Проблемы увеличения глубины погружения подводных лодок

Увеличение глубины погружения подводных лодок связано с утяжелением их прочных корпусных конструкций. Для каждой марки материала существует определенная глубина (рис. 41), после которой вес прочного корпуса начинает превышать величину, равную 35—40% от его плавучести — это тот предел, который, по мнению иностранных специалистов 2, можно отнести в состав весовой нагрузки боевой подводной лодки на корпусные конструкции, в соответствии с этим за рубежом предложено несколько способов дальнейшего увеличения глубины погружения подводных лодок:

1) компенсация избыточного веса прочного корпуса дополнительной плавучестью, которую можно создать, применив ци-стерды, заполненные керосином, бензином или другими легкими наполнителями;

2) применение специальных устройств (например крыльев), которые создают подъемную силу при движении подводной лодки, необходимую для компенсации избыточного веса прочного корпуса;

3) увеличение веса прочного корпуса за счет экономии по другим статьям весовой нагрузки;

4) увеличение веса прочного корпуса за счет уменьшения других"^ составляющих водоизмещения, что связано с некоторым ухудшением тактико-технических элементов подводной лодки;

5) улучшение прочностных характеристик корпусных конструкций путем применения рациональных геометрических форм и новых материалов с высокой удельной прочностью.

Проблемы увеличения глубины погружения подводных лодок

" Первый способ увеличения глубины погружения использован при строительстве батискафов, однако иностранные специалисты считают, что при проектировании боевых подводных лодок его невозможно практически применить. Основной недостаток батискафов — незначительная полезная нагрузка, плохая маневренность, ограниченная скорость хода, небольшая автономность, а также очень низкая живучесть при воздействии современного противолодочного оружия.

Второй способ компенсации избыточного веса прочного корпуса вызывает применительно к боевым подводным лодкам меньше возражений. Однако созданная на этом принципе подводная лодка будет иметь много общего с самолетом: она несможет двигаться с небольшими скоростями или стоять на местр без хода. В случае выхода из строя энергетической установки такая лодка должна погибнуть, хотя для спасения экипажа в проекте можно предусмотреть отделяющиеся прочные контейнеры 1.

Для использования в подводном кораблестроении третьего способа, следует применять принципы авиа- и ракетостроения. В процессе проектирования подводных лодок необходимо вести борьбу за экономию каждого грамма веса устанавливаемого на лодку оборудования. Анализ^ весовых нагрузок современных атомных подводных лодок показывает, что их весовое водоизмещение можно снизить на 5—10%, заменив стальные, бронзовые, латунные и медные детали изделями из алюминия, его сплавов или пластмассы. Значительно уменьшится вес системы кондиционирования воздуха, если отказаться от действия глубоководной подводной лодки у поверхности, где температура воды может достигать 30° С. Уменьшенная тепловая нагрузка на воздухоохладители системы .позволит существенно снизить вес холодильных машин, а следовательно, и генераторов, питающих эти машины электрической энергией.

' Значительную экономию в весе может дать микроминиатюризация электронной аппаратуры. При этом снизится не только вес самих приборов, но и уменьшится потребление электроэнергии, что в свою очередь приведет к уменьшению веса силовых кабелей, электрогенераторов, системы кондиционирования воздуха.

Подобно третьему, четвертый способ обеспечивает лишь сравнительно небольшое увеличение предельной глубины погружения. В' настоящее время на прочный корпус отводится 20% надводного водоизмещения лодки. Учитывая, что на боевой подводной лодке необходимо разместить вооружение, гидроакустическую аппаратуру, энергетическую установку и т. п., можно не ожидать значительного повышения этой величины.

Таким образом, наиболее целесообразный способ увеличения глубины погружения подводных лодок, по мнению иностранных специалистов 2,—пятый, предусматривающий-разработку новых конструкционных материалов, создание прочных корпусов с повышенной величиной отношения разрушающего давления к весу и совершенствование методов их расчета.

Анализируя Достоинства и недостатки различных конструкций прочного корпуса, специалисты считают, что для подводных лодок с глубинами погружения не более 1200 м рационально применять обычный подкрепленный цилиндрический прочный корпус. Рассматривают корпус с двумя прочными водонепроницаемыми обшивками, соединенными между собой поперечнымнабором; совместно они обеспечивают устойчивость конструкции под действием наружного гидростатического давления (так называемый «двойной корпус»). При том же относительном весе, что и обычная цилиндрическая оболочка, двойной корпус обладает важным технологическим свойством — меньшей толщиной водонепроницаемых обшивок.

Для определения суммарной приведенной толщины обшивки двойного корпуса в США ' предложена следующая приближенная формула, справедливая для корпусов обычных размеров:

^ _ 1,П6рраеч(/?о-22,5) ,^ ^ 0,75а,-8,36ррасч '

где /?о —радиус внутреннего корпуса.

в формулу (74) входит ряд численных коэффициентов, приведенных без изменений, поэтому при пользовании ею все величины следует представлять в английской системе мер (фунты, дюймы). Формулой можно пользоваться при /7расч,значительно меньших 0,09 (Тт, так как при /?расч=0,09 (Тт знаменатель становится равным нулю, а приведенная толщина обращается в бесконечность. Таким образом, для каждого материала существует определенная глубина, на которой конструкцию двойного корпуса невозможно осуществить.

Преимущества двойного корпуса по сравнению с обычной подкрепленной цилиндрической оболочкой: повышенная' устойчивость под действием наружного гидростатического давления; возможность использования пространства между обшивками для размещения цистерн вспомогательного балласта, хранилищ топлива, сжатого воздуха и т. п. К числу недостатков в первую очередь следует отнести высокую сложность изготовления конструкций. Сравнительно маленькое расстояние между обшивками и небольшая шпация практически исключают возможность двусторонней сварки обшивки двойного корпуса. В связи с этим большой интерес представляет сооб,щение2 о разработке в США метода односторонней сварки толстолистовых конструкций из стали НУ-80 без разделки кромок. При таком способе сварки покрытые специальным изолируюЩим составом электроды вводятся в зазор (6,4 мм) между свариваемыми листами, в результате чего они образуют шов по всей толщине свариваемых листов.

Кроме двойного корпуса, в США изучаются конструкции в виде нескольких сопряженных между собой сферических^ оболочек^. Теоретический объемный вес сферической оболочки меньше, чем у цилиндрической, однако технологическаясложность изготовления таких конструкций и наличие значительных неиспользуемых объемов в междубортном пространстве затрудняют применение сферических прочных корпусов на подводных лодках. Весьма перспективными конструкциями прочных корпусов считаются в США многослойные цилиндрические оболочки, позволяющие решить проблему соединения конструкций из высокопрочных плохосвариваемых металлов. Разрабатываются двухслойные оболочки из однородных и неоднородных материалов, а также трехслойные оболочки, состоящие из наружной и внутренней металлических обшивок и промежуточного не-

Проблемы увеличения глубины погружения подводных лодок

Рнс. 42. Продольный разрез глубоководной подводной лодкн «Долфин» •н типы прочных корпусных конструкций. ■ / — цилиндрическая оболочка, подкрепленная тавровыми шпангоутами; 2 —двойной корпус; 3 — двухслойная подкрепленная цилиндрическая оболочка; 4 — многослойная неподкрепленная цилиндрическая оболочка; 5 — цилиндрическая оболочка из стеклопластика.

металлического заполнителя. Схема двойного корпуса экспериментальной подводной лодки «Долфин», а также некоторые типы разрабатываемых в США прочных корпусных конструкций показаны на рис. 42'.

Прочный корпус современной подводной лодки имеет большое количество отверстий для прохода гребных валов, мачт выдвижных устройств, торпедных аппаратов, трубопроводов, электрокабелей и т. п. Иностранные специалисты считают, что конструктивное оформление отверстий для прохода валов и мачт выдвижных устройств станет наиболее серьезной проблемой при создании глубоководных лодок, так как существующие уплотнения, рассчитанные на меньшие глубины, не отвечают предъявляемым к ним требованиям. Поэтому рекомендуется избегать прохода через прочный корпус вращающихся и перемещаю щихся валов, а также по возможности выносить механизмы в междубортное пространство.

Условия боевой деятельности глубоководных лодок позволят сократить число выдвижных устройств, а применяемые в настоящее время оптические перископы в дальнейшем можно будет заменить телевизионными камерами.

Некоторое количество отверстий (для прохода трубопроводов и электрокабелей) в корпусе подводной лодки совершенно необходимо. При проектировании глубоководных лодок американ-

Проблемы увеличения глубины погружения подводных лодок

Рнс. 43. Устройства для ввода кабеля внутрь прочного корпуса подводной лодки: а — для многожильного кабеля; б —для одножильного кабеля. 1 — крышка; 2 — первичная герметизация; 3 — сварка; 4 — наварыш; 5 — прочный хорпус; 6 — кольцо уплотнения; 7 — стопорная гайка; в — вторичная герметизация; 3 — шайба; /О — нажимная шайба; //, /2 — внутренняя и наружная стороны прочного корпуса соответственно; 13 — провода,

ские кораблестроители рекомендуют располагать эти отверстия в концевых сферических переборках, где проще всего осуществить их подкрепление. С этой целью концевые переборки равномерно утолщают, однако это не приводит к значительному увеличению веса прочного корпуса. Возможные варианты конструктивного оформления вводов наружных электрических кабелей внутрь прочного корпуса глубоководной подводной лодки показаны на рис. 43'.

Для снижения веса внутренних трубопроводов охлаждающей воды можно применить систему с промежуточными забортными холодильниками, в которых морская вода будет охлаждать пресную воду, циркулирующую в трубопроводах при нормальном давлении.

Создание насосов, способных удалять водяной балласт из уравнительных и дифферентных цистерн на больших глубинах,— очень сложная задача, а применение продувания ограничено сравнительно небольшими запасами сжатого воздуха. На глубоководных исследовательских аппаратах для удифферентовки используют твердый балласт в виде дроби. Хотя выбрасывание балластной дроби исключает трудности, связанные с работой насосов на большой глубине, этот процесс необратим. Поэтому в качестве возможного способа удифферентовки боевых подводных лодок будущего рассматривается продувание цистерн вспомогательного балласта газами от твердотопливных ракетных двигателей.

Работы по созданию глубоководных подводных лодок ведут в капиталистических странах научно-иследовательские организации военно-морских сил и частные фирмы. На военно-морской верфи в Портсмуте (США) по программе 1961—1962 финансового года велось строительство экспериментальной подводной лодки «Долфин» водоизмещением около 1000 г, длиной 61 м, с дизель-электрической энергетической установкой. Лодка предназначена для провед^ия испытаний, связанных с созданием боевых глубоководных кораблей, а также для использования в качестве мишени при проведении учений силами противолодочной обороны.

Многие вопросы, связанные с созданием глубоководных лодок, отрабатываются в капиталистических странах с помощью подводных автономных аппаратов и батискафов. В 1966 г. в строю зарубежных военно-морских флотов находилось три батискафа (два у ВМС Франции и один у ВМС США) с глубиной погружения более 5000 м.

Характеристики некоторых глубоководных подводных лодок и батискафов капиталистических государств приведены в табл. 25.

Проблемы увеличения глубины погружения подводных лодок

Предыдущая глава Оглавление Следующая глава