Как спасать атомные подводные лодки?

В военной сфере не только уставы писаны кровью, но и многие технические новации обязаны своим рождением трагическим событиям. Не так давно была завершена разработка уникального для отечественного кораблестроения комплекса — необходимость его создания стала очевидна морякам и инженерам после серии катастроф в подводном флоте.

Как спасать атомные подводные лодки?


Седьмого апреля 1970 года, завершив боевую службу в Средиземном море и выйдя в Атлантику, советская АПЛ К-8 проекта 627А взяла курс на свою северную базу. Неожиданно в ее третьем отсеке произошло возгорание химических патронов регенерации, предназначенных для очистки корабельной атмосферы. Потребовалось совсем немного времени, чтобы возгорание переросло в полномасштабный пожар. Как положено, сработала аварийная защита реакторов, остановились турбины. Резервный дизель-генератор запустить не удалось, и АПЛ осталась без электроэнергии, что существенно осложнило борьбу за живучесть, которая тем не менее продолжалась более трех суток. Продув балластные цистерны, лодка всплыла на поверхность. А пожар тем временем распространялся по кораблю. В двух кормовых отсеках прогорели забортные сальники (уплотнения выводимых из прочного корпуса лодки кабелей). В отсеки начала поступать вода, что привело к возникновению нарастающего отрицательного дифферента (наклона на корму). Через двое суток иссяк запас воздуха высокого давления, и сдерживать поступление воды в отсеки стало нечем. Корабль был обречен, надо было спасать экипаж. Подошедшие надводные корабли сняли часть моряков. А из центра продолжали поступать категорические приказы — до последнего бороться за спасение корабля. Утром 12 апреля процесс нарастания дифферента получил лавинообразный характер, и лодка, приняв почти вертикальное положение кормой вниз, стремительно пошла на дно, унеся с собой жизни 52 моряков.


Через 16 лет после этой трагедии вновь в водах Атлантики терпела бедствие другая советская АПЛ. Теперь это была К-219, стратегическая лодка, несущая в своих шахтах 16 баллистических ракет с ядерными зарядами. 16 октября 1986 года в находящейся на боевом дежурстве лодке возник пожар в ракетном отсеке. Причина пожара — разрушение ракеты с последующим нарушением герметичности шахты и попаданием в отсек компонентов ракетного топлива. Далее развитие катастрофы проходило по уже знакомому сценарию: распространение пожара по отсекам, прогорание забортных сальников, поступление в отсеки воды и, как следствие, нарастающий дифферент, приведший к утрате лодкой продольной остойчивости. После 15-часовой упорной, но безрезультатной борьбы за спасение корабля произошло его стремительное затопление. На этот раз учли печальный опыт К-8 и б? льшую часть экипажа своевременно переправили на подошедшие суда. На лодке оставались лишь девять человек во главе с командиром корабля. Пятерым из них удалось спастись, четверо вместе с АПЛ покоятся на дне океана на глубине около 5000 м.

Как спасать атомные подводные лодки?

К-8
Советская атомная подводная лодка проекта 627А «Кит». Вступила в состав Северного флота 31 августа 1960 года. Погибла в Бискайском заливе 12 апреля 1970 года.


Как спасать атомные подводные лодки?

К-219
На лодке произошел взрыв баллистической ракеты в одной из шахт. Через три дня, 6 октября 1986 года, лодка затонула в Атлантическом океане на глубине 5500 м. Б? льшая часть экипажа была спасена.


Как спасать атомные подводные лодки?

К-278 «Комсомолец»
Единственная лодка проекта 685 «Плавник». Ей принадлежит абсолютный рекорд по глубине погружения среди подводных лодок — 1027 м. Погибла в результате пожара в Норвежском море 7 апреля 1989 года.


Не прошло и трех лет, как советский ВМФ потрясла новая трагедия — гибель АПЛ «Комсомолец». Этот уникальный корабль, построенный по разработанному ЦКБ «Рубин» проекту 685 (шифр «Плавник»), вошел в Книгу рекордов Гиннесса после установления в 1985 году мирового рекорда глубины погружения для боевых ПЛ (1027 м). 7 апреля 1989 года в 11 часов, когда АПЛ, находясь на глубине 400 м, возвращалась из своего уже пятого автономного плавания, в ее кормовом 7-м отсеке возник пожар. Уже через 11 минут лодка, выполнив аварийное всплытие, оказалась на поверхности штормового Норвежского моря. Началась отчаянная борьба за спасение корабля. И опять, как и в уже описанных случаях, поступление воды в кормовые отсеки привело к возникновению отрицательного дифферента.

Об осадке и посадке

Здесь необходимо пояснить, почему этот процесс так опасен именно для подводных лодок. Одна из важнейших характеристик любых водоизмещающих судов — остойчивость, рассматриваемая как способность судна, выведенного внешним воздействием из положения равновесия, возвращаться в него после прекращения этого воздействия. Различают поперечную и продольную остойчивости, то есть способность к восстановлению равновесия после возникновения соответственно крена или дифферента. Подводная лодка, веретенообразный корпус которой имеет длину, существенно превышающую ширину, особенно чувствительна к дифферентам — отклонениям от горизонтального положения в продольном направлении. Когда лодка в движении, возникающие по тем или иным причинам дифференты погашаются действием ее горизонтальных гидродинамических рулей. Но на лодке, не имеющей хода, гидродинамические рули, естественно, не работают. Бороться с дифферентами можно лишь перемещением весовых нагрузок внутри корабля относительно его центра тяжести, уменьшая их со стороны, куда происходит наклонение, или увеличивая с обратной стороны, чтобы выровнять лодку. Реально эта процедура заключается в продувке одних и заполнению водой других балластных цистерн, размещенных в носу, корме и вдоль бортов АПЛ. Естественно, с какой бы стороны от центра тяжести ни увеличивался вес, это приводит к увеличению осадки корабля — третьему (наряду с креном и дифферентом) параметру, определяющему посадку корабля в море. Посадку, которую имеет исправный корабль на спокойной воде, называют равновесной. При этом полностью отсутствуют крен и дифферент, а осадка такова, что корабль погружен в воду по конструктивную (расчетную) ватерлинию. Когда ПЛ оказывается в надводном положении в штормовом море, волны, раскачивая ее, непрерывно изменяют все три параметра, определяющие посадку. Если ПЛ находится в нормальном (неповрежденном) состоянии и обладает необходимой остойчивостью, ее качания происходят относительно равновесного положения и не представляют опасности, если, конечно, не превысят критических значений. Совсем иная ситуация, когда в результате аварии и полученных повреждений ПЛ в надводном положении имеет посадку, отличную от равновесной, то есть когда даже при отсутствии морского волнения углы крена и дифферента корабля не равны нулю, а его осадка — не по конструктивную ватерлинию. Это обстоятельство необходимо непрерывно учитывать в ходе борьбы за живучесть аварийной ПЛ. Борясь с огнем путем затопления аварийных отсеков, выравнивая возникший крен или дифферент методом продувки балластных цистерн (особенно расположенных в носу или в корме лодки), следует представлять, как эти меры отражаются на изменении дифферента. Сделать это совсем непросто, поскольку субъективное восприятие может подвести, а объективной информации о реальном пространственном положении лодки получить неоткуда.

При катастрофе «Комсомольца» практически вся борьба за спасение АПЛ проходила в надводном положении и продолжалась без малого шесть часов. Пожар, распространившийся на три кормовых отсека, удалось укротить. Но в борьбе с огнем был допущен ряд ошибок, приведших к постепенному, но неуклонному нарастанию отрицательного дифферента. Менее чем за час до гибели АПЛ ее корма просела в воду настолько, что достаточно высокий кормовой стабилизатор скрылся под водой. К этому времени величина продольной остойчивости лодки оставалась столь малой, что дальнейший быстрый рост дифферента и близкий трагический исход был очевиден. Это подтверждалось снимками, сделанными с самолета-спасателя, прибывшего из Североморска. В 17:08 лодка с дифферентом на корму в 80° (то есть почти вертикально) ушла под воду. Экипаж, находившийся на верхней палубе, оказался в ледяной воде. Из 69 моряков в живых осталось 27.

Итак, все три катастрофы, начавшись с пожара, заканчивались гибелью АПЛ в результате потери продольной остойчивости и мгновенного затопления. Это было отмечено в документах правительственной комиссии, работающей над установлением причин гибели «Комсомольца». Комиссия поручила одному из предприятий Министерства судостроения разработать комплекс аппаратных средств, предназначенных для объективного контроля параметров посадки АПЛ в аварийной ситуации. Результаты разработки планировалось использовать в проектах АПЛ следующего поколения.

Математика стихии

Техническое задание подготовило одно из ЦКБ, проектировавших АПЛ. Опытно-конструкторская работа (ОКР) началась в 1993 году. Очень скоро стало ясно, что основная проблема заключается в отсутствии алгоритма, с помощью которого можно было бы определять параметры посадки корабля в условиях носящего случайный характер морского волнения. Поэтому именно с поиска алгоритма начиналась ОКР. К его разработке привлекались специалисты многих ведущих научных и проектных организаций судостроения и ВМФ. Совместно с ними были созданы и апробированы методами математического моделирования и экспериментально три варианта алгоритма. Один из них (алгоритм профессора Севастопольского приборостроительного института Ю.И. Нечаева) получил одобрение заказчика разработки — ЦНИИ кораблестроения — и был принят для использования в ОКР.

Алгоритм Нечаева разрабатывался путем анализа материалов экспериментов, проводимых с использованием радиоуправляемых моделей различных типов морских судов на естественном волнении. Затем он был апробирован на одном из кораблей Черноморского флота и на судах транспортного флота.

Принцип действия разработанного в соответствии с этим алгоритмом КПОРП основан на непрерывном контроле текущих значений трех параметров посадки корабля: углов крена и дифферента, а также осадки. Все эти параметры для аварийного корабля, находящегося в условиях морского волнения, носят случайный характер. Накопленные за определенный период данные по каждому из параметров проходят осреднения по времени, а затем полученные результаты дополняют вычисляемыми в соответствии с принятым алгоритмом поправками.

Как спасать атомные подводные лодки?

Подводный флот России обновляется, вводятся в строй новые корабли новых проектов (на фото АПЛ «Северодвинск» проекта 885 «Ясень»). Вполне возможно, что на лодках грядущих поколений будут воплощены в жизнь разработки, которые помогут избежать трагедий на море, вроде тех, о которых рассказано в этой статье.

Как спасать атомные подводные лодки?


Чувствительные трубки

Реализация принятого КПОРП алгоритма ведется с помощью комплекта датчиков текущих значений крена, дифферента и осадки. Для измерений углов крена и дифферента были разработаны два максимально унифицированных друг с другом датчика, один из которых (кренометр) размещен в плоскости мидель-шпангоута (среднее поперечное сечение корпуса АПЛ), а второй (дифферентометр) — в диаметральной плоскости корабля. Принцип действия датчика основан на контроле давления или разрежения, возникающего во внутренней полости высокочувствительной мембранной коробки в результате наклонения связанной с этой полостью трубки, заполненной специальной незамерзающей жидкостью определенной плотности. Когда при крене (дифференте) корабля конец трубки оказывается выше мембранной коробки, в полости коробки возникает некоторое избыточное давление, пропорциональное длине трубки, помноженной на синус угла наклона, и удельному весу заполняющей трубку жидкости. При наклоне в противоположную сторону конец трубки опускается относительно мембранной коробки, отчего в ней возникает разрежение, пропорциональное тем же величинам. Для герметизации заполненной жидкостью полости, а также для компенсации теплового расширения жидкости служит эластичная диафрагма практически нулевой жесткости, установленная на конце трубки, противоположном мембранной коробке. Она же служит для компенсации колебаний давления воздуха в отсеке, одинаково воздействующего как снаружи на мембранную коробку, так и на эластичную диафрагму. При возникновении (вследствие наклонов) давления или разрежения в полости мембранной коробки она упруго прогибается, и ее центр перемещает в ту или иную сторону сердечник электрического преобразователя, на выходе которого возникает сигнал соответствующей полярности. Датчики крена и дифферента отличаются друг от друга лишь одним базовым размером — длиной заполненной жидкостью трубки, которая обратно пропорциональна синусу предельного значения контролируемого угла. В связи с тем, что предельные значения углов дифферента существенно меньше, чем крена, для получения одинакового сигнала на выходе обоих датчиков трубка датчика дифферента должна быть длиннее.

Измерение осадки осуществляется парой датчиков перепадов давления, динамическая полость которых связана с забортным пространством под днищем АПЛ, а статическая — с атмосферой. Используют два однотипных датчика перепада давления с разными пределами измерения, размещенные в одной плоскости и на одной вертикали, но в разных уровнях. В зависимости от фактического значения текущей осадки показания снимают с одного из датчиков (верхнего или нижнего), достигая требуемой точности измерения. При пересчете гидростатического давления в осадку в связанной с корпусом корабля системе координат учитываются текущие значения углов крена и дифферента.

В комплект приборов также входят блок вторичных преобразователей вышеназванных датчиков и информационно-вычислительный блок (ИВБ), представляющий собой мини-ЭВМ. Выходные данные поступают в ИВБ, который реализует введенный в его память алгоритм, а также обеспечивает внесение поправок в значения измеряемых параметров.

Образец КПОРП был изготовлен и прошел под наблюдением межведомственной комиссии многоэтапный цикл испытаний, включая проверки устойчивости ко всем видам механических и климатических воздействий, а также испытания на стенде многомерной угловой качки. При этом проверялась работоспособность КПОРП при раздельном и одновременном воздействии двух видов качки с заданием углов крена и дифферента, имитирующих аварийное положение корабля. Результаты испытаний подтвердили полное соответствие КПОРП требованиям ТЗ как по точности определения равновесных параметров посадки, так и по устойчивости ко всем видам корабельных воздействий.

Игра давлений

Вести постоянный автоматический контроль за посадкой подводного корабля помог комплекс оригинальных технических решений. Система датчиков реагирует на изменение давлений жидкости и воздуха.

Как спасать атомные подводные лодки?

Принцип действия кренометра и дифферентометра основан на контроле давления, возникающего в мембранной коробке в результате наклонения заполненной жидкостью трубки.

Как спасать атомные подводные лодки?

Измерение осадки осуществляется парой датчиков перепадов давления, связанных с забортным пространством и атмосферой.
Автор: Константин Ришес
Первоисточник: http://www.popmech.ru/weapon/50840-kak-spasat-atomnye-podvodnye-lodki/#full


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 20
  1. Teberii 27 августа 2016 07:32
    Интересная статья,борьба за живучесть.Начинается с приборов.
  2. rudolff 27 августа 2016 09:26
    ОБЖ, это уже производное. Статья чисто по ТУЖ ПЛ. То, что основной причиной гибели ПЛ является потеря продольной остойчивости - факт. Аппаратный контроль посадки ПЛ кардинально ситуацию не изменит, но и лишним, при организации мероприятий по БЖ, точно не будет.
    1. Удав КАА 27 августа 2016 14:08
      Привет, Волчара!
      Полностью с тобой согласен:

      Аппаратный контроль посадки ПЛ кардинально ситуацию не изменит, но и лишним, при организации мероприятий по БЖ, точно не будет.

      но согласись, без точной оценки посадки корабля весьма трудно принимать точные решения на его спрямление при истекающем запасе плавучести.
      Меня в этой ситуации больше бы устроило порховое продувание концевых и какая-нить самозатвердивающая пена для герметизации ПК, а также *хладогена*, который отнял бы всю эндокринную энергию пластин В-11 или другой горючки кислородо содержащей.
      А остальное ЛОХ весьма успешно давил.
      PS. Мужикам, ушедшим безвременно в пучину -- вечная память...
      Пусть их смерти не будут напрасными. И наши кулибины найдут спасение от вечного бича подплава -- пожара в подводном положении.
      АМИНЬ.
      1. котэ119 27 августа 2016 21:56
        без точной оценки посадки корабля весьма трудно принимать точные решения на его спрямление при истекающем запасе плавучести.
        полностью согласен, надо что механик не лазил по диограммам остоичивости в в самый ответственный момент
        Меня в этой ситуации больше бы устроило порховое продувание концевых и какая-нить самозатвердивающая пена для герметизации ПК, а также *хладогена*, который отнял бы всю эндокринную энергию пластин В-11 или другой горючки кислородо содержащей.

        аварийное продувание от с помощью пороховых газов не оправдано, даже продувание аварийное это плохо, корабь в доке. а надо чтоб механик знал положение и подувал нужные объёмы
  3. rudolff 27 августа 2016 16:41
    Здравствуй, Удав! Все бы хорошо, но какова польза от этого КПОРП в случае возникновения аварийной ситуации в подводном положении? Разгерметезация отсека, поступление в отсек забортной воды, потеря продольной остойчивости. Всплывать нельзя (боевые действия) или нет возможности (лед). О параметрах посадки/осадки можно забыть, остаются крен и дифферент. А этого мало. Как правильно оценить ситуацию? Затоплен отсек полностью или частично, затоплен ли смежный, повреждены ли ЦБ в районе аварийного... ХЗ! Связи нет, дифферент растет. А если еще крен появился? Поддуть аварийный? Поддуть все,кроме аварийного? Продуть ЦБ в районе аварийного или наоборот заполнить противоположную с продувкой средней группы ЦГБ? Опять ХЗ!
    Не-е, КПОРП не тянет. Тут что-то другое надо. Какой-то комплекс самодиагностики при аварийных ситуациях. Каков характер разгерметезации, на каком уровне, каков процент затопления отсека, каковы будут критические параметры дифферента/крена, рекомендации для принятия решения.
    1. Удав КАА 27 августа 2016 22:02
      Все так. Но пока АЗ не упала еще есть надежда...
      Прыжок кита -- удел многоцелевых. Так амы пытались спасаться от торпедного оружия. Но потом они запретили этот маневр как небезопасный для РО. Стратегу с БК такое по определению противопоказано. Так что, тяжелый Долгорукий -- это не твой 971.
      Интересно: у амов/англичан/французов тоже сообщающиеся сосуды работают или все-таки все заведено на АСУ?а в отсеках есть датчики затопления, давления, температуры и тп.
      1. rudolff 27 августа 2016 23:47
        Ну-у... У 971 вообще конкурентов нет! Хвастливо, но почти правда! good
        А ты обратил внимание, как Долгорукий "нежно" выходит? Это не "прыжок кита". Скорее отработка параметров подводного "приледнения" по дифференту, скорости. Верхняя часть носовой оконечности корпуса и передне-верхняя ограждения выдвижных - почти на одну линию. Только вероятно не совсем удачно получилось. Но на "прыжок" похоже!
        drinks
        1. Удав КАА 28 августа 2016 08:57
          А ты обратил внимание, как Долгорукий "нежно" выходит? Это не "прыжок кита".
          Рудольф, я конечно могу ошибаться, но это более походит на отработку аварийного всплытия под турбинами с одновременный продувкой балласта. yes "Приледнение" с таким градиентом вертикальной скорости...чревато, так скажем. И если бы отрабатывался этот маневр, то нос показался бы намного медленнее, мне кажется... no drinks
          1. rudolff 28 августа 2016 09:35
            Доброе утро, Удав! А если "аварийное", но через "ледовый каток"? Тогда может не оказаться времени ни на поиск полыньи, ни на "нежное прижимание". А если еще аварийная в связи с поступлением забортной и потерей плавучести? Продувки ЦГБ может и не хватить для льда, тогда только с ходом выше малого. Хотя... Допускаю, что это просто легкий выпендреж на камеру. Так насиловать стратега - последнее дело.
  4. rudolff 27 августа 2016 17:01
    Что запоет КПОРП при таком всплытии?!
  5. rudolff 27 августа 2016 17:13
    Или при таком
    1. VALERIK_097 27 августа 2016 19:24
      Для "Даниила Московского"-это было крайнее всплытие в таком формате.
      1. rudolff 27 августа 2016 19:42
        Почему крайнее? Все-таки вывели Б-414 в резерв? В 12-м году на Дне ВМФ в Североморске еще была.
        1. VALERIK_097 3 сентября 2016 10:20
          Вывели ,но уже не в резерв,а на утилизацию,как и "Петрозаводск"
  6. silberwolf88 27 августа 2016 18:11
    Добрый день всем.
    Просто вопрос ... а почему для определения положения АПЛ не используют систему из гиродинов ... почему трубки и мембраны ... в чём тут особенности ... гиродины могут быть и электронными в защищённом корпусе и неподверженные влиянию быстроменяющихся условий при аварии
    1. rudolff 27 августа 2016 19:32
      Гиродины? Я может и забыл чего, но гиродины вроде не для определения, а для стабилизации пространственного положения. Иными словами, двигатель с маховиком и большим инерциальным моментом. Ну-у... космический корабль или там яхта какая, но стабилизировать гиродинами корабль водоизмещением в десяток тысяч тонн?!
      Может Вы обычные гироскопы имели ввиду? Так одно другому не мешает. Есть и цифровые инклинометры, и акселерометры, и гравиметры. В составе навигационных комплексов и отдельно.
      Самый простой дифферентометр/кренометр - пузырек воздуха в жидкости или обычный маятник. У летчиков стакан воды на приборной доске. Тот, что в статье - гидромеханический. У дифферентометров обычно два датчика, носовой и кормовой. Точность до ' или ''.
    2. VALERIK_097 27 августа 2016 19:44
      Ну тут способ подешевле есть,использовать датчики АД в каждой ЦГБ , но но до сих пор считается -лишнее отверстие в ОК не камильфо.
      1. Удав КАА 28 августа 2016 09:54
        Конструкция Ясеня говорит о том, что наши все более склоняются к однокорпусной схеме, как у амов. Меньше воды возить, легче лодка, всего 2 группы ЦГБ -- нос/корма.
        Следовательно и датчиков нужно будет меньше. А оптоволокно или др. кабель можно провести в жгуте со всеми остальными, как от мачты. и через одну же "дырдочку" ( только не в ОК, а в ПК). yes
        1. VALERIK_097 3 сентября 2016 10:31
          Удав ,это полемика,как у меня в ЖОКе (журнал операционного контроля) написано,так я и излагаю.А прочный-ли или основной корпус ,мне всё равно.
  7. Дамир 29 августа 2016 07:24
    м-да... а первоисточник "Популярная механика"....

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня