Броня для бездны
ВОЕННО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ КУРЬЕР № 09/2011 (09 - 15 марта)
Броня для бездны
Космическая гонка была когда-то журналом «Детские картинки» по сравнению с ожесточенной битвой за океанские глубины. Здесь призом являлась власть над миром. Проигравший в период холодной войны мог потерять все. С какой же бешеной страстью велось это незримое сражение, сколько сгорело в нем карьер, какие ярчайшие судьбы оно высветило, какими великими победами было отмечено!
«Военно-промышленный курьер» публикует воспоминания одного из непосредственных участников тех событий. Они посвящены вводу в строй двух первых отечественных атомных подводных ракетоносцев.
Атомные подводные лодки проекта 658 с баллистическими ракетами и проекта 659 с крылатыми ракетами были созданы в чрезвычайно сжатый срок. Революционный прорыв в подводном кораблестроении удалось осуществить во многом благодаря успешной разработке эффективной главной энергетической установки, способной обеспечить сколь угодно длительное движение под водой. Данная ГЭУ была использована в серийном строительстве стратегически важных для нашей страны кораблей.
Но речь в этой статье пойдет о другом. Тогда во время глубоководных испытаний огромное внимание уделялось исследованию прочности корпусов.
Вначале были чертежи
Постройка ракетоносцев осуществлялась с использованием опыта создания первых атомных торпедных подводных лодок проектов 627 и 627А. Естественно, при этом в новые проекты пришлось внести ряд конструктивных усовершенствований и существенно изменить компоновку корпусов субмарин.
Работа над программой была достаточно обширной и носила творческий характер. Значительная ответственность ложилась на специалистов ЦКБ по корпусным конструкциям и прочности, которые в этой части (как и в ряде других) активно сотрудничали с ЦНИИ имени академика А. Н. Крылова. Требовалось создать корпуса достаточно совершенные, приспособленные к новым требованиям по мореходности, отвечающие повышенным требованиям по прочности, и компактные (увеличение длины кораблей было существенно меньше длины «врезаемых» отсеков).
Корпуса этих кораблей вне районов дополнительных отсеков по сравнению с корпусами ПЛ проектов 627 и 627А имели следующие усовершенствования, реализованные впервые. Например, все межотсечные переборки, рассчитанные на аварийное давление, были выполнены плоскими, с набором, а не безнаборными сферическими. Данное решение позволило значительно повысить боевую и эксплуатационную живучесть кораблей и уменьшить их длину.
Кроме того, цистерны главного балласта были выполнены не с поперечной, а с продольной системой набора. Такие конструкции обеспечивали бо' льшую статическую и динамическую прочность, лучшие условия эксплуатационного обслуживания (приблизительно при равных весах конструкций с продольной и поперечной системой набора).
Надо сказать, что конструкция корпуса ракетного отсека подлодки проекта 658 была выполнена с использованием ребристой цилиндрической оболочки, образованной двумя круговыми цилиндрическими сегментами со смещенными параллельными осями и соединяющей их распорной платформой, с поперечным сечением типа «восьмерки». В верхней части верхнего цилиндра для установки ракетных шахт имелось три близко друг к другу расположенных больших (диаметром 2,8 метра) выреза, каждый из которых разрезал по четыре шпангоута. Распорная платформа для прохода шахт также имела три подкрепленных выреза.
Проект 658
Проект 659
Подобная конструкция позволяла эффективно решить одну из основных задач проекта: размещение в цилиндрическом прочном корпусе с радиусом кривизны 3,4 метра вертикальных шахт для ракет Р-13 длиной 12 метров. Это потребовало расчетно-аналитической разработки достаточно высокого уровня, а также высокой квалификации конструкторских работ (в том числе в части продуманного назначения допусков в узле соединения верхних и нижних круговых ветвей шпангоутов с бимсами распорной платформы). Лишь мастерство инженеров и рабочих позволило выполнить сложные конструкции в металле.
Данные конструкции с группой больших вырезов, разрезающих по несколько шпангоутов и бимсов, были выполнены впервые лишь на ПЛ проектов 629 и 658. Более совершенной и легкой была конструкция на ПЛ проекта 658. Однако правильность всех этих решений требовалось подтвердить при глубоководных испытаниях.
Банкет за прочность
Как известно, глубоководные испытания должны отвечать на один из основных вопросов, определяющих назначение такого рода объектов: возможность безопасно погружаться на глубину, вплоть до предельной. И это погружение должно обеспечиваться в основном прочностью конструкции, воспринимающей полное забортное давление.
Прежде всего требовалось исключить возможность внезапного катастрофического разрушения при глубоководном погружении.
Заметим, что за последние 60 лет при увеличении глубин погружения боевых ПЛ с 200 до 1000 метров не было зафиксировано ни одного катастрофического разрушения корпуса. Тем не менее проблема подводного корабля каждый раз требует к себе первостепенного внимания.
«По понятным причинам надежность прочного корпуса для любой подводной лодки, - напоминает академик С. Н. Ковалев, - вопрос первостепенной важности… В надежности прочных корпусов наших подводных лодок мы никогда сомнений не имели и они нас не подводили».
Такая уверенность обеспечивается напряженными и подчас трудоемкими работами. В частности, испытание модели ракетного отсека прочного корпуса достаточно крупного масштаба осуществлялось наружным давлением до разрушения (руководителем работ была М. М. Генне, отличный специалист и обаятельная женщина). Об этой работе академик Ковалев пишет: «Каждый член комиссии по испытаниям должен был назвать давление, при котором произойдет разрушение отсека, а разницу между предсказанным и фактическим давлением, при котором произойдет разрушение (в атмосферах), внести в фонд банкета по случаю проведенных испытаний (в рублях). Я членом комиссии не был, но зная наши расчетные и конструктивные запасы, свое предположение назвал - 72,5, что сильно отличалось (в большую сторону) от других заявок. Поэтому за точность 0,5 меня подняли на смех. Я сказал: черт с вами, пишите 72. Так разрушение произошло при давлении 72,5! Случайность, конечно, но за банкет я не платил».
Однако за этими словами с элементами юмора и упоминанием случайности стоит - при множестве проблем в поле зрения главного конструктора - полное понимание проблемы прочности подводного корабля с ее теорией, экспериментом, учетом качества материала, технологии исполнения корпуса и ряда других факторов.
В ту пору наши знания о характеристиках прочности были значительно меньше, чем сегодня. Но и тогда было ясно, что вероятность потери устойчивости выше у конструкций, работающих при обжатии давлением, на которые действует больше факторов, способствующих появлению изгиба их элементов и больших механических напряжений. Достаточно очевидно, что в корпусе ПЛ проекта 658 такой конструкцией являлась конструкция ракетного отсека: здесь к обычным допустимым технологическим неправильностям формы корпуса добавлялись конструктивные факторы в виде особой общей формы корпуса и наличия больших вырезов. Соответственно в корпусе ПЛ проекта 659 особого внимания требовали сварные конструкции контейнеров, которые из-за их малого диаметра имели бо' льшую относительную погрешность изготовления, чем основной прочный корпус, они должны были быть впервые испытаны при погружении на 300 метров.
Все это необходимо было иметь в виду при проведении глубоководных испытаний.
Все глубже - к новым высотам
Глубоководные испытания проводились при участии специализированных междуведомственных комиссий, в состав которых входили представители ЦКБ-проектанта, ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, 1-го ЦНИИ Министерства обороны и др.
Принципиально следует иметь в виду, что глубоководные испытания (наряду с другими ключевыми тестами) - это своеобразный итог в создании подводного корабля. Непосредственная же подготовка испытаний предусматривает комплекс организационно-технических мероприятий, обеспечивающих обычно достаточную степень их безопасности и достижение целей такого рода работ.
В рамках подготовки рассматриваемых испытаний такие мероприятия были выполнены. Комиссии по проведению глубоководных испытаний рассмотрели и приняли основные документы, подтверждающие надежность исполнения прочных корпусных конструкций, а также сообщения о готовности тензометрических комплексов для измерения напряжений в корпусе при испытаниях.
Со своей стороны руководство ВМФ обеспечило подготовку (тренировку) экипажа к испытаниям и эксплуатации корабля. Руководство заводов-строителей обеспечило испытания опытными сдаточными командами. Обычно на каждом ответственном посту наряду с членом экипажа находился высококвалифицированный специалист из сдаточной команды (достаточно часто - из числа бывших моряков-подводников, получивших дополнительное обучение и опыт работы на заводе).
Руководство государства, судостроительной промышленности и ВМФ направило на испытания высококвалифицированных специалистов по основным профилям испытаний и вопросам строительства.
В государственных испытаниях ПЛ проекта 659 принимали участие председатель Военно-промышленной комиссии, заместитель председателя Совета министров СССР Д. Ф. Устинов, председатель Государственного комитета по судостроению Б. Е. Бутома. Оба были не только руководителями высокого ранга, но и опытными, высококвалифицированными инженерами.
В государственных (в том числе глубоководных) испытаниях ПЛ проекта 658 принимал участие главный конструктор проекта С. Н. Ковалев. Его отличало внимание как к принципиальным вопросам испытаний, так и к ключевым «мелким» вопросам (вплоть до осмотра в рабочем комбинезоне надежности уплотнения ответственных кабельных вводов в прочный корпус).
Выполнение глубоководных испытаний потребовало, как и всегда, существенного морального напряжения коллектива исполнителей. А он был достаточно большим - только штатный экипаж 80 человек. Все под руководством командира корабля должны были слаженно и напряженно работать, а успех определялся прежде всего профессионализмом и глубоким знанием дела.
Погружение осуществлялось «ступенями» - было назначено порядка десяти промежуточных глубин погружения вплоть до предельной, на которых погружение приостанавливалось для выполнения тензоизмерений и их экспресс-анализа. Проводились также осмотры «по отсекам».
Время проведения испытаний совпало с началом исследовательских и конструкторских работ, призванных определить напряженное состояние и устойчивость корпусных оболочек с большими вырезами.
Заметим, что выполненный в процессе завершения глубоководных испытаний ПЛ проекта 658 маневр аварийного всплытия и выявленные при этом особенности движения корабля инициировали в дальнейшем совершенствование подсистемы аварийного продувания подводных кораблей.
Государственные испытания завершали значительный этап развития отечественного подводного судостроения. Полученные результаты стимулировали дальнейший прогресс в совершенствовании сложной системы «Подводный корабль», прежде всего в части «Ракетное вооружение». Например, достаточно быстро был осуществлен переход от ракет надводного старта к ракетам подводного старта (с модернизацией ПЛ в рамках проекта 658М).
Начиная с этих проектов и до современных широко применяются наружные корпуса с продольной системой набора, а также рассчитываемые на аварийное давление, плоские, подкрепленные набором межотсечные переборки. Опыт же обстоятельной отработки и испытаний конструкций отсеков с поперечными сечениями в виде «восьмерок», ослабленных вырезами, может найти применение в перспективном проектировании гражданских подводных судов.
В целом выполнение программы создания подводных лодок проектов 658 и 659 положило начало развертыванию серийного строительства отечественных атомных подводных ракетоносцев. Они стали главной ударной силой ВМФ. Как отмечается в «Истории отечественного судостроения», опубликованной под редакцией академика Спасского, во второй половине 60-х годов ВМФ СССР практически сравнялся с ВМС США по числу атомных подводных лодок.
Сегодня, по прошествии пятидесяти лет, очевидно, что ввод в строй ПЛ проектов 658 и 659 внес существенный вклад в революционный прорыв в подводном кораблестроении.
