(ОБЩЕЕ) Кузин, Никольский - ВМФ СССР 1945-1991

хотя возможности для эволюционного развития не были исчерпаны до конца, как в вопросах форсирования их по мощности, так и в повышении ресурса. В Германии (в наиболее передовой по таким дизелям стране) создание быстроходных дизелей началось в 30-х годах, но сразу как морских. Поэтому её дизели имели в 60-х годах несколько больший ресурс, но и большие массогабаритные показатели. Примерно до конца 60-х годов существовало определённое научнотехническое равенство в вопросах развития быстроходных дизелей в СССР и в ФРГ, которое было быстро утеряно нами в последующем.

Надо отметить, что характеристики отечественных среднеоборотных дизелей, благодаря развитию тепловозостроения, сохранялись на достаточно высоком уровне. Однако эти дизели при всех положительных качествах имели недостаточную для флота мощность.

Кроме Коломенского тепловозостроительного завода, ленинградских заводов "Русский дизель" и "Звезда", дизели для ВМФ выпускали после войны заводы: Брянский Машиностроительный, Балаховский, Пензенский, "Барнаултрансмаш" г.Барнаул, "Турбомоторный завод" г.Екатеринбург, "Дагдизель" г.Каспийск и др. Однако их дизели имели ограниченное распространение.

Поэтому по этим заводам, выпускающим дизеля, ограничимся тем, что отметим их специализацию. Завод "Барнаултрансмаш" специализируется на выпуске высокооборотных четырёхтактных рядных и V-образных дизелей типа Д6, Д12 в обычном и маломагнитном исполнении мощностью 150 - 300 л . с . Завод "Дагдизель" выпускает маломощные судовые ДГ мощностью 8, 16 кВт и четырёхтактные высокооборотные дизельредукторные агрегаты мощностью 30-40 л.с. для спасательных плавсредств. Как правило, продукция этих заводов уступает современным зарубежным аналогам и двигателям фирм МТУ, МВМ (Германия).

"Турбомоторный завод" выпускает высокооборотные, четырёхтактные V-образные дизели народнохозяйственного назначения 21ДМ мощностью 800-2400 л.с, соответствующие мировому уровню.

Завод "Дизельпром" с 1986 г. выпускает по лицензии фирмы МТУ (Германия) высокооборотные четырёхтактные двигатели 396 серии автотракторного назначения мощностью от 400 до 1350 л.с.

Отечественная промышленность выпускала к 1991 г. около 20 типоразмеров и 400 модификаций дизелей различного назначения агрегатной мощностью от 5 до 35000 л.с. Основные типы дизелей, применяемые на кораблях ВМФ СССР,

представлены в таблице 7.8.

7.6. Комбинированные энергетические установки.

Корабельные энергетические установки кораблей различных типов и классов имеют свои характерные режимы, определённые спектром скоростей корабля, его конструкцией и условиями эксплуатации. Связь спектра нагрузок энергетических установок со спектром скоростей дикту-

ется формой кривой сопротивления корабля, которая и для водоизмещающих кораблей и для кораблей с динамическими принципами поддержания различна.

Опыт эксплуатации военных кораблей свидетельствует о том, что для военных кораблей характерным является ограниченное время поддержания скорости, близкой к полной, а основными по длительности являются долевые нагрузки.

Например, современные сторожевые корабли и эсминцы 80% времени эксплуатируются на скоростях, не превышающих 70% от полной, что соответствует нагрузке ЭУ 30-50%.

Как уже отмечалось ранее, с уменьшением нагрузки ухудшается топливная экономичность тепловых двигателей. Например, у КТУ и ГТУ удельный расход топлива на долевых режимах может увеличиваться в два и более раз по сравнению с расчётным.

Отмечалось также, что каждому типу установки присущи определённые преимущества и недостатки.

Например, современным ГТУ присущи небольшие габариты и масса, быстрота запуска, агрегатность, упрощение вспомогательных механизмов и систем и др. Вместе с тем у них сравнительно небольшие ресурс и срок службы, повышенные требования к качеству топлива, определённые трудности обеспечения газотурбинного реверса, выброс больших масс газов высокой температуры (300-500 град.С), что снижает КПД установки, и др.

ДУ, в отличие от ГТУ, при определённых условиях могут обеспечить высокую экономичность, однако с точки зрения габаритов, массы, вибрации, шума и других характеристик уступают ГТУ. Стремление сочетать достоинства установок разных типов и поиск путей решения проблемы экономичности ЭУ на малых нагрузках стимулировали создание установок нового типа, получивших название комбинированной и состоящей из двух самостоятельных частей - маршевой и ускорительной (форсажной).

Для маршевой установки характерным является значительная продолжительность работы, что обуславливает высокую топливную экономичность, большой ресурс и срок службы, умеренные массогабаритные характеристики. Как правило, маршевая установка обеспечивает экономические скорости хода, но может при определённых конструктивных решениях работать на повышенных скоростях хода совместно с ускорительной установкой.

Для ускорительной установки характерным является непродолжительность использования и высокая готовность к развитию полной мощности с целью обеспечения высоких скоростей хода корабля. Ускорительные двигатели должны иметь большую агрегатную мощность, малые массы и габариты; высокую маневренность, приемистость; должны работать на одинаковом с маршевыми двигателями топливе.

Ускорительная установка предназначена для обеспечения полной и повышенной скорости хода, либо самостоятельно, либо совместно с маршевой установкой.

Перечисленным особенностям в наибольшей

431

степени удовлетворяют дизели в качестве маршевых двигателей и газотурбинные двигатели в качестве ускорительных, такая установка получила название дизель-газотурбинная и нашла широкое применение на кораблях и катерах различных классов. По характеру использования дизелей (маршевых двигателей) и газотурбинных двигателей (ускорительных двигателей) комбинированные ДГТУ подразделяются на два типа, названия которых сложились под влиянием английской терминологии и широко применяется в отечественной и зарубежной научно-тех- нической литературе. Название каждого типа комбинированной установки составляется из нескольких начальных букв слов, поясняющих типы маршевой и ускорительной частей с союзами "and" (и) и "or" (или) между ними, указывающими, совместно или раздельно используются эти части.

Установки типа CODAG - аббревиатура английского термина "Combination Diesel and Gas Turbine" - по-русски означает "Комбинация - дизель и газотурбинный двигатель."

В такой установке маршевые двигатели работают не только самостоятельно на экономических скоростях хода, но и на полной - совместно с ускорительным двигателем.

Установки типа CODOG - аббревиатура английского термина "Combination Diesel or Gas Turbine", русским эквивалентом которого является "Комбинация - дизель или газотурбинный двигатель".

В установках этого типа совместная работа маршевых двигателей и ускорительных не предусмотрена. Маршевые двигатели имеют, как правило, небольшую мощность (до 20% от полной) и работают только на малых (экономических) скоростях хода. На повышенных и полной скоростях хода работают ускорительные двигатели, а маршевые двигатели отключаются.

Установки обоих типов (CODAG и CODOG) конструктивно могут выполняться как с раздельным приводом винтов, когда маршевые двигатели и ускорительные двигатели работают на свои собственные винты, так и с общим приводом винтов, когда маршевые и ускорительные двигатели одного борта (одной автономной группы) работают на один общий винт.

Компоновка элементов ДГТУ производится обычно в двух отсеках корабля, чаще всего смежных. При этом дизели размещаются, как правило, в кормовом, а газотурбинные двигатели - в носовом машинном отделении, что упрощает защиту воздухоприёмных устройств газотурбинных двигателей от попадания брызг морской воды, выхлопных газов и т.п. Отработанные газы дизелей отводятся в борт корабля выше или ниже ватерлинии, или в выхлопную трубу, традиционно проходящую через палубы. Отвод газов газотурбинных двигателей возможен только в трубу и лишь иногда - в корму корабля выше ватерлинии, что характерно для катеров.

Полная мощность обоих типов ДГТУ выбирается из условия обеспечения кораблю заданной полной скорости хода. Для установок типа CODAG это сумма полной мощности маршевой и ускорительной установок, а для установок типа CODOG - полная мощность ускорительной

установки.

Достаточно широкое распространение ДГТУ на кораблях объясняется следующими их основными достоинствами :

•высокая экономичность на скоростях хода до 70% от полной, обеспечиваемых маршевой установкой;

•значительная полная мощность, позволяющая кораблям иметь высокие скорости хода - более 30 узлов;

•небольшие по сравнению с ДУ и КТУ масса и габариты.

Установки типа CODOG с общим приводом винтов нашли широкое применение на противолодочных, сторожевых кораблях (корветах, фрегатах, эсминцах) водоизмещением 1000-4000т. Установки типа CODAG с общим приводом винта применяются, как правило, на сравнительно крупных кораблях водоизмещением 3000-5000т.

Косновным недостаткам этих установок можно отнести: сложность конструкции, большие стоимость, масса и габариты суммирующей передачи мощности; сложность управления установкой изза разных принципов регулирования маршевого и ускорительного двигателей (дизель имеет регулятор частоты вращения, а газотурбинный двигатель - регулятор расхода топлива). Внезапное повышение нагрузки на винт фиксированного шага вызывает опасность перегрузки дизелей по причине перераспределения мощностей между маршевым и ускорительным двигателями при неизменном положении органов управления ими.

Кпреимуществам установок типа CODAG с общим приводом винта относятся возможность получения большей суммарной мощности и, следовательно, повышенной полной скорости хода корабля, а также отсутствие необходимости возить в качестве балласта неработающие маршевые двигатели на повышенных скоростях хода.

ДГТУ с раздельным приводом винтов применяются реже, в основном, на катерах и малых кораблях. При этом установки типа CODOG с раздельным приводом винтов применяются, как правило, на кораблях с подводными крыльями, где дизели выполняют роль двигателей малого хода в водоизмещающем режиме плавания. Установки типа CODAG с раздельным приводом винтов находят применение на быстроходных катерах и малых кораблях

По сравнению с ДГТУ с общим приводом винтов установки с раздельным приводом винтов проще по конструкции и компоновке, имеют лучшие массогабаритные показатели и меньшую стоимость, так как у них отсутствуют сложные суммирующие передачи мощности. Вместе с тем эти установки имеют следующие недостатки:

•дополнительное сопротивление неработающих винтов ускорительных двигателей на экономических скоростях хода корабля под маршевыми двигателями;

•значительные трудности в реализации полной мощности дизелей на всех скоростных режимах при работе на винт фиксированного шага;

•пониженный пропульсивный коэффициент из-за наличия не менее трёх автономных групп движения по сравнению с двумя, ко-

432

торыми, как правило, оборудуются корабли с установками с общим приводом винта.

Первая ДГТУ создана в Великобритании в 1947 году на экспериментальном катере MGB 2009 водоизмещением около 100 т путём установки газотурбинного двигателя мощностью 2500 л.с. вместо дизеля мощностью 1250 л.с. на среднем гребном валу в трёхвальной ДЭУ с винтом фиксированного шага.

Успехи газотурбостроения подготовили для использования газотурбинных двигателей не только в качестве ускорительной, но и маршевой части, что позволяло устранить такие недостатки комбинированных установок, как необходимость применения различных двигателей и связанное с этим усложнение передачи мощности от двигателей к гребному валу, применение на одном корабле разных топлив, а также удовлетворение специфических требований к условиям размещения разнотипных установок, исключало необходимость использования в электромеханической боевой части корабля специалистов разного профиля. Первым зарубежным кораблём с комбинированной газотурбинной-газотурбинной установкой стал в 60-х годах английский одновинтовой противолодочный фрегат "Эксмут" водоизмещением 1465 т, на котором в процессе модернизации КТУ была заменена комбинированной установкой, состоящей из двух маршевых газотурбинных двигателей, каждый мощностью 4250 л.с. одного ускорительного газотурбинного двигателя мощностью 15000 л.с., которые через общий редуктор могли работать на гребной вал с винтом регулируемого шага.

Несмотря на перечисленные преимущества, связанные с применением однотипных двигателей, установка типа COGOG (КОГОГ) сохранила недостатки, свойственные комбинированным установкам с раздельным использованием маршевой и ускорительной частей, в связи с чем усилия конструкторов были сосредоточены на создании всережимной ГТУ, состоящей из двигателей одинаковой (или разной) мощности, которые можно использовать как при раздельной, так и при совместной работе во всём диапазоне скорости корабля. В 1975 г. вошел в строй первый газотурбинный корабль США эсминец УРО "Раймонд А. Спрюенс" с всережимной газотурбинной установкой типа COGAG (КОГАГ).

Основные характеристики ГТУ и ДГТУ установок кораблей ВМФ СССР представлены в таблице 7.7.

7.7. Дизель-электрические энергетические установки

Энергетические установки с электрической передачей в зависимости от типа главного двигателя различают дизель- и турбоэлектрические. На кораблях ВМФ более широкое распространение нашли дизель-электрические установки (ДЭУ), в которых генераторы приводятся в действие двигателями внутреннего сгорания. Эти установки позволяют использовать нереверсивные корабельные высоко- и среднеоборотные дизели и обеспечивают гибкую работу установки, так как дизели, генераторы и гребные электродвигатели

можно комбинировать любым образом.

Двойное преобразование энергии в пропульсивной установке с электропередачей, а также дополнительные электрические потери в сетях и преобразователях приводит к значительному снижению коэффициента полезного действия передачи - до 85% против 98% у зубчатой редукторной передачи.

Низкий КПД и сравнительно большие массогабаритные показатели являются основными недостатками электропередач, ограничивающих область их применения на кораблях. Однако, эти передачи обладают целым рядом положительных качеств, благодаря которым они нашли применение на кораблях и судах специального назначения, таких как дизель-электрические подводные лодки, спасательные и судоподъёмные суда, плавбазы подводных лодок, противопожарные суда, буксиры, ледоколы, суда размагничивания, суда с телеуправлением и т.п.

К основным достоинствам электропередач можно отнести следующие :

•отсутствие жесткой связи между главными двигателями и гребным винтом обеспечивает достаточно свободную компоновку всего оборудования установки и возможность наиболее целесообразного размещения двигателей на корабле, а также защиту двигателя со стороны воздействия гребного винта;

•высокие маневренные качества установки, обеспечиваемые большими значениями пускового момента гребных электродвигателей, быстрым временем их реверсирования, лёгкостью и сравнительной простотой дистанционного и автоматического управления;

•возможность применения быстроходных нереверсивных дизелей и экономии расходования их ресурса (за счёт отключения их на долевых режимах и отсутствия реверса);

•возможность достижения наиболее экономичной работы приводных двигателей при различных долевых режимах движения корабля за счёт выключения части дизельгенераторов из работы;

•высокая живучесть установки благодаря наличию нескольких дизель-генераторов;

•независимость числа первичных двигателей от числа гребных валов;

•возможность использования главных ди- зель-генераторов для обеспечения общекорабельных нужд;

•широкая возможность применения стандартизации и унификации элементов установки (главные двигатели, электрические машины, электроаппаратура и др.)

ДЭУ подводных лодок постройки до 1975 года выполнены по дизель-моторной схеме, и надводный ход осуществляется непосредственно под главными дизелями.

ДЭУ подводных лодок постройки после 1980 года, начиная с проекта подводной лодки номер 877, выполнены по дизель-генераторной схеме, обеспечивающей все скорости хода не только в подводном, но и в надводном положении глав-

433

ными гребными электродвигателями. Электро-						мощностью по 1350 кВт.
энергию гребные электродвигатели на подвод-							Основные характеристики ДЭУ кораблей и
ной лодке проекта 877 в надводном положении						судов ВМФ представлены в таблице 7.9.
получают от двух главных дизель-генераторов
										Таблица 7.9.
Основные характеристики дизель-электрических энергетических установок кораблей и
				судов ВМФ.
Проект		Тип двигате-	Колич.х	Тип ГЭД	Колич. х			Тип ГЭДЭХ	Кол. х мощ-	Аккумуляторная
корабля		ля (марка	мощность		мощность				ность ГЭДЭХ	батарея тип АБ.
		ГОСТ)	двигат.,		ГЭД число					Число групп х
			число		оборотов					кол. элем. (общее
			оборотов							кол. элементов)
			л.с., об/мин		л.с., об/мин				л.с.
		А.Подводных	лодок
613,		37Д*)	2x2000,	ПГ-101	2x1350,			ПГ-103	2x50	46СУ
633			500		440					2x112 (224)
611		37Д*)	3x2000,	Бортовые	2x1350,			ПГ-104	140	46СУ
			500	ПГ-101	440					4x112
				Средний	2700,					(448)
				ПГ-102	540
А615		Бортовые	700,	ПГ-106	100,					23МУ
		2хМ-50П*)	1450		305					1x60 (60)
		Средний	900,
		32Д (•)	675
641,		Зх37Д*) или	3x2000,	Бортовые	2x1350,			ПГ-104	140	46СУх
629		2Д42	500 или	ПГ-101	440					(48см)
		(6ЧН30/38)	3x1900,	Средний	2700,					4x112
			500	ПГ-102	540					(448)
651		1Д43 (•)	2x4000,	ПГ-141	2x6000,			ПГ-140	2x200	СЦЗО/З
										4x152 (608)
			500		540					(60см-п)
										4x112 (448)
641Б		2Д42	3x1900.	Бортовые	2x1350,			ПГ-104	140	60см-п
		(6ЧН30/38)	500	ПГ-101	440					4x112 (448)
				Средний	2700,
				ПГ-102	540
877		2хЗОДГ (12Д)	1500квт		Главный				130	Типа 446
					5500, 250				70	2x120
					5500, 500			1 рез. дв.		2x102
	Б. Надводных кораблей и судов
310		2х37Д *)	2x2000	ПГ-101	2x2000,			—	—	—
					500
1886		2х37Д *)	2x2000	ПГ-112	2x2000,			—	—	—
					500
2020		•	•	ПГ-112-1	2700, 500			—	—	—
530		ЗД100М	4x1800	ПГ-150	2x3175
		(10Д20.7
		/2x25.4)
733		5Д50	2x1000	ПГК150/	1500			—	—	—
		(6ЧН31.8/33		65
745		2Д42	2x1500	2ПГ950	2500,
		(6ЧН30/38)			420
14541		5-2Д42	2x1500	ПГ950/	1850			—	—	—
		(6ЧН30/38)		170М
527		ЗД100М	4x1800	ПГК215	2x3500
		(10Д20.7		/55
		/2x25.4)
537		68Г	4x7250	ПГ-158	2х (2х6250)
		(18ДН23/
		2x30)

*) Маркировка приведена в таблице 7.8.

434

СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ АЗУ НА ПЛА ВМФ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ

СХЕМЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ДЭУ НА ДПЛ И НК ВМФ

пр.613

пр.611

пр.651

пр.537

пр.1686

435

Глава VIII. ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ И ИТОГИ КОРАБЛЕСТРОЕНИЯ.

8.1. Совершенствование методов проектирования и обоснования проектных решений.

Корабли являются важнейшим компонентом сил, используемых в вооруженной борьбе на море, и представляют собой сложные технические системы высокой степени иерархии. В них объединены в комплекс разнообразное оружие и технические средства с различным характером боевого и повседневного функционирования, а также степенью влияния на эффективность выполнения поставленных задач. Наконец в отличие от других боевых систем (танки, самолеты и т.д.), корабли являются самыми дорогими и малосерийными системами, а поэтому заранее требуется уверенность в целесообразности создания того или иного корабля с соответствующими тактико-техническими элементами (ТТЭ). Это обусловливает трудность и многоступенчатость проектирования корабля, а так же значительным консерватизм решений во время этого процесса. В классическом случае процесс проектирования включает несколько этапов:

•исследовательское проектирование (ИП), имеющее целью разработку оперативнотактического задания (ОТЗ) и тактикотехнического задания (ТТЗ) на проектирование (ИП определяет целесообразность создания корабля и его оптимальные ТТЭ, проверяет реализуемость основных технических решения и принципов конструктивного оформления корабля);

•эскизный проект (ЭП), в котором уточняются основные ТТЭ корабля и выбирается несколько наиболее оптимальных вариантов для дальнейшей работы;

•технический проект (ТП), окончательно устанавливающий основные ТТЭ и завершающий творческую поисковую работу выбором единственного варианта;

•рабочий проект (РП), по которому начинается постройка корабля.

Начальный этап проектирования, до разработки ТТЗ включительно, всегда выполнялся в центральной научной организации ВМФ (ЦНИВК, НТК, 1 ЦНИИ МО) при участии ряда специализированных научно-исследовательских организаций. Поскольку именно этот этап проектирования является самым важным и менее известным, то именно ему, в дальнейшем, и будет уделено основное внимание. Тем более, что за весь послевоенный период именно на этом этапе произошли наибольшие изменения и совершенствование методологии происходило наиболее интенсивно.

Таким образом, процесс проектирования начинается с формирования общего замысла создания корабля, который исходит из возлагаемых на корабль задач и основывается на достижениях научно-технического прогресса. В соответствии с общим замыслом определяется технический облик с оптимальным сочетанием тактико-

технических элементов (ТТЭ), необходимых для разработки научно обоснованного задания на последующие стадии проектирования. Разработку таких заданий (схема 8.1) и называют ИП.

Исследовательское проектирование как самостоятельная область в общей теории проектирования кораблей сформировалось относительно недавно - в 50-60-х гг. Сами же методы ИП прошли в своем развитии несколько этапов (табл. 8.1) и имеют более давнюю историю (методы определения ТТЭ кораблей на начальных стадиях проектирования, например, стали разрабатывать еще в прошлом веке).

Начиная с 30-х годов, развивались, в основном, аналитические методы определения ТТЭ и методы их пересчета с прототипа по законам подобия. Понятие о теории проектирования в кораблестроительной науке наряду с теорией корабля и строительной механикой корабля впервые сформулировал академик В.Л.Поздюнин. К тому же времени относятся постановка и решение (в основном, методом перебора вариантов) отдельных частных задач оптимизации по технико-экономическим критериям: выбор соотношений главных размерений корабля и коэффициентов теоретического чертежа, рациональной системы подводной и надводной конструктивной защиты и др.

Однако задачи комплексной оценки и оптимизации ТТЭ проектируемого корабля в целом решались тогда эвристически поэлементным их сравнением с ТТЭ кораблей-аналогов (в первую очередь, лучших зарубежных) или с помощью различного рода коэффициентов, отражающих субъективную точку зрения их авторов относительно влияния отдельных качеств на боевую эффективность корабля. В ряде случаев уже с начала ХХ-го века широко использовались и различные тактические игры на картах, в процессе которых делались попытки прямо оценить эффективность того или иного варианта корабля при решении им заданных задач. В России подобным образом в 1905-1909 годах было обосновано ТТЗ на новые линейные корабли типа "Севастополь". Однако громоздкость и сложность таких игр приводило к ограниченному их использованию, и для большинства проектов кораблей использовали поэлементную оценку.

Главный недостаток этой поэлементной оценки заключался в том, что она практически не отражала существа процессов боевых действий. Поэтому вклад отдельных ТТЭ в общую эффективность корабля учитывался в ней весьма произвольно.

Тем не менее, такой подход к комплексной количественной оценке качеств проектируемых кораблей обусловил широкое распространение метода поэлементного сравнения с кораблямианалогами, предусматривающего обеспечение превосходства над аналогами или, по крайней мере, равенства по основным качествам (для тяжелых надводных кораблей - в частности, по артиллерии, защите и скорости).

Интенсивное развитие теории и методов ИП

436

Замысел создания корабля

Проектная разработка	Исходные данные
вариантов	для технической
	разработки

Оценка	Оценка затрат
боевой	материальных
эффективности	ресурсов

Исходные данные	Исходные	данные
для оценки боевой	для оценки	затрат
эффективности	материальных	ресурсов
	Оптимизация
	ТТЭ корабля

Задание на проектирование корабля

Схема 8.1. Основные методологические задачи, решаемые в процессе ИП и их взаимосвязь.

(с точки зрения их современного уровня) началось в 60-е годы, когда кораблестроение перешло на путь комплексного внедрения достижений научно-технической революции.

Сравнение с кораблями-аналогами как метод выбора ТТЭ новых кораблей во многом утратило свое былое значение в связи с существенными изменениями в характере вооруженной борьбы на море, а роль конкретных прототипов уменьшилась в результате высоких темпов науч- но-технического прогресса по ряду видов вооружения и технических средств.

Боевые действия современных кораблей-анало- гов могут резко отличаться в зависимости от решаемых кораблями задач, общей оперативностратегической обстановки и военно-географи- ческих условий, что неминуемо отразится на замысле создания и облике кораблей и, следовательно, на степени развития и соотношении отдельных их качеств. Наконец, безграничные возможности науки и техники, открывшиеся в начале 60-х годов, породили у ряда военных и ученых иллюзию возможности создания принципиально новых кораблей, способных заменить традици-

437

						Таблица 8.1.
		Методы исследовательского проектирования кораблей.
Годы			Методы			Военные учёные, внесшие наибольший
						вклад в их разработку
30-50-е	Аналитический метод на основе прототипа					В.Л.Поздюнин, к-адм. А.И.Балкашин, пол-
	и подобия; частная оптимизация по техни-					ковник А.Л.Гордон, Б.М.Малинин, кап. 1 р.
	ко-экономическим критериям; эвристиче-					А.Э.Цукшвердт, к-адм. А.Л.Шершов
	ские методы сравнительной оценки кораб-
	лей в целом.
60-е	Графо-аналитический метод на основе					кап. 1 р. И.Я.Динер, кап. 1 р. Б.П.Знамеров-
	подобия и статистики;			математическое		ский, к-адм. Б.А.Колызаев, в-адм. Л.Н.Кор-
	моделирование боевых действий и военно-					шунов, кап. 1 р. А.И.Косоруков, кап. 1 р.
	экономическая оптимизация ТТЭ кораблей					Г.И.Попов, к-адм. С.К.Свирин, к-адм.
	в целом с использованием ЭВТ.					Н.С.Соломенко
70-е	Автоматизированное ИП на базе САПР с					кап. 1 р. В.А.Абчук, в-адм. В.Н.Буров,
	существенным		увеличением		глубины,	кап. 1 р. Л.Б.Бреслав, полк. Л.Я.Ващин,
	комплексности и многовариантности про-					кап. 1 р. В.А.Литвиненко, к-адм. Ф.А.Мат-
	ектных	исследований; развитие			методов	вейчук, кап. 1 р. М.П.Прохоров, кап. 1 р.
	математического		моделирования		боевых	В.Г.Суздаль, кап. 1 р. Л.П.Томашевский,
	действий.					кап. 1 р. Л.Ю. Худяков, кап. 1 р. Ю.А.Убран-
						цев, кап. 1 р. М.М.Четвертаков-старший,
						кап. 1 р. П.А.Шауб
80-е	Количественные методы системного под-					кап. 1 р. С.А.Губкин, к-адм. И.Г.Захаров,
	хода, обеспечивающие оптимизацию ТТЭ					кап. 1 р. В.П.Кузин, кап. 2 р, Д.И.Кизилов,
	корабля в комплексе с оружием и техниче-					кап. 1 р. В.П.Молчанов, кап. 2 р. Н.В.Ники-
	скими средствами, иерархическую оптими-					тин, кап. 1 р. В.И.Никольский, кап. 1 р.
	зацию подсистем; моделирование дина-					В.Н.Пархоменко, кап. 1 р. В.М.Пастушенко,
	мики	функционирования		корабля как		кап. 2 р. М.М.Четвертаков-младший
	сложной технической системы "корабль-
	вооружение", в том числе и с использова-
	нием имитационного моделирования; учет
	необходимых средств боевого и повсе-
	дневного обеспечения.

онные их классы. Эти обстоятельства, в определенной степени, привели не только к волюнтаризму в создании кораблей, но и к значительным перекосам в развитии науки проектирования не только кораблей, но и вооружения. Так, в 60-70-х гг. сформировался взгляд на развитие техники как полностью подчиненное тактике направление. Это привело к полному игнорированию той цены, за которую получались заданные ТТЭ. Хотя с высоких трибун произносипись красивые фразы о "комплексном подходе к проектированию кораблей и вооружения", но на практике диктат тактических требований над развитием техники стал "опережающим".

Однако объективные научные результаты при проведении исследований по обоснованию ТТЗ могли быть получены только при рассмотрении единой системы "корабль-вооружение". В начале 70-х годов такой взгляд на проблему проектирования уже стал доминирующим, хотя и не всеобъемлющим. Вместе с тем, в отечественном кораблестроении в 70-х годах начался переход к созданию кораблей, их вооружения и технических средств с более полной взаимной увязкой. Однако и в 90-х годах полной правоты этого подхода удалось добиться только в теории.

В методологическом плане потребности практики ИП и соответствующий научный потенциал обусловили дальнейшее совершенствование графо-аналитического метода проектирования на основе совместного использования методов подобия и математической статистики, что в сочетании с частными графическими проработ-

ками позволило во многом отойти от конкретного прототипа.

Усилиями отечественных и зарубежных ученых были разработаны методы оценки количественных показателей, а также математические модели оценки боевой эффективности и военноэкономической оптимизации ТТЭ на стадии проектирования корабпей. Данные модепи базируются на вероятностном описании процесса боевых действий и моделировании не отдельных тактических ситуаций, а операций или систематических боевых действий в целом, и показатели эффективности выбираются в строгом соответствии с поставленными целями - основным принципом, сформупированным в теории боевой эффективности.

Любое проектирование, в том числе и ИП, базируется на огромном количестве исходных данных, причем данные по перспективным противодействующим боевым системам вероятного противника на момент проектирования нового корабпя достоверно неизвестны, и возникает необходимость получения прогноза их характеристик. По этой причине большое значение для ИП имеет и развитие методов научного прогнозирования, которые получили значительное развитие в 70-80-х годах.

Все это расширило возможности разработки и объективной сравнительной оценки вариантов проектируемого корабля с существенно отличными друг от друга техническими решениями.

Новым в решении отдельных задач ИП являлось использование средств ЭВТ, хотя оно

438

еще не в полной мере обеспечивало комплексную оптимизацию процесса ИП с учетом требуемой многовариантности, глубины и оперативности проектных исследований.

Существенный шаг в развитии методов ИП был сделан в 70-е годы - создание и внедрение в ВМФ СССР в 1 ЦНИИ МО системы автоматизированного проектирования (САПР) - принципиально нового программно-технического инструмента проектных исследований.

Благодаря созданию САПР стало возможным решать все задачи ИП в комплексе, начиная с технической разработки вариантов корабля и кончая оптимизацией его ТТЭ по критериям боевой и военно-экономической эффективности на базе многовариантных расчетов по более точным математическим моделям. Создание САПР в значительной степени устранило разрывы между объективной потребностью увеличения многовариантности, глубины и повышения оперативности проектных исследований, вычислительными возможностями специалистов и средствами инженерного труда, имевшимися ранее в их распоряжении. Стали реальными проработка и комплексная оценка до нескольких сотен вариантов проектируемого корабля.

В 80-е годы в развитии теории и методов ИП отмечается дальнейшее совершенствование системного подхода к созданию кораблей в комплексе с их оружием и техническими средствами, а также средствами боевого и повседневного обеспечения. Именно системный подход стал главной методической основой создания математических моделей для САПР.

Системный подход определяется как оптимальная техническая реализация замысла создания корабля по следующим основным факторам: боевой эффективности при выполнении боевых задач в различных условиях и различными способами; научно-техническим возможностям создания образцов оружия и технических средств к необходимому сроку; взаимосвязи отдельных подсистем корабля между собой, в том числе построению структуры корабля в виде взаимодействующих функциональных комплексов с учетом динамики их совместной работы и принципа иерархической оптимизации, экономической обоснованности и обеспеченности создания необходимого числа кораблей в заданные сроки; наличию и состоянию взаимодействующих и обеспечивающих сил и средств.

Отдельные принципы системного подхода, касающиеся в основном оценки технической совместимости и частной оптимизации подсистем корабля, принимались во внимание на протяжении всей истории кораблестроения. При этом соответствующие задачи в прошлом были относительно простыми из-за сравнительно слабой технической взаимосвязи подсистем.

После создания САПР понятие системного подхода было существенно расширено. В нем отражен учет многих факторов, обеспечивающих оптимизацию ТТЭ кораблей как единых систем "корабль-вооружение-средства обеспечения", что требует разработки и совершенствования соответствующих количественных методов.

Благодаря внедрению принципов системного подхода, в 80-х годах коллективу ученых ВМФ

удалось разработать достаточно много математических моделей для САПР 1 ЦНИИ МО, увязанных по информации, и, следовательно, впервые создать автоматизированное ИП (АИП).

Общий перечень этих моделей и их структурная взаимосвязь приведены на схеме 8.2. В практике САПР группы математических моделей имеющих определенное назначение называют блоками:

•проектный блок (разработка вариантов корабля);

•экономический блок (оценка затрат ресурсов);

•оперативно-тактический блок (вычисление показателей эффективности);

•оптимизационный блок (выбор оптимального варианта корабля).

Среди созданных для САПР математических моделей некоторые были созданы впервые и обладали значительной новизной: операционная модель (моделирование боевой операции) для оценки ПЛ и НК; оценка живучести НК; имитационные модели боевых действий и оценки боеспособности НК; совместное проектирование "корабль - основное оружие" и ряд других.

В конце 80-х годов значительное развитие в САПР получили методы геометрического моделирования для получения графического изображения варианта корабля в процессе его проектирования на более поздних этапах АИП и для получения координат различных его элементов в процессе разнообразных расчетов, в том числе и живучести. Для этого в математическую модель АИП была включена геометрическая модель корабля.

Наряду с методами определения количественных характеристик, в АИП постоянно совершенствовались и методы оптимизации. Так, в конце 80-х гг., в САПР, наряду с традиционными методами оптимизации, был внедрен и опробирован на ряде ТТЗ, метод многокритериальной оптимизации многоцелевого корабля.

Наряду с созданием математических моделей для АИП создавалась и специальная технология работы на САПР: разрабатывалась последовательность выполнения моделей, организация данных для расчетов (разработка баз данных), форма представления полученных результатов и многое другое. Специфика АИП потребовала проведения систематических научных работ по решению указанных выше системных задач.

С начала 80-х годов САПР 1 ЦНИИ МО стал активно использоваться для обоснования ТТЗ практически на все корабли. Первой ПЛ обоснование которой было проведено на САПР стала ПЛА пр.945А, а из НК - СКР пр.11540.

Первоначально САПР создавалась как система для стадии ИП с целью выработки рекомендации руководству по принятию решений на стадии формирования ТТЗ. Однако позже, используя достигнутый ранее результат появилась возможность автоматизировать и другие важные задачи решаемые научными организациями ВМФ. Из всех задач выделим следующие:

•обоснование планов военного кораблестроения;

•отработка общих требований к проектированию кораблей и судов и обоснование

439

Пример визуализации трёхмерной проекции вариантов надводного корабля на САПР 1 ЦНИИ МО.