых обтекателей.
Улучшение кораблестроительных характеристик отечественных подводных лодок, их гидроакустического вооружения успешно сочеталось с совершенствованием устанавливаемого на ПЛ оружия.
Одним из главных достижений научно-технической революции явилось вооружение подводных лодок баллистическими и крылатыми ракетами. Пер-вый в мире пуск баллистической ракеты Р-11ФМ был произведен с подводной лодки пр. 611 в Белом море 16 сентября 1955 г. Подводная лодка пр. 658 стала первым атомоходом, оснащенным баллистическими ракетами, положившим начало строительству ракетоносцев, ставших главным элементом морской стратегической ядерной системы.
Дизель-электрические подводные лодки пр. 644 и пр. 665, вооруженные ракетами П-5, подводные лодки пр. 651 с ракетным комплексом П-6 и атомные подводные лодки пр. 675 впервые создали реальную угрозу американским авианосным ударным соединениям.
В период с 1960 г. до середины 1980-х годов у нас были приняты на вооружение ракетные комплексы Д-5, Д-5У, Д-9, Д-9Р, Д-9РМ, Д-19, имеющие увеличенные дальности и точности стрельбы, количество разделяемых боеголовок и улучшенные средства преодоления противоракетной обороны.
На базе ПЛА пр. 667А (первый атомный ракетный подводный крейсер стратегического назначения) были созданы модификации: 667Б, 667БД, 667БДР, 667БДРМ. Общая численность этих подводных крейсеров составила 77 единиц.
Дальнейшим развитием ПЛА, вооруженных баллистическими ракетами, стал тяжелый атомный ракетный крейсер пр. 941, имеющий 20 шахт для твердотопливного ракетного комплекса Д-19.
Национальная особенность развития советского подводного корабле-строения (создание ПЛА с крылатыми ракетами) реализовалась на подводных лодках пр. 670 с КРК «Аметист» и пр. 949 (949А) с КРК «Гранит», способных поражать цели на расстоянии до 500 км.
Отличительными особенностями ПЛА пр. 945 и пр. 971 являются значительно увеличенные боекомплекты ракетно-торпедного вооружения, оснащение их ГАК с цифровой обработкой информации, снижение шумности. В конце 1980-х годов эти ПЛА получили возможность запуска стратегических крылатых ракет «Гранит» из торпедных аппаратов.
В решение многих научных вопросов по проблемам: скорость, глубина погружения, скрытность плавания, вооружение подводных лодок внесли и флотские ученые, сотрудники 1 ЦНИИ МО РФ академик Н.С. Соломенко, доктора и кандидаты наук Л.Ю. Худяков, И.Д. Дорофеев, Ю.И. Кузнецов, С.И. Крылов, А.Н. Шмырев, И.Г. Захаров, В.Н. Буров, К.Г. Абрамян, Л.Н. Яшенькин, И.Д. Пивен, В.П. Белкин, Ф.С. Шлемов, Я.Ф. Шаров, А.В. Авринский, В.Н. Пархоменко, В.П. Щеголихин, Е.А. Завгородний, В.М. Шахноич, К.К. Франтц, Ю.Л. Коршунов, А.Б. Землянов, А.С. Авдонин, Г.И. Берлин и др.
В связи с реформацией армии и флота, направленной на сокращение штатной численности,выводом из состава ВМФ кораблей, будет и уменьшено количествоатомных подводных лодок. Поэтому усилия, направленные на максимально возможное сохранение корабельного состава флота – одна из актуальных задач современного военного кораблестроения.

ЛИТЕРАТУРА
1. В.Ильин, А.Колесников «Подводные лодки России». М.: Астрель, 2002.
2. В.Пархоменко «Избранные статьи по вопросам скрытности и защиты кораблей по физическим полям». СПб.: «Моринтех», 2002 г.
3. И.Баранов, В.Пархоменко «Скрытность действий по гидроакустическому полю – важнейшее тактическое свойство современных и перспективных подводных лодок» // Оборонный заказ. - №7. – 2005 г.
4. Из истории отечественной гидроакустики, ЦНИИ им. А.Н.Крылова. СПб., 1998 г.