Страница 11 из 85
На следующем этапе предполагается разработать конформную фазированную антенную решетку, которая будет иметь многофункциональные возможности связи, малую ЭПР и повышенную гидродинамическую устойчивость. Как предполагается, в конечном счете новая антенна обеспечит возможность визуализации обстановки в районе боевых действий.
С целью снижения стоимости систем в них достаточно широко будут использоваться коммерческие технологии, что существенным образом отразится также и на возможностях экспортных поставок.
Развитие энергетических установок для ПЛ прогнозируется в трех направлениях: атомные, дизель-электрические и анаэробные.
Атомные пароэнергетические установки - в основном с ядерными реакторами водо-водяного типа. Реакторные установки по конструктивному исполнению могут воплотиться в моноблочные с безнасосной естественной циркуляцией теплоносителя первого контура и с активной зоной, рассчитанной на весь жизненный цикл ПЛ.
Паротурбинные установки будут развиваться как традиционно, так и на основе элетродвиже-ния. Последнее потребует увеличения мощности турбогенераторов для движения более высоких бесшумных скоростей хода в режиме электродвижения и форсажных турбинных установок для высокоскоростных режимов.
Дизель-электрические энергетические установки с полным электродвижением будут совершенствоваться за счет создания аккумуляторных батарей с большими энергоемкостью и сроком службы, более экономичных дизелей с большим сроком службы и высокоэффективных гребных электродвигателей переменного тока с системой возбуждения на постоянных магнитах.
На рубеже веков серийно строятся подводные лодки с воздухонезависимыми (анаэробными) установками. Это шведские ПЛ типа Gotland со Стир-линг-генераторами (Стирлинг-двигатель с внешним подводом тепла), немецкие ПЛ проектов 212 и 214 с электрохимическими генераторами, французские типа Agosta 90В с установкой MESMA. Последняя представляет собой паротурбогенераторный блок, пар для которого образуется в закрытом контуре-котле при сжигании этинола в среде кислорода. Разрабатываются проекты ПЛ с установками, с дизелями работающими по замкнутому циклу (голландские ПЛ семейства Моrау-1800, итальянские - типа S 1600).
Все перечисленные установки используются совместно с дизель-электрическими как вспомогательные установки подводного хода, обеспечивая увеличение дальности и времени плавания ПЛ в подводном положении в 1,5-5,0 раз, при движении на малошумной экономической скорости (порядка 3-5 узлов). Однако эти установки сложны в исполнении и в эксплуатации, а следовательно - дороги. Стоимость 1 часа хода ПЛ с анаэробными ЭУ составляет порядка 50 тыс. долларов. Особого внимания требуют вопросы взрывопожаробезопасности, так как в установках используется жидкий или газообразный кислород, водород и пр.
Россия имеет опыт эксплуатации - около 40 ПЛ проекта А615 с дизелями, работающими под водой по замкнутому циклу в 50-е годы, а также построенной в конце 80-х - опытной ПЛ проекта 613Э с ЭХГ (проектант - ЦКБ "Лазурит"). В рамках семейства ПЛ Амур, ЦКБ МТ "Рубин", совместно с разработчиком АНЭУ - СКБК, разработало проект ПЛ типа Амур ЭХГ, в котором ЭУ с запасами реагентов размещается в специальном отсеке-модуле встроенном корпус ПЛ. Подводная автономность такой ПЛ достигает 20 суток и фактически сделает неатомную ПЛ чисто подводной.
Кораблестроительные характеристики
Повышение скрытности остается одним из наиболее приоритетных направлений совершенствования ПЛ. При этом речь идет как об акустической скрытности, традиционно приоритетной при проектировании и эксплуатации подводных лодок, так и о неакустической скрытности, в частности магнитной, и скрытности от средств, фиксирующих возмущения морской среды, вызванные присутствием подводной лодки.
АПЛ имеют четыре основных источника шу-моизлучения:
- главные и вспомогательные механизмы, в частности циркуляционные насосы АЭУ;
- движители ПЛ (вибрации лопастей, кавитация и звук вращения);
- поток воды, обтекающий корпус и рули при движении ПЛ (гидродинамический шум);
- нестационарные процессы, вызывающие импульсные шумы (открывание крышек или щитов ТА,
поворот рулей, пуск оружия и т. п.).
Говоря об акустической скрытности подводных лодок, необходимо отметить, что по мере снижения уровней шума, обусловленных работой машин, механизмов и систем, основной вклад в шумность ПЛ стали вносить источники гидродинамического происхождения, в том числе движительный комплекс. Это вызвало появление нового типа движителей, так называемых "pump-jet"(т. е. движителей насосного типа). По-видимому, именно эти движители будут основными в XXI веке.
Существуют две разновидности движителей насосного типа. У первых, называемых движителями насосного типа с предварительной закруткой, статор (основание насадки), расположен перед ротором, у вторых (движители насосного типа с последующей раскруткой) - ротор расположен перед статором. Пропульсивные качества движителей обоих типов одинаковы, но движитель с предварительной закруткой имеет лучшие кави-тационные характеристики, хотя конструктивно и более сложен (рис. 2).
Разновидности движителя насосного типа "pump-jet"
Считается, что на АПЛ ВМС США типа Seawolf установлены движители насосного типа с предварительной закруткой, ввиду его меньшей шумности.
На торпедах установлены движители насосного типа с последующей раскруткой, как обеспечивающие отсутствие вращающего момента (что важно при стрельбе самовыходом) и лучшие кавитационные характеристики.
Зарубежные специалисты считают, что усовершенствование, в плане минимизации шумоизлучения, движителя насосного типа с предварительной закруткой позволит в будущем в полной мере реализовать его превосходные Пропульсивные и маневренные качества.
Движители насосного типа установлены также в Великобритании на АПЛ типа Trafalgar,
ПЛАРБ Vanguard, АПЛ Upholder, во Франции на ПЛАРБ типа Le Triomphant. Применение подобного движителя предусмотрено на всех перспективных АПЛ.
В СССР в 1988 г. движитель подобного типа испытывался на ДПЛ проекта 877В.
Самой малошумной АПЛ ВМС США считается Seawolf, которая отличается от всех предыдущих многоцелевых АПЛ существенно большим диаметром ПК (12,2 м), водоизмещением, увеличенной мощностью ЭУ, движителем "pump-jet" и, как результат, резко увеличенной, до 20 уз, тактической скоростью хода. Низкая шумность движителя обеспечивается уменьшением относительного удлинения корпуса (примерно до 8), уменьшением размера ограждения ПМУ с переносом НГР в корпус и виброизоляцией движителя от корпуса. Снижение шума механизмов обеспечивается за счет применения естественной циркуляции АЭУ в диапазоне скоростей хода до 20 уз, а также наличием отдельных маломощных комплексов вспомогательного оборудования. Предусмотрено широкое внедрение пассивных и активных средств акустической защиты, наружных и внутренних покрытий и т. п.
На АПЛ типа Seawolf установлен пост наблюдения, контроля и управления шумностью, отслеживающий источники шума ПЛ, управляющий обнаружением и подавлением так называемых добавочных шумов, превышающих установленные нормы. Операторы поста управляют параметрами шумового (акустического) портрета АПЛ в целях дезинформации противника. Информация для системы наблюдения, контроля и управления шумностью поступает от 600 датчиков, установленных на АПЛ.
Все новые и перспективные АПЛ ВМС США будут оборудованы подобными постами, как самостоятельной структурного проекта ПЛ.
Конструкторы США при снижении шумности действовали "методом добавок", т. е. внося в каждый последующий проект изменения, необходимые для устранения конкретных источников шумоизлучения. По мнению американских специалистов, в России (СССР) используется системный подход, когда в каждом последующем проекте ПЛ предпринимались общекорабельные усилия по снижению шумности с сохранением высокой скорости хода, большой глубины погружения и двухкорпусной конструкции. В СССР научное руководство, экспертиза проектов осуществлялись ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, ученые которого внесли большой вклад как собственно в снижение шумности отечественных ПЛ, так и во внедрение системного подхода к решению этой проблемы.