Военное дело 
 главная  |   | каталог сайтов  | автору 

 

Атомная многоцелевая подводная лодка (ПЛА) типа «Сивулф»

Командование ВМС США считает, что роль атомных многоцелевых подводных лодок (ПЛА) в будущем может существенно измениться. Наряду с решением таких традиционных задач, как уничтожение подводных и падводных кораблей противника, нарушение его океанских и морских коммуникаций, оборона своих атомных ракетных подводных лодок (ПЛАРБ), соединений надводных кораблей и конвоев, постановка минных заграждений, ведение разведки, они будут привлекаться к нанесению ударов по береговым объектам с применением крылатых ракет, обеспечивать силы флота при решении ими других задач. Подводные лодки должны эффективно действовать не только в открытом море, но и в мелководных районах, находящихся в непосредственной близости от побережья противника.

Изменение геополитической ситуации в мире и приоритетности решаемых ПЛА задач, ориентация на ведение боевых действий в прибрежных и мелководных районах, сокращение финансирования кораблестроительных программ заставили отказаться от строительства крупной серии атомных многоцелевых подводных лодок типа «Сивулф» и приступить к разработке концепции новой ПЛА, получившей условное наименование «Центурион».

Началу работ в этом направлении предшествовали исследования, проведенные с 1988 по 1991 год. Их целью было выявление новых технологий, которые могли бы обеспечить выполнение требований к перспективным ПЛА по критерию «стоимость/эффективность», а также уточнение возможностей объединения этих технологий в одном проекте под условным обозначением SSN-X. Полученные результаты создали базу для проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по программе «Центурион» (официально открыта в феврале 1991 года). Вскоре были созданы восемь комиссий, в задачу которых входила выработка требований к ПЛА нового поколения.

В октябре 1991 года начальник штаба ВМС одобрил тактико-техническое обоснование необходимости создания новой атомной многоцелевой подводной лодки. После внесения соответствующих изменений в это обоснование было принято решение о начале разработки концепции ПЛА «Центурион». В январе 1992 года штабом ВМС были определены основные тактико-технические характеристики новой атомной подводной лодки и сформулированы некоторые положения относительно характеристик ПЛА «Сивулф», которые должны были лечь в основу концепции новой лодки: сохранение уровня шумности в прежних пределах; уменьшение максимальной скорости хода; реализация новых компьютерных технологий при создании автоматизированной системы боевого управления (АСБУ); некоторое уменьшение боезапаса; увеличение эффективности применения оружия; уменьшение предельной глубины погружения; снижение численности экипажа. Ниже приводятся тактико-технические характеристики ПЛА типа «Сивулф».

тактико-технические характеристики ПЛА типа «Сивулф»

Подводное водоизмещение, т 9137
Главные размерсния, м:
длина 107,6
ширина 12,9
осадка 10,9
Мощность ядерной энергетической установки, л.с. 52 000
Скорость хода, уз:
подводная 35
надводная 20
Экипаж, человек (в том числе офицеров) 133 (12)
Вооружениевосемь торпедных аппаратов увеличенного диаметра; до 50 КР «Томахок», ПКР «Гарпун», ПЛУР мины и торпеды Мк48

Реализация новых положений должна, по мнению командования ВМС США, обеспечить снижение стоимости новой ПЛА без значительного ухудшения боевых возможностей по сравнению с лодкой типа «Сивулф», что является главной целью данной программы. Снижению стоимости будет способствовать также внедрение более гибкого и дифференцированного подхода к финансированию различных этапов проектирования и строительства ПЛА, применение специальных методов проектирования легкого и прочного корпусов, расширение допусков к некоторым корпусным конструкциям, разработка и внедрение более дешевых конструкционных материалов, сборка корпуса из крупных модулей с высокой степенью насыщенности комплектующим оборудованием.

При проектировании ПЛА «Центурион» в целях снижения стоимости предполагается использовать технологии с приемлемой степенью технического риска, в том числе системы, уже применявшиеся при создании атомных подводных лодок типов «Лос-Анджелес», «Огайо» и «Сивулф». Всего в ходе разработки концепции новой лодки рассматривалось свыше 200 современных технологий и разработок, разделенных на четыре категории. К первой отнесены те, которые использовались для создания отдельных узлов и материалов на подводных лодках типов «Лос-Анджелес» и «Огайо» (в частности, некоторые элементы АСБУ BSY-1, сталь марки HY-80, перископ типа 18), что должно, по замыслу конструкторов, способствовать снижению стоимости постройки. Во вторую включены технологии, разработанные специально для ПЛА «Сивулф», и отдельные усовершенствования ее систем. Третью категорию составляют новые разработки с невысокой степенью технического риска, которые были испытаны или будут испытаны в ближайшее время. Среди них новые композиционные материалы, обеспечивающие снижение массы корпусных конструкций, оптико-электронные линии передачи данных, новые способы снижения гидродинамического сопротивления корпуса ПЛА и т.д. В четвертую категорию включены технологии с высокой степенью технического риска. К ним относятся, например, последние достижения в области структурной акустики. Предполагается, что в целях уменьшения стоимости новой ПЛА там, где это возможно без существенного снижения боевых возможностей, будут применяться элементы, созданные с использованием уже отработанной технологии первой категории.

Для обеспечения требуемых уровней шумности, взрыво- и ударостойкости, а также живучести будут применяться в основном технологии, апробированные для ПЛА «Сивулф». Снижения массо-габаритных характеристик и стоимости при сохранении боевых возможностей новой ПЛА предполагается достичь главным образом за счет внедрения технологий третьей категории. Они, возможно, будут применяться и для создания вспомогательных механизмов, электрораспределительных систем, корпусных конструкций, в том числе бортовых антенн и автоматизированных систем боевого управления. Технологии, выделенные в четвертую категорию будут использоваться лишь частично, так как требуют значительных финансовых и временных затрат, что может привести к удорожанию проекта и затягиванию сроков проектирования и строительства. Тем не менее они могут применяться в дальнейшем в целях расширения боевых возможностей и совершенствования перспективных атомных подводных лодок.

Министерство обороны заключило контракты со 180 организациями и фирмами. В настоящее время исследования ведутся по пяти основным направлениям: радиоэлектронные системы, гидромеханика, новые материалы, механические и электрические системы, структурная акустика.

В рамках первого направления наибольшее внимание уделяется разработкам автоматизированной системы боевого управления и оптико-электронного перископа. АСБУ новой ПЛА вероятнее всего будет разрабатываться на базе системы BSY-2, созданной для атомной подводной лодки типа «Сивулф». По оценкам специалистов фирмы «Дженерал электрик», система BSY-2 может быть приведена в соответствие с требованиями, предъявляемым к ПЛА «Центурион», что обойдется дешевле, чем модернизация BSY-1, CCS Mk2 или какой-либо другой системы. Выбор BSY-2 в качестве прототипа АСБУ для новой ПЛА определяется тем, что она имеет открытую архитектуру, небольшое число языков програмирования, что позволяет легко вносить в нее изменения но мере совершенствования компьютерных технологий, а также не требует смены машинных кодов в отличие от BSY-1, где реализована закрытая архитектура и используется 27 языков программирования. Все это значительно снижает стоимость разработки програмного обеспечения. Кроме того, возможности АСБУ BSY-2 значительно выше, чем у BSY-1, что должно способствовать повышению уровня боевого управления новой ПЛА.

Стоимость автоматизированной системы боевого управления будет снижена за счет сокращения размеров антенн гидроакустических станций, расположенных в носовой оконечности и побортно, что неизбежно при уменьшении размеров ПЛА в целом. В качестве одного из возможных вариантов рассматривается установка носовой сферической антенны диаметром около 5 м, что позволит использовать с небольшими изменениями аппаратуру формирования диаграммы направленности и обработки полученных сигналов, имеющуюся на ПЛА тина «Лос-Анджелес», и, как следствие, уменьшить стоимость системы в целом. Размеры и стоимость аппаратуры АСБУ могут быть снижены также за счет расширения функциональных возможностей подсистем в ходе совершенствования програмного обеспечения.

При разработке АСБУ для новой ПЛА планируется усовершенствовать низкочастотную активную гидроакустическую станцию и системы обработки данных па базе новых быстродействующих компьютеров, что позволит существенно повысить возможности гидроакустических средств ПЛА по обнаружению и классификации целей в мелководных и прибрежных районах. Кроме того, предполагается использовать отдельные элементы системы BSY-1 (антенну с широкой апертурой и тонколинейную буксируемую антенну), установленные на атомных подводных лодках типов «Лос-Анджелес» и «Огайо». По предварительным оценкам, специалистов фирм IBM и «Электрик боут дивижн», АСБУ для ПЛА типа «Центурион» будет более компактной (число стоек уменьшится на 25 проц. по сравнению с системой BSY-2), что также позволит снизить ее стоимость.

Конечной целью научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в этой области является создание такой системы, которая обеспечивала бы полную автоматизацию процессов управления подводной лодкой.

В рамках данного направления ведутся работы по созданию оптико-электронной системы, в том числе телескопического, не проникающего в прочный корпус перископа, усовершенствованных датчиков и средств обработки полученной с их помощью информации, что позволит улучшить скрытность, возможности обзора и компоновки отсеков подводной лодки. Разработку этих систем осуществляет Управление перспективных исследовательских проектов министерства обороны США совместно с фирмой «Коллморген», а их испытания планируется провести на опытовой ПЛА «Мемфис».

Особое внимание в ходе концептуальных исследований в рамках программы создания атомной подводной лодки «Центурион» уделяется НИОКР в области совершенствования бортовых гидроакустических антенн и покрытий корпуса корабля. Дело в том, что массо-габаритные характеристики антенны с широкой апертурой, установленной на ПЛА «Сивулф», гидрофоны которой изготавливаются из титаната свинца, вероятнее всего не позволят использовать ее на ПЛА «Центурион», так как плавучесть новой атомной подводной лодки может быть недостаточной для размещения подобной антенны. Поэтому научно-исследовательские центры ВМС осуществляют активный поиск материалов для изготовления бортовых антенн. Одной из наиболее перспективных в этом плане считается пьезорезина, которая получается в результате введения частиц титаната свинца в неопреновую резину. К преимуществу этого материала следует отнести достаточно высокую прочность, эластичность, технологичность и хорошие акустические свойства, что делает его, по оценкам специалистов фирмы «Вестингауз», оптимальным для изготовления датчиков бортовых антенн. Кроме того, пьезорезина может быть с успехом применена для крепления датчиков системы активного подавления корабельных шумов, а резиновая основа позволит демпфировать вибрацию корпусных конструкций в месте установки. Ключевым звеном в использовании пьезорезины является возможность создания многослойного покрытия с вмонтированными в него предварительными усилителями гидроакустических сигналов, что позволяет уменьшить остроту проблемы структурных шумов.

Альтернативой пьезорезине может быть поливинилиденфторид, обеспечивающий акустические характеристики на уровне пьезокерамических материалов. В отличие от последних поливинилиденфторид представляет собой многослойное покрытие, в котором размещены металлические электроды и слой пьезоэлектрической пленки. К числу основных достоинств этого материала следует отнести эластичность покрытия, его невысокие плотность (равную плотности воды) и толщину (1,65 мм), что позволяет существенно снизить массо-габаритные характеристики гидроакустических антенн и делает этот материал очень привлекательным для конструкторов перспективных атомных подводных лодок. Недостатком является то, что при использовании поливинилиденфторида для изготовления бортовых гидроакустических антенн в диаграмме направленности появляются значительные боковые лепестки. Однако, как показали проведенные исследования, острота этой проблемы может быть в какой-то мере уменьшена за счет изготовления таких антенн из сегментов с острыми углами (вместо прямоугольных).

НИОКР в области гидродинамики включают: разработки компьютерной системы, позволяющей имитировать вихревые процессы, возникающие при движении подводной лодки; моделирование процессов обтекания корпуса и движителя с целью снижения шумности ПЛА и улучшения ее маневренности; поиск способов управления пограничным слоем, в том числе с помощью полимерных добавок, нагревательных элементов, специальных конструкций, способствующих выравниванию потока, и т.п.

В области создания новых материалов наибольшее внимание уделяется композиционным, которые могут быть применены для изготовления внутреннего оборудования отсеков, легких корпусов и в отдаленной перспективе прочных корпусов подводных лодок. Их внедрение может обеспечить в будущем уменьшение массы корпуса ПЛА (на 30-50 проц.), электромагнитной замстности и коррозионного износа, а также повышение технологической гибкости при выполнении строительных работ. Кроме того, под руководством министерства обороны разрабатывается концепция автоматизированной системы обработки данных и управления датчиками, встроенными в корпус атомной подводной лодки для контроля за состоянием композиционных материалов.

НИОКР в рамках четвертого направления ориентированы в основном на разработку различных энергетических систем (в том числе отличных от традиционных ядерных энергетических установок) и систем, обеспечивающих применение оружия и средств самообороны. В частности, ведутся работы по внедрению полупроводниковых технологий в конструкцию перспективных гребных электродвигателей, генераторов и других электроэнергетических систем, разрабатываются неядерные энергетические, установки на основе топливных элементов для обеспечения малошумных режимов хода, совершенствуются системы выстреливания боезапаса из торпедных аппаратов, установок вертикального пуска и т.д. Главными целями этих исследований являются снижение массо-габаритных характеристик энергетической установки, уменьшение акустической и электромагнитной заметности ПЛА.

В рамках пятого направления изучаются проблемы активного и структурного изменения шумов. В частности, разрабатывается система, позволяющая обнаруживать активные излучения противника и реагировать на них путем искажения отраженного сигнала. Это совершенно новое и перспективное направление, которому ранее не уделялось достаточно внимания, так как использование активного режима гидроакустического комплекса считалось нехарактерным для подводной лодки. Кроме того, изучаются возможности снижения уровней шумности ПЛА за счет оптимизации корпусных конструкций и внедрения новых материалов. Применительно к перспективной атомной подводной лодке эти проблемы предполагается решать комплексно, проводя оптимизацию проекта с точки зрения шумности уже на стадии предварительного проектирования.

Помимо рассмотренных выше современных технологий, разрабатываемых для атомных подводных лодок нового поколения, большой интерес представляют работы по созданию системы противоторпедной защиты ПЛА. Ее ключевыми элементами будут малогабаритная управляемая противоторпеда, система обнаружения целей и автоматизированная система управления оружием. Расчеты показывают, что для эффективного противодействия современным торпедам, имеющим скорость хода 60 уз и более, а массу взрывчатого вещества не менее 300 кг, дальность их обнаружения бортовыми средствами ПЛА должна быть не менее 500 м, время реакции (промежуток времени от обнаружения торпеды противника до выстреливания своей) не более 2 с и минимальная скорость малогабаритной торпеды свыше 30 уз. Размеры ее боевой части будут обусловлены допустимым отклонением от цели, что, в свою очередь, зависит от характеристик цели, а также маневренности торпеды и эффективности системы управления ею. По критерию «стоимость/эффективность» более предпочтительной выглядит торпеда, управляемая с подводной лодки, так как для нес не требуется разработка системы самонаведения. Для увеличения дальности обнаружения торпед противника У правлением перспективных исследований министерства обороны США совместно с несколькими частными фирмами создается процессор для обработки акустических сигналов, поступающих от систем обнаружения и классификации торпед в пассивном режиме работы гидроакустической станции, в том числе интерфейсную аппаратуру, совместимую с существующими системами, новый блок обработки данных в реальном масштабе времени, имитатор шума торпед и т.д.

Параллельно с разработкой новой крупногабаритной торпеды увеличенного диаметра совершенствуется торпеда Мк48 мод.5 в направлении увеличения дальности, скорости хода и снижения шумности. Кроме того, завершаются НИОКР по созданию нового взрывчатого вещества большей (на 50 про д.) мощности, что должно обеспечить повышение вероятности поражения подводных лодок и крупных надводных кораблей противника. В рамках данного направления разрабатываются торпедные аппараты увеличенного диаметра и малошумная система выстреливания боезапаса.

Согласно взглядам командования ВМС США, ведение минной войны (постановка, поиск и уничтожение мин) становится одной из наиболее важных задач, выполняемых атомными многоцелевыми подводными лодками. Для обеспечения выполнения этой задачи создается подводный аппарат, способный обнаруживать и уничтожать якорные и донные (в том числе заиленные) мины противника. Существует уже несколько его вариантов, однако большое внимание в настоящее время уделяется аппарату диаметром 1120 мм, на котором предполагается опробовать все новые технические решения. Одновременно ведется разработка его уменьшенного варианта, который может быть выпушен через стандартный торпедный аппарат диаметром 533 мм.

Продолжается концептуальная проработка ядерной энергетической установки новой ПЛА. Основные изменения коснутся ядерного реактора, парогенератора и систем управления. По мнению зарубежных военных специалистов, парогенератор новой конструкции, благодаря уменьшенным размерам, пространственной ориентации, увеличенной эффективности теплообменных процессов и меньшей чувствительности к качеству теплоносителя, будет иметь меньшую стоимость. Стоимость разработки ядерного реактора для ПЛА «Центурион», по предварительным оценкам, составит 725-750 млн. долларов. Помимо ядерной энергетической установки, в рамках этого направления изучаются возможности совершенствования водометного движителя ПЛА. Предполагается, что его стоимость к 2000 году может быть снижена на 40 проц. без ухудшения основных параметров. Кроме того, разрабатываются высокоэффективные и относительно недорогие аккумуляторные батареи и электрохимические генераторы, предназначенные для использования в качестве вспомогательных источников энергии на перспективных ПЛА (ориентировочный срок завершения программы 2005 год), а также магнитогидродинамические движители, внедрение которых может существенно снизить шумность подводной лодки. Следующим этапом станет создание и натурные испытания опытного образца такого движителя. На ПЛА «Центурион» предполагается использовать также новую систему аварийного продувания цистерн главного балласта. На разработку твердотопливных газогенераторов для этой системы министерство обороны выделило 2 млн. долларов.

Общая стоимость НИОКР и строительства новой атомной многоцелевой подводной лодки, по оценкам экспертов, составляет 3,4-4,4 млрд. долларов (в цепах 1992 года). В 1992 году на исследования по программе «Центурион» дополнительно выделено 23 млн., в том числе: на концептуальную разработку проекта - 15,4 млн., на анализ предложенных проектов по критерию «стоимость/эффективность» - 3 млн., на разработку дополнительных вариантов новой ПЛА - 4,6 млн. В первой половине 1992 года все предложенные концепции перспективной атомной подводной лодки были рассмотрены и оценены но следующим критериям: основные размерения, уровень использованных технологий, боевые возможности; стоимость разработок и строительства, степень технического риска, год завершения финансирования головной ПЛА, соотношение реальной и возможной угрозы США со стороны других стран, влияние на судостроительную промышленность.

В результате проведенного анализа было установлено, что на ПЛА с подводным водоизмещением до 6000 т невозможно обеспечить выполнение рассмотренных выше требований к перспективным кораблям данного класса. При сохранении шумности на уровне подводной лодки «Сивулф» неизбежно значительное снижение скорости хода и огневой мощи (использование установок вертикального пуска в данном случае невозможно). Нижний предел водоизмещения, обеспечивающего сохранение шумности на уровне ПЛА «Сивулф», оказался равным 5007 т, но этот вариант не соответствовал требованиям ВМС по скорости, боевому потенциалу, ударостойкости, живучести, пожаробезопасности, оптимальной конструкции переборок и некоторым другим параметрам. В одном из проектов новой атомной подводной лодки большинство указанных выше недостатков было устранено, однако скорость хода и боевой потенциал оставались на неприемлемо низком уровне. При разработке этих проектов использовались все современные подходы к снижению шумности ПЛ, в том числе двухкаскадная амортизация и уменьшение угловой скорости вращающихся частей механизмов.

Во вторую группу проектов, представленных на рассмотрение, были включены ПЛА водоизмещением 6000-8500 т. Большинство из них по уровню шумности и возможностям гидроакустического комплекса приближаются к характеристикам подводных лодок типа «Сивулф». В то же время боевой потенциал ПЛА, имеющей водоизмещение, близкое к нижнему пределу, составляет половину боевого потенциала ПЛА «Сивулф», так как в ней возможно размещение только четырех торпедных аппаратов диаметром 533 мм и 27 единиц боезапаса против восьми торпедных аппаратов увеличенного диаметра и 50 единиц боезапаса на ПЛА «Сивулф». В проектах атомных подводных лодок водоизмещением около 7250 т наряду с торпедными аппаратами может быть около 12 установок вертикального пуска и увеличенное количество запасных торпед. По мере возрастания водоизмещения до значений, близких к верхнему пределу, торпедных аппаратов может быть шесть - восемь, а установок вертикального . пуска - 16 и более. Кроме того, станет возможным применение автономных подводных аппаратов. В проектах ПЛА водоизмещением 6000-8500 т предусматривается использование оптимальной по критерию «стоимость/эффективность» энергетической установки, которая обеспечит выполнение требований командования ВМС по стоимости и скорости. При указанном водоизмещении на перспективной ПЛА можно обеспечить достаточные объемы для размещения аппаратуры автоматизированной системы боевого управления с увеличенными (по сравнению с ПЛА типа «Сивулф») боевыми возможностями и уменьшенной стоимостью, гидроакустической станции, сравнимой но своим характеристикам с подобной станцией на ПЛА «Сивулф», а также новых систем связи, радиоразведки и РЭП.

Боевые возможности и стоимость атомной подводной лодки водоизмещением свыше 8500 т оказываются близкими к значениям этих параметров ПЛА «Сивулф», поэтому дальнейшая разработка данного варианта признана нецелесообразной.

Выбор наилучшего проекта по указанным выше критериям должен завершиться в первой половине 1994 года, после чего командование ВМС США планирует приступить к предварительному проектированию, которое продлится до конца 1995 года. В случае одобрения предварительного проекта министерством обороны начнется разработка технического проекта, а с 1997 года - проектирование ПЛА «Центурион». Одновременно с проведением проектных работ в 1996 году будут выделены средства на предварительные закупки, а в 1998-1999-м начнется строительство головной атомной многоцелевой подводной лодки новой серии. Вступление в строй ПЛА «Центурион» ожидается в 2003 году. При продолжительности их службы не менее 30 лет и средних темпах строительства одна-две лодки в год количество атомных многоцелевых подводных лодок в ВМС США может поддерживаться на уровне 30- 60 единиц.

Капитан 3 ранга И. Долин
«Зарубежное военное обозрение» №3 1994 г.


 
[ главная | назад | наверх ]
 
 
Рейтинг@Mail.ru liveinternet.ru: показано число просмотров и посетителей за 24 часа
2001-2015 © Военное дело/Voennoe delo
Открыт 18 марта 2001