Советские дизель-электрические подводные лодки послевоенной постройки

«РУСЬ»

Год постройки………………………………….. -|992

Длина наибольшая, м…………………………… 8

Ширина наибольшая,м………………………… 3 j

Высота наибольшая, м……………………….. 3 7

Спусковая масса, т………………………………. 24

Глубина погружения, м……………………. 6000

Автономность, ч:

рабочая………….. ………………………………….. 12

аварийная……………………………………………. 80

Экипаж, чел………………………………………… 2-3

Скорость максимальная, уз…………… 2,5-3,0

Запас энергии, кВт/ч ……………………………………. 50

Время погружения (всплытия)

на глубину 6000 м, ч……………………………. 2,5

Ленинградскими конструкторами СПМБМ «Малахит» закончено проектирование и корабелами ЛАО ведется постройка обитаемого подводного аппарата (ОПА), получившего название «Русь» и предназначенного для выполнения целого комплекса работ в океане на глубинах до 6000 м. Такая глубина погружения позволит проводить работы на 97% площади дна Мирового океана.

При проектировании этого ОПА был использован имеющийся опыт, а также проанализирован уровень технических решений, примененных на подобных аппаратах, построенных в мире за последние годы. Для сравнения уровня принятых технических решений была проработана информация по ОПА «Синкай-6500» (Япония), «Наутилус» (Франция), «Элвин» (США), «Мир» (Финляндия). Последний аппарат (2 ед.) построен финской фирмой «Раума-Репола» для АН СССР. Практически одинаковое назначение аппаратов и условия их эксплуатации диктуют сходные технические решения и принципы компоновки. Все глубоководные аппараты имеют близкую по размерам прочную сферу для размещения экипажа и необходимых технических средств, твердый легковесный наполнитель (синтактик) для обеспечения плавучести, источник энергии (аккумуляторную батарею) в погружном исполнении, движительно-рулевой комплекс, состоящий из элементов типа «винт в насадке» и «винт в трубе», уровнительно-заместительную систему для регулирования плавучести в процессе подводного плавания, балластную систему, обеспечивающую надводное положение ОПА, манипуляторное устройство (механическая рука), средства навигации, связи, гидроакустики, различное научно-техническое или специальное оборудование, механизмы и системы, обеспечивающие работоспособность перечисленных выше элементов. Все это заключено внутри наружного (легкого) корпуса, обеспечивающего защищенность оборудования, необходимые гидро-динамические характеристики ОПА и определяющего его архитектуру.

Отличительными особенностями таких аппаратов являются, кроме их внешнего вида, следующие элементы:

– применяемые конструкционные материалы;

– принципиальные схемы систем и устройств;

– степень совершенства радиоэлектронного оборудования;

– комплекс мероприятий, обеспечивающих безопасность экипажа и обслуживающего персонала.

В качестве материала прочного корпуса глубоководных ОПА применяются, как правило, либо стальные сплавы, либо сплавы на основе титана. Так, на аппаратах «Синкай-6500», «Наутилус», «Элвин» применен титановый сплав, на ОПА «Мир» – стальной. Для изготовления элементов наружного корпуса применяются различные материалы в разнообразных комбинациях. Это стеклопластики, углепластики, алюминиевые, титановые сплавы, сталь, органическое стекло и прочее. Способы креплений элементов наружного корпуса также различны. Здесь встречаются и сварка, и резьбовые крепления, и применение различных клеев.

В качестве источников энергии используются аккумуляторные батареи различных типов, как щелочные, так и кислотные. В последнее время применяются преимущественно щелочные аккумуляторные батареи (ни- кель-кадмиевые, никель-железные),

Движительно-рулевые комплексы (ДРК) принципиально отличаются по схеме размещения и по виду используемой в приводах энергии (электродвижение, гидродвижение). Вспомогательные механизмы в основном отличаются также родом потребляемой энергии.

Вне зависимости от принципа построения основной энергетической схемы все рассматриваемые аппараты снабжены системой гидравлики, более или менее развитой. Общим для всех перечисленных аппаратов потребителем гидравлики является манипуляторное устройство.

Уравнительно-заместительные системы, применяемые на ОПА больших глубин, могут строиться по двум схемам. Первая представляет собой традиционную систему, состоящую из прочной, рассчитанной на полное забортное давление, соответствующее предельной глубине погружения, цистерны, дистанционно управляемой приемно-отливной арматуры, насоса высокого давления, контрольно-измерительных приборов. Как правило, для изменения плавучести в таких системах используется забортная вода, принимаемая или откачиваемая из прочной цистерны.

Вторая схема построена по иному принципу и состоит из прочной цистерны, дистанционно управляемой приемной арматуры, контрольно-измерительных приборов, бункера с твердым сыпучим балластом (стальная или чугунная дробь), устройства дозированного сброса сыпучего балласта. По этой схеме утяжеление аппарата происходит за счет приема забортной воды в прочную цистерну, а облегчение – за счет сброса балласта, принятого заранее в специальный бункер. На современных ОПА больших глубин обе схемы в той или иной мере совмещены.

Безопасность для экипажа и обслуживающего персонала достигается рядом конструктивных мероприятий, таких как:

– обеспечение всплытия аварийного ОПА с глубины за счет сброса предусмотренных для этих целей грузов;

– обеспечение быстрого поиска аварийно всплывшего аппарата и его подъема на борт судна-носителя;

– обеспечение возможности членам экипажа покинуть в надводном положении аварийный аппарат;

Высокий уровень освоения отечественной металлургической промышленностью производства титановых сплавов с заданными характеристиками позволил применить их в конструкциях прочного и легкого корпусов и при изготовлении элементов оборудования, работающего в непосредственном контакте с морской водой. Исключение разнородных материалов из конструкций и механизмов аппарата «Русь» практически сняло задачу защиты корпусных конструкций от электрохимической коррозии, что существенно повышает надежность аппарата в целом и снижает эксплуатационные расходы.

В основных несущих конструкциях корпуса исключены резьбовые соединения, требующие периодического контроля, и они заменены сваркой. Из неметаллических материалов применен стеклопластик, образующий наружную обшивку аппарата, крепящуюся титановым крепежом на несущей раме легкого корпуса поверх блоков плавучести из синтактика, формирующих внешние обводы ОПА. Эти блоки плавучести не требуют замены в течение всего срока службы. Доступ при монтаже и ремонте к оборудованию достигается через съемные лис- ты, расположенные в верхней и нижней частях наружного корпуса вдоль диаметральной плоскости ОПА. Отличительной особенностью ОПА «Русь» от существующих аналогов является отсутствие в конструкциях корпуса материалов, способствующих развитию электролитической коррозии.

Экипаж располагается внутри сферического прочного корпуса внутренним диаметром 2,1 м на лежаках. Конструкция лежаков дает возможность экипажу в зависимости от выполняемой задачи оперативно принимать наиболее удобное положение (сидя или лежа) перед органами управления и наблюдения. Основные органы управления и контроля состояния технических средств вынесены на пульт, расположенный в носовой части прочного корпуса перед экипажем. Управление с пульта может осуществлять любой из членов экипажа со своего штатного места.

Нормальная эксплуатация ОПА предусматривается с двумя акванавтами на борту. При необходимости экипаж может быть увеличен до трех человек без дооборудования помещения. Органы управления ОПА сформированы таким образом, что с управлением аппаратом справляется один человек. Другими членами экипажа могут быть при этом привлеченные к работам специалисты: геологи, ихтиологи, нефтяники, рыбаки и т. п. Для визуального наблюдения подводной обстановки и обзора зоны работы манипуляторного устройства в носовой части прочного корпуса размещены 3 иллюминатора под углом 20° к горизонту. Иллюминатор, расположенный в диаметральной плоскости, имеет диаметр 140 мм, два бортовых иллюминатора – диаметр 90 мм. В настоящее время рассматривается возможность увеличения диаметров иллюминаторов соответственно до 210 и 115 мм.

Продольный разрез (вверху) и план ОПА «Русь». 1 – балластная цистерна; 2 – бункер с сыпучим балластом (дробью); 3 -прочная (уравнительная) цистерна; 4 – аккумуляторная батарея; 5 -горизонтальное подруливающее устройство; 6 – вертикальное гидроусиливающее устройство; 7 – ВПК и ГПК; 8 – ограждение входного люка; 9 – подъемное устройство; 10 – опоры постановки на грунт; 11 – манипуляторное устройство; 12 – грузовой лоток; 13 – антенна гидроакустической станции; 14 – блок системы гидравлики; 15 – антенна звукоподводной связи; 16 – донный ответчик; 17 – рым для раскрепления на носителе; 18 – синтактик.

Изображение ОПА «Русь» с частично снятыми обшивкой и блоками плавучести.

Сборка прочного корпуса и уравнительных цистерн подводного аппарата.

В качестве источника энергии на ОПА «Русь» используются как серебряно-цинковые, так и свинцовокислотные аккумуляторы, размещаемые в килевой части ОПА в специальных, заполненных диэлекрической жидкостью, контейнерах.

Уравнительно-заместительная система имеет прочную цистерну и бункер с твердым сыпучим балластом. Наряду с некоторым увеличением из-за этого водоизмещения ОПА, примененное расположение позволяет практически исключить потребление энергии на переходы по глубине и существенно уменьшить время погружения (всплытия) аппарата.

Балластная система, состоящая из двух балластных цистерн и системы воздуха высокого давления, обеспечивает надводное положение ОПА с 10%-м запасом плавучести.

С целью повышения КПД энергетической системы ОПА «Русь» применено электродвижение. В качестве приводных двигателей движительно-рулевого комплекса и насосов гидравлики использованы погружные электродвигатели постоянного тока мощностью 2 КВт, не требующие промежуточного преобразования энергии от аккумуляторных батарей (АБ). Имеющаяся на ОПА система гидравлики предназначена в основном для обеспечения работы манипуляторного устройства, а также для кратковременной работы отдельных механизмов. В основном режиме придонного плавания система гидравлики не потребляет энергии. При необходимости время ввода в действие этой системы составляет несколько секунд.

Движение и управление маневрированием ОПА «Русь» осуществляется с помощью 6 движителей, 3 из которых конструктивно выполнены в виде горизонтальной и вертикальных поворотных колонок, размещенных в кормовой оконечности аппарата (ГПК и ВПК), и 3 – по схеме «винт в трубе» – один горизонтальный в носовой оконечности и два вертикальных побортно в средней части корпуса (ГПУ и ВПУ). С помощью этих движителей аппарат может управляться как с ходом, так и без хода по всем координатным осям. Примененная схема отличается от схем, принятых на OПA «Синкай-6500», «Мир» и «Наутилус», где в качестве основного движителя применен движитель типа «винт в насадке» большого диаметра, размещенный в кормовой оконечности ОПА и обеспечивающий перемещение ОПА в горизонтальной плоскости и на различных скоростях путем изменения частоты вращения. Учитывая, что основным режимом плавания придонных аппаратов является движение у грунта со скоростями до 1 узла, выбор этого движителя вряд ли оптимален с точки зрения КПД системы «движитель – АБ» на промежуточных режимах. В нашем случае движение на малых скоростях обеспечивается работой одновременно одной или двух кормовых колонок малой мощности, работающих в оптимальных режимах. Эта же схема применена на ОПА «Элвин» после его модернизации и на ряде необитаемых ПА.

Аппаратура управления всеми электродвигателями размещена внутри прочного корпуса ОПА и позволяет производить плавную регулировку частоты их вращения в широком диапазоне.

Для создания статических дифферентов на ОПА применено дифферентное устройство, конструктивно выполненное в виде грузов, перемещаемых внутри опор постановки на грунт с помощью специальной лебедки и тросовой проводки. Привод лебедки гидравлический. Управление устройством осуществляется с пульта управления движением.

Радиоэлектронное оборудование, размещенное на борту ОПА больших глубин «Русь», решает весь комплекс задач судовождения и задач, связанных с его специальным назначением. Навигационное обеспечение аппарата состоит из гирокурсоуказателя, абсолютного и относительного лагов, промерного эхолота, системы прокладки и счисления. Кроме того, ОПА снабжен системами гидроакустической навигации, донным маяком-ответчиком. ОПА «Русь» постоянно, в режиме подводного плавания, находится в гидроакустическом контакте с судном обеспечения. Двусторонняя звукоподводная связь поддерживается по гидроакустическому каналу. ОПА «Русь» оборудован мощной гидроакустической станцией, позволяющей вести поиск объектов в режимах кругового или бокового обзора, а также обнаружение препятствий по курсу на дистанциях до 750 м.

Выгодным отличием ОПА «Русь» от аналогов является наличие системы автоматического управления движением, позволяющей выполнять наиболее трудоемкие задачи поиска объектов на заданной площади или выход в заданную точку в автоматическом режиме.

Манипуляторное устройство позволяет выполнять ряд операций с помощью специального инструмента, расположеннго в грузовом лотке. С помощью ОПА «Русь» могут осуществляться доставка на грунт и подъем с грунта предметов массой до 400 кг.

В составе проекта выполнена разработка специального бурового устройства, устанавливаемого взамен манипулятора. Буровая установка позволяет производить бурение дна для отбора кернов любых, в том числе скальных, пород на глубину до 3 м, что значительно увеличивает возможности ОПА и соответственно круг возможных потребителей.

Для размещения на ОПА «Русь» дополнительного оборудования (телевидения, научного, специального) предусмотрен резерв водоизмещения и кабельных линий.

Особое внимание при проектировании ОПА было уделено обеспечению безопасности экипажа и обслуживающего персонала. С этой целью спуск (подъем) ОПА с судна-носителя предусмотрен без привлечения легководолазов или дополнительных плавсредств.

Исполнительный орган манипуляторного устройства ОПА «Русь».

В отличие от ОПА «Синкай-6500», «Наутилус», «Мир», строящийся ОПА «Русь» снабжен ограждением входного люка, которое несколько ухудшает динамические характеристики и увеличивает габарит ОПА, но дает ряд преимуществ. К ним следует отнести возможность экипажу в надводном положении ОПА открывать крышку входного люка для визуального наблюдения надводной обстановки, аварийной вентиляции прочного корпуса, аварийного покидания аппарата. Высота ограждения входного люка обеспечивает его незаливаемость при допустимом для эксплуатации ОПА состоянии моря.

Аварийное всплытие ОПА «Русь» с глубин обеспечивчется сбросом предусмотренных для этих целей грузов. Этими грузами являются запас сыпучего балласта (дроби), опоры постановки на грунт с расположенным в них дифферентным устройством, исполнительные органы манипуляторного устройства. С целью предотвращения возможных зацепов ГПК и ВПК защищены ограждением. Для обнаружения всплывшего ОПА используются средства судна-носителя, а также УКВ радиостанция и проблесковый отличительный огонь. Окраска ОПА «Русь» делает его хорошо заметным на поверхности моря в светлое время суток.

ОПА «Русь» может эксплуатироваться с привязным необитаемым аппаратом с фототелевизионной аппаратурой, способным проникать для обследования в узкие расщелины или отсеки затонувшего судна без риска при этом для самого ОПА. В этом случае необитаемый аппарат устанавливается на ОПА «Русь» взамен грузового лотка.