(ОБЩЕЕ) Кузин, Никольский - ВМФ СССР 1945-1991
.pdf
Пример визуализации трёхмерной проекции варианта компоновки подводной лодки на САПР 1 ЦНИИ МО.
|
|
ПРОЕКТНЫЙ |
БЛОК |
|
|
|
||
|
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ |
ЭЛЕМЕНТОВ |
|
|
||||
КОРПУС |
ПОЛЕЗНАЯ |
ТЕХНИЧЕСКИЕ |
|
ЗАЩИТА |
ОБИТАЕМОСТЬ |
|||
|
НАГРУЗКА |
СРЕДСТВА |
|
|
|
|
|
|
|
ФОРМИРОВАНИЕ АРХИТЕКТУРНОГО |
ОБЛИКА |
|
|
||||
Определение |
Размещение |
Выбор |
схе- |
Размещение |
Размещение |
|||
элементов |
элементов |
мы |
и фор- |
элементов |
жилых и слу- |
|||
формы и ко- |
полезной |
мирование |
|
защиты |
|
жебных |
||
нструкции |
нагрузки, |
энергети- |
|
|
помещений |
|||
корпуса (ТЧ, |
ВП, надст- |
ческих |
|
|
|
|
||
переборки, |
ройки, |
отсеков |
|
|
|
|
||
палубы) |
мачты |
|
|
|
|
|
|
|
ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ |
||||||||
остойчивость |
НЕПОТОПЛЯЕМОСТЬ |
|
|
КАЧКА |
УПРАВЛЯЕМОСТЬ |
|||
|
ОЦЕНКА КОРАБЛЕСТРОИТЕЛЬНЫХ |
КАЧЕСТВ |
|
|
||||
ЭМС |
ЖИВУЧЕСТЬ |
СКРЫТНОСТЬ |
МОРЕХОДНОСТЬ |
ХОДКОСТЬ |
||||
|
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ БЛОК |
|
|
|||||
СТОИМОСТЬ |
|
|
|
СТОИМОСТЬ |
|
СТОИМОСТЬ |
||
АМОРТИЗАЦИИ |
|
|
ЭКСПЛУАТАЦИИ |
ВИЗИРОВАНИЯ |
||||
СТОИМОСТЬ |
СТОИМОСТЬ |
СТОИМОСТЬ |
|
СТОИМОСТЬ |
СТОИМОСТЬ |
|||
ПРОЕКТИ- |
СОЗДАНИЯ |
СОДЕРЖАНИЯ |
|
ЭКСПЛУАТ. |
ГСН и |
|||
РОВАНИЯ |
|
Л.С. |
|
|
ВООРУЖЕНИЯ |
|
к о н |
|
|
|
|
|
СТОИМОСТЬ |
стоимость |
|
|
|
|
|
СНАБЖЕНИЯ |
РЕМОНТА И |
|
|
|
|
|
|
|
МОДЕРНИЗ. |
|
ОПЕРАТИВНО-ТАКТИЧЕСКИЙ |
БЛОК |
|
|||
С Ц Е Н А Р И Й |
|
Т И П О В Ы Е |
ЭПИЗОДЫ |
|||
ОТМ |
|
УДАРНАЯ |
ПО |
УДАРНАЯ |
ВОССТАНОВЛЕНИЕ |
|
|
|
ЗАДАЧА |
ЗАДАЧА ПО |
БОЕСПОСОБНОСТИ |
||
типовые эпизоды |
НК |
|
БЕРЕГУ |
|
||
|
|
|
|
|
||
ПЛО |
|
АРТИЛ.БОЙ |
|
ПВО |
||
|
|
ПМО |
|
ДЕСАНТ |
другие модели |
|
|
ОПТИМИЗАЦИОННЫЙ |
БЛОК |
|
|
||
МЕТОДЫ прогнозирования
МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ
Схема 8.2. Один из вариантов схемы математических моделей
Е
Д
И
Н
А
Я
Б
А
З
А
Д
А
Н
Н
Ы
Х
442
Характеристики заводов, КБ м др. фирм; состояние НИОКР по кораблям и образцам ОиВР, осн.ТС
Данные по ТВД и флотам иностранных гогосударств
Библиотека методов оптимизации
Планирование вычислительного эксперимента
Библиотеки общематематических методов и специальных методов исследований
Методы геометрического моделирования и графического отображения «экспресс— визуализации"
Библиотеки методов анализа кораблестроительных качеств кораблей
Методы геометрического проектирования и графического отображения "удаленной графической системы"
Библиотеки методов анализа боеспособности и живучести кораблей
Библиотека общематематических статистических методов анализа; методы прогнозирования
Формирование "твердотельных" изображений и анимации эпизодов функциони— рования
ФОРМИРОВАНИЕ |
И ВЕДЕНИЕ |
|
ПРОГРАММЫ |
BOEHHОГО |
|
КОРАБЛЕСТРОЕНИЯ |
||
Определение технической и |
||
финансовой |
реализуемости |
|
выбранного |
варианта программы; |
|
прогнозирование |
численности и |
|
состояния |
корабельного состава |
|
I ЭТАП ОПТИМИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ТТЭ ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОРАБЛЕЙ :
Выбор состава ОиВР и БЗ; определение типажа и принципиальных решений по ТС.
Опреление |
ТТЭ корабля в |
1—м |
приближении |
II ЭТАП ОПРЕДЕЛЕНИЕ АРХИТЕКТУРНОГО
ОБЛИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО КОРАБЛЯ
Разработка схем общего расположения;
размещение основных комплексов ОиВР: компоновка компоновка агрегатов
и подсистем ТС корабля
Разработка принцип. схем |
и |
|
подсистем, |
комплексов |
|
агрегатов, |
определение |
их |
МГХ и ТТХ; компон. блоков |
||
помещений, |
раэмещение БП |
|
Определение |
водоизмещения |
|
и ГРK корабля; оценка кораблестроительных качеств
Определение ТТЭ корабля во 2-м приближениии с учетом
архитектурно-ком- поновочных решений
III ЭТАП РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖЕЙ ОБЩЕГО
РАСПОЛОЖЕНИЯ, СХЕМ БОЕВЫХ KOНТУРОВ, УТОЧНЕНИЕ И ДЕТАЛИЗАЦИЯ ГЭУ, ПЭУ, ОКС И ОКУ
Насыщение геометрической модели оборудованием, меха-
низмами и устройствами
Поверочные расчеты нагрузки масс вместимости; уточнение ТТЭ. Анализ боеспособности и живучести корабля
Определение стоимости постройки и эксплуатации корабля. прогнозируемых характеристик его жизненного цикла.
IV ЭТАП МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ПРОЕКТИРУЕМОГО КОРАБЛЯ
Определение боевых возможностей на основе имитационных моделей боевого и повседнев-
ного использования
Формирование и анализ результатов имитационного моделирования; изготовление отчетных документов
Задачи флота, состояние корабельного состава; выделяемые ресурсы
Данные па ТТЭ кораблей:
ТТХ их ОиВР, основным ТС
Средства статистической обрабоки и построения регрессий
Библиотеки
кораблей
прототипов
Каркасы
корпусов
Библиотеки изделий и агрегатов; их моделей и образов
Библиотека
элементов
насыщения; шаблоны до— кументов и
схем
Изготовление чертежей об— щего расположения и функ—
циональных
схем
Схема 8.3. Общая схема последовательности этапов автоматизированного ИП.
443
этих требований;
•обоснование направлений развития корабельного вооружения и корабельной техники на перспективу;
•оптимизация срока службы корабля и оценка целесообразности модернизации;
•оценка новых проектных решений, которые прямо не оказывают влияния на ТТЗ (например, компоновка корабля и ее влияние на эффективность через живучесть и т.п.);
•научно-техническое сопровождение, когда с использованием САПР осуществлялась оценка отклонения от ТТЗ и получались количественные показатели для эксперти-
зы готового проекта.
Таким образом, в середине 80-х гг. методология ИП, заключающаяся в рассмотрении ТТЭ корабля с оперативно-тактической, технической и экономической точек зрения с целью выбора "варианта корабля", наиболее предпочтительного в смысле эффективности решения поставленных задач и возможностей "создания и содержания корабля в составе флота", стала широко применяться для получения количественных оценок не только на этапах проектирования, но и в процессе уже последующего эксплуатационного цикла корабля. Иными словами, методология ИП стала универсальной инструментом научных организаций ВМФ (заказчик) в различных спорах с промышленностью (производитель).
Вэтот же период произошло и разделение задач АИП на взаимоувязанные этапы (схема 8.3.).
Среди методологических задач совершенствования системного подхода в настоящее время выделяют следующие:
•разработка комплексных математических моделей описания функционирования корабля, более полно учитывающих динамику взаимодействия его подсистем между собой в процессах "внешнего" (воздействие на противника и взаимодействие
свнешней средой) и "внутреннего" (учет изменения состояний подсистем) функционирования;
•согласование моделей оценки боевой эффективности (в том числе по показателям и критериям) на уровнях "система сил - корабль в целом - образцы и комплексы оружия и технических средств";
•дальнейшее совершенствование САПР как главных инструментов исследований, в значительной степени обеспечивающих реализацию методов системного подхода при проектировании кораблей на основе новых технических и программных средств.
Вцелом, теория и методы исследовательского проектирования постоянно совершенствуются
иих внедрение в практику способствует ускорению научно-технического прогресса в кораблестроении.
Поскольку ИП создавалось для стадии обоснования ТТЗ, а эта стадия создания корабля является прерогативой военных специалистов, то и в развитии теории и методов ИП наиболее
значительный вклад внесли именно военные ученые. Поэтому авторы привели в таблице 8.1. только военных ученых, внесших наибольший вклад в развитие теории и методов ИП.
8.2. Особенности проектных решений, реализованных в отечественных кораблях.
Послевоенный период явился новым этапом советского кораблестроения. Именно тогда были определены главные направления использования достижений научно-технической революции в создании новых кораблей (ПЛА, кораблей-носи- телей авиации, кораблей с ракетным вооружением и т.д.). Развитие науки, техники и производства в СССР создало необходимые предпосылки по совершенствованию тактико-технических элементов кораблей и изысканию новых путей решения возникших проблем.
Проектирование новых кораблей было связано с решением многих принципиально новых вопросов. Вместе с тем в теории и методах проектирования кораблей используемых на стадиях эскизного, технического и рабочего проектирования каких-то кардинальных изменений вначале не произошло. Только в конце 70-х годов в проектные организации стали широко внедрятся электронно-вычислительные машины. На их базе стали создаваться системы автоматизированного проектирование (САПР). Однако они, в отличии от САПР 1 ЦНИИ МО, использовались для традиционных кораблестроительных расчетов и для оформления отчетной документации (включая схемы и чертежи). Вместе с тем наиболее важные работы всегда выполнял человек. Разработка же принципиальной схемы общего расположения была прерогативой главного конструктора корабля и очевидно будет таковой всегда.
Именно разработка общего расположения является самой трудоемкой и интеллектуальноёмкой задачей. Поэтому фигура главного конструктора являлась центральной во всех последующих этапах проектирования. Вместе с тем, и он не мог в ряде случаев самостоятельно принять решение по кораблю, когда они могли идти в разрез ТТЗ, например, когда он стремился выполнить требования к проектированию кораблей и это не удавалось без отклонения от ТТЗ, или наоборот. Для разрешения этих противоречий и существовал в ВМФ СССР институт главных наблюдающих. Главный наблюдающий и был фактически тем вторым главным конструктором, который определял очень многое при проектировании корабля. Справедливости ради надо заметить, что и главный конструктор и главный наблюдающий работали не в одиночку, а вместе с большими коллективами от знаний и компетенции каждого члена которого зависело очень многое.
Схема общего расположения отечественных ПЛ и НК определялась в первую очередь размещением полезной нагрузки (вооружение, оружие и десант) и энергетической установки. Причем в процессе внедрения достижения научнотехнической революции произошли изменения в
444
схемах размещения полезной нагрузки и в схемах размещения энергетических установок (особенно у ПЛ после внедрения АЭУ).
Вместе с тем отечественным ПОДВОДНЫМ ЛОДКАМ, в отличие от зарубежных, был свойственен значительный консерватизм в архитектур- но-компоновочных решениях.
Так, например, размещение торпедного вооружения на отечественных ПЛ за весь период 1945-91 гг. практически не претерпело значительных изменений: носовые ТА сохранялись на всех ПЛ, кормовые ТА размещались только на первом поколении ПЛА и на первых двух поколениях ДПЛ. Большую проблему долгое время вызывало размещение 650-мм ТА, однако в начале 80-х гг. эта проблема была решена. Размещение КР на ПЛРК первого поколения ( п р . 6 5 9 , 675, 651) было подобно размещению "наружных" ТА на ряде ДПЛ постройки 30-50-х гг. (особенно широко эти ТА применялись на французских лодках - последние типа "Дафне") - в легкой надстройке в водонепроницаемых контейнерах, горизонтально с вертикальным наведением. Для размещения ПКР на ПЛАРК второго поколения ( п р . 6 6 1 , 670, 949) применена уже другая схема: ненаводящиеся водонепроницаемые контейнеры располагались с фиксированным углом возвышения вдоль прочного корпуса выполненного в форме восьмерки. Вообще прочный корпус в форме восьмерки впервые был применен на немецких ПЛ XXI-й серии, а затем на отечественной ДПЛ пр.613. Из-за достаточно сложной конструкции корпуса ПЛ с КР относительная масса раздела "корпус" у этих ПЛ была на 6-9% больше, чем у ПЛ других классов (таблица 8.2.). БР на ПЛ размещались в специальных отсеках за отсеком центрального поста. Эта схема была традиционной для ПЛАРБ всего мира. Исключение составляет размещение МБР на пр.941 - впереди отсека центрального поста и вне прочного корпуса. Размещение ГАС на отечественных ПЛ было традиционным и не отличалось от мировых стандартов.
Важной конструктивной особенностью всех серийных ПЛ отечественного ВМФ было то, что все они были выполнены двухкорпусными (запас плавучести более 20%), в то время как в основных ведущих морских державах строились только однокорпусные ПЛ. Переход на однокорпусную схему был возможен лишь при снижении запаса плавучести ПЛ до 10-11 %, что в ряде случаев было неприемлемо по условиям надводной непотопляемости. Зарубежные конструкторы пошли на это осознанно и получили, благодаря этому, значительное снижение полного подводного водоизмещения и, следовательно, возрастание подводной скорости при одинаковой мощности ГЭУ, а также определенное снижение акустического поля - улучшение скрытности, поскольку легкий корпус являлся естественным резонатором шумов, излучаемых прочным корпусом, и, кроме того, усиливал и гидродинамические шумы. Надо также отметить, что желание получить наиболее рациональную компоновку основных постов и жилых помещений привело зарубежных конструкторов ПЛ к всемерному сокращению количества отсеков прочного корпуса. (Для сохранения надводной непотопляемости пришлось палубы в
отсеках делать водонепроницаемыми.) В отечественном подводном кораблестроении на это не пошли и надводная непотопляемость всегда обеспечивалась только водонепроницаемыми переборками, а следовательно, значительным количеством отсеков. Принятая отечественными конструкторами концепция обеспечения надводной непотопляемости ПЛ в определенной степени себя оправдала. Вместе с тем применение бескингстонных цистерн главного балласта в оконечностях на ПЛ первых поколений было явной ошибкой (одна из причин гибели ПЛА К-8 были именно бескингстонные цистерны) и поэтому в последующим на ПЛ они почти не применялись.
Уже в 70-х гг. нашим специалистам стало ясно, что спасение экипажа гибнущей ПЛ должно решаться в основном собственными средствами. Поэтому на всех ПЛА третьего поколения стали применяться всплывающие спасательные камеры, обеспечивающие покидание экипажа практически в любой момент процесса гибели лодки. (Несколько позже подобные камеры стали применяться на ДПЛ постройки ФРГ). Применение всплывающих спасательных камер позвонило пересмотреть вопрос о прочности водонепроницаемых переборок прочного корпуса.
Наконец, в подводном кораблестроении
СССР достаточно осторожно внедрялись "альбакоровские" обводы корпуса и одновальная энергетическая установка. Так, новые обводы были внедрены только на ПЛА второго поколения в конце 60-х гг., а на ДПЛ - даже в конце 70-х гг. С начала 70-х гг. СССР остался единственной морской державой, продолжающий строить ПЛ с многовальными энергетическими установками. Одновальные энергетические установки размещались только на ПЛАТ (начиная с пр.671), ПЛАРК второго поколения ( п р . 6 7 0 , 670М) и ДПЛТ третьего поколения (пр.877). Если медленный процесс внедрения новых обводов корпуса ПЛА можно было объяснить лишь некоторым консерватизмом конструкторов и отсутствием на тот момент нужных научных отечественных разработок, то сохранение многовальной схемы ГЭУ имело веское обоснование. Так, многие специалисты, не без основания, считали, что эксплуатационное или боевое повреждение винта при одновальной энергетической установке поставит отечественную ПЛ в катастрофическое положение, поскольку в удаленных районах морей и океанах оказать ей помощь, даже в мирное время, будет очень сложно, а во время войны и невозможно. Практический же опыт однако показал, что повреждения ГЭУ чаще всего возникали из-за пожаров и в этом случае установка выходила из строя полностью. Несмотря на этот опыт полностью перейти на одновальную энергетическую установку в отечественном подводном кораблестроении так и не смогли.
Переход от ДЭУ к АЭУ не привел к резкому увеличению суммы относительной массы разделов "механическая установка" и ''электрооборудование", а также значительных изменений в других разделах (таблица 8.2.). Вместе с тем размещение АЭУ потребовало устройства на ПЛА специальных цистерн и ряд других необходимых конструкций.
445
Таблица 8.2.
Нагрузка масс некоторых боевых кораблей ВМФ СССР.
Класс |
Тип ко- |
Водоиз- |
|
Нагрузка масс по разделам относительно DСТ,% |
|
||||||
КОРПУС |
ПОЛЕЗ- |
МЕХА- |
ЭЛЕКТ- |
СИСТЕ- |
ЖИДКИЕ |
СНАБ- |
ТОПЛИ |
||||
кора- |
рабля |
мещение |
(в том |
НАЯ |
НИЧЕС |
РООБО- |
МЫ |
ГРУЗЫ |
ЖЕНИЕ |
ВО, |
|
бля |
|
стандар- |
числе |
НАГРУЗ- |
-КАЯ |
РУДО- |
|
|
И КО- |
ВОДА И |
|
|
|
тное, т |
броня НК |
КА (в том |
УСТА- |
ВАНИЕ |
|
|
МАНДА |
МАСЛО |
|
|
|
|
или |
числе бо- |
НОВКА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
твердый |
езапас+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
балласт |
перево- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПЛ) |
зимый |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
груз) |
|
|
|
|
|
|
|
ПЛАРБ |
пр.658 |
3963 |
50.8 (2.6) |
8.4 |
26 |
5.9 |
6.9 |
в МУ |
2.0 |
1.6 |
|
ПЛАРК |
пр.675 |
4430 |
56.3 (1.8) |
4.9 |
20.9 |
8.7 |
7.4 |
в МУ |
1.8 |
1.5 |
|
ПЛАТ |
пр.627 |
3021 |
48.7 (6.2) |
3.6 |
277 |
7.6 |
7.2 |
в МУ |
5.2 |
2.5 |
|
ДПЛБР |
пр.629 |
2423 |
48.6 (5.1) |
15 (2.3) |
11.6 |
13.2 |
8.4 |
в МУ |
32 |
16.3 |
|
ДПЛРК |
пр.651 |
2787 |
57.3 (5.5) |
4.2 (1.5) |
10.7 |
16.7 |
8.3 |
в МУ |
2.8 |
11.7 |
|
ДПЛТ |
пр.613 |
899 |
47.9 (2) |
6.5 (3.6) |
14 |
20.8 |
7.9 |
в МУ |
2.9 |
16.3 |
|
|
пр.641 |
1690 |
52 (1.7) |
5.8 (2.5) |
10.4 |
20.7 |
7.8 |
в МУ |
3.3 |
15.4 |
|
АВК |
пр.1123 |
11100 |
59.2 |
13.3 |
(2.8) |
9.3 |
6.6 |
6.5 |
1.7 |
3.4 |
34.4 |
КР |
пр.68бис |
13230 |
65 (22) |
17 (3.1) |
14 3 |
в КОРПУСЕ |
в МУ |
4.7 |
23 |
||
|
пр.58 |
4330 |
49 |
14.7 |
(3.3) |
18 |
7.1 |
5.4 |
2.7 |
31 |
24.4 |
|
пр.1134 |
5340 |
52.2 |
16.7 |
(2.9) |
15.2 |
4.2 |
5.5 |
24 |
3.8 |
33.4 |
ЭМ, |
пр.30бис |
2351 |
41.8 (0.3) |
14.4 |
(3.5) |
32.3 |
4.7 |
2.7 |
в МУ |
4.1 |
16 |
СКР |
пр.56 |
2719 |
45.1 (0.3) |
16.5 |
(5.0) |
23.0 |
53 |
3.2 |
3.3 |
3.6 |
20.9 |
|
пр.57бис |
3500 |
48.2 (02) |
15.6 |
(4 6) |
19.3 |
5.6 |
4.5 |
2.7 |
3.1 |
19.8 |
|
пр.61 |
3440 |
57.1 |
15.4 |
(3.1) |
9.3 |
7.3 |
6.3 |
1.0 |
3.1 |
24.7 |
|
пр.159 |
938 |
46.3 (0.2) |
17.9 |
(6.1) |
9.2 |
16.0 |
3.1 |
3.3 |
4.2 |
16.0 |
ТКА, |
М-123бис |
18 59 |
40.3 (0.7) |
25.8 (15) |
29.3 |
в КОРПУСЕ |
в МУ |
4.6 |
16.5 |
||
РКА, |
пр.183 |
56 |
55.7 (1.0) |
19.9 |
(9.3) |
20.1 |
в КОРПУСЕ |
в МУ |
43 |
20.0 |
|
МРК |
пр.125 |
45 |
46.5 (0.8) |
25.2 (11) |
14.8 |
7.8 |
1.4 |
1.2 |
31 |
37.2 |
|
|
пр.206 |
129 |
47.5 (1.4) |
20.5 |
(8.3) |
20.2 |
5.8 |
1.9 |
1.5 |
2.6 |
24.4 |
|
пр.205 |
173 |
52.5 (1.4) |
16.6 |
(6.4) |
15.5 |
8.1 |
1.9 |
1.5 |
3.9 |
22.7 |
|
пр.1234 |
610 |
47.4 (1.4) |
24.1 |
(7.2) |
14.9 |
6.8 |
2.1 |
2.2 |
2.5 |
16.3 |
МПК |
пр.204 |
440 |
46 (0.38) |
14.2 (6.4) |
17.8 |
11.2 |
3.8 |
1.5 |
5.5 |
28.3 |
|
|
пр.1124 |
800 |
39.8 |
17.7 |
153 |
7.6 |
6.8 |
2.4 |
5.6 |
16.6 |
|
БКА |
пр.191М |
53.3 |
54.2 |
25.4 |
(5.8) |
9.8 |
4.0 |
в КОРПУСЕ |
6.5 |
5.9 |
|
|
пр.1204 |
73.4 |
54.1(13) |
19.4 |
(6.1) |
9.8 |
11.1 |
в КОРПУСЕ |
5.6 |
5.3 |
|
ТЩ |
пр.254 |
530 |
57 |
18.2 |
(2.8) |
11.9 |
5.9 |
в КОРПУСЕ |
7.0 |
11.3 |
|
|
пр.266 |
735 |
60.8 |
17 (0.6) |
11.2 |
5.8 |
в КОРПУСЕ |
5.1 |
78 |
||
|
пр.265К |
285 |
48.5 |
14.4 (3.5) |
20.7 |
9.5 |
в КОРПУСЕ |
6.9 |
86 |
||
|
пр.257Д |
246 |
63.6 |
14.1 (0.5) |
9.0 |
7.6 |
в КОРПУСЕ |
5.6 |
6.4 |
||
ДК, |
пр.1171 |
3815* |
64.5 |
22.5 (0.6+ |
59 |
4.3 |
в КОРПУСЕ |
2.8 |
8.3 |
||
ДКА |
|
|
|
20.7) |
|
|
|
|
|
|
|
|
пр.771 |
800* |
59.6 |
28.5(1.1 + |
6.5 |
4.1 |
в КОРПУСЕ |
1.3 |
7.8 |
||
|
|
|
|
24.8) |
|
|
|
|
|
|
|
|
пр.1205 |
23.6* |
50.9 |
24.8(0.3+ |
9.8 |
10.9 |
в КОРПУСЕ |
3.6 |
12.7 |
||
|
|
|
|
21.2) |
|
|
|
|
|
|
|
*- с перевозимым десантом.
Всё большее значение для ПЛ приобретало обеспечение скрытности как единственной ее
защиты от неконтактного оружия и средств обнаружения по физическим полям - акустическому, магнитному, низкочастотному электромагнитному, тепловому, кильватерной следности и другим. Больше всего демаскировало ПЛ акустическое поле. Острота положения со скрытностью ПЛ усугублялось тем, что ПЛ в ВМФ СССР были провозглашены главной силой, а тогдашнему вероятному противнику удалось серьезно опередить СССР в развитии средств обнаружения и в снижении уровней подводного шума и помех работе ГАС своих НК и ПЛ. Одним из путей снижения акустического поля ПЛ могло быть снижение виброактивности оборудования в источнике, вне-
дрение принципов блочной компоновки оборудования на фундаментах (выполненных по двухкаскадной схеме амортизации), разработки амортизирующих и демпфирующих средств, систем виброизолирующих, шумопоглощающих, нерезонирующих покрытий, изучение закономерностей шумоизлучения корпусных конструкций и движителей. За счет снижения виброактивности механизмов, использования наружных и внутренних акустических покрытий, внедрения эффективных средств амортизации и комплекса других мер показатели шумности ПЛ от поколения к поколению снижались в несколько и даже в десятки раз, но проблема защиты и скрытности таким путем оставалась далеко не решенной. Таким образом, до полного решения всех проблем акустической
446
скрытности было еще далеко. Главным направлением решения указанной проблемы должно было стать т.н. комплексное акустическое проектирование ПЛ, включавшее в себя, в первую очередь, не столько подавление шумов механизмов, а оптимизацию архитектурно-компоновоч- ных решений, комплекса "корпус-движитель-дви- гатель" и т.д. К пониманию указанного пришли слишком поздно (при создании ПЛ третьего поколения), но до конца сломать сопротивление ряда генеральных конструкторов так и не успели. Если в теоретическом плане в вопросах обесшумливания ПЛ для отечественной науки не существовало тайн, то в практическом плане многие вопросы упирались в отсталую технологию отечественных машиностроительных предприятий - поставщиков оборудования для ПЛ. Кардинальное решение вопроса с технологическим переоснащением этих машиностроительных предприятий, как это было сделано в 50-60-х годах в аэрокосмической промышленности, руководством страны так до 1991 года и не было осуществлено.
В рассматриваемый период получили широкое развитие работы по увеличению глубины погружения ПЛ. Глубина погружения также считалась одним из важнейших факторов обеспечения скрытности ПЛ. Для достижения больших глубин погружения были решены многие теоретические вопросы, разработаны рациональные конструкции элементов прочного корпуса и наконец разработаны новые стали марки АК с пределом текучести более 100 кг/мм2. Эти стали были получены методом электрошлакового и вакуумнодугового переплава. Наконец, в подводное кораблестроение были внедрены титановые сплавы. Хотя абсолютная прочность этих сплавов была меньше, чем у стали марки АК, но благодаря значительно меньшей удельной массе их удельная прочность превосходила любую сталь. Благодаря этим конструкционным материалам отечественные ПЛ превосходили зарубежные аналоги по глубине погружения.
Увеличение автономности плавания ПЛА потребовало дальнейшей разработки средств обитаемости: различных средств очистки и регенерации воздуха, кондиционирования воздуха, аппаратуры газового, дозиметрического и радиометрического контроля, средств и методов ликвидации радиоактивных загрязнений, оборудования медицинских помещений, камбузного оборудования, разработки продуктов максимально готовых к использованию в условиях лодки. Системы регенерации воздуха на ПЛА первого поколения была основана на химических поглотителях углекислоты, что было крайне неудобно и пожароопасно. Только в конце 60-х годов удалось создать надежные системы регенерации воздуха для ПЛА. Важной особенностью отечественных ПЛА было размещение жилых помещений экипажа не в одном блоке, как на всех зарубежных ПЛА, а в двух - носовом и кормовом. Наконец, общим отличием всех отечественных ПЛА было размещение офицеров в многоместных каютах.
Применительно к НАДВОДНЫМ КОРАБЛЯМ технический прогресс оказывал свое влияние по разному. Так, появление ракетного оружия и радиоэлектронных средств принципиального влия-
ния на проблемы проектирования таких кораблей, как АВК, ДК, ТЩ, МПК, ТКА и ряд других, не оказал. Вместе с тем облик многоцелевых кораблей класса КР, ЭМ и СКР под их воздействием стал быстро меняться. Оснащение их ракетным оружием и радиоэлектронными средствами потребовало с новых позиций подойти к вопросам их общего расположения. На этих кораблях, при сохранении относительной массы боезапаса на прежнем уровне, объемы погребов боезапаса увеличились в 2.5-3 раза по сравнению с кораблями постройки 50-х гг. Так, например, удельный объем погребов 130-мм артиллерийского боезапаса составлял всего 5.5 мЗ/т, а погреба зенитных ракет уже более 15 мЗ/т. Конечно, проектирование АВК отечественными конструкторами вызывало определенные сложности, но в теоретическом плане все принципиальные вопросы были понятны и трудности вызывали лишь то, что "выдумывали" руководители ВМФ (размещение специальных газоотводных устройств, ПКР, средств РЭБ, флагманского командного пункта и т.д.).
В этот же период возросли потребные площади на размещение постов управления комплексами оружия и вооружения. В результате этого относительный объем помещений, занятых полезной нагрузкой вырос в 1.5-2 раза и составил до 30-40% всего объема корпуса с надстройкой (таблица 8.3). Причем до 30% этого объема приходилось уже на погреба боезапаса (до 12% всего объема корабля). При значительном увеличении удельного объема полезной нагрузки произошло резкое увеличение объема корпуса корабля, а следовательно, возросла и его относительная масса с 42-43% до 52-57% (таблица 8.2). В конечном итоге всё это привело к тому, что высота борта и размеры надстроек стали быстро увеличиваться. При этом ракетные погреба, из-за больших габаритов ракет, не только не умещались ниже уровня ватерлинии, что ранее было непременным условием расположения артиллерийских погребов, но и в ряде случаев вышли на верхнюю палубу. Это привело к тому, что уже более 40% длины корабля занимали взрывоопасные помещения.
Сцелью облегчения корпусных конструкций
вэтот период широкое распространение получили алюминиевые сплавы, из которых изготавливали мачты, надстройки, выгородки и различные зашивки на крупных НК. (В отечественном флоте только в 80-х годах было принято решение о прекращении использования алюминиевых сплавов
вкорпусных конструкциях из-за их пожароопасности). Корпуса почти всех КДПП, особенно КВП
иКЭП, изготовляли из алюминиевых сплавов.
Увеличение высоты борта корабля и размещение оружия и вооружения выше ватерлинии, в надстройке и на мачтах привело к резкому повышению центра тяжести полезной нагрузки, что привело к ухудшению остойчивости кораблей. Положение еще более осложнялось из-за значительного облегчения ГЭУ (особенно после перехода на ГТУ). Для повышения остойчивости было два способа: применить твердый балласт или увеличить ширину и, следовательно, ухудшить ходовые качества. В отечественном ВМФ пошли вторым путем (таблица 8.4.). В отличие от этого
447
в ВМС США стали укладывать твердый балласт нить отличные ходовые качества своих кораблей. Наверное, это можно объяснить желанием сохра-
Таблица 8.3.
Объёмные характеристики некоторые боевых надводных кораблей ВМФ СССР.
Класс |
Тип корабля |
Весь обьем |
|
Объёмы групп помещений, % |
|
|||
Полный |
Корпус, % |
Полез-ная |
Энерго- |
Обитае- |
Коридо- |
Прочие |
||
корабля |
|
объем ко- |
|
нагрузка |
установ- |
мость и |
ры и |
помеще- |
|
|
рабля, мЗ |
|
|
ка и топ- |
снабже- |
тамбу- |
ния |
|
|
|
|
|
ливо |
ние |
ры |
|
АВК |
пр.1123 |
58000 |
83.9 |
43.7 |
22.7 |
17.8 |
8.4 |
7.4 |
|
пр.1143 |
147000 |
91.4 |
36.5 |
23.3 |
24 |
9.6 |
6.6 |
КР |
пр.58 |
14400 |
90.1 |
28.8 |
37.2 |
24.6 |
5.5 |
3.9 |
|
пр.1134 |
19000 |
80 |
32.4 |
38 |
19.7 |
7.3 |
2.6 |
ЭМ |
пр.30бис |
7500 |
86 |
14 |
53.4 |
25 |
3.8 |
3.8 |
|
пр.41 |
10000 |
93 |
17.8 |
40.3 |
32.8 |
5.5 |
3.6 |
|
пр.56 |
8800 |
89 |
20 |
40.8 |
30 |
4.5 |
4.7 |
|
пр.57бис |
12500 |
82 |
28 |
35 |
24.6 |
6.6 |
5.8 |
|
пр.61 |
14400 |
80 |
30.6 |
31 |
27.8 |
6.0 |
4.6 |
СКР, |
пр.42 |
5000 |
87 |
15.8 |
47 |
30 |
4.9 |
2.3 |
МПК |
пр.50 |
4100 |
84.7 |
15.6 |
37.4 |
37.3 |
5.2 |
4.5 |
|
пр. 1124 |
3000 |
92 |
32.7 |
31.5 |
23.3 |
4.4 |
8.1 |
Таблица 8.4.
Характеристики формы корпуса некоторых боевых надводных кораблей ВМФ СССР.
Класс ко- |
|
Тип кораб- |
Нормальное |
Смоченная Относительные |
Коэффициенты теоретического чертежа |
|||||
рабля |
|
ля |
водо- |
поверхность |
|
размеры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
измещение, |
м2 |
|
L |
В |
Общей полноты |
Полноты |
Полноты |
|
|
|
т |
|
|
В |
Т |
|
КВЛ |
миделевого |
|
|
|
|
|
|
|
|
шпангоута |
||
АВК |
|
пр.1123 |
13000 |
4080 |
|
8.22 |
3.11 |
0.503 |
0.780 |
0.800 |
|
|
пр.1143 |
34000 |
8250 |
|
7.61 |
3.88 |
0.575 |
• |
0.960 |
КР |
|
пр.68бис |
15170 |
• |
|
9.58 |
3.07 |
0.497 |
• |
0.800 |
|
|
пр.58 |
4700 |
2130 |
|
8.81 |
326 |
0.490 |
0.758 |
0.799 |
|
|
пр.1134 |
6200 |
2550 |
|
9.14 |
3.14 |
0.498 |
0.769 |
0.800 |
ЭМ |
|
пр.30бис |
2675 |
1483 |
|
9.83 |
3.03 |
0.495 |
• |
0.783 |
|
|
пр.41 |
3330 |
1725 |
|
10.16 |
3.15 |
0.510 |
• |
0.800 |
|
|
пр.56 |
2860 |
1548 |
|
9.51 |
3.13 |
0.493 |
• |
0.819 |
|
|
пр.57бис |
3736 |
1820 |
|
9.61 |
3.22 |
0.500 |
• |
0.820 |
|
|
пр.61 |
4100 |
1970 |
|
9.36 |
3.31 |
0.503 |
0.768 |
0.842 |
СКР, |
|
пр.42 |
1445 |
957 |
|
8.76 |
338 |
0.509 |
• |
0.790 |
МПК |
|
пр.50 |
1130 |
853 |
|
8.96 |
3.43 |
0.490 |
• |
0.783 |
|
|
пр.1124 |
850 |
642 |
|
6.95 |
2.97 |
0.420 |
• |
0.652 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отказ в эпоху ядерного противостояния от |
ту некоторых погребов и ходового поста, которая, |
||
всякой конструктивной защиты как якобы беспо- |
однако, не спасала от прямых попаданий ракет и |
||
лезной в условиях применения ядерного оружия |
авиабомб. |
|
|
и крылатых ракет с мощными боевыми частями, |
Надо отметить, что в размещении боевых |
||
привело к тому, что все корабли, начиная с конца |
постов управления оружием отечественные кон- |
||
50-х годов, по своей конструкции представляли |
структоры, по требованию военных, постоянно |
||
развитие кораблей класса ЭМ. Так, стали появ- |
стремились учесть как |
новые веяния |
в виде |
ляться "картонные" крейсера с полным водоиз- |
создания единого боевого поста - ГКП или БИП, |
||
мещением более 10 000 т, что было невозможно |
так и пытались сохранить старые подходы, когда |
||
в прошлом. Такой подход на конструктивную |
каждый вид и даже тип оружия и вооружения |
||
защиту существовал в отечественном ВМФ до |
имел свой центральный пост управления. Такой |
||
начала 70-х годов и распространялся даже на |
подход приводил к значительному увеличению |
||
первые авианесущие корабли пр . 1123, 1143. |
суммарной площади боевых постов, но обеспе- |
||
Сворачивание конструктивной защиты на НК |
чивал большую живучесть системы управления |
||
("пассивной защиты") проходило на фоне бес- |
вооружением. Однако для кораблей лишенных |
||
примерного роста боевых возможностей многих |
защиты, каковыми и были послевоенные КР, ЭМ |
||
видов оружия, обеспечивающих ПВО и ПЛО ко- |
и СКР, эта живучесть систем управления была |
||
рабля ("активной защиты"). Именно "активная |
эфемерной. Поэтому многие зарубежные кораб- |
||
защита" длительное время рассматривалась как |
ли, как показал их осмотр специалистами, имели |
||
единственный гарант боевой устойчивости НК. |
иную схему размещения систем управления ору- |
||
Вместе с тем на всех кораблях стремились со- |
жием. Так, например, на ЭМ типа "Шеффилд" все |
||
хранить минимальную противоосколочную защи- |
управление оружием и |
вооружением |
корабля |
448
было сосредоточено в одном посту - БИП (он же и ГКП). Конечно, для более крупных кораблей было целесообразно иметь и запасной командный пост (ЗКП) с дублированием функций БИПГКП. На отечественных же кораблях "беспредел" самостоятельных боевых постов различных видов оружия и вооружения нарастал по мере усложнения систем вооружения корабля, и не было того органа, который бы мог положить конец этому.
Ведомственный подход к разработке отдельных видов оружия и вооружения при отсутствии единого органа, наделенного соответствующими полномочиями, отвечающего за всю систему вооружения корабля в целом, как в военных структурах, так и в структурах промышленности и привело к упомянутому "беспределу". Важно отметить, что именно ведомственный подход и был причиной тихого саботирования создания унифицированных пусковых установок (УПУ) для вертикального пуска ракет (ПКР, ПЛУР, ЗУР и СКР ОБЧ) и единых систем управления. Более того, ряд вопросов, связанных с нецелесообразностью создания УПУ, был "научно" обоснован. Так, отдельными ведомствами было показано, что применение УПУ, по сравнению с "оптимизированными" под каждый тип боезапаса пусковыми установками, приведет к увеличению объема погребов в 1.5 раза, что, по их мнению, было неприемлемо. Однако на практике это увеличение погребов приводило к увеличению потребного объема корпуса корабля всего на 5-6% (если даже на корабле не было других погребов и их суммарных объем составлял 10-12% - о чем было сказано выше), что было явно несущественно по сравнению с теми выгодами, которые предоставляли УПУ (выбор оптимального состава боезапаса перед каждым выходом на выполнение боевой задачи) и более выгодное обеспечение конструктивной защиты.
Общая схема размещения оружия на отечественных кораблях класса КР, ЭМ и СКР, до появления установок вертикального пуска ракет (УВП), было традиционным. Так, пусковые установки (ПУ) ПКР, ЗРК, ПЛУР и артиллерийские установки на первых кораблях размещались по линейно-возвышенной схеме ( п р . 5 8 , 61, 1123). Реактивные бомбометные установки и малокалиберные артиллерийские установки чаще всего размещались на надстройках и по борту. На последующих поколениях кораблей для ПКР и ПЛУР стали применять ПУ с побортным размещением (пр.1134, 1134А, 1134Б, 1155, 1164 и 956). Окончательно удалось перейти к новым принципам компоновки оружия только после принятия на вооружения УВП. Частично это было реализовано на п р . 1 1 5 5 , 1164 и 1144. Вместе с тем в размещении традиционных видов оружия - артиллерийского и торпедного принципиальных изменений не произошло. Среднекалиберная артиллерия размещалась в носовой или кормовой оконечности одиночно или по линейновозвышенной схеме, а малокалиберная артиллерия, кроме этого, и по борту. ТА на кораблях постройки 70-90-х гг. размещались, в основном, по борту в наводящихся или ненаводящихся аппаратах, а на ряде кораблей (пр . 1123, 1143, 1164, 1144) - внутри корпуса в средней или кормо-
вой оконечности, что было вызвано желанием обеспечить необходимый микроклимат для новых торпед.
Основной проблемой в размещении вооружения на НК всегда была проблема размещения антенных устройств различного назначения. В схеме размещения на НК антенн РЛС почти до конца 80-х гг. принципиальных изменений не происходило. На мачтах различной конфигурации (мачта-труба, башенноподобная, стержневая и т.д.) размещалось от одной до двух антенн РЛС общего обнаружения с круговым обзором, побортно на них же размещались разнообразные антенны средств РЭБ, а на крышах надстроек - антенны для приема целеуказания от авиационных и космических систем. На мачтах или крышах надстроек размещались и антенные устройства систем управления оружием. Только в конце 80-х гг. наметились революционные изменения вызванные внедрением на НК РЛС с фазированными антенными решетками (ФАР). Именно применение ФАР могло резко повысить живучесть антенн РЛС и облегчить их размещение. Антенны ГАС первоначально размещались в выдвижном обтекателе в носовой оконечности НК. Однако в середине 60-х гг. их стали размещать вначале в подкильном фиксированном обтекателе, а затем и в носовой бульбе. Таким размещением удалось резко уменьшить помехи работе ГАС (дальность обнаружения возросла) на значительных скоростях хода - однако увеличилась габаритная осадка (у небольшого корабля осадка стала как у КР). Появление буксируемой антенны ГАС в кормовой оконечности корабля стали размещать специальное устройство для опускания этой антенны на значительную глубину. Наконец, опускаемую антенну ГАС размещали на малых кораблях и катерах также в кормовой оконечности.
В период с 1945-1991 году в размещении энергетических установок произошли важные изменения. Основное изменение заключалось в повышении компактности ГЭУ и сокращении основных отсеков с 6-8 (пр.30бис, 68бис) до 2-3 (пр.1123, 61 и др.). Вместе с тем широкое внедрение ГТУ потребовало значительных объемов газоходов и воздуховодов, больших, чем у КТУ и ДУ. Наконец, для замены выработавших свой ресурс газотурбинных двигателей пришлось предусматривать специальные вырезы в палубах для их транспортировки. Требование по снижению числа оборотов винтов привело к росту размеров последних и к размещению валов под значительным углом. Это обстоятельство привело к снижению КПД комплекса "винт-корпус", т.е. к ухудшению ходовых качеств, а, следовательно, к уменьшению дальности плавания. К этому времени уже начали применять эффективные средства обесшумливания винтов, поэтому проблема снижения шумности могла решаться более оптимальным способом.
Создание безбронных кораблей достаточно большого водоизмещения только в конце 60-х годов было признано ошибочным, и на корабли стала постепенно возвращаться конструктивная защита. Вначале учеными ВМФ была сформирована концепция локальной схемы защиты, суть которой заключалась в обеспечении конструк-
449
блок, внедрены меры по снижению шумности и вибрации внутри корпуса и ряда других мероприятий. Общая холодопроизводительность холодильных машин на крупных НК достигла почти десяти миллионов ккал в час. Правда, в 60- 70-х годах на некоторых НК резко изменилась концепция размещения жилых помещений, они стали размещаться достаточно хаотично и перемешано (например, офицерские и мичманские каюты размещались практически по всему кораблю). В 80-х годах схема размещения жилых помещений вновь стала традиционной и включала однородные блоки (офицерские каюты, мичманские каюты и т.д.). За рубежом таких колебаний не было. Также как и на ПЛА, на НК постройки после 60-х годов офицеры размещались в многоместных каютах, что было неприемлемо для зарубежных НК. Надо отметить, что, по мнению авторов и многих офицеров флота, принятая специалистами по обитаемости концепции размещения командного состава корабля (офицеров и мичманов) в больших и многоместных каютах была оправдана только с точки зрения санитарных норм, но с точки зрения психологической разгрузки командного состава, это никуда не годилось. Офицеры и мичманы должны иметь одноместные каюты, даже очень небольшие, как это принято во всех ведущих морских державах (например, на НК США и Англии они по размерам напоминают купе спальных вагонов). Конечно, в многоместных кубриках и каютах легче было контролировать людей, что было немаловажно в ВМФ СССР, где дух коллективизма насаждался и в таких уродливых формах.
В послевоенный период 1945-1991 годы дальнейшее развитие получили методы проектирования КДПП. Проблемы создания этих кораблей оказались весьма сложными и заслуживают отдельного исследования. Поэтому авторы ограничились лишь упоминанием некоторых сложных вопросов при описании отдельных кораблей в предыдущих разделах.
Создание ядерного оружия заставило изменить конструкции и сами принципы защиты кораблей. В разработке требований к ПРОТИВОАТОМНОЙ ЗАЩИТЕ кораблей ВМФ не мог опереться на предшествующий боевой опыт минувших войн. Поэтому были развернуты глубокие теоретические исследования и широкие натурные испытания, направленные на изучение поражающих факторов подводного и воздушного взрывов, уточнение критерия защищённости НК и ПЛ. В результате проведенных экспериментов с ПЛ показали, что взрывостойкость их корпусов опережала возможности повышения ударостойкости оружия, вооружения, систем, устройств и других технических средств. Для эффективной защиты ПЛ необходимо было повысить ударо-
Увеличение дальности и продолжительности
стойкость ее оборудования на основе внедрения
плавания, обусловленные выходом НК в отда-
новых амортизирующих устройств. В конечном
ленные, включая тропические, районы Мирового
итоге удалось обеспечить равнопрочность корпу-
океана, поставили новые сложные задачи в
са и основного оборудования ПЛ. Сложнее об-
обеспечении необходимой жизнедеятельности
стояло депо с изучением защиты НК от воздей-
экипажей на уровне требований высокой боевой
ствия ядерного взрыва и, в частности, подводной
готовности. Впервые для НК была создана сис-
ударной волны. Однако и здесь в конце концов
тема кондиционирования, увеличены более чем в
удалось достигнуть идентичного с ПЛ решения.
два раза нормы расхода пресной воды, расши-
Кроме того, для НК имело большое значение
рены жилые, медицинские помещения, пище-
создание комплекса средств, обеспечивающих
450