Атомные торпедные и многоцелевые подводные лодки. Проект 645
На первых АПЛ производства СССР и США использовались паропроизводящие установки, имеющие водоводяные реакторы. Однако в 1957 году в состав ВМС США вошла вторая опытная подводная лодка — «Сивульф», имеющая реактор с ЖМТ (жидкометаллический теплоноситель). Применение реакторов с жидкометаллическими теплоносителем позволяло улучшить КПД энергоустановки за счет получения на выходе реактора большей температуры теплоносителя, а также увеличения температуры перегретого пара.
В Советском Союзе к работам над аналогичным судовым реактором приступили в 1955 году. Правительственное постановление о создании опытной торпедной АПЛ проекта 645, оснащенной двухреакторной паропроизводящей установкой, имеющий ЖМТ (свинец и висмут), вышло 22.10.1955 года. Первоначально руководителем разработки атомной подводной лодки был главный конструктор В.Н. Перегудов, в 1956 г. его сменил Назаров. Наблюдающими от Военно-Морского Флота были назначены Донченко и Губкин.
На новую лодку тактико-техническое задание не выдавалось, и работы начались со стадии технического проекта: предполагалось, что атомная подлодка проекта 645 от лодки 627-го проекта должна была отличаться только энергетической установкой, что дало бы возможность максимально объективно оценить достоинства главной энергетической установки с ЖМТ. Но осуществить этот замысел полностью не получилось. В проект атомохода вносились изменения, которые обусловливались опытом эксплуатации первых АПЛ и результатами испытаний опытного образца ядерной энергоустановки, имеющей жидкометаллический теплоноситель, на испытательном стенде физико-энергетического института.
Осенью 1956 года были завершены работы по техпроекту атомной подводной лодки. Необходимо отметить, что при этом жестких требований по шумности лодки, а также влиянию акустических помех субмарины на работу бортовых ГАС не было. В рамках проектирования выполнили только расчеты критических оборотов винтов, а также воздушных шумов в отсеках корабля.
Рабочие чертежи были выпущены в ноябре 1957 года, а закладка опытного атомохода была проведена в Северодвинске15 июня 1958 года. 1 апреля 1962 года состоялся спуск АПЛ проекта 645 на воду, 30.10.1963 г. атомоход, получивший тактический номером К-27, включили в состав Военно-Морского Флота. Командиру данной атомной подводной лодки за освоение новой техники в 1966 году было присвоено звание Герой Советского Союза.
Новая АПЛ, как и лодки проекта 627, предназначалась для уничтожения транспортных судов и надводных кораблей противника во время действий в дальних морских и океанских зонах.
При изготовлении прочного корпуса был использован новый сплав стали, предел текучести которого составлял 60 кгс/мм2. Применение межотсечных плоских переборок является еще одним отличием от проекта 627. Данные переборки способны выдерживать давление в 12,5 кгс/см2. Это обеспечивало аварийное всплытие при затоплении любого отсека с глубины менее 100 метров.
Легкий корпус, ограждения рубки, балластные цистерны, а также оконечность корабля впервые изготавливались из маломагнитной стали, предел текучести которой составлял 40 кгс/мм2. Данное решение дало возможность при сохранении величины магнитного поля атомной подводной лодки практически вдвое снизить массу размагничивающего устройства, сократить на 50% мощность, потребляемую им, и вдвое — число отверстий, предназначенных для прохода кабеля устройства в прочном корпусе субмарины.
Прочный корпус АПЛ делился на 9 водонепроницаемых отсеков. Их расположение несколько отличается от проекта 627:
1. Торпедный;
2. Аккумуляторный, жилой;
3. Центральный пост;
4. Реакторный;
5. Турбогенераторный (также служит для размещения холодильных установок и вспомогательных механизмов);
6. Турбинный;
7. Электродвигательный;
8. Жилой (также, служит для размещения холодильников);
9. Жилой (в нем размещаются рулевые машины).
Перемещение реакторов большой массы ближе к носу корабля позволило улучшить дифферентовку, но такое компоновочное решение ухудшило условия обеспечения радиационной безопасности для центрального отсека, а радио- и радиолокационную рубки потребовалось переместить на нижнюю палубу.
Главная энергоустановка мощностью 35 тыс. л. с. состояла из двухреакторной паропроизводящей и двухвальной паротурбинной установок, аккумуляторной батареи и 2-х автономных (на АПЛ проекта 627 - навесные) турбогенераторов.
Суммарная мощность входящих в состав главной энергоустановки двух ядерных реакторов ВТ-1, имеющих жидкометаллический теплоноситель (свинец-висмут), составляла 146 мВт. На выходе из реактора температура теплоносителя составляла 440°С, температура перегретого пара составляла до 355°С. Реакторы имели ряд эксплуатационных преимуществ. Например, для их расхолаживания не использовались парогенераторы, а насосы первого контура работали за счет естественной циркуляции сплава, а также включения каналов расхолаживания. Исключалась возможность распространения во второй контур и в энергетические отсеки радиоактивности при нарушении плотности парогенераторов из-за большой разницы давлений во втором и первым контурах.
В состав АТГ (автономный турбогенератор) входили однокорпусная активная турбина, имеющая редуктор, конденсатор и электрогенератор постоянного тока. На турбогенераторе правого борта использовался планетарный редуктор. Мощность на клеммах при частоте вращения 1,5 тыс. оборотов в минуту при напряжении 320 В составляла 1600 кВт. Автономные турбогенераторы давали возможность осуществлять широкое маневрирование подлодки при любых режимах работы главной энергоустановки и длительном ходе под гребными электродвигателями в случае выхода из строя главных турбозубчатых агрегатов (субмарина оснащалась двумя двигателями подкрадывания ПГ-116, мощность каждого 450 л.с.).
Использование вспомогательной дизель-электрической установки в отличие от лодок 627-го проекта не предусматривалось (конструкторы атомохода опрометчиво полагали, что автономные турбогенераторы обеспечат необходимую надежность энергоустановки).
Впервые применили новую систему поддува а также контроля за давлением в отсеках, которая управлялась из центрального поста.
Центральный пост атомной подлодки проекта 645 по сравнению с субмаринами проекта 627стал более удобным и просторным. По составу гидроакустического, телевизионного, радиолокационного и штурманского вооружения, а также средствам связи корабль был практически аналогичным атомной подлодке проекта 627 (РЛС «Накат-М», ГАС «Арктика-М», комплекс навигации «Плутон-645»). Кроме того на подлодке установили второй перископ, который повысил надежность визуального наблюдения.
Торпедное вооружение атомной подлодки проекта 645 состояло из 4-х носовых 533-миллиметровых торпедных аппаратов с боекомплектом 12 торпед СЭТ-65 и 53-57. Впервые в мировой практике на подлодках проекта 645 для торпедных аппаратов было использовано устройство быстрого заряжания. Для каждого торпедного аппарата оно имело индивидуальные механизмы подачи торпед, которые позволяли осуществлять одновременное заряжание.
Группа специалистов за создание энергоустановки нового типа для атомной подводной лодки проекта 645 в 64-м году получила Ленинскую премию.
Технические характеристики атомной подводной лодки проекта 645:
Наибольшая длина – 109,8 м;
Наибольшая ширина – 8,3 м;
Средняя осадка – 5,9 м;
Нормальное водоизмещение – 3420 т;
Полное водоизмещение – 4380 т;
Запас плавучести – 28,0 %;
Предельная глубина погружения – 300 м;
Рабочая глубина погружения – 270 м;
Максимальная скорость подводного хода – 30,2 узлов;
Надводная скорость – 14,7 узлов;
Автономность – 50 суток;
Экипаж – 105 человек.
В легком корпусе корабля в процессе эксплуатации появились большое количество трещин различной протяженности. Как стало известно, основной причиной растрескивания было то, что маломагнитная сталь имеет низкую коррозионно-механической прочность: при воздействии морской воды в стали развивалась межкристаллическая коррозия, которая приводила к образованию трещин. От использования на подлодках маломагнитной стали в дальнейшем решили отказаться. Кроме того в ходе эксплуатации не оправдало себя и размагничивающее устройство. Выяснилось, что оно неудовлетворительно спроектировано, стабильность магнитного поля и его степень компенсации были недостаточными.
Как показал опыт эксплуатации субмарины проекта 645, таким же неудачным решением был и отказ от использования дополнительной дизель-энергетической установки.
Как выяснилось, меры по снижению акустического поля атомной подводной лодки проекта 645 были недостаточными. Шумность лодки была не только выше шумности атомной подлодки американских ВМС, но и во много раз превышала требования, установленные Военно-Морским Флотом СССР. Уже во время эксплуатации лодки были проведены доработки, основной целью которых было повышение акустической скрытности АПЛ.
Однако главные сложности во время эксплуатации подлодки доставила энергоустановка с реакторами на жидкометаллическом теплоносителе. При длительной стоянке и доковании эксплуатация лодки усложнилась значительно: необходимо было поддерживать температуру теплоносителя первого контура выше температуры плавления, которая составляла 125°С. Проведение ремонтных работ по первому контуру затруднялось из-за загрязнения его оборудования высокоактивным полонием-210, который образовывался при нейтронном излучении висмута.
Оборудование места базирования атомной подводной лодки с реактором на жидкометаллическом теплоносителе значительно усложнилось (была необходима система приготовления сплава, устройства и емкости для приема радиоактивного теплоносителя с субмарины).
Подводная лодка К-27 после вступления в строй совершила два полностью автономных похода. Во время походов атомная подлодка ходила на разных скоростях и глубинах (вплоть до рабочих). При этом особенности главной энергоустановки не накладывали на эксплуатацию корабля каких-либо ограничений.
К-27 в мае 1968 года вышла в море. Основными задачами похода были проверка работоспособности энергоустановки, а также отработка учебно-боевых задач. 24 мая во время проверки параметров работы главной энергоустановки на режимах полного хода в реакторе случилось резкое падение мощности. При этом отмечались значительный рост давления в газовой системе первого контура, увеличение в буферной емкости уровня теплоносителя и появление в аварийном конденсаторе воды.
Наиболее вероятной причиной аварии, в результате которой девять членов экипажа подлодки погибли, являлось резкое ухудшение теплосъема в активной зоне из-за попадания в неё шлаков и окислов сплава свинец-висмут.
В связи со случившейся аварией потребовались дополнительные исследования воздействия на состояние поверхностей контура и циркуляцию теплоносителя сплава и окислов, растворенных в нем, изучение условий образования пылевидных окислов и нерастворимых шлаков. Полученные результаты использовались при разработке главной энергоустановки для лодок проекта 705.
После аварии восстановление АПЛ К-27 признали нецелесообразным. На протяжении 13 лет лодка находилась в резерве, после чего ее затопили в Карском море.
В Советском Союзе к работам над аналогичным судовым реактором приступили в 1955 году. Правительственное постановление о создании опытной торпедной АПЛ проекта 645, оснащенной двухреакторной паропроизводящей установкой, имеющий ЖМТ (свинец и висмут), вышло 22.10.1955 года. Первоначально руководителем разработки атомной подводной лодки был главный конструктор В.Н. Перегудов, в 1956 г. его сменил Назаров. Наблюдающими от Военно-Морского Флота были назначены Донченко и Губкин.
На новую лодку тактико-техническое задание не выдавалось, и работы начались со стадии технического проекта: предполагалось, что атомная подлодка проекта 645 от лодки 627-го проекта должна была отличаться только энергетической установкой, что дало бы возможность максимально объективно оценить достоинства главной энергетической установки с ЖМТ. Но осуществить этот замысел полностью не получилось. В проект атомохода вносились изменения, которые обусловливались опытом эксплуатации первых АПЛ и результатами испытаний опытного образца ядерной энергоустановки, имеющей жидкометаллический теплоноситель, на испытательном стенде физико-энергетического института.
Осенью 1956 года были завершены работы по техпроекту атомной подводной лодки. Необходимо отметить, что при этом жестких требований по шумности лодки, а также влиянию акустических помех субмарины на работу бортовых ГАС не было. В рамках проектирования выполнили только расчеты критических оборотов винтов, а также воздушных шумов в отсеках корабля.
Рабочие чертежи были выпущены в ноябре 1957 года, а закладка опытного атомохода была проведена в Северодвинске15 июня 1958 года. 1 апреля 1962 года состоялся спуск АПЛ проекта 645 на воду, 30.10.1963 г. атомоход, получивший тактический номером К-27, включили в состав Военно-Морского Флота. Командиру данной атомной подводной лодки за освоение новой техники в 1966 году было присвоено звание Герой Советского Союза.
Новая АПЛ, как и лодки проекта 627, предназначалась для уничтожения транспортных судов и надводных кораблей противника во время действий в дальних морских и океанских зонах.
При изготовлении прочного корпуса был использован новый сплав стали, предел текучести которого составлял 60 кгс/мм2. Применение межотсечных плоских переборок является еще одним отличием от проекта 627. Данные переборки способны выдерживать давление в 12,5 кгс/см2. Это обеспечивало аварийное всплытие при затоплении любого отсека с глубины менее 100 метров.
Легкий корпус, ограждения рубки, балластные цистерны, а также оконечность корабля впервые изготавливались из маломагнитной стали, предел текучести которой составлял 40 кгс/мм2. Данное решение дало возможность при сохранении величины магнитного поля атомной подводной лодки практически вдвое снизить массу размагничивающего устройства, сократить на 50% мощность, потребляемую им, и вдвое — число отверстий, предназначенных для прохода кабеля устройства в прочном корпусе субмарины.
Прочный корпус АПЛ делился на 9 водонепроницаемых отсеков. Их расположение несколько отличается от проекта 627:
1. Торпедный;
2. Аккумуляторный, жилой;
3. Центральный пост;
4. Реакторный;
5. Турбогенераторный (также служит для размещения холодильных установок и вспомогательных механизмов);
6. Турбинный;
7. Электродвигательный;
8. Жилой (также, служит для размещения холодильников);
9. Жилой (в нем размещаются рулевые машины).
Перемещение реакторов большой массы ближе к носу корабля позволило улучшить дифферентовку, но такое компоновочное решение ухудшило условия обеспечения радиационной безопасности для центрального отсека, а радио- и радиолокационную рубки потребовалось переместить на нижнюю палубу.
Главная энергоустановка мощностью 35 тыс. л. с. состояла из двухреакторной паропроизводящей и двухвальной паротурбинной установок, аккумуляторной батареи и 2-х автономных (на АПЛ проекта 627 - навесные) турбогенераторов.
Суммарная мощность входящих в состав главной энергоустановки двух ядерных реакторов ВТ-1, имеющих жидкометаллический теплоноситель (свинец-висмут), составляла 146 мВт. На выходе из реактора температура теплоносителя составляла 440°С, температура перегретого пара составляла до 355°С. Реакторы имели ряд эксплуатационных преимуществ. Например, для их расхолаживания не использовались парогенераторы, а насосы первого контура работали за счет естественной циркуляции сплава, а также включения каналов расхолаживания. Исключалась возможность распространения во второй контур и в энергетические отсеки радиоактивности при нарушении плотности парогенераторов из-за большой разницы давлений во втором и первым контурах.
В состав АТГ (автономный турбогенератор) входили однокорпусная активная турбина, имеющая редуктор, конденсатор и электрогенератор постоянного тока. На турбогенераторе правого борта использовался планетарный редуктор. Мощность на клеммах при частоте вращения 1,5 тыс. оборотов в минуту при напряжении 320 В составляла 1600 кВт. Автономные турбогенераторы давали возможность осуществлять широкое маневрирование подлодки при любых режимах работы главной энергоустановки и длительном ходе под гребными электродвигателями в случае выхода из строя главных турбозубчатых агрегатов (субмарина оснащалась двумя двигателями подкрадывания ПГ-116, мощность каждого 450 л.с.).
Использование вспомогательной дизель-электрической установки в отличие от лодок 627-го проекта не предусматривалось (конструкторы атомохода опрометчиво полагали, что автономные турбогенераторы обеспечат необходимую надежность энергоустановки).
Впервые применили новую систему поддува а также контроля за давлением в отсеках, которая управлялась из центрального поста.
Центральный пост атомной подлодки проекта 645 по сравнению с субмаринами проекта 627стал более удобным и просторным. По составу гидроакустического, телевизионного, радиолокационного и штурманского вооружения, а также средствам связи корабль был практически аналогичным атомной подлодке проекта 627 (РЛС «Накат-М», ГАС «Арктика-М», комплекс навигации «Плутон-645»). Кроме того на подлодке установили второй перископ, который повысил надежность визуального наблюдения.
Торпедное вооружение атомной подлодки проекта 645 состояло из 4-х носовых 533-миллиметровых торпедных аппаратов с боекомплектом 12 торпед СЭТ-65 и 53-57. Впервые в мировой практике на подлодках проекта 645 для торпедных аппаратов было использовано устройство быстрого заряжания. Для каждого торпедного аппарата оно имело индивидуальные механизмы подачи торпед, которые позволяли осуществлять одновременное заряжание.
Группа специалистов за создание энергоустановки нового типа для атомной подводной лодки проекта 645 в 64-м году получила Ленинскую премию.
Технические характеристики атомной подводной лодки проекта 645:
Наибольшая длина – 109,8 м;
Наибольшая ширина – 8,3 м;
Средняя осадка – 5,9 м;
Нормальное водоизмещение – 3420 т;
Полное водоизмещение – 4380 т;
Запас плавучести – 28,0 %;
Предельная глубина погружения – 300 м;
Рабочая глубина погружения – 270 м;
Максимальная скорость подводного хода – 30,2 узлов;
Надводная скорость – 14,7 узлов;
Автономность – 50 суток;
Экипаж – 105 человек.
В легком корпусе корабля в процессе эксплуатации появились большое количество трещин различной протяженности. Как стало известно, основной причиной растрескивания было то, что маломагнитная сталь имеет низкую коррозионно-механической прочность: при воздействии морской воды в стали развивалась межкристаллическая коррозия, которая приводила к образованию трещин. От использования на подлодках маломагнитной стали в дальнейшем решили отказаться. Кроме того в ходе эксплуатации не оправдало себя и размагничивающее устройство. Выяснилось, что оно неудовлетворительно спроектировано, стабильность магнитного поля и его степень компенсации были недостаточными.
Как показал опыт эксплуатации субмарины проекта 645, таким же неудачным решением был и отказ от использования дополнительной дизель-энергетической установки.
Как выяснилось, меры по снижению акустического поля атомной подводной лодки проекта 645 были недостаточными. Шумность лодки была не только выше шумности атомной подлодки американских ВМС, но и во много раз превышала требования, установленные Военно-Морским Флотом СССР. Уже во время эксплуатации лодки были проведены доработки, основной целью которых было повышение акустической скрытности АПЛ.
Однако главные сложности во время эксплуатации подлодки доставила энергоустановка с реакторами на жидкометаллическом теплоносителе. При длительной стоянке и доковании эксплуатация лодки усложнилась значительно: необходимо было поддерживать температуру теплоносителя первого контура выше температуры плавления, которая составляла 125°С. Проведение ремонтных работ по первому контуру затруднялось из-за загрязнения его оборудования высокоактивным полонием-210, который образовывался при нейтронном излучении висмута.
Оборудование места базирования атомной подводной лодки с реактором на жидкометаллическом теплоносителе значительно усложнилось (была необходима система приготовления сплава, устройства и емкости для приема радиоактивного теплоносителя с субмарины).
Подводная лодка К-27 после вступления в строй совершила два полностью автономных похода. Во время походов атомная подлодка ходила на разных скоростях и глубинах (вплоть до рабочих). При этом особенности главной энергоустановки не накладывали на эксплуатацию корабля каких-либо ограничений.
К-27 в мае 1968 года вышла в море. Основными задачами похода были проверка работоспособности энергоустановки, а также отработка учебно-боевых задач. 24 мая во время проверки параметров работы главной энергоустановки на режимах полного хода в реакторе случилось резкое падение мощности. При этом отмечались значительный рост давления в газовой системе первого контура, увеличение в буферной емкости уровня теплоносителя и появление в аварийном конденсаторе воды.
Наиболее вероятной причиной аварии, в результате которой девять членов экипажа подлодки погибли, являлось резкое ухудшение теплосъема в активной зоне из-за попадания в неё шлаков и окислов сплава свинец-висмут.
В связи со случившейся аварией потребовались дополнительные исследования воздействия на состояние поверхностей контура и циркуляцию теплоносителя сплава и окислов, растворенных в нем, изучение условий образования пылевидных окислов и нерастворимых шлаков. Полученные результаты использовались при разработке главной энергоустановки для лодок проекта 705.
После аварии восстановление АПЛ К-27 признали нецелесообразным. На протяжении 13 лет лодка находилась в резерве, после чего ее затопили в Карском море.
Информация