Корпус и электроэнергетическая система
Для увеличения прочности конструкции ПЛ применяются шпангоуты, стрингеры и другие усиливающие элементы. Отсеки подводной лодки разделяются переборками, увеличивающими выживаемость подводного корабля в случае взрыва, пожара или пробоины. В верхней части прочного корпуса располагается многофункциональная рубка, которая выполняет роль шлюза, спасательной камеры, дополнительного отсека и наблюдательного поста. Данный элемент конструкции увеличивает непотопляемость корабля в надводном положении. Через рубку проходят шахты перескопов, предназначенных для наблюдения за окружающей обстановкой.
Большая часть современных подводных лодок снабжается комплексной электроэнергетической системой, в состав которой входит основной дизель, распределительный щит, гребной двигатель и аккумуляторная батарея. В атомных подводных лодках устанавливается реактор с водяным или жидкометаллическим теплоносителем, который генерирует энергию для работы двигателя АПЛ.
Эволюция подводных лодок с атомным реактором
Подводная лодка проекта «Лира»
Развитие атомных субмарин подарило человечеству 5 условных поколений, связанных общими конструктивными чертами и логикой применения:
1. Первое поколение стало родоначальником атомных субмарин, но было достаточно многочисленно и долго стояло на вооружении. Основной общей чертой стала наследуемость с дизель-электрическими предшественниками.
Лодки носили скорее экспериментальный характер, часто предназначались для «боевой отработки» конструкторских идей.
2. Второе поколение стало прямым развитием предыдущего с минимальными изменениями и начинает свой отсчёт в 1967 году.
АПЛ поздней постройки получили «рыбообразную» геометрию корпуса (проект 705 «Лира» в СССР) и комплексные автоматизированные систем управления («Аккорд» на той же лодке), ставшим первым прообразом современного центра управлению сложных систем в виде единого пульта.
Атомная подводная лодка проекта 661 «Анчар»
Серьезной заявкой для АПЛ СССР стал родоначальник «охотников за авианосцами» К-162/222 «Золотая рыбка» проекта 661 «Анчар» с полностью титановым корпусом. Субмарина достигла до сих пор не побитый рекорд скорости в 44,74 узлов (80,4 км/ч).
3. Третье поколение появилось в начале восьмидесятых и характеризуется прежде всего существенно возросшим водоизмещением, повышением автономности, улучшением жизнеобитания команды, а так же унификацию субмарин и их классов.
Американские лодки типа «Огайо» и «Лос-Анджелес» получили реакторы, работающие без перезарядки до 11 лет и не требующие серьезного ремонта в течении всего жизненного цикла — до 30 лет.
Наиболее богатый период кораблестроения: большинство из лодок ещё в строю. Многие из них уникальны, например печально известный рекордсмен проекта 685 «Плавник» К-278 «Комсомолец» с двумя титановыми корпусами и глубиной погружения до 1000 метров.
Ракетонесущий крейсер «Огайо» ВМС США
4. Четвертое поколение на данный момент является наиболее современным, начиная свою историю в начале девяностых. В США представлено только многоцелевыми типами.
Эти аппараты объединяет применение водометных движителей («Сивулф», проект 955), звукопоглощающие покрытия нового типа, новые материалы (композит), реакторы длительного срока службы.
После ряда катастроф подводных лодок предыдущего поколения, проекты получили собственные автономные спасательные капсулы и полностью изолированный реактор.
Возросло и было унифицировано вооружение: так, американские лодки научились хранить до 50 крылатых ракет основных используемых ВМС США типов.
5. Перспективное пятое поколение существует только на бумаге, однако предполагается, что будет включать в себя преимущественно многоцелевые субмарины.
Основным изменением станет атомный реактор с запасом энергии на весь жизненный цикл подводной лодки (в США внедряется в лодках четвертого поколения), полностью композитный корпус, а так же унифицированное вооружение.
Одни и те же пусковые установки будут использовать как баллистические, так и крылатые тактические ракеты, а так же иное неядерное вооружение для выполнения широкого спектра задач.
Эксплуатация атомных подводных лодок
Сухой док для обслуживания АПЛ типа «Огайо»
Появление атомных подводных заставило пересмотреть применение и ремонт подобных типов судов: их подводная часть имеет неподходящие для обычных портов габариты, а реакторы опасны.
Учитывая, что большая часть задач связана с длительным скрытным применением у берегов вероятного противника, поход так же должен начинаться в потайном месте — иначе лодки можно будет отслеживать с начала пути.
Аналогичные рассуждения, необходимость защиты АПЛ от вероятного удара противника, необходимость защиты окружения от возможных проблем с реакторами/вооружением привели к появлению уникальных закрытых баз размером с мегаполис.
Схема подземной базы атомных подводных лодок в Балаклавской бухте
Первая появилась в Балаклавской бухте, заняв собой колоссальную площадь отдельными помещениями, связанными туннелями и каналами: ракеты отдельно, боеголовки отдельно, лодки отдельно.
Ремонт — так же в спецзонах, так как 1-3 поколению лодок требовалась не только замена топлива, но и замена активной зоны реактора. Аналогичные комплексы были созданы уже над водой для каждого океанского флота: в Северодвинске, в Заполярье, в бухте Чажма.
АПЛ США повезло больше: военно-морская база Кингс-Бей вместила всю необходимую инфраструктуру, включая учебные центры и заводы по модернизации в одном месте с погодными условиями, исключающими проблемы во время ремонтных или погрузочных работ.
Российская база подводных лодок
Специализированные базы используются только для длительных остановок АПЛ, ремонта и погрузки ядерных материалов. Все остальное время атомные субмарины снабжаются с плавучих причалов (СССР), судов снабжения (Россия и США), оставаясь почти все время в открытом море.
Современные многоцелевые лодки часто используют обычные военно-морские порты для короткого базирования, уходя на специальные базы только при необходимости — вероятность радиоактивного загрязнения среды при их эксплуатации низкая.
Общее устройство современной АПЛ
Ракетонесущий атомный подводный крейсер проекта 941 «Акула» в разрезе
Среднестатистическую подводную лодку, бороздящую Мировой океан прямо сейчас, можно описать единой концептуальной схемой. Отдельные агрегаты и линии могут меняться, но сама идея остаётся неизменной с семидесятых годов.
Большинство российских субмарин используют два корпуса (отдельные капсулы в общем) – внутренний из мягкого и прочного титана и внешний из маломагнитной стали. Американские используют один многослойный корпус, разделенный переборками. Как и 50 лет назад.
Между корпусами (у АПЛ США – в общем объеме) расположены ёмкости для воды. При их заполнении лодка опускается, откачка поднимает судно на поверхность. Цистерны можно заполнять одновременно или по-очереди.
Кроме основных, есть так называемые дифферентные цистерны: их заполняют для выравнивания лодки после загрузки и при движении груза. Эта система работает все время, даже под водой при горизонтальном движении.
Многоцелевая АПЛ класса «Вирджиния» ВМС США
Существуют также лодки с корпусом смешанного типа (когда легкий корпус перекрывает основной лишь частично) и многокорпусные (несколько прочных корпусов внутри легкого).
Переборки между отсеками рассчитаны на давление в 10 атмосфер и сообщаются люками, которые можно герметизировать, если это необходимо. Не все отечественные атомные субмарины имеют так много отсеков.
Для справки: многоцелевая АПЛ проекта 971, например, разделена на шесть отсеков, а новый ракетоносец проекта 955 — на восемь.
Послевоенные дизель-электрические подводные лодки
По окончании Второй мировой войны развитие подводных лодок происходило под сильным влиянием достижений германского флота. Германский Кригсмарине успел разработать весьма эффективные подводные аппараты, но, к счастью для союзников, поставить их на вооружение и использовать по назначению уже не удалось.
Боевая субмарина проекта 877 (тип «Варшавянка») ВМФ России
Советские конструкторы на базе германской подводной лодки серии XXI разработали лодку проекта 613 водоизмещением 1350 т. Ее энергетическая установка состояла из двух дизелей и электродвигателей. Вооружение включало 4 носовых и 2 кормовых 533-мм торпедных аппарата. Под водой лодка развивала скорость хода до 13,1 узла, в надводном положении — до 18,3 узла. Командование ВМФ СССР планировало построить сразу 340 таких лодок. С 1950 по 1957 г. удалось изготовить 215 единиц, что стало рекордной цифрой серийного выпуска подводных лодок в отечественном кораблестроении.
Примерно тогда же в Советском Союзе была разработана более крупная лодка проекта 641. Эта субмарина водоизмещением 1950 т имела на вооружении сразу 10 торпедных аппаратов (6 носовых и 4 кормовых) калибра 533 мм. Боезапас составлял 22 торпеды или 32 мины. Всего было построено 75 таких подводных кораблей.
Советская подлодка проекта 641
Новые германские лодки проекта 212 оснащаются гибридной двигательной установкой. Под водой используются аккумуляторные батареи, а для плавания в надводном положении — традиционный дизель-генератор. Лодка имеет водоизмещение 1830 т. Под водой она может идти со скоростью до 20 узлов, скорость надводного хода — 14,2 узла. Вооружение состоит из 6 торпедных аппаратов.
Высоким спросом на мировых рынках вооружений пользуются советские/российские подводные лодки проекта 877 «Варшавянка» и аналогичные им лодки проектов 636 и 677.
Подводная лодка проекта 613 советских ВМС
По проекту 877 изготовлено около 50 лодок. Они имеют водоизмещение 3950 т и оснащены энергетической установкой мощностью 3750 л. с. Скорость подводного хода достигает 17 узлов, надводного — 10 узлов. Вооружение состоит из 6 торпедных аппаратов.
Следует отметить, что наряду с традиционным торпедным вооружением многие современные дизель-электрические подводные лодки имеют и ракетное вооружение, причем крылатые и противокорабельные ракеты запускаются из стандартных торпедных аппаратов.
Подводная лодка номер U-31 проекта 212 ВМФ Германии
С 1990 по 2003 г. было построено 6 дизель-электрических подводных лодок типа «Коллинз» — единственных типов подводных лодок ВМФ Австралии. Эти субмарины водоизмещением 3353 т — настоящие гиганты среди дизель-электрических «одноклассниц». Их вооружение составляет 6 носовых 533-мм торпедных аппаратов с боезапасом 22 торпеды. Вместо торпед могут использоваться ракеты «Гарпун» (боезапас 22 ракеты) или мины (44 штуки).
Таким образом, в течение полувека подводная лодка превратилась из плавсредства, способного лишь на непродолжительное время уходить под воду, в совершенный боевой корабль. Такое судно способно длительное время находиться под водой, перемещаться с высокой скоростью и поражать цели не только в море, но и на суше.
Субмарина типа «Коллинз» ВМФ Австралии
Вооружение подводных лодок: ядерное и неядерное
Подводный запуск крылатой ракеты «Томагавк»
Первоначально атомные подводные лодки проектировались в качестве носителей стратегического ядерного вооружения: АПЛ должны были незаметно прорвать оборону вероятного противника и нанести неожиданный удар.
Баллистические ракеты АПЛ первого поколения несли моноблочную часть и не отличались большой дальностью и требовали надводный запуск на относительно спокойной воде (при отсутствии бокового ветра).
Лодки США несли по 16 носителей «Поларис» модификаций А1, А2, А3, «Посейдон» С3, «Трайдент 1» С4 с дальностью от 2200 км у А1 до 7400 км у С4. АПЛ Советского Союза несли по 3 ракеты Р-13, впоследствии замененными Р-21 с дальностью всего 650 км и 1420 км.
Пусковые установки баллистических ракет
Второе поколение АПЛ получило ракеты с разделяющейся головной частью (с 3 или с 7 блоками) количеством от 8 до 16 как в СССР, так и в США. Ранние советские ракеты этого поколения Р-29 получили дальность стрельбы 7800 км, более поздние экземпляры Р-29Р — 9000 км/6500 км (моноблок/разделяемая боеголовка).
Третье и четвертое поколение получило от 16 (проект 955) до 24 баллистических ракет (проект 941 «Акула», «Огайо») Р-29РМУ2 «Синева», Р-30 «Булава-30», UGM-133A «Трайдент II» с дальностью до 9-11 тыс. км.
Кроме баллистических ракет, ракетоносцы несут 4-6 торпедных аппаратов калибра 533 или 650 мм для самообороны и запуска специализированных средств: акустических буёв, мин, спецсредств.
Схема подводного запуска баллистической ракеты с подводной лодки типа «Огайо»
Неядерное (условно, многие управляемые боеприпасы имеют или имели разработанную ядерную боеголовку) вооружение атомных лодок с ранних этапов было представлено как торпедами средних и больших калибров, так и крылатыми ракетами.
«Аметист» и «Малахит» в шахтах стали первым оружием, запускаемым из-под воды. Сегодня их заменяют «Гарпун», «Томагавк» («Сифвулф») и «Калибр», «Оникс», «Циркон» (российские лодки проекта 855 «Ясень»).
Интересно: знаменитые российские низколетящие гиперзвуковые ракеты создавались именно для подводных лодок и сначала предназначались для уничтожения кораблей.
Запуск баллистической ракеты UGM-133 Trident-II
Начиная с четвертого поколения АПЛ-охотников оснастили универсальными пусковыми устройствами с барабанными «магазинами» для запуска торпед, крылатых ракет, а так же ракет класса «поверхность-поверхность».
Им на смену приходят унифицированные варианты для упрощенного запуска из торпедных аппаратов: двигатель ракеты при таком запуске включается далеко от АПЛ, а первая стадия запуска происходит как у торпеды, сжатым воздухом.
Интересные факты о подводных лодках
- Первое успешно функционирующее подводное судно было построено нидерландским изобретателем К. Я. Дреббелем в 1620 г. Весельная лодка была сделана из дерева, обтянутого кожей. В подводном аппарате установили систему химической регенерации воздуха. Лодка могла плавать на глубине 4-5 метров. Время пребывания под водой составляло несколько часов. Судно могло брать на борт до 16 пассажиров.
- Самой большой в мире АПЛ является тяжелый крейсер «Дмитрий Донской», входящий в состав российского флота (корабль проекта «Борей»). Длина корабля составляет 172 м, а ширина — 23 м. Высота подлодки соответствует габаритам 8 этажного здания и составляет 26 метров.
- Питание на подводной лодке отличается большой калорийностью и разнообразием. В числе прочих продуктов российским морякам подают осетровую икру, шоколад и немного красного вина. Военнослужащие американских АПЛ время от времени могут полакомиться несколькими видами пиццы.
- В период с 1955 по 2019 г. по разным причинам утонуло 9 атомных подлодок (2 американских, 2 российских и 5 советских). В настоящий момент 2 из них подняты и утилизированы, а 7 остается на дне.
- Современные подводные лодки могут идти к цели в режиме «подкрадывания». Для снижения уровня шума отключается второстепенное оборудование и замедляется скорость вращения гребного винта. Команда действует в особом режиме, который исключает появление резких звуков. Включаются специальные малошумные двигатели, которые не имеют непосредственного контакта с корпусом. Режим «подкрадывания» позволяет избежать обнаружения при помощи гидрофонов.
От чего зависит автономность АПЛ?
Атомные подводные лодки и суда сопровождения
Появление ядерного реактора и увеличение объема корпуса подводных лодок после появления атомного реактора на борту позволили кратно в сравнении с дизельными субмаринами увеличить полезную нагрузку.
Вместе с тем — и длительность автономного хода. Считается, что продолжительность автономного похода, как называется одиночное плавание АПЛ, может достигать полугода: примерно столько занимает задача патрулирования берегов вероятного противника.
Причем многие из современных АПЛ до половины этого времени способны находиться под водой. И весь срок не пополнять запасы ни с берега, ни с судов поддержки.
Тем не менее, средний срок похода подводного флота всех государств составляет около 2-3 месяцев.
В зоне отдыха АПЛ проекта 941
Из них не менее четверти времени проходит в надводном состоянии, и не менее половины — в прямой близости с кораблями огневой поддержки и судами снабжения, которые объединяются с АПЛ в единую боевую (патрульную/учебную) группу.
Срок похода ограничивается исходя из опыта эксплуатации, на котором основан запас питания, фильтров для получения пресной воды и чистого воздуха.
Дело в том, что основной сдерживающий фактор длительных автономных походов АПЛ — психологический. Человеку слишком тяжело долгое время находится в замкнутом пространстве узким коллективом.
Кроме того, плавание атомной субмарины требует постоянного контроля и множество типовых работ, расслабляться некогда. В противном случае существовали бы суда, годами находящиеся под водой.
