Как подводная лодка ориентируется под водой
От «Черной дыры» до «Лошарика»: феномен скрытности российских подлодок
В США разрабатывают новый беспилотник для борьбы с российскими подводными лодками. Его оснастят ядерными торпедами и бомбами. Кроме того, на дрон установят мощную радиолокационную станцию, которая позволит находить вражеские субмарины с точностью до метра. Классический способ обнаружения подлодок с помощью гидроакустической аппаратуры устарел. Силовые установки современных субмарин работают практически бесшумно. Как инженерам удалось этого добиться? И правда ли, что радары могут засечь подлодку даже по кашлю одного подводника? На вопросы ответили эксперты программы «Загадки человечества» с Олегом Шишкиным на РЕН ТВ.
Звонок дьявола
«Звонок дьявола» – это зловещее выражение придумали немецкие подводники. Союзники обнаруживали гитлеровские субмарины с помощью гидроакустической аппаратуры. Когда звуковые волны достигают корпуса подлодки, возникает специфический звук. Для подводников такой «звонок дьявола» почти всегда означал верную смерть.
«Гидроакустическая станция работает по корпусу и получает в ответ отраженный сигнал, лодку обнаруживают. Такой звук леденит кровь подводников. Это значит, что корабль вышел на лодку, взял ее координаты и сейчас будет бомбить», – рассказывает капитан первого ранга запаса Василий Дандыкин.
Такие эпизоды часто показывают в фильмах о войне. Враг рядом, на лодке объявлен режим «тишина». Почти все системы выключены, экипаж старается меньше двигаться и реже дышать, ведь акустические системы противника могут засечь даже кашель, и это не преувеличение кинематографистов. Неосторожный звук действительно приводил к гибели подводников.
Гонка за тишиной
После войны конструкторы изобрели систему регенерации воздуха для подводных лодок. Благодаря ей субмарины получили возможность не всплывать неделями, а в 1950-е началась «гонка за тишиной». Инженеры старались сделать субмарины как можно незаметнее для сонаров.
«Лодкам старались придавать оптимальные гидродинамические условия, чтобы не было завихрений, именно они в воде они вызывают определенный шум. Чтобы вода плавно обтекала лодку. То есть придание идеальной формы корпусу лодки и ее рубки», – делится корабельный инженер Евгений Смирнов.
Подводные невидимки стали грозным оружием. Во время холодной войны в США создали масштабную звуковую систему слежения. Гигантские поля акустических антенн развернули у американского побережья и на севере Европы возле Норвегии. В то время возможности этой системы впечатляли. Советские подлодки первого поколения она обнаруживала за сотни километров. Обострилось противоборство двух систем: лодки старались снизить шум, ученые старались повысить чувствительность локаторов, которые этот шум фиксируют.
В ответ советские конструкторы построили самую тихую в мире субмарину «Палтус», которую на Западе прозвали «Черной дырой». Американской сети антенн она оказалась не по зубам. Корпус «Палтуса» по форме напоминает дирижабль. Нашим инженерам удалось снизить шум многих агрегатов, в том числе дизель-электрических двигателей.
Достижения «Варшавянки»
Обновленная модификация «Палтуса» получила название «Варшавянка». Моряки утверждают, что под водой она ходит не громче, чем плещутся океанские волны. Самая шумная деталь лодки – гребной вал. На «Варшавянке» он изготовлен с применением бакаута, его еще называют железным деревом. При вращении оно выделяет масло, и за счет естественной смазки вал работает тише. Чтобы спрятаться от противника, «Варшавянка» может лечь на дно. Для атомных подводных крейсеров это слишком рискованный маневр, а для дизель-электрических – штатная ситуация, которую отрабатывают на учениях. В этот момент лодку обесточивают и объявляют режим тишины. Перемещение экипажа запрещено.
В наши дни на тренировке в Черном море состоялась дуэль двух субмарин такого класса, «Новороссийска» и «Ростова-на-Дону», – кто кого быстрее обнаружит. Гидроакустик одной из лодок засек другую по звуку случайно открывшегося люка.
Движение вслепую
Гидроакустики – это не только уши, но и фактически глаза подводной лодки. Ведь на глубине она идет вслепую. Специалисты расшифровывают сигналы гидролокатора и оценивают окружающую обстановку. Хороший гидроакустик знает, какие звуки издает дельфин, айсберг или приближающаяся торпеда. У этих подводников даже есть шумовая библиотека.
«Каждый звук корабля имеет свой паспорт. То есть можно на расстоянии определить, какое это судно, каков его тип, как его называют. Какой это конкретно корабль», – утверждает Дандыкин.
На субмарины часто охотятся противолодочные самолеты и вертолеты. В районы вероятного нахождения цели они сбрасывают гидроакустические буйки. По их показаниям летчики могут найти спрятавшуюся на глубине подлодку. Также используют детекторы магнитных аномалий. Массивные металлические объекты, такие как подводная лодка, искажают магнитное поле. Кроме того, субмарину можно обнаружить и по следу гребного винта.
Непобедимый «Лошарик»
Один из самых секретных проектов российского флота – АС-12 или «Лошарик». Забавное прозвище атомной субмарине дали в честь героя советского мультфильма. В корпусе лодки несколько титановых сфер. Это отсеки, связанные между собой переходами. Такой корпус позволяет выдерживать давление на больших глубинах. По мнению военных экспертов, «Лошарик» – самая неуязвимая и бесшумная подлодка в мире.
О невероятных событиях истории и современности, об удивительных изобретениях и явлениях вы можете узнать в программе «Загадки человечества» с Олегом Шишкиным! Смотрите с понедельника по пятницу в 13:00 на РЕН ТВ.
Секреты «автономки». Как действуют российские АПЛ в дальних походах
МОСКВА, 22 мая — РИА Новости, Андрей Коц. Месяцами не видеть неба над головой и жить по выверенному до секунд распорядку, непрерывно ощущая незримое присутствие вероятного противника и колоссальный груз ответственности, — служба экипажей атомных подлодок считается одной из самых трудных и престижных в ВМФ России. В море эти плавучие города обычно действуют в отрыве от союзных сил. Их командиры вправе принимать решения, влияющие на геополитическую картину мира. О том, как российские АПЛ готовят к «автономкам» и о быте подводников, — в материале РИА Новости.
Отбор из лучших
«Моя рекордная «автономка» — более 90 суток под водой», — рассказывает РИА Новости капитан первого ранга в отставке Владимир Мамайкин, участник 13 боевых служб. Он ходил в море на торпедных атомоходах знаменитой 3-й дивизии подводных лодок Северного флота и командовал АПЛ К-462 с 1981-го по 1984-й. «В таких походах ты предоставлен сам себе — по сути, сам себе государство. В море могут возникнуть любые ситуации, и командир АПЛ вправе самостоятельно принимать решение, как действовать в той или иной обстановке», — продолжает подводник.
Перед каждым выходом в море все члены экипажа должны пройти специальный курс боевой подготовки: стрельбы, экзамены на знание матчасти АПЛ, борьба за живучесть и многое другое. «Сачков» и «двоечников» отсеивают сразу, но таких обычно немного. Для матроса срочной или сверхсрочной службы допуск к длительному походу — предмет особой гордости. Боевая служба — это не ссылка в море, а мечта, к которой многие идут с детства.
После того как все возвращаются на борт, АПЛ покидает базу и погружается. Всплывает только через несколько месяцев — вернувшись из похода.
Плавучий город
Распорядок дня на атомоходе — стандартный для крупных боевых кораблей: две вахты в сутки. В каждой — три боевые смены по четыре часа. Быт на АПЛ налажен, как и в любой сухопутной воинской части. Есть дежурства, наряды, тренировки, учебные тревоги. Регулярно проводятся помывочные дни, когда матросы могут постираться и принять душ из забортной воды. Продуман и досуг: на многих атомоходах есть библиотеки, постоянно организуются различные соревнования, кинопоказы. На ракетном подводном крейсере стратегического назначения (РПКСН) «Дмитрий Донской» есть даже бассейн с сауной. С питанием тоже все неплохо, и хлеб всегда свежий — выпекают на корабельном камбузе.
«Не припомню, чтобы на боевой службе кто-нибудь когда-нибудь голодал, — рассказывает Владимир Мамайкин. — Разумеется, всегда хотелось чего-нибудь свежего, но отлично наедались и блюдами из консервированных продуктов. Как-то раз мы встречали 23 февраля в Средиземном море. Обстановка вокруг была спокойной, и командир эскадры дал команду: «Всплываем, праздник-то наш!» И нам с советского танкера сгрузили несколько мешков картошки и бочки с дальневосточной селедкой. Эти деликатесы произвели настоящий фурор! Еще, помню, в своих первых боевых службах в 1970-х в экипажах создавали группы по пять-шесть человек. Они питались отдельно, на них испытывали еду для космонавтов. Корабельный врач наблюдал за ними и вел соответствующие записи. Забавно, конечно, было. Все сидят в кают-компании, у каждого первое, второе и компот, как положено. И рядом эти мрачные «космонавты» со своими тюбиками. Подшучивали над ними постоянно».
Боевая служба на атомной подводной лодке действительно очень напоминает работу космонавтов на орбитальной станции. И там, и там люди длительное время находятся в замкнутом пространстве — нельзя выйти на улицу и подышать свежим воздухом. И в космосе, и под водой экипажам приходится рассчитывать исключительно на свои собственные силы.
Единственная «вольность», позволительная для экипажа подлодки, — подвсплыть для сеанса связи. В заранее оговоренные дни и в определенное время командир АПЛ дает приказ выставить антенну. Штаб выходит с ним на связь или не выходит, но график экипажем должен соблюдаться неукоснительно. В экстренной ситуации субмарина может подвсплыть когда угодно, чтобы передать важную информацию — на берегу сигнал принимают круглосуточно.
Встречи с противником
Ни один командир подводной лодки не знает точно, в каких морях и океанах ему придется побывать в ходе боевой службы. Запас хода АПЛ неограничен в принципе, а еды и других жизненно важных припасов в длительный поход берут «с горкой». В любой момент из штаба может прийти новый приказ, и в маршрут придется вносить коррективы.
В 1983-м американцы развернули в Европе баллистические ракеты средней дальности «Першинг-2», что еще больше накалило и без того напряженную международную обстановку. Торпедная АПЛ К-462 находилась тогда на боевой службе в Средиземном море. Во время очередного сеанса связи капитан второго ранга Владимир Мамайкин получил приказ срочно отправиться в Северный Ледовитый океан в указанную точку. Экипаж не был готов для действий в этих широтах, поэтому атомоход по дороге заглянул в Гренландское море. Больше суток К-462 отрабатывала всплытие и погружение. Это только в кино подлодки эффектно проламывают лед рубками где придется — в реальности так можно получить серьезные повреждения, поэтому субмарина перед всплытием долго «нащупывает» полынью. Лишь после отработки всех процедур К-462 ушла в заданный район и заняла свою позицию.
«В 1980-м я служил на АПЛ К-398 старпомом, — говорит Владимир Мамайкин. — Мы следили за американским подводным крейсером, шли за ним на малом ходу и на малой дистанции — всего два-три кабельтовых (370-550 метров). «Американец» нас не слышал и в какой-то момент сбавил скорость, двинувшись наперерез. Мы не успели среагировать и навалились на него бортом. Лодку сильно тряхнуло, развернуло на 50 градусов. Осмотрелись в отсеках и выдохнули — все было в порядке, никаких поломок. Американский крейсер тут же дал деру. Мы подвсплыли на перископную глубину, но в перископ ничего не увидели — море штормило. Думали, потеряли цель, однако почти сразу вновь поймали акустический контакт и еще несколько часов следили за «американцем»… Наши современные АПЛ, например проекта «Ясень», на порядок совершеннее тех, на которых мы служили в 1970-80-х. На них можно и на 30 кабельтовых уверенно держать акустический контакт с противником. Я уже старый морской волк, в дальних походах давным-давно не бывал. Но как же хочется подняться на капитанский мостик нового «Ясеня» и посмотреть, на что он способен».
11 фактов, которые мало кто знает о жизни на подводных лодках
Книги и фильмы нередко романтизируют жизнь на подводных лодках. Служба на подлодке демонстрируется как увлекательное путешествие или как захватывающие дух спецоперации прямо под носом у врагов. Но большинство людей понятия не имеют, с чем сталкиваются подводники, и, думаем, будет интересно узнать факты о жизни на подводных лодках.
1. Служба на подводной лодке — одна из самых сложных работ в мире
Если ты думаешь, что твой офис с опенспейсами — настоящий ад, то это даже близко не соответствует истине. Будучи на подлодке, тебе приходится неделями, а иногда и месяцами сидеть в закрытом пространстве в небольших помещениях, как правило, не более двух квадратных метров, без возможности выйти на поверхность. Прибавь сюда знание, что тебя со всех сторон окружает вода, и что над тобой десятки, а то и сотни метров не особо дружелюбного океана, и поймёшь, что это ничем не лучше добычи угля в шахте.
2. Освещение моделирует цикл дня и ночи
Так как подводники, по сути, находятся в огромной стальной бочке без окон, и неделями не видят белого света, у них, в замкнутых пространствах, начинается депрессия. Чтобы предотвратить это, на лодках монтируют цикличное освещение, которое моделирует смену дня и ночи. Причём для улучшения психического состояния моряков, применяют разноцветное освещение.
3. В подводной лодке очень шумно
В большинстве фильмов подводники буквально крадутся по отсекам, не издавая ни звука. Это действительно так, но только в случае учений или реальных боевых столкновений, когда любой шум может засечь эхолот противолодочных кораблей. В обычном режиме на лодке царит шум, который усиливается узкими вытянутыми помещениями. Да и можно понять подводников, не особо соблюдающих тишину, ведь в постоянном молчании они начали бы сходить с ума уже в первые недели дежурства.
4. Единственной обоснованной причиной выхода экипажа на поверхность является опасность для жизни одного из подводников
Если думал, что жизнь подводников — это регулярное всплытие для пополнения провизии или для того, чтобы моряки могли развеяться, то ты ошибался. Единственная веская причина для всплытия на атомной подводной лодке — угроза жизни одному из членов экипажа. И угроза эта должна быть действительно серьёзной, так как на борту есть корабельный врач, который может справиться со многими проблемами, в том числе провести небольшую операцию.
Более того, на подводных лодках есть холодильные камеры, в которые, если произойдёт несчастный случай во время дежурства, отправят тело погибшего подводника до прибытия в порт.
5. Большая часть подводников не знает, где они, и не могут ни с кем связаться
Перед началом дежурства весь экипаж проходит инструктаж, где им описывается, по крайней мере, примерный маршрут. После отплытия из порта большинство рядовых подводников не в курсе, где они плывут, даже в какой части света они находятся. На борту нет ни телефонов, ни интернета, ни каких-либо других средств связи с землёй, так что, по сути, моряки пропадают с радаров на недели или даже месяцы.
6. Между членами экипажа постоянно случаются конфликты
Представь, что ты заперт в небольшом пространстве с десятками мужиков, которым некуда сублимировать свою энергию. Даже с учётом регулярных занятий, случаются конфликты, которые происходят из-за усталости, депрессии и давления, вызванного важностью выполняемой миссии. Просто вспомни, каким испытанием для многих людей стал карантин из-за коронавируса, когда выходить из дома можно было только за продуктами, и поймёшь, насколько сложно приходится подводникам.
7. Есть ограничения в потреблении воды
Какие ограничения, ведь подлодка плавает, как ни странно, под водой, и проблем с обеспечением этой жидкостью не должно быть? Не забывай, что подлодка бороздит солёные водоёмы, и морская вода не подходит для употребления внутрь. Поэтому у моряков есть ограничения в потреблении жидкости, как правило, не более суточной нормы для человека. Во время боевых дежурств это количество может сокращаться до 1 литра в день. Что касается бытовых нужд, то на них идёт забортная вода, проходящая определённую очистку. Она менее солёная, чем за бортом, но всё же не пресная.
8. Рацион однообразный и состоит из долго хранящихся продуктов
Раньше с этим у подводников было ещё хуже, но, с появлением холодильников и атомных реакторов, питающих эти прожорливые устройства электричеством, стало чуть лучше. На борт даже загружают фрукты и овощи, но большую часть рациона составляют консервированные продукты. Так как в режиме дежурства подъём на поверхность запрещён, судовому повару приходится готовить ограниченное количество блюд, которые не отличаются разнообразием.
9. В подводных лодках есть места для развлечения
Не думай, что подлодка — это огромная казарма, где с пробуждения и до сна моряки постоянно заняты работой. Нет, у них есть развлечения, причём разнообразные. Так, например, на некоторых лодках оборудуются даже спортивные залы, где можно выпустить пар, побив грушу или покачав железо. Также у них есть кают-компании, где моряки играют в настольные игры и просто общаются.
10. На подлодках дают вино
Выше мы сказали, что рацион подводников однообразен, но он всё равно лучше, чем у моряков на кораблях. Кроме того, каждый день вместе с едой моряки получают небольшое количество красного сухого вина, которое, как считается, улучшает пищеварение, а также увеличивает производство красных кровяных телец, что позволяет немного уменьшить влияние недостаточного уровня кислорода на борту.
11. Морякам приходится жить бок о бок с ядерным оружием
Мало кто понимает, что опасность на атомных стратегических подводных лодках представляют не столько реакторы, сколько запас ядерных ракет на борту. Так, например, на новых подлодках проекта 955 «Борей» на борту располагается 16 ракет с ядерным зарядом, которые теоретически способны стереть с лица земли несколько крупных городов. Каждый подводник осознаёт этот факт и то, что его корабль может стать тем оружием, чей выстрел ознаменует начало Третьей мировой войны.
Нейтринные коммуникации: как решают проблемы со связью подлодок
Свободно движутся сквозь воду лишь волны частотой несколько герц и длиной в десятки и сотни тысяч километров. Однако генерация таких сверхдлинных радиоволн требует огромной энергии, и каждая станция связи, способная использовать крайне низкие частоты, – чрезвычайно сложный и дорогостоящий проект, большинству стран либо не слишком нужный, либо вовсе непосильный. Насколько известно, подобные системы применяются лишь российским («Зевс») и американским (Seafarer) «подплавом».
При этом для принятия сигнала субмарина должна выбросить магнитную антенну достаточной длины и буксировать ее, снижая свою невидимость. Эффективность такой связи невысока: с помощью медленно колеблющихся волн возможно передавать в минуту не больше пары бит данных.
Для полноценных коммуникаций приходится использовать более короткие радиоволны диапазона очень низких частот. Они способны проникать на глубину примерно 20 м, позволяя подводникам оставаться под водой, ограничиться более короткими антеннами и увеличить пропускную способность примерно до 50 бит/с. С излучением такого сигнала справляются не только циклопические радиостанции, но и, например, специализированные командные самолеты с буксируемыми тросами-антеннами длиной до нескольких километров. Все эти сложности возникают из самой природы электромагнитных колебаний и, кажется, в принципе непреодолимы.
Новые источники
Ученые не оставляют попыток наладить принципиально новый канал связи с подводными аппаратами, в котором роль радиосигнала отводится модулированному пучку нейтрино. Эти частицы не несут заряда, почти ничего не весят и свободно проходят сквозь самую плотную среду. Нередко упоминается, что нейтрино способен пролететь насквозь слой свинца толщиной в тысячу световых лет. Тем более не помеха для них километры океанских глубин. Потоки нейтрино прилетают к нам от Солнца, из далекого космоса, и продолжают свое путешествие, ничего не замечая. Лишь редчайшие из них, столкнувшись с частицами атомного ядра, оставляют хоть какие-то следы своего визита, – и в этом случае их удается детектировать.
В получении узконаправленных потоков нейтрино особых затруднений нет: для этого существуют синхротроны. Разогнав пучок протонов и направив его в мишень, можно получить целый «душ» мезонов, быстрых и короткоживущих частиц, которые через долю секунды распадаются с образованием узкого, коллимированного пучка мюонных нейтрино. Такой излучатель способен обеспечить передачу сигнала в любую точку планеты, просто просвечивая ее насквозь и пересылая в минуту уже целые десятки байт.
Прием и передача
Уловить нейтрино непросто, но отдельные частицы из потока все-таки можно зарегистрировать и с подлодки. Для этого корпус можно покрыть тонкой металлизированной оболочкой, превратив его в многометровый детектор. Еще перспективнее оснастить судно датчиками черенковского излучения, которое создают некоторые нейтрино, пролетая сквозь воду. Этот подход намного увеличивает размеры принимающей «антенны»: вспышки можно обнаруживать с расстояния до нескольких километров, а искусственный интеллект наверняка поможет выделить нужный сигнал из естественного светового шума океана.
В 2012 году нейтринная связь была продемонстрирована на практике. Используя источник Fermilab NuMI, физики передали сигнал на расположенный в километре от него детектор MINERvA, экранированный 210 м скальной породы. Первым словом было «нейтрино», и на его пересылку со скоростью 0,1 бит/с ушло почти 2,5 ч. «Для практического применения потребуются существенные усовершенствования генераторов и детекторов», – резюмировали ученые.
