Атомные установки подлодок. Подводные лодки Компоновка и размеры

Атомные подводные лодки

«Наутилус» – название первой в мире атомной подводной лодки сегодня известно всем военно-морским специалистам. Строительство силовой установки для нее («Марк-2») атомная промышленность США начала в 1954 году и завершила к концу декабря. С 17 января 1955 года «Наутилус» в течение шести дней проходил в море сложные, продолжительные испытания на больших скоростях, во время которых погружался свыше пятидесяти раз. За 84 часа лодка преодолела в подводном положении расстояние около 13 тысяч миль, превысив в десять раз рекорд дальности плавания в подводном положении и показав рекордную среднюю скорость в 16 узлов.

Советский Союз спустил на воду атомную субмарину значительно позже. Советские конструкторы предложили заложить подобный корабль еще в конце 1940-х. Но курировавший советскую атомную промышленность Берия решил по-другому: сначала бомба, потом все остальное. Сталин поддержал его. Средств на две ядерные программы у страны не было.

Решение о разработке атомной подводной лодки в СССР было принято лишь в сентябре 1952 года. Закладка опытной торпедной АПЛ (проекта 627) состоялась в Северодвинске 15 сентября 1955 года. В это время в Вашингтоне уже готовилась программа создания атомных подводных лодок с баллистическими ракетами (ПЛАРБ). Строилась советская субмарина – «Ленинский комсомол» – также дольше американской, она вступила в строй лишь в 1958 году. В Северодвинске в 1958-1964 годах, кроме опытной АПЛ, было построено и передано флоту 12 серийных многоцелевых АПЛ проекта 627А («Кит» по классификации НАТО).

Как свидетельствуют специалисты, первые советские атомные лодки, имея вдвое более мощную ядерную энергетическую установку и лучшие скоростные качества, чем у американских АПЛ, значительно уступали им в скрытности. Советские конструкторы, в отличие от американских, решили первые АПЛ строить с двумя энергетическими установками. Они имели два реактора и являлись двухвальными, так как их предполагалось использовать на Севере. Так или иначе, гонка подводных ядерных вооружений перешла в практическую плоскость.

Здесь уместно сделать одно отступление. В конечном счете строительство стратегического флота СССР и США свелось к следующей формуле – создание атомных подводных лодок и установка на них баллистических и крылатых ракет.

СССР форсировал строительство атомных подлодок. И все же отставание от Соединенных Штатов в начале 1960-х было значительным. В ноябре 1960 года на патрулирование в океан вышла первая американская ПЛАРБ «Джордж Вашингтон». Она несла на своем борту 16 баллистических ракет «Поларис A1» с дальностью стрельбы 2200 километров.

К середине 1965 года в составе ВМС США было около тридцати ПЛАРБ типа «Джордж Вашингтон», «Итен Аллен» и «Лафайетт», на вооружении которых находились ракеты «Поларис» трех модификаций. До 1976 года США господствовали в области морских стратегических вооружений, имея преимущество в количестве и качестве АПЛ, в баллистических ракетах для них.

Владимир Здорнов в журнале «Техника и вооружение» пишет:

«Ответные шаги делает Советский Союз, предпринимая настойчивые усилия к достижению паритета на море в стратегическом звене. В 1967-м судостроительная промышленность передала флоту головные АПЛ нового поколения трех классов (стратегическую, ударную, многоцелевую). Особенно ярко усилия советских конструкторов и судостроителей воплотились в создании ракетного подводного крейсера стратегического назначения (РПКСН) проекта 667А ("Навага") – головной корабль в состав флота вступил в том же 1967-м. Он нес на борту 16 ракет РСМ-25, а потому стал на то время самым крупным (водоизмещение порядка 10 тысяч тонн) из отечественных субмарин. Его навигационные средства обеспечивали уверенное плавание и применение ракет в приполюсных районах. Новый ракетный комплекс Д-5, установленный на крейсере, по сути представлял из себя новое поколение морского баллистического ракетного оружия. Он обеспечивал автоматическую предстартовую подготовку ракет, а данные для стрельбы вырабатывались специализированной ЭВМ. Ракета поражала цели на расстоянии 2500 километров.

СССР начал догонять США. И тогда ответный шаг делает Вашингтон. В состав ВМС в начале семидесятых годов стали поступать новые подводные атомные лодки с баллистическими ракетами типа «Лафайет» и "Джеймс Медисон", вооруженные ракетами «Посейдон» с разделяющимися головными частями, дальность стрельбы которыми достигала 4600 километров, а головная часть обладала уже 14 боезарядами по 40 Кт, ПЛАРБ прежних серий "Джордж Вашингтон" и "Итен Аллен" были перевооружены – на их борту были установлены ракеты "Поларис A3". Американцы теперь могли наносить ядерные удары по Москве, другим административным и промышленным центрам СССР из Средиземного моря, Северной Атлантики, Северного Ледовитого океана.

Не оставшись в долгу, СССР первым в мире создает РПКСН – проект 667Б ("Мурена") – с межконтинентальной баллистической ракетой, их на борту 12. Головной корабль вступил в строй в 1972 году. Ракета РСМ-40, установленная на нем, обладала гораздо большей, чем у указанных американских ракет, дальностью стрельбы и равнялась той, что закладывалась в разрабатываемую в США в то время ракету нового поколения "Трайдент-1"»

В начале 1980-х СССР и США вступили в новый этап ядерного подводного противостояния, на верфи супердержав были заложены подводные атомоходы третьего поколения. Впервые морские стратегические системы с сопоставимыми характеристиками Москва и Вашингтон ввели почти одновременно. В 1981 году в состав советского ВМФ вошел головной подводный ракетоносец системы проекта 941 «Акула», известный сейчас под название «Тайфун», а в состав военно-морских сил США – суперсубмарины «Огайо». Всего в 1981-1989 годах в Северодвинске было построено шесть подлодок проекта 941.

Что же представляет российский ракетный подводный крейсер стратегического назначения «Тайфун»?

Его длина – 175 метров, ширина – 25 метров, а высота вместе с рубкой без выдвижных устройств – 26 метров. Полное водоизмещение «Тайфуна» составляет 33800 тонн. Это самый крупный подводный корабль мира. Рекорд, видимо, навсегда останется за «Тайфуном»

Примерно таких же размеров американская субмарина «Огайо», в противовес которой строился «Тайфун». Но между ними и большие отличия. «Огайо» – однокорпусная. Внутри же стальной оболочки «Тайфуна» два особо прочных титановых корпуса диаметром по десять метров. Безусловно, и это повлияло на водоизмещение. Энергией корабль обеспечивают два водо-водных ядерных реактора мощностью 190 мегаватт. Экипаж (их два) – около 170 человек.

Ракетоносец типа «Тайфун» способен нанести ядерный удар, в двадцать тысяч раз превышающий по мощности атомную бомбу, сброшенную на Хиросиму. Его ракеты и боеголовки могут стереть с лица земли двести городов.

«Тайфун» – самый малошумный, по сравнению со своими российскими предшественниками корабль и не уступает по этому важному показателю субмаринам США.

В 1995 году конгресс США, ознакомившись с подготовленным военной разведкой докладом, был шокирован: оказалось, что производимые в России многоцелевые атомные подводные лодки улучшенного типа «Тайфун» по малошумности превосходят разрабатываемые в США на основе ПЛА типа «Лос-Анджелес» проекты новых подводных лодок. Данный факт говорит о том, что Россия все еще сохраняет лидирующее положение в этой области.

Какие же требования будут предъявляться к подводным лодкам в ближайшем будущем?

В современных условиях только малошумные подводные лодки способны скрытно перемещаться в заданные районы и только их гидроакустические средства позволяют обнаружить противника на больших расстояниях и тем самым дают возможность своевременно применять оружие или уклоняться от столкновения.

В общих чертах прогнозирует некоторые главные особенности развития этого вида вооружения генеральный конструктор и начальник ЦКБ МТ «Рубин» Игорь Спасский:

«…Для повышения величины малошумной скорости предпочтительнее применение однокорпусного исполнения основной части длины подводной лодки. При этом необходимо находить разумный компромисс для обеспечения максимально возможных требований по непотопляемости, что определит целесообразность запаса плавучести объемом порядка 15 процентов. (Напомню, что подводные лодки России в среднем имеют запас плавучести около 25 процентов, а США – около 10 процентов.)

Подводные лодки, как правило, будут одновальными с целью значительного уменьшения шумности на больших скоростях и повышения экономичности. Это будет несколько снижать живучесть подводной лодки, что имеет особое значение для безопасного плавания в арктических условиях подо льдом. Поэтому потребуются надежные резервные средства движения, типа откидных или выдвижных движительных колонок, или иные конструктивные решения, не нарушающие плавность обводов корпуса.

По совокупности многих качеств при проектировании главных движителей более широкое применение найдут водометные принципы.

…Дополнительно должны быть исследованы все «за» и «против» в традиционно принятых конструкциях и формах ограждения рубки… Целесообразнее вообще не иметь ограждения рубки, но это будет возможно только при создании принципиально новых конструкций радиосвязных и радиолокационных антенных, а также перископных систем (оптиковолоконные всплывающие оконечные устройства) и телескопических шахт подачи воздуха для работы двигателя под водой. По-видимому, это можно будет реализовать за счет некоторого плавного приполнения надстройки и, например, выдвижного (из прочной шахты) ходового мостика для вахты в надводном положении. Реализация изложенных принципов будет возможна в не очень близком будущем.

У России большой опыт строительства атомных ПЛ из титановых сплавов (построено 8 единиц). Применение этого материала для корпуса лодок открывает дорогу к увеличению глубины погружения и резкому снижению магнитного поля, уменьшает эксплуатационные расходы на содержание корпуса, но пока еще ощутимо отражается на стоимостных показателях. И в серийном производстве ПЛ титан в обозримом будущем не будет применяться, за исключением единичных подводных объектов различных специальных назначений.

…Облик баллистических ракет стратегического назначения и их количество на атомных лодках во многом диктуются международными соглашениями по ограничению этого вида оружия. Тенденция к резкому снижению массо-габаритных характеристик ракет однозначна и будет определяться разумным сочетанием количества и мощности разделяющихся боеголовок, а также, как правило, исключением ряда сверхвиртуозных задач, возлагаемых ранее на эти ракеты.

…Прогресс в развитии радиоэлектронного вооружения в основном может быть достигнут за счет совершенствования электроники (сверхминиатюризация) и методов обработки сигналов. Широкое применение найдет оптиковолоконная техника.

Управление вооружением и техническими средствами ПЛ будет развиваться в направлении создания интегрированной (обеспечивающей все нужды подводной лодки) системы с единой информационной шиной и с распределенными (но имеющими возможность объединять свои усилия) средствами информации и обработки на основе стандартных кодовых языков. В средствах внешнего целеуказания высшую приоритетность, вероятно, получат разнопрофильные сдублированные космические системы».

Кроме улучшения конструкции корпуса подводных лодок важным направлением является разработка новых высокопрочных сталей и других конструкционных материалов; применение неметаллических конструкционных материалов, обладающие малой плотностью, сравнительно высокой механической прочностью, антикоррозийной стойкостью, немагнитностью и т п. Изготовление прочных корпусов подводных лодок из материалов, основанных на стеклопластике, возможно уже в настоящее время.

Развитие гидроакустических средств будет происходить по нескольким направлениям. Прежде всего, это увеличение их дальности действия. Кроме этого, автоматизируются процессы обработки гидроакустической информации, станет автоматическим сопровождение обнаруженной цели, использование гидроакустических средств для управления оружием.

Еще одним средством, которое позволяет командиру подводной лодки получить необходимую информацию, был и остается перископ. Современный оптический перископ в наше время представляет собой сложный комплекс оптико-электронных датчиков и устройств, аппаратуры ночного видения и радиолокационной станции.

Навигационная аппаратура подводных лодок совершенствуется, предполагается использовать искусственные спутники Земли, а также применять в инерциальных системах счисления пути высокоточные криогенные структуры, работающие при близких к абсолютному нулю температурах.

В целях снижения вероятности обнаружения при передаче информации необходимо уменьшать время активной работы передатчика до минимума. Для этого создаются различные быстродействующие радиоустройства и приставки к передатчикам, позволяющие «сжимать» информацию и значительно увеличивать скорость ее передачи. При этом время передачи радиограмм средней длины сокращается до секунд и даже долей секунды.

Несмотря на широкое внедрение ракет, торпеда сохраняет свое значение как эффективное средство поражения морских целей.

Перспективным направлением является разработка ракето-торпед, которые первую и последнюю часть пути проходят под водой, как обычные торпеды, а среднюю, основную часть – по воздуху, как крылатые ракеты. Этот метод одновременно является и наиболее перспективным путем увеличения дальности действия торпед.

Российская ракето-торпеда «Шквал», по общему признанию ведущих военных экспертов мира, сегодня не имеет аналогов, хотя она уже 23 года находится на вооружении ВМФ. Более того, в конце 1970-х годов ученые Пентагона, занимавшиеся проблемами больших скоростей под водой, пришли к выводу, что подобное изобретение… технически невозможно. После чего американские военные со спокойной совестью стали рассматривать информацию о подобных разработках, поступавшую по каналам разведки, как обыкновенную «дезу» и очередной блеф противников. В СССР же шли финальные испытания ракеты.

Из книги 100 великих кораблекрушений автора Муромов Игорь

ПОДВОДНЫЕ ЛОДКИ K-4 и K-17 31 января 1918 года За одну ночь британский подводный флот лишился сразу пяти подводных лодок, причем две из них погибли. Катастрофа унесла жизни 115 офицеров и матросов.Крупнейшая в истории подводного плавания катастрофа произошла 31 января 1918 года,

Из книги Американские подводные лодки от начала XX века до Второй Мировой войны автора Кащеев Л Б

Из книги Советские атомные подводные лодки автора Гагин Владимир Владимирович

Из книги Авиация Красной армии автора Козырев Михаил Егорович

РАКЕТНЫЕ АТОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ ЛОДКИ Использование подводных лодок в качестве носителей баллистических ракет началось в СССР с 1955 года, когда было переоборудовано 6 дизельных подводных лодок класса «Зулу-5» с монтажем вертикальных пусковых установок для двух ракет ССН-4

Из книги Спецназ ГРУ: самая полная энциклопедия автора Колпакиди Александр Иванович

УДАРНЫЕ АТОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ ЛОДКИ Первые крылатые ракеты на подводных лодках начали устанавливать в США еще с 1948 года. Это были V-1 (ФАУ-1) немецкой разработки. В СССР первый опыт относится к 1958 году, когда на дизельных лодках класса «Виски» установили поверх корпуса за рубкой

Из книги Владивосток автора Хисамутдинов Амир Александрович

ТОРПЕДНЫЕ АТОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ ЛОДКИ Подводные лодки с самого начала своего развития были атакующими, торпедными. Первая атомная лодка ВМФ СССР («Ленинский комсомол) и ВМС США («Наутилус») были также чисто торпедными. В настоящее время торпедные лодки с получением нового,

Из книги Контрабанда и контрабандисты [Наркотики, антиквариат, оружие] автора Ревяко Татьяна Ивановна

13 САМОЛЕТЫ ДЛЯ подводных лодок И ЛЕТАЮЩИЕ ПОДВОДНЫЕ ЛОДКИ Идея использовать гидросамолеты с подводных лодок впервые возникла у немцев во время Первой мировой войны. В 1915 г. самолет FF 29, установленный поперек палубы в носовой части подводной лодки U-12, был доставлен к

Из книги Боевые корабли японского флота 10.1918-8.1945 гг. Подводные лодки автора Апальков Юрий Валентинович

Из книги автора

ВЛАДИВОСТОКСКИЕ ПОДВОДНЫЕ ЛОДКИ И МЕДАЛЬНЫЕ ИСТОРИИ, ИЛИ ДАР ВАСИ-ПОДВОДНИКА Владивосток издавна был базой подводного флота, а первые подводные лодки появились здесь еще во время Русско-японской войны. Подводные лодки, построенные на отечественных или иностранных

Из книги автора

У КОНТРАБАНДИСТОВ ЕСТЬ ДАЖЕ ПОДВОДНЫЕ ЛОДКИ Колумбийские власти с интересом изучают миниатюрную подводную лодку, захваченную у северного побережья страны. Специалисты не сомневаются в том, что эта техническая новинка была предназначена для совершенно определенной и

Из книги автора

А. Подводные лодки серий Ro постройки 1918–1922 гг Типа F1 1 2 3 4 5 6 7 Ro–1 с. в. ф. "Кавасаки", Кобе ноябрь 1918 г. 28.07.1919 г. 31.03.1920 г. 65,6?6,0?4,2 т 717 (689)/1047 т Ro-2 с. в. ф. "Кавасаки", Кобе ноябрь 1918 г. 22.11.1919 г. 20.04.1920 г. А. № 18 (Ro-1) заказана в рамках Программы нового кораблестроения 1915 г. и № 21

Из книги автора

Из книги автора

Д. Транспортные подводные лодки флота Типа D1 1 2 З 4 5 6 7 I-361 верфь флота, Куре февраль 1943 г. октябрь 1943 г. 25.05.1944 г. 75,5?8,9?4,7/5,8 (18 мм) 1779 (1440)/2215 т I-362 с. в. ф. "Мицубиси", Кобе март 1943 г. ноябрь 1943 г. 23 05.1944 г. I-363 верфь флота, Куре апрель 1943 г. январь 1944 г. 8.07.1944 г. I-364 с. в. ф.

Из книги автора

Е. Транспортные подводные лодки армии Типа YU-1 1 2 3-5 6 7 с YU-1 по YU-12 с. в. ф. "Хитачи" (Судостроитenьная кампания "Kacaдo"), Кудамацу с октября 1943 г. по июнь 1944 г. 40,85?4,1?2,8 273/370 т А. Работы над созданием транспортной лодки армия начала в середине 1943 г. Корабли данного типа

Из книги автора

Ж. Подводные лодки иностранной постройки Типа IXD2 Индекс Индекс (название) страны-изготовителя корабля Место постройки Дата Дата вступления в строй Дата вступления в состав Японского флота Главные размерения Водоизмещение 1 2 3 4 5 6 7 8 I-501 U 181 (Германия) с. в. ф. "Deschimag",

"Ленинский комсомол", первоначально К-3 — первая советская (третья в мире) атомная подводная лодка, головная в серии. Единственная лодка проекта 627, все последующие лодки серии строились по доработанному проекту 627А. Название «Ленинский комсомол» подводная лодка унаследовала от одноименной дизельной подводной лодки "М-106" Северного флота, погибшей в одном из боевых походов в 1943 году. Это почётное имя носила с 9 октября 1962 года. В последние годы службы переклассифицирована из крейсерской в большую (Б-3). В этом посте будет много фотографий сегодняшнего состояния подводной лодки, может кто увидит и вспомнит что она ещё жива, но вряд ли это повлияет на её судьбу. Eверен она будет скоро утилизирована, так как внимание к ней только с стороны завода, на котором она стоит и никому не интересно её восстановление в роли музея.



Заложили подводную лодку 24 сентября 1955 года в Северодвинске, на заводе № 402 (ныне «Севмаш»), заводской № 254. В августе 1955 года командиром лодки назначен капитан 1-го ранга Л. Г. Осипенко. Реакторы запустили в сентябре 1957 года, спущена на воду 9 октября 1957 года. Вступила в строй (поднят флаг ВМФ) 1 июля 1958 года, 4 июля 1958 года впервые в СССР дала ход под атомной силовой установкой, 17 декабря 1958 года принята у промышленности под гарантию устранения недостатков.
Параллельно, с заметным отставанием, проектировалась и строилась требуемая для поддержки АПЛ новая береговая инфраструктура. 12 марта 1959 года вошла в состав 206-й отдельной БрПЛ с базированием на Северодвинск.

Название «Ленинский комсомол» подводная лодка унаследовала от одноименной дизельной подводной лодки "М-106" Северного флота, погибшей в одном из боевых походов в 1943 году.

В 1961 году — первая боевая служба в Атлантическом океане. В июле 1962 года впервые в истории Советского Военно-Морского Флота она совершила длительный поход подо льдами Северного Ледовитого океана, во время которого дважды прошла точку Северного полюса. Под командованием Льва Михайловича Жильцова 17 июля 1962 года впервые в истории советского подводного флота всплыла около Северного полюса. Экипаж корабля недалеко от полюса во льдах Центральной Арктики водрузил Государственный флаг СССР. После возвращения в базу в Йоканьге, лодку на пирсе встречали Н. С. Хрущёв и министр обороны Р. Я. Малиновский. Руководителю похода контр-адмиралу А. И. Петелину, командиру корабля капитану 2 ранга Л. М. Жильцову и командиру БЧ-5 (силовая установка) капитану 2 ранга инженеру Р. А. Тимофееву присвоено звание Героя Советского Союза. Весь личный состав корабля был награжден орденами и медалями.

Главный конструктор первой атомной подводной лодки СССР “К-3” Владимир Николаевич Перегудов.Главный конструктор подводной лодки К-3

Так как лодка была принципиальной новой, к тому же проектировалась и строилась в большой спешке, она практически постоянно требовала ремонтов, доделок и переделок, что скрывалось под словами «опытная эксплуатация». В первые годы службы и походе на полюс, поддержание лодки, часто фактически аварийной, в рабочем состоянии обеспечивалось, в том числе, и силами весьма квалифицированного экипажа, способного выполнять сложные ремонты самостоятельно.
Слабым местом лодки были неудачно спроектированные и изготовленные парогенераторы, в которых постоянно возникали микроскопические, с большим трудом распознаваемые трещины и утечки воды в первом (радиоактивном) контуре. Сказывалось и большое количество переделок, доработок, новых сварных швов. По этой причине, переоблучение экипажа было нередким, однако оно считалось неизбежным злом для столь революционно нового корабля. Для снижения дозы облучения, получаемой экипажем в «грязных» отсеках, в подводном положении практиковалось периодическое перемешивание воздуха между отсеками для более равномерного распределения загрязнения, и, соответственно, доз по экипажу в целом. Лучевая болезнь и её последствия среди членов экипажа были почти обычным делом. Известны случаи, когда возвращающуюся лодку ждали на пирсе машины «скорой помощи». Ряд офицеров подвергся пересадке костного мозга, многие члены экипажа впоследствии умерли раньше времени. При этом из-за секретности в историях болезни указывались ложные диагнозы, что многим сломало карьеру.

8 сентября 1967 года произошел пожар в I и II отсеках при нахождении на боевом дежурстве в Норвежском море, погибли 39 человек. Однако, лодка самостоятельно вернулась в базу. Вероятной причиной аварии была несанкционированная замена уплотнительной прокладки в штуцере гидравлической машинки. Возникла утечка, вытекшая гидравлическая жидкость не была собрана полностью, её остатки воспламенились.

В 1991 году выведена из состава Северного флота. Потом по решению Морской коллегии при правительстве РФ под председательством министра транспорта Игоря Левитина первая советская атомная подводная лодка должна быть переоборудована в музей. В КБ "Малахит" разработан проект переоборудования в плавучий музей. На данный момент подводная лодка находится уже много лет на стапеле судоремонтного предприятия "Нерпа" в ожидании своей участи. По последним данным, никакого переоборудования в музей не будет. Денег уже не найдут, и думаю, вопрос с музеем скоро закроют, корабль не вечен, корпусу скоро будет уже 55 лет.

На следующей неделе я расскажу вам о одном ветеране Севмаша, участнике строительства подводной лодки К-3.

Атомные подлодки и прочие суда с ядерными энергоустановками используют радиоактивное топливо - главным образом уран - для превращения воды в пар. Полученный пар вращает турбогенераторы, а те производят электроэнергию для движения судна и питания различного бортового оборудования.

Радиоактивные материалы, подобные урану, выделяют тепловую энергию в процессе ядерного распада, когда неустойчивое ядро атома расщепляется на две части. При этом выделяется огромное количество энергии. На атомной подлодке такой процесс осуществляется в толстостенном реакторе, который непрерывно охлаждается проточной водой, чтобы избежать перегрева, а то и расплавления стенок. Ядерное топливо пользуется особой популярностью у военных на подлодках и авианосцах благодаря своей необычайной эффективности. На одном куске урана размером с мяч для гольфа подлодка может семь раз обогнуть земной шар. Однако ядерная энергия таит в себе опасность не только для экипажа, который может пострадать, если на борту произойдет радиоактивный выброс. В этой энергии заложена потенциальная угроза всей жизни в море, которая может быть отравлена радиоактивными отходами.

Принципиальная схема машинного отсека с ядерным реактором

В типичном двигателе с ядерным реактором (слева) охлажденная вода под давлением попадает внутрь корпуса реактора, содержащего ядерное топливо. Нагретая вода выходит из реактора и используется для превращения другой воды в пар, а затем, остывая, вновь возвращается в реактор. Пар вращает лопасти турбинного двигателя. Редуктор переводит быстрое вращение вала турбины в более медленное вращение вала электродвигателя. Вал электродвигателя при помощи механизма сцепления соединяется с гребным валом. Кроме того, что электродвигатель передает вращение гребному валу, он вырабатывает электроэнергию, которая запасасется в бортовых аккумуляторах.

Ядерная реакция

В полости реактора атомное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, подвергается удару свободного нейтрона (рисунок ниже). От удара ядро расщепляется, и при этом, в частности, освобождаются нейтроны, которые бомбардируют другие атомы. Так возникает цепная реакция деления ядер. При этом освобождается огромное количество тепловой энергии, то есть тепла.

Атомная подлодка курсирует вдоль побережья в надводном положении. Таким кораблям надо пополнять топливо лишь один раз в два-три года.

Группа управления в боевой рубке наблюдает за прилегающей акваторией в перископ. Радиолокатор, гидролокатор, средства радиосвязи и фотокамеры со сканирующей системой также помогают вождению этого судна.

На заре подводного судостроения, когда шел поиск оптимальных двигателей для субмарин, конструкторы экспериментировали, в том числе, с паросиловыми установками.

После того как в 1930-х годах дизель-электрические подлодки уже перешагнули 20-узловой рубеж, казалось, эра «паровых» субмарин завершилась навсегда. Но прошло всего полтора десятилетия, и о них вновь вспомнили. Разница состояла лишь в том, что пар для турбины должен вырабатывать не привычный котел, сжигающий органическое топливо, а котел атомный.

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ

В основе работы ядерной энергетической установки лежит управляемая цепная ядерная реакция. Эта реакция представляет собой самоподдерживающийся процесс деления ядер изотопов урана (или делящихся изотопов других элементов) под действием элементарных частиц — нейтронов, которые благодаря отсутствию электрического заряда легко проникают в атомные ядра. При делении ядер образуются новые, более легкие ядра — осколки деления, испускаются нейтроны и освобождается большое количество энергии. Так, деление каждого ядра урана-235 сопровождается освобождением приблизительно 200 мегаэлектроновольт энергии. Из них примерно 83 % приходится на долю кинетической энергии осколков деления, которая в результате торможения осколков преобразуется в основном в тепловую энергию. Остальные 17 % ядерной энергии освобождаются в виде энергии свободных нейтронов и различных видов радиоактивного излучения. Вновь образованные нейтроны в свою очередь участвуют в делении других ядер.

ПЕРВЫЕ ШАГИ

Проработка вопросов создания ядерных силовых установок для подводных лодок началась в США в 1944 году, а уже через четыре года первая из них была спроектирована. Там же в июне 1952 года состоялась закладка первой атомной подводной лодки, получившей имя «Наутилус». На первый взгляд она была само воплощение человеческой мечты об истинной подводной лодке. Действительно, где, как только не в мечтах, можно было себе представить подводный корабль длиной почти 100 м способный более месяца, не всплывая, ходить скоростью более 20 узлов. Но, как это часто бывает, ощутимый качественный скачок в одной области технического прогресса повлек за собой целый букет сопутствующих проблем в смежных. Применительно к атомным силовым установкам — это прежде всего вопросы, связанные с ядерной безопасностью их эксплуатации и последующей утилизацией. Но в начале 1950-х годов об этом просто никто не задумывался.

ОБЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Основной элемент ядерных энергетических установок — ядерный реактор — специальное устройство, в котором происходит управляемая цепная ядерная реакция. В его состав входят активная зона, отражатель нейтронов, стержни управления и защиты, биологическая защита реактора. Активная зона реактора содержит в себе ядерное горючее и замедлитель нейтронов. В ней протекает управляемая реакция цепного деления ядерного горючего. Ядерное топливо размещается внутри так называемых тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), которые имеют форму цилиндров, стержней, пластин или трубчатых конструкций. Эти элементы образуют решетку, свободное пространство которой заполняется замедлителем. Основными материалами для оболочек тепловыделяющих элементов служат алюминий и цирконий. Нержавеющая сталь применяется в ограниченных количествах и только в реакторах на обогащенном уране, так как сильно поглощает тепловые нейтроны. Для отвода тепла через активную зону прокачивается жидкий теплоноситель.

В энергетических реакторах водо-водяного типа как замедлителем, так и теплоносителем систем является бидистиллят (дважды дистиллированная вода).

Чтобы сделать цепную реакцию возможной, размеры активной зоны реактора должны быть не меньше так называемых критических размеров, при которых эффективный коэффициент размножения равен единице. Критические размеры активной зоны зависят от изотопного состава делящегося вещества (уменьшаются с увеличением обогащения ядерного топлива ураном-235), от количества материалов, поглощающих нейтроны, вида и количества замедлителя, формы активной зоны и т. д. На практике размеры активной зоны назначаются больше критических, чтобы реактор располагал необходимым для нормальной работы запасом реактивности, который постоянно уменьшается и к концу кампании реактора становится равным нулю. Отражатель нейтронов, окружающий активную зону, должен сокращать утечку нейтронов. Он уменьшает критические размеры активной зоны, повышает равномерность нейтронного потока, увеличивает удельную мощность реактора, следовательно, уменьшает размеры реактора и обеспечивает экономию делящихся материалов. Обычно отражатель выполняется из графита, тяжелой воды или бериллия. Стержни управления и защиты содержат в себе материалы, интенсивно поглощающие нейтроны (например, бор, кадмий, гафний). К стержням управления и защиты относятся компенсирующие, регулирующие и аварийные стержни.

ОСНОВНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ

«Наутилус» имел силовую установку с водо-водяным реактором под давлением. Такие реакторы применены и на подавляющем большинстве других атомных субмарин.

В современных атомных установках ядерная энергия превращается в механическую только посредством тепловых циклов. Во всех механических установках атомных подводных лодок рабочим телом цикла является пар. Паровой цикл с промежуточным теплоносителем, передающим теплоту из активной зоны рабочему телу в парогенераторах, приводит к двухконтурной тепловой схеме энергетической установки. Такая тепловая схема с водо-водяным реактором получила самое широкое распространение на атомных подводных лодках. Первому контуру необходима защита, так как при прокачке теплоносителя через активную зону реактора содержащийся в воде кислород становится радиоактивным. Весь второй контур нерадиоактивен.

Для того чтобы получить во втором контуре пар заданных параметров, вода первого контура должна иметь достаточно высокую температуру, превышающую таковую производимого пара. Для исключения вскипания воды в первом контуре в нем необходимо поддерживать соответствующее избыточное давление, обеспечивающее так называемый «недогрев до кипения». Так, в первом контуре зарубежных корабельных ядерных силовых установок поддерживается давление 140-180 атмосфер, которое позволяет нагревать воду контура до 250-280° С. При этом во втором контуре генерируется насыщенный пар давлением 15-20 атмосфер при температуре 200-250° С. На советских подводных лодках первого поколения температура воды в первом контуре составляла 200° С, а параметры пара — 36 атмосфер и 335° С.

С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

В 1957 году в состав ВМС США вошла вторая атомная подводная лодка «Сивулф». Ее принципиальное отличие от «Наутилуса» заключалось в ядерной силовой установке, где применялся реактор с натрием в качестве теплоносителя. Теоретически это должно было снизить удельную массу установки за счет снижения веса биологической защиты, а главное — повышения параметров пара. Температура плавления натрия, составляющая всего 98° С, и высокая температура кипения — более 800° С, а также отличная теплопроводность, в которой натрий уступает только серебру, меди, золоту и алюминию, делает его очень привлекательным для использования в качестве теплоносителя. Нагревая жидкий натрий в реакторе до высокой температуры, при относительно небольшом давлении в первом контуре — порядка 6 атмосфер, во втором контуре получали пар давлением 40-48 атмосфер с температурой перегрева 410-420°С.

Практика показала, что, несмотря на все преимущества, ядерный реактор с жидкометаллическим теплоносителем обладает рядом существенных недостатков. Чтобы сохранить натрий в расплавленном состоянии, в том числе и в период бездействия установки, на корабле необходимо иметь специальную постоянно действующую систему подогрева жидкометаллического теплоносителя и обеспечения его циркуляции. В противном случае натрий и сплав промежуточного контура «замерзнут» и энергетическая установка будет выведена из строя. В ходе эксплуатации «Сивулфа» обнаружилось, что жидкий натрий химически чрезмерно агрессивен, в результате чего трубопроводы первого контура и парогенератор быстро коррозировали, вплоть до появления свищей. А это очень опасно, так как натрий или его сплав с калием бурно реагируют с водой вплоть до теплового взрыва. Утечка радиоактивного натрия из контура вынудила сначала отключить пароперегревательные секции парогенератора, что привело к снижению мощности установки до 80 %, а потом, через год с небольшим после вступления в строй, и вообще вывести корабль из состава флота. Опыт «Сивулфа» заставил американских военных моряков окончательно сделать выбор в пользу водо-водяных реакторов. А вот в СССР эксперименты с жидкометаллическим теплоносителем продолжались гораздо дольше. Вместо натрия применялся сплав свинца с висмутом — гораздо менее пожаро- и взрывоопасный. В 1963 году вступает в строй подлодка проекта 645 с таким реактором (по сути — модификация первых советских атомных субмарин проекта 627, на которых применялись водо-водяные реакторы).

А в 1970-е годы состав флота пополнили семь подлодок проекта 705 с ядерной силовой установкой на жидкометаллическим носителе и титановым корпусом. Эти субмарины обладали уникальными характеристиками — они могли развивать скорость до 41 узла и погружаться на глубину 700 м. Но эксплуатация их была чрезвычайно дорогой, из-за чего лодки этого проекта прозвали «золотыми рыбками». В дальнейшем ни в СССР, ни в других странах реакторы с жидкометаллическим теплоносителем не применялись, а повсеместно принятыми стали водо-водяные реакторы.

В 1944 году руководитель «Манхэттенского проекта» (американской атомной программы) генерал Лесли Гроувз создал небольшую рабочую группу для исследования возможностей «неразрушительного применения» ядерной энергии.

Тем самым была начата работа по созданию атомных силовых установок для кораблей. В силу независимости атомной силовой установки от атмосферного воздуха приоритетной областью ее применения стал подводный флот. Использование таких установок на субмаринах позволяло радикально повысить автономность и скрытность — ведь теперь подлодке не надо было всплывать для подзарядки аккумуляторов.

Теоретические исследования показали практическую осуществимость постройки ядерной корабельной силовой установки. Их результаты представили конгрессу в специальном докладе в 1951 году, после чего законодатели выделили необходимые средства. Это позволило флоту подписать контракты с фирмами «Электрик Боут», «Вестингауз Электрик» и «Комбастинг Инжиниринг» на разработку проекта субмарины и атомного реактора к ней. Для последнего выбрали схему с охлаждением водой под давлением (PWR) — как показал дальнейший опыт, наиболее безопасную и простую в эксплуатации. Наземный прототип реактора получил обозначение S1W, а образец, предназначенный для установки на субмарину, — S2W. Буква «S» означала, что реактор предназначен для подводной лодки (реакторы для авианосцев обозначаются буквой «А», а для крейсеров — «С»), a «W» указывала на фирму-разработчика «Вестингауз».

Проектирование и постройка подлодки велись очень быстро. Уже 14 июня 1952 года на верфи «Электрик Боут» в Гротоне (штат Коннектикут) в присутствии президента США Гарри Трумэна состоялась закладка первой атомной субмарины, а 21 января 1954 года лодку спустили на воду. Крестной матерью корабля стала Мэми Эйзенхауэр — жена президента США Дуайта Эйзенхауэра. Лодка, получившая название «Наутилус» и бортовой номер SSN-571, была официально принята в состав флота 30 января 1954 года. Но еще три месяца она оставалась у причала верфи, поскольку ряд важных работ не был завершен. 30 декабря состоялся пуск реактора. 17 января 1955 года «Наутилус» наконец отошел от причала. Командир субмарины коммандер Юджин П. Уилкинсон передал исторический сигнал: «Иду под ядерным двигателем».

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Для своего времени «Наутилус» имел значительные размеры: по проекту его подводное водоизмещение достигало 3,5 тыс. т, а длина составляла 98,7 м. Он превосходил новейшие американские дизель-электрические подлодки типа «Тэнг» по водоизмещению на 50 %, а по длине на 15,2 м. Очертания корпуса «Наутилуса» базировались на немецком проекте XXI (времен Второй мировой войны). Большой диаметр корпуса (8,5 м) позволил организовать на большей части длины корпуса три палубы и создать достаточно комфортные условия для экипажа, состоявшего из 12 офицеров и 90 старшин и матросов. Офицеры размещались в каютах (правда, только командир — в одноместной). Каждый из рядового состава имел персональную койку (на дизель-электрических подлодках, как правило, число коек было меньшим, чем численность экипажа, — с учетом того, что часть личного состава постоянно находилась на вахте). Офицерская кают-компания могла одновременно поместить всех офицеров. В кают-компании рядового состава могли одновременно принимать пищу 36 человек, а в качестве кинозала она вмещала до 50 человек. Вооружение «Наутилуса» состояло из шести носовых торпедных аппаратов с боекомплектом 26 торпед. Первоначальным проектом было предусмотрено вооружить лодку крылатыми ракетами «Регулус» (со стартом из надводного положения), но ввиду значительного увеличения массы биологической защиты реактора от этого пришлось отказаться. Основными средствами освещения обстановки были две гидроакустические станции — пассивная AN/BQR-4A (с большой цилиндрической антенной в носовой части лодки) и активная AN/SQS-4.

СИЛОВАЯ УСТАНОВКА

На «Наутилусе» применили однореакторную двухвальную главную энергетическую установку. Корпус реактора S2W весил около 35 т, имел форму цилиндра со сферической крышкой и полусферическим днищем. Высота его составляла 3 м, диаметр 2,7 м. Корпус реактора крепили в вертикальном положении на основание цистерны водяной защиты, которая в свою очередь крепилась на фундаменте в трюме реакторного отсека. Вместе с водяной и композитной защитой высота реактора составляла около 6 м, а диаметр 4,6 м. Активная зона реактора цилиндрической формы диаметром около 1 м. Общий вес загрузки реактора — около 100 кг. Пар, вырабатываемый в результате охлаждения реактора, питал две паровые турбины. Для аварийных случаев и прибережного маневрирования на субмарине имелись два дизель-генератора.

ИСТОРИЯ СЛУЖБЫ

Первые же испытания атомной субмарины «Наутилус» дали ошеломляющие результаты: лодка в подводном положении преодолела дистанцию между базами подводного флота Нью-Лондон и Сан-Хуан за 90 часов.

За это время «Наутилус» прошел 1381 морскую милю (2559 км) со средней скоростью 15,3 узла. Дизель-электрические субмарины в то время были способны преодолеть под водой от силы 200 миль со скоростью 4-5 узлов.

В последующих рейсах «Наутилус» демонстрировал среднюю путевую скорость, близкую к максимальной — показатель, о котором ранее подводники могли только мечтать. Субмарина оказалась способной обогнать противолодочные торпеды, состоящие в то время на вооружении ВМС США! Отличной оказалась и маневренность подлодки.

Однако испытания показали и существенные недостатки лодки, прежде всего — высокий уровень шумов. Главной его причиной стала отнюдь не силовая установка, а вибрация конструкции корабля, вызванная возмущениями обтекания воды за ограждением рубки. В случае превышения частоты этих колебаний 180 в минуту возникала реальная угроза серьезных повреждений конструкции лодки. Высокая шумность существенно снижала боевую ценность «Наутилуса»: при скорости свыше 4 узлов эффективность сонаров становилась нулевой — лодка попросту «глушила» их собственным шумом. Если же скорость превышала 15 узлов, находящейся в центральном посту смене приходилось кричать, чтобы услышать друг друга. Позже субмарину подвергли модификациям, несколько снявшим остроту проблемы шумности. Но в течение всей своей 35-летней службы «Наутилус» оставался по сути опытовым кораблем, а не боевой единицей,

К СЕВЕРНОМУ ПОЛЮСУ

Исключительные возможности ядерной силовой установки позволили реализовать амбициозную задачу — достичь Северного полюса в подводном положении. Однако первая попытка, предпринятая в августе 1957 года, оказалась неудачной. Зайдя под паковые льды, «Наутилус» попытался всплыть в точке, где эхоледомер показал полынью, но напоролся на дрейфующую льдину, серьезно повредив единственный перископ. Лодке пришлось возвратиться. Год спустя была предпринята вторая попытка, оказавшаяся успешной — 3 августа 1958 года «Наутилус» проплыл под Северным полюсом. Событие это произошло во время трансарктического рейса субмарины из Перл-Харбора (Гавайи) в Лондон, подтвердившего возможность маневра атомных подводных лодок между Тихим и Атлантическим океанами через Арктику. Поскольку обычные средства навигации в приполярных акваториях малопригодны, «Наутилус» оборудовали инерциальной навигационной системой «Норт Американ» N6A-1 — корабельным вариантом системы, применявшейся на межконтинентальных крылатых ракетах «Навахо». Весь рейс подо льдом занял четверо суток (96 часов), в течение которых лодка преодолела 1590 миль, всплыв на поверхность северо-восточнее Гренландии.

«Наутилус» стал первой субмариной, достигшей Северного полюса в подводном положении. Первой же лодкой, всплывшей на Северном полюсе, стала другая американская АПЛ — «Скейт». После возвращения из рейса «Наутилус» посетил Нью-Йорк. И если на Северном полюсе после него побывали многие подлодки, то вот в Нью-Йоркский порт больше ни одна атомная субмарина не заходила.

ДАЛЬНЕЙШАЯ СЛУЖБА

Большую часть активной службы «Наутилус» провел в составе 10-й эскадры подлодок, базировавшейся в Нью-Лондоне. Подлодка участвовала в обеспечении боевой подготовки Атлантического флота США и военно-морских сил союзников по НАТО. Участие в маневрах в условиях, приближенных к боевым, порой приводило к весьма опасным инцидентам. Наиболее опасный из них имел место 10 ноября 1966 года, когда «Наутилус», маневрируя на перископной глубине, столкнулся с противолодочным авианосцем «Эссекс» (CVS-9). Авианосец получил пробоину, но остался на плаву. Субмарина же серьезно повредила рубку, но хода не лишилась и смогла добраться до базы. За время службы на «Наутилусе» трижды перезаряжали активную зону реактора: в 1957-м, 1959-ми 1967 годах. В общей сложности лодка прошла более 490 тыс. миль. Интенсивность ее эксплуатации в начальный период службы была гораздо выше. Если за первые два года субмарина преодолела 62,5 тыс. миль (из них более 36 тыс. — в подводном положении), а за последующие два — более 91 тыс., то с 1959 до 1967 года (восемь лет) она про шла 174,5 тыс. миль, а за 12 лет с 1967 до 1979-го — 162,3 тысячи. 3 марта 1980 года «Наутилус» был выведен из боевого состава. Предполагалось его утилизировать, но вскоре решили сохранить первую американскую атомную субмарину в качестве музея. После соответствующей подготовки и вырезки из корпуса реакторного отсека «Наутилус» 11 апреля 1986 года открыли для посетителей. Лодка, имеющая статус национального памятника техники, находится в Гротоне.

Возможно вам будет интересно:



Loading...Loading...