На чем работает подводная лодка

Устройство подводной лодки: основные технические особенности

Отдельный класс подводных кораблей используется в следующих сферах:

• Военная. Нанесение стратегических ядерных ударов, ведение разведки, высадка диверсионных групп. На современных атомных подводных крейсерах установлено минное, торпедное, ракетное и радиоэлектронное вооружение. Для защиты ПЛ, находящейся в надводном положении, применяются переносные зенитно-ракетные комплексы. В мирное время АПЛ могут применяться для запуска искусственных спутников Земли на низкие орбиты.
• Научная. Исследование геомагнитного поля, а также изучение подводной флоры и фауны.
• Туристические. Экскурсии и осмотр подводного мира на глубинах до 100 м. Туристические подлодки оснащаются широкими иллюминаторами из акрила.
• Криминальная. Небольшие подводные корабли используются колумбийскими преступными группировками для перевозки наркотиков и иных запрещенных предметов.

Принцип работы подводной лодки заключается в следующем: погружение производится в результате наполнения водой носовых, кормовых и средних цистерн главного балласта (ЦГБ). Всплытие корабля осуществляется за счет продувания указанных емкостей сжатым воздухом. ЦГБ могут заполняться и опустошаться одновременно или по очереди.

Для срочного набора глубины может применяться специальная цистерна быстрого погружения, находящаяся в прочном корпусе. Как плавает подлодка? Корректировка курса и глубины погружения ПЛ производится при помощи специальных рулевых устройств (горизонтальных и вертикальных). Скорость движения подводного корабля регулируется частотой вращения гребного винта.

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.

Системы безопасности и жизнеобеспечения

Воздух, необходимый для дыхания, вырабатывается электролитическими установками, которые пропускают электрический ток через морскую воду (в результате химической реакции образуется кислород и водород). Для опреснения воды, необходимой для питья и хозяйственных нужд, применяют автоматические установки с цифровыми контроллерами.

Водоотливная система состоит из центробежных и поршневых помп, а также трубопроводов и арматуры. Скорость откачивания воды составляет более 60 куб. м/ч на рабочей глубине и более 250 куб. м/ч на поверхности.

Из чего на самом деле сделана и как работает подводная лодка

С 1980 года по 1998 год подводная лодка несла боевую службу в составе эскадры Северного Флота, выполняла задачи в Атлантическом океане у западного побережья Африки, в Средиземном море, осуществляла боевое патрулирование по охране государственной границы в Баренцевом море.
В 1998 году подводная лодка Б-396 была списана и выведена из состава ВМФ России. 20 октября 2000 года из г. Полярный она была доставлена в г. Северодвинск на Северное машиностроительное предприятие, в апреле 2001 года поднята на слип и затем переведена в цех для переоборудование в музей.
4 июля 2003 года в торжественной обстановке состоялся спуск подводной лодки-музея на воду. В конце августа корабль отправился в свой последний переход по маршруту Северодвинск-Москва. Пройдя Белое море, Беломорско-Балтийский канал, Онежское озеро, Волго-Балтийский канал, Рыбинское водохранилище, Канал имени Москвы, подводная лодка прибыла в Москву.
Теперь местом её постоянной стоянки стал Музейно-мемориальный комплекс истории ВМФ России, расположенный на Химкинском водохранилище в парке «Северное Тушино».
Вход в подводную лодку в музейном варианте осуществляется с правого борта через специально оборудованный тамбур.

До переоборудования вход экипажа осуществлялся через люк.

В первом отсеке расположены носовые торпедные аппараты калибра 533 мм. Справа виден винт торпеды, слева – торпеды до загрузки в торпедный аппарат.

В случае необходимости экипаж мог покинуть подводную лодку через торпедные аппараты, выполнявшие функцию шлюзовых камер. Для выполнения работ за бортом или аварийного всплытия на её борту имелись комплекты снаряжения подводника ССП-К1, состоящие из изолирующего дыхательного аппарата (ребризера) ИДА-59 и гидрокомбинезона СГП-К, дополнительно, для обеспечения всплытия с больших глубин (до 220 м) в комплект входил баллон ДГБ с гелием (в составе дыхательных смесей для глубоководных погружений воздух заменяется гелий-кислородной смесью, что даёт возможность избежать азотной интоксикации и снизить риск возникновения кессонной болезни).

В интерьере подводной лодки есть изменения, в частности, оборудованы проемы в герметичных переборках между отсеками лодки для беспрепятственного перемещения посетителей. В период несения боевой службы члены экипажа перемещались между отсеками через люки.

Устройство и принцип работы подводной лодки

Первым упоминанием о далеком «предке» современных субмарин считается германское сказание «Салман и Моролф», датированное 1190 годом. Его главный герой – Моролф сумел построить лодку из кожи и скрыться от преследования вражеских кораблей, погрузившись на дно, где он пробыл две недели. Как утверждает автор сказания, все это время Моролф дышал через длинную трубку.

Чертежи подводных аппаратов встречаются у гениального Леонардо да Винчи. Первым судном, способным передвигаться в подводном положении стала подводная лодка из дерева и кожи, построенная по проекту Корнелиуса Ван Дребеля в 1620 году, у которой в качестве передвижения использовался шест – с его помощью можно было отталкиваться от дна.

В XVIII – XIX веках предпринимались попытки создания подводных аппаратов в Англии, Франции, США и России. К началу ХХ века сложились основные концептуальные особенности подводных лодок, что положило начало разработке тактики применения субмарин в боевой обстановке на морских театрах военных действий.

Принцип работы подводной лодки

Для нормального функционирования подводной лодки она должна:

• выдерживать давление воды в подводном положении;
• обеспечивать управляемость при погружении, всплытии и смене глубины;
• иметь оптимальную обтекаемую форму;
• сохранять работоспособность в соответствии с ее ТТХ.

Принцип погружения и всплытия

Для погружения под воду специальные цистерны на борту субмарины заполняются балластом (забортной водой). Все в соответствии с законом Архимеда – для полного погружения необходимо уровнять вес лодки с весом вытесненной воды.

При всплытии осуществляется обратный процесс – продув балласта, вследствие чего вода вытесняется из цистерн сжатым воздухом. В подводном положении лодка может менять глубину погружения с помощью рулей.

Ёмкости, заполняемые забортной водой, носят название цистерны главного балласта (ЦГБ). Они разделены на три группы – носовую, среднюю и кормовую. ЦГБ заполняются в зависимости от выполняемого ПЛ маневра. К примеру, при срочном погружении балластом заполняется цистерна быстрого погружения.

Как плавает подводная лодка

Подводная лодка в надводном положении плывет с открытыми кингстонами (клапанами для приема или откачки забортной воды) и аварийными захлопками (клапанами, через которые при заполнении цистерн водой выходит воздух). Вентиляционные клапаны закрыты. Лодка держится на поверхности за счет воздушной подушки в ЦГБ. В подводном положении кингстоны и аварийные захлопки открыты, а клапаны вентиляции закрыты.

Прочность и водонепроницаемость

От этих важнейших характеристик зависит живучесть ПЛ. Их обеспечивает особая конструкция корпуса субмарины, который в свою очередь может состоять из двух корпусов – прочного и легкого или только из прочного. В первом случае речь идет о российских подводных лодках, во втором – об американских.

Прочный корпус принимает на себя давление воды, для чего ему придается специальная оптимальная форма. Внутри прочного корпуса находятся все основные системы и устройства подводной лодки. Для создания прочных корпусов используются в основном высокопрочные легированные стали и титановые сплавы. Толщина обшивки прочного корпуса при диаметре 8-12 м может составлять от 40 до 60 мм и более.

Легкий корпус обеспечивает оптимальное обтекание во время плавания. Для обеспечения радиолокационной невидимости его «одевают» в специальное противорадиолокационное, звукоизолирующее резиновое покрытие. Внутри легкого корпуса размещаются балластные и топливные (для ДЭПЛ) цистерны, рулевые тяги и гидроакустические антенны.

В подводном положении межкорпусное пространство заполняется водой. Так-как давление на легкий корпус снаружи и изнутри уравновешено, нет необходимости делать его прочным. Толщина обшивки легкого корпуса составляет, как правило, от 8 до 16 мм.

Разделение на отсеки обеспечивают подводной лодке дополнительную живучесть. Отсеки отделены друг от друга водонепроницаемыми дверями-переборками с быстродействующими запирающими устройствами.

Примерный перечень отсеков ДЭПЛ: носовой и кормовой торпедные отсеки; отсек главных гребных электродвигателей и электростанция; машинный отсек; жилые помещения команды; центральный пост.

Атомные подводные лодки

Первая в мире атомная подводная лодка – «Nautilus» была принята на вооружение в США в сентябре 1954 года. Спустя почти 5 лет, в январе 1959 года вступила в строй советская АПЛ К-3 проекта 627. По многим характеристикам, в частности, водоизмещению, скорости, числу гребных валов, автономности и численности экипажа они были схожи. И все же советская АПЛ имела на один реактор больше. Она превосходила американскую по мощности более чем в 2 раза и по скорости на 6 узлов.

Чтобы понять, как устроена атомная подводная лодка, следует уяснить главное ее отличие от обычной: это субмарина с ядерной силовой установкой, что дает ей ряд уникальных преимуществ:

1. Ядерная энергия дает возможность АПЛ значительно увеличить время нахождения под водой – от 80 до 99 % всего ходового времени.
2. Ядерное топливо – это гарантия неограниченной дальности плавания и независимости от береговых баз снабжения.
3. Атомные энергетические установки обеспечивают субмарине скорость, соизмеримую со скоростью надводных кораблей.
4. Помимо главной турбины, атомный реактор обеспечивает энергией многочисленные механизмы, системы и электронную аппаратуру.

Мощное вооружение современных российских АПЛ – баллистические и крылатые ракеты различных типов многократно повысило боевые возможности подводного флота, сделав его одной из важнейших составляющих ядерной триады.

Как работают атомные подводные лодки

К одним из самых больших в мире атомных подводных лодок можно с уверенностью отнести тяжёлые ракетные подводные крейсера стратегического назначения проекта 941 «Акула». Классификация НАТО – SSBN «Typhoon». В 1972 году после получения задания, в ЦКМБМТ «Рубин», приступили к разработке данного проекта.

Подводная лодка проекта 941 «Акула»

История создания

В декабре 1972 года было выдано тактико-техническое задание на проектирование, С.Н. Ковалев был назначен главным конструктором проекта. Разработка и создание нового типа подводных крейсеров позиционировалось как ответ на строительство ПЛАРБ типа «Огайо» в США. На вооружении планировалось использовать твердотопливные трехступенчатые межконтинентальные баллистические ракеты Р-39 (РСМ-52), габариты этих ракет и обусловили размеры нового корабля. Если сравнивать с ракетами «Трайдент-I», которыми оснащены ПЛАРБ типа «Огайо», то ракета Р-39 обладает значительно лучшими характеристиками в дальности полета, забрасываемой массы и имеет 10 блоков, в то время как у «Трайдента» таких блоков 8. Но при этом Р-39 значительно превосходит размерами, она почти вдвое длиннее, и имеет массу втрое больше американского аналога. Компоновка РПКСН по стандартной схеме не подходила для размещения ракет столь большого размера. Решение о начале работ по строительству и проектированию стратегических ракетоносцев нового поколения было принято 19 декабря 1973 года.

В июне 1976 года на предприятии «Севмаш» была заложена первая лодка этого типа ТК-208, которая спущена на воду 23 сентября 1980 года (аббревиатура ТК означает «тяжелый крейсер»). Изображение акулы было нанесено в носовой части, ниже ватерлинии, перед спуском лодки на воду, позже на форме экипажа появились нашивки с акулой. 4 июля 1981 года головной крейсер вышел на морские испытания, на месяц ранее американской ПЛАРБ «Огайо», проект которой был запущен раньше. 12 декабря 1981 года вступила в строй ТК-208. В период с 1981 по 1989 год введено в строй и спущено на воду 6 лодок типа «Акула». Седьмой корабль данной серии так и не был заложен.

Более 1000 предприятий бывшего Союза обеспечивало строительство подводных лодок данного типа. 1219 сотрудников «Севмаша», участвовавших в создании корабля были награждены правительственными наградами.

Заявление о создании лодок серии «Акула» прозвучало на XXVI съезде КПСС от Брежнева, который заявил: У нас имеется система «Тайфун», аналогичная новой американской подводной лодке «Огайо» вооруженную ракетами «Трайдент-I». «Тайфуном» новая лодка «Акула» была названа умышленно, на тот момент холодная война еще не была окончена, для введения противника в заблуждение и прозвучало название «Тайфун».

В 1986 году был построен дизель-электрический транспорт-ракетовоз, водоизмещение которого составляло 16 000 тонн, количество принимаемых ракет на борт 16 БРПЛ. Транспорт получил название «Александр Брыкин» и был предназначен для обеспечения перезарядки ракетами и торпедами.

Длительный высокоширотный поход в Арктику был осуществлен в 1987 году лодкой ТК-17 «Симбирск». Во время этого похода была произведена неоднократная замена экипажей.

На ТК-17 «Архангельск» при проведении учебного пуска в шахте взорвалась и сгорела учебная ракета, пуски проводились в Белом море 27 сентября 1991 года. При взрыве сорвало крышку ракетной шахты и выброшена в море боевая часть ракеты. После этого инцидента лодка встала на небольшой ремонт, экипаж при взрыве не пострадал.

«Одновременный» пуск 20 ракет Р-39 прошел на испытаниях проводимых Северным флотом в 1998 году.

Особенности конструкции

Энергетическая установка на лодках данного типа выполнена в виде двух независимых эшелонов, которые расположены в прочных корпусах, корпуса эти разные. Для контроля состояния реакторов используется импульсная аппаратура, на случай потери электроснабжения реакторы оснащены системой автоматического гашения.

Еще на стадии проектирования в техническое задание был включен пункт о необходимости обеспечения безопасного радиуса, в связи с этим проведена разработка и ряд экспериментов, в опытных отсеках, методов расчета динамической прочности наиболее сложных узлов корпуса (крепление модулей, всплывающих камер и контейнеров, межкорпусные связи).

Так как стандартные цеха не подходили для постройки лодок типа «Акула», пришлось возводить новый цех за номером 55 на «Севмаше», который в настоящее время является одним из самых больших крытых эллингов в мире.

Подводные лодки типа «Акула» обладают достаточно большим запасом плавучести 40%. За то что половина водоизмещения на лодках этого типа приходится на балластную воду, они получили неофициальное название на флоте — «водовоз», еще одно неофициальное название «победа техники над здравым смыслом» было присвоено лодке в конкурирующем КБ «Малахит». Существенной причиной повлиявшей на принятие такого решения было требование обеспечить наименьшую осадку корабля. Данное требование было вполне обоснованно получением возможности использования уже существующих ремонтных баз и пирсов.

Подводные лодки проекта 941 «Акула» у пирсов

Именно большой запас плавучести вместе с достаточно прочной рубкой дают возможность проломать лед, толщина которого составляет до 2,5 метров, это позволяет вести боевое дежурство в северных широтах практически до северного полюса.

Корпус

Одной из особенностей конструкции лодки является наличие пяти обитаемых прочных корпусов внутри легкого корпуса. Два из которых, основные, их наибольший диаметр составляет 10 метров, расположены по принципу катамарана – параллельно друг другу. Ракетные шахты с ракетными комплексами Д-19 находятся в передней части корабля, между главными прочными корпусами.

Помимо этого, лодка оснащена тремя герметичными отсеками: торпедный отсек, отсек модуля управления с центральным постом и кормовой механический отсек. Такое размещение трех отсеков между основными корпусами лодки существенным образом повышает пожаробезопасность и живучесть лодки. Согласно мнению генерального конструктора С.Н. Ковалева:

«Произошедшее на «Курске» (проект 949А), на подводных лодках проекта 941, не могло привести к таким катастрофическим последствиям. Торпедный отсек на «Акуле» выполнен в виде отдельного модуля. В случае взрыва торпеды не могло произойти разрушения нескольких основных отсеков и гибели всего экипажа.»

Главное корпуса соединяются между собой тремя переходами: в носу, в центре и в корме. Переходы проходят через промежуточные отсеки капсулы. Количество водонепроницаемых отсеков на лодке – 19. Спасательные камеры, размещенные у основания рубки под ограждением выдвижных устройств, способны вместить весь экипаж. Количество спасательных камер -2.

Изготовление прочных корпусов осуществлялось из титановых сплавов, легкий корпус – стальной и имеет нерезонансное противолокационное и звукоизолирующее покрытие, вес которого составляет 800 тонн. Американские специалисты считают, что звукоизолирующим покрытием снабжены так же прочные корпуса лодки.

На корабле установлено развитое крестообразное кормовое оперение с горизонтальными рулями, которое имеет размещение непосредственно за винтами. Убирающимися выполнены передние горизонтальные рули.

Для осуществления возможности несения дежурства в северных широтах, ограждение рубки изготовлено очень прочным, имеющим способность проломать лед, толщина которого составляет от 2 до 2,5 метров (в зимний период толщина льда в Северном ледовитом океане может быть от 1,2 до 2 метров, иногда достигает 2,5 метров). Снизу поверхность льда составляют наросты в виде сосулек или сталактитов имеющих довольно большие размеры. Во время всплытия на лодке убираются носовые рули, а сама она прижимается к ледяному слою специально приспособленным для этого носом и рубкой, затем осуществляется резкий продув цистерны главного балласта.

Силовая установка

Проектирование главной ядерной энергетической установки осуществлено по блочному принципу. В главную установку входят два водо-водяных реактора на тепловых нейтронах ОК-650 тепловая мощность которых на валу составляет 2х50 000 л.с. а так же в обоих прочных корпусах расположены две паротурбинные установки, это значительным образом повышает живучесть лодки.

На лодках проекта «Акула» применяется двухкаскадная система резинокордной пневматической амортизации и блочная система механизмов и оборудования, что позволяет значительным образом улучшить виброизоляцию узлов и агрегатов, и таким образом снизить шумность лодки.

В качестве движителей используются два низкооборотных малошумных семилопастных гребных винта фиксированного шага. Для снижения уровня шума винты находятся в кольцевых обтекателях (фенестронах).

Система резервного средства движения включает в себя два электродвигателя постоянного тока по 190 кВт. При маневрировании в стесненных условиях на лодке используются подруливающее устройство, представляющее из себя две откидные колонки с электродвигателями по 750 кВт и поворотными гребными винтами. Эти устройства размещаются в носовой и кормовой части корабля.

Размещение экипажа

Размещение экипажа осуществляется в условиях повышенной комфортности. На подводных лодках проекта «Акула» предусмотрен салон для отдыха экипажа, плавательный бассейн размерами 4х2 метра глубина которого 2 метра, бассейн заполняется пресной либо соленой забортной водой с возможностью подогрева, спортзал, солярий, сауна, а так же «живой уголок». Размещение рядового состава происходит в маломестных кубриках, командный состав размещен в двух либо четырехместных каютах обеспеченных умывальниками, телевизорами и кондиционерами. Кают-компании две: одна для офицеров, а вторая для матросов и мичманов. За условия комфортности созданные на лодке, среди моряков она получила название «плавучий «Хилтон»».

Вооружение

Основным вооружением ТК являются 20 трехступенчатых твердотопливных баллистических ракет Р-39 «Вариант». Стартовая масса данных ракет вместе с пусковым контейнером составляет — 90 тонн, а длинна 17,1 м, это наибольшая стартовая масса из всех принятых на вооружение БРПЛ.

Ракеты имеют разделяющуюся боевую часть на 10 боеголовок с индивидуальным наведением, каждая по 100 килотонн в тротиловом эквиваленте, дальность полета ракет – 8 300 км. В связи с тем, что Р-39 имеют достаточно большие габариты, единственным их носителем являются лодки проекта 941 «Акула».

Испытания ракетного комплекса Д-19 проводились на специально переоборудованной дизельной субмарине К-153 (проект 619), на ней была размещена только одна шахта для Р-39, количество запусков бросковых макетов ограничено семью.

запуск ракеты Р-39 с подводной лодки проекта 941 «Акула»

С лодок проекта «Акула» может быть осуществлен старт всего боекомплекта одним залпом, интервал между стартом ракет минимальный. Запуск ракет можно осуществить из надводного и подводного положения, в случае запуска из подводного положения глубина погружения составляет до 55 метров, ограничения по погодным условиям для запуска ракет нет.

Использование амортизационной ракетно-стартовой системы АРСС позволяет осуществить старт ракеты с помощью порохового аккумулятора давления из сухой шахты, это в значительной мере уменьшает уровень предстартового шума, а так же сокращает интервал между запусками ракет. Одной из особенностей комплекса является подвешивание ракет у горловины шахты при помощи АРСС. На стадии проектирования было предусмотрено размещение боекомплекта из 24 ракет, однако решением главкома ВМФ СССР адмирала С.Г. Горшкова, число ракет было сокращено до 20.

Разработка нового усовершенствованного варианта ракеты Р-39УТТ «Барк» была начата после принятия постановления правительства в 1986 году. На новой модификации ракеты планировалось реализовать систему прохождения через лед, а так же увеличить дальность до 10 000 км. По плану, перевооружить ракетоносцы было необходимо до 2003 года к моменту истечения гарантийного ресурса ракет Р-39. Однако, испытания новых ракет прошли не удачно, после третьего пуска закончившегося провалом, в 1998 году Министерством обороны принято решение о прекращении работ над комплексом, к моменту принятия такого решения готовность комплекса составляла 73%. Разработка другой твердотопливной БРПЛ «Булава» была поручена Московскому институту теплотехники, разработавшему сухопутную МБР «Тополь-М».

Помимо стратегического вооружения, на лодках проекта 941 «Акула» размещено 6 торпедных аппаратов калибра 533 мм, которые могут быть использованы для постановки минных заграждений стрельбы ракето-торпедами и обычными торпедами.

Система противовоздушной обороны обеспечена восемью комплексами ПЗРК «Игла-1».

Лодки проекта «Акула» оснащены радиоэлектронным вооружением следующих типов:

• «Омнибус» — боевая информационно-управляющая система;

• аналоговый гидроакустический комплекс «Скат-КС» (на ТК-208 установлен цифровой «Скат-3»);

• гидроакустическая станция миноискания МГ-519 «Арфа»;

• эхоледомер МГ-518 «Север»;

• радиолокационный комплекс МРКП-58 «Буран»;

• навигационный комплекс «Симфония»;

• комплекс радиосвязи «Молния-Л1» с системой спутниковой связи «Цунами»;

• телевизионный комплекс МТК-100;

• две антенны буйкового типа, позволяют принимать радиосообщения, целеуказания и сигналы спутниковой навигации при нахождении на глубине до 150 м и подо льдами.