Забытая мелодия для «Лиры»
Судовые ядерные энергетические установки (ЯЭУ) с жидкометаллическим теплоносителем имеют ряд неоспоримых преимуществ. Создавая оснащенные ими подводные лодки, конструкторы исходили из того, что циркулирующий в первом контуре ЯЭУ жидкий металл с высоким коэффициентом теплоотдачи обеспечивает получение рабочего «турбинного» пара с параметрами более высокими, чем в ЯЭУ с классическими водо-водяными реакторами (ВВР).
Пионерами заправки субмарин жидким металлом стали американцы. Правда, лодка такая у них была построена всего одна – SSN-575 Seawolf и реактор на ней установили тоже один – типа S2G. Охлаждался он жидким натрием. Лодку Seawolf, вступившую в состав ВМС в 1957-м, рассматривали в качестве опытной альтернативы первой в США (и в мире) атомной SSN-571 Nautilus, имевшей водо-водяной реактор S2W. В Пентагоне хотели определиться на ближайшее будущее, какая ЯЭУ для подводных лодок предпочтительнее.
Жидкометаллические перспективы прельщали. При давлении теплоносителя в первом контуре в 20 раз меньшем, чем в ЯЭУ с ВВР, температура рабочего пара после парогенератора в жидкометаллической ЯЭУ оказалась в 1,8–1,9 раза выше. Однако сама ЯЭУ у американцев получилась довольно сложной. Во втором контуре между трубками парогенератора циркулировал промежуточный теплоноситель – сплав натрия и калия, нагревающий питательную воду, которая испарялась в парогенераторе. С натрием вышло фиаско. Наблюдалась интенсивная коррозия конструкционного металла на фоне роста в последнем напряжений, которые были обусловлены значительным температурным перепадом в реакторной установке (250 градусов). И это еще не все. В случае аварии с разрывом трубок парогенератора натрий и калий вступили бы в бурную реакцию с водой, что неминуемо привело бы к тепловому взрыву.
Несмотря на очевидные теплофизические преимущества реактора S2G, американские моряки в целом остались им недовольны – ЯЭУ Seawolf оказалась менее надежной, чем у Nautilus. Кроме того, большие хлопоты доставляла необходимость постоянного поддержания высокой температуры жидкого металла при нахождении лодки в базе, чтобы он не застыл и не «дал козла», выведя субмарину из строя
Поэтому американцы эксплуатировали Seawolf c S2G недолго. Уже в 1958 году лодка прошла капитальную реконструкцию. Жидкометаллическую реакторную установку от греха подальше заменили на более привычную и надежную с ВВР S2WA – по типу реактора, установленного на Nautilus. С ним она прослужила еще долгие годы.
Кит-рекордсмен
В нашей стране задачу применения жидкометаллических ЯЭУ на атомных подводных лодках взялись решать почти одновременно с США. Это предусматривалось принятым в 1955 году постановлением Совмина СССР. Работа над проектом 645 началась вскоре после того, как в Северодвинске была заложена первая советская атомная субмарина К-3 проекта 627 «Кит» (с ВВР). Закладка там же К-27 по проекту 645 состоялась летом 1958-го, когда К-3 проходила ходовые испытания в Белом море. Через пять лет К-27 была принята в состав ВМФ СССР. Главными конструкторами проекта 645 были Владимир Перегудов и с 1956 года Александр Назаров (СКБ-143, ныне СПМБМ «Малахит»).
Сама по себе К-27 являлась «энергетической» модификацией первых советских АПЛ проектов 627 и 627А. Внешне от них и не отличалась. Главное новшество 645-го проекта заключалось в том, что вместо ВВР ВМ-А у «Китов» на экспериментальной по сути К-27 установили два реактора ВТ-1 с жидкометаллическим теплоносителем, в качестве которого использовался сплав свинца и висмута. Ядерная паропроизводящая установка (ЯППУ) с ВТ-1 была разработана конструкторским коллективом КБ-10 (будущее ОКБ «Гидропресс») под научным руководством академика Александра Лейпунского. Изготовили ЯППУ на Подольском машиностроительном заводе.
Официально отнесенная к опытным кораблям К-27 была полноценной боевой атомариной. В апреле 1964-го она отправилась с Кольского полуострова в атлантический поход к экватору всю дорогу в подводном положении, что для нашего подплава было впервые. За 1240 часов хода К-27 оставила за кормой 12 400 миль. Рекорд! Командир К-27 капитан 1-го ранга Иван Гуляев за успехи в освоении новой техники был удостоен звания Героя Советского Союза.
Как и американцы, советские моряки сразу столкнулись со сложностями эксплуатации. Это и необходимость постоянного (то есть и у причала, и при нахождении в доке) поддержания температуры первого контура свыше 125 градусов, и его загрязнение радиоактивным полонием-210 (продуктом бомбардировки висмута нейтронами), и потребность в наличии на базе спецоборудования для приготовления свежего сплава свинец-висмут и приема с борта лодки такого отработанного «коктейля», причем фонящего. Кроме того, К-27 оказалась весьма шумной и потому более заметной, нежели атомарины вероятного противника. Это огорчало адмиралов больше всего.
В мае 1968 года К-27, только-только прошедшая плановый ремонт, отправилась отрабатывать курсовые задачи боевой подготовки, а заодно и проверить работоспособность энергоустановки. Увы, «детские болезни» проекта дали о себе знать и тот поход для К-27 оказался не «крайним», а последним. Как только лодка дала полный ход, тепловыделяющие элементы в реакторе левого борта перегрелись, часть их разрушилась. Лодка всплыла и на правом реакторе вернулась в базу. К несчастью, авария имела тяжкие последствия: продукты деления проникли в обитаемые отсеки. Переоблучился весь экипаж, восемь моряков умерли в госпиталях, еще один задохнулся на борту в противогазе. Специалисты пришли к выводу, что наиболее вероятной причиной аварии стало «отравление» активной зоны реактора шлаком и окислами свинца и висмута. Это было учтено при создании новых лодочных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем. Саму К-27 восстанавливать не стали, отправили на прикол. В 1982-м ее затопили северо-восточнее Новой Земли в Карском море.
Истребитель-автомат
Опыт эксплуатации К-27 оказался драматическим, но вовсе не бесполезным. Из него были сделаны выводы, положенные в основу создания новых АПЛ с жидкометаллическими (тоже свинец-висмутовыми) реакторами и титановым прочным корпусом – одной предсерийной проекта 705 и шести серийных 705К (обобщенное название «Лира», по условной классификации НАТО – Alfa).
К разработке приступили в том же СКБ-143 под руководством главного конструктора Михаила Русанова. Построенная на Ново-Адмиралтейском заводе в Ленинграде К-64 была чисто опытной и прослужила недолго из-за аварии с застыванием теплоносителя. Серийные же шесть атомарин (К-123, К-316, К-373, К-432, К-463 и К-493), строившиеся как в Ленинграде, так и в Северодвинске на Севмашпредприятии и пополнившие флот в 1977–1981 годах, благодаря великолепным тактико-техническим данным доставили немало головной боли ВМС США.
Характеристики были получены благодаря тому, что однореакторная ЯППУ БМ-40А со свинцово-висмутовым теплоносителем превосходила водо-водяные ЯППУ других субмарин своего времени по эксплуатационной маневренности вдвое, по энергонасыщенности – в 1,5–2,5, а по удельно-массовым характеристикам – в 1,3–1,5 раза. Примечательно, что атомарины проекта 705К почти не уступали в скорости (41 узел) западным противолодочным торпедам и развивали полный ход за какую-то минуту. Располагая поистине «истребительной» верткостью, «Лиры» могли атаковать противника с самых невыгодных для них секторов, хотя и будучи обнаруженными вражеской гидроакустикой.
И это еще не все. «Лиры» оснащались комплексными системами автоматизированного управления энергетикой и оружием. Это позволило свести до минимума численность экипажа – она была в три раза меньше, чем у других подводных атомоходов: 31 офицер и один мичман. Интересный момент: замполит в экипаже отсутствовал, и проведение партийно-воспитательной (именно так, а не привычной в ВС СССР партийно-политической) работы возлагалось на командира. На флоте эти лодки заслуженно прозвали «автоматами».
Правда, широкого распространения и дальнейшего развития лодки проекта 705К (они входили в состав 6-й дивизии подводных лодок Северного флота) не получили. «Лиры» прослужили до начала 90-х годов (головная К-123 – до 1996-го), с одной стороны – доказав исключительные тактические стати, а с другой – выявив значительные сложности в эксплуатации, связанные прежде всего с необходимостью постоянного поддержания определенного уровня физико-химических характеристик теплоносителя, ведь сплав свинца и висмута должен был находиться неизменно в жидком состоянии.
Кроме СССР (России), столь длительного опыта применения подобных реакторов на подводных лодках нет ни у кого. Монополию в подводном атомном (как, впрочем, и в надводном) кораблестроении держат водо-водяные ядерные реакторы.
Информация