Как утилизируют атомные подводные лодки. Ядерный реактор: принцип работы, устройство и схема Как устроен атомный реактор на подводной лодке

В 50-х годах началась новая эра в подводном кораблестроении - при­менение для движения подводных лодок атомной энергии. По своим свойствам атомные источники энергии являются наиболее подходящи­ми для ПЛ, так как, не нуждаясь в атмосферном воздухе или в запасах кислорода, позволяют получать энергию практически неограниченно долго и в необходимом количестве.

Помимо решения проблемы в отношении длительного движения в подводном положении с высокой скоростью хода, использование атом­ного источника сняло ограничения по снабжению энергией таких отно­сительно емких ее потребителей, как приборы и системы жизнеобеспе­чения (кондиционеры, электролизеры и т. п.), навигации, гидроакусти­ки и управления оружием. Открылась перспектива использования ПЛ в арктических районах подо льдами. С внедрением атомной энергетики длительность непрерывного плавания лодок в подводном положении стала лимитироваться, как показал многолетний опыт, в основном, пси­хофизическими возможностями экипажей.

Вместе с тем с самого начала внедрения атомных энергетических установок (АЭУ) стали ясны и возникающие при этом новые сложные проблемы: необходимость обеспечения надежной радиационной защи­ты личного состава, повышение требований к профессиональной под­готовке обслуживающего АЭУ персонала, потребность в более разви­той, чем для дизель-электрической ПЛ, инфраструктуре (базирование, ремонт, доставка и перегрузка ядерного горючего, удаление отработан­ного ядерного топлива и т. д.). Позднее, по мере накопления опыта, вы­явились и другие негативные моменты: повышенная шумность атомных подводных лодок (АПЛ), тяжесть последствий аварий АЭУ и лодок с такими установками, сложность вывода из строя и утилизации отслу­живших свой срок АПЛ.

Первые предложения от ученых-атомщиков и военных моряков об использовании для движения лодок атомной энергии и в США, и в СССР стали поступать еще в конце 1940-х годов. Развертывание практических работ началось с создания проектов ПЛ с АЭУ и строительства назем­ных стендов и прототипов этих установок.

Первая в мире АПЛ была построена в США - «Nautilus» - и всту­пила в строй в сентябре 1954 г. В январе 1959 г. после завершения испытаний была принята в эксплуатацию ВМФ СССР первая отече­ственная АПЛ проекта 627. Основные характеристики этих АПЛ при­ведены в табл. 1.

С вводом в строй первых АПЛ практически без перерыва началось постепенное наращивание темпов их строительства. Параллельно шло практическое освоение применения атомной энергии в ходе эксплуа­тации АПЛ, поиск оптимального облика АЭУ и самих ПЛ.

Таблица 1

*Равно сумме надводного водоизмещения и массы воды в полностью заполненных цистернах главного балласта.
**Для американских АПЛ (здесь и далее) испытательная глубина, которая близка по смыслу к предельной.

Рис. 6. Первая отечественная серийная АПЛ (проект 627 А)

контуре атомного реактора. Наряду с водой, имеющей высокую степень очистки, которая была применена в реакторах первых АПЛ, была предпринята попытка применить для этой цели металл или сплав металлов, имеющих относительно низкую температуру плавления (натрий и др.). Преимущество такого теплоносителя виделось конструкторам, прежде всего, в возможности снизить давление в первом контуре, повысить тем­пературу теплоносителя и в целом получить выигрыш по габаритам ре­актора, что чрезвычайно важно в условиях его применения на ПЛ.

Рис. 7. Первая американская АПЛ «Nautilus»

Эта идея была реализована на второй после «Nautilus» американс­кой АПЛ «Seawolf», построенной в 1957 г. На ней был применен реак­тор S2G с жидкометаллическим (натриевым) теплоносителем. Однако на практике преимущества жидкометаллического теплоносителя ока­зались не столь существенными, как ожидалось, а по надежности и

Рис. 8. Первая отечественная АПЛ «Ленинский комсомол» (проект 627)

сложности эксплуатации этот тип реакторов существенно уступал водо-водяному реактору (с водой под давлением в первом контуре).

Уже в 1960 г. вследствие ряда выявившихся при эксплуатации непо­ладок реактор с жидкометаллическим теплоносителем на АПЛ «Seawolf» был заменен водо-водяным реактором S2WA, представлявшим собой улучшенную модификацию реактора АПЛ «NautiIus».

В 1963 г. в СССР в состав флота была введена АПЛ проекта 645, также оснащенная реактором с жидкометаллическим теплоносителем, в котором был использован сплав свинца с висмутом. В первые годы после постройки эта АПЛ успешно эксплуатировалась. Однако решительных преимуществ перед параллельно строящимися АПЛ с водо-водяными реакторами не по­казала. Вместе с тем эксплуатация реактора с жидкометаллическим тепло­носителем, особенно его базовое обслуживание, вызывала определенные сложности. Серийное строительство АПЛ этого типа не производилось, она осталась в единичном экземпляре и находилась в составе флота до 1968 г.

Вместе с внедрением на ПЛ АЭУ и непосредственно связанного с ними оборудования произошло изменение и других их элементов. Пер­вая американская АПЛ, хотя и имела большие размеры, чем ДПЛ, мало отличалась от них по внешнему виду: она имела штевневую носовую оконечность и развитую надстройку с протяженной плоской палубой. Форма корпуса первой отечественной АПЛ уже имела ряд характерных отличий от ДПЛ. В частности, ее носовой оконечности были приданы хорошо обтекаемые в подводном положении обводы, имеющие в плане очертания полуэллипса и близкие к круговым поперечные сечения. Ог­раждение выдвижных устройств (перископов, устройства РДП, антенн и др.), а также шахты люка и мостика были выполнены в виде обтекае­мого тела наподобие лимузина, откуда пошло название «лимузинная» форма, ставшая впоследствии традиционной для ограждения у многих типов отечественных АПЛ.

Для максимального использования всех возможностей по улучше­нию тактико-технических характеристик, обусловленных применени­ем АЭУ, были развернуты исследования по оптимизации формы корпу­са, архитектуре и конструкции, управляемости при движении в подвод­ном положении с высокими скоростями, автоматизации управления при этих режимах, по навигационному обеспечению и обитаемости в усло­виях длительного подводного плавания без всплытия на поверхность.

Ряд вопросов решался с использованием специально построенных опытных и экспериментальных неатомных и атомных ПЛ. В частности, в решении проблем управляемости и ходкости АПЛ важную роль сыгра­ла построенная в США в 1953 г. экспериментальная ДПЛ «Аlbасоrе», имевшая форму корпуса, близкую к оптимальной в отношении мини­мизации сопротивлению воды при движении в подводном положении (отношение длины к ширине составляло около 7,4). Ниже указаны ха­рактеристики ДПЛ «Albacore»:

Размерения, м:
длина..............................................................................................62,2
ширина.............................................................................................8,4
Водоизмещение, т:
надводное......................................................................................1500
подводное.....................................................................................1850
Энергетическая установка:
мощность дизель - генераторов, л. с.........................................1700
мощность электродвигателя *, л. с............................около 15000
число гребных валов......................................................................1
Скорость полного подводного хода, уз..............................................33
Испытательная глубина погружения, м............................................185
Экипаж, чел...........................................................................................52

* С серебряно-цинковой аккумуляторной батареей.

Эта ПЛ несколько раз переоборудовалась и длительное время ис­пользовалась для отработки гребных винтов (в том числе соосных про­тивоположного вращения), органов управления при движении с высо­кими скоростями, новых типов ТА и решения других задач.

Внедрение на ПЛ АЭУ совпало по времени с разработкой ряда прин­ципиально новых образцов вооружения: крылатых ракет (КР) для стрель­бы по берегу и для поражения морских целей, позднее - баллистичес­ких ракет (БР), средств дальнего радиолокационного обнаружения воз­душных целей.

Успехи в области создания БР наземного и морского базирования привели к пересмотру роли и места как сухопутных, так и морских си­стем вооружения, что нашло отражение и в становлении типажа АПЛ. В частности, постепенно утратили свое значение КР, предназначен­ные для стрельбы по берегу. В результате США ограничились пост­ройкой всего одной АПЛ «Halibut» и двух ДПЛ - «Grayback» и «Grow-ler» - с КР «Regulus», а построенные в СССР АПЛ с КР для поражения береговых целей были впоследствии переоборудованы в АПЛ только с торпедным вооружением.

В единичном экземпляре осталась и построенная в США в эти годы АПЛ радиолокационного дозора «Triton», предназначенная для дальне­го обнаружения воздушных целей с помощью особо мощных радиолокационных станций. Эта ПЛ примечательна еще и тем, что из всех аме­риканских АПЛ она была единственной, имевшей два реактора (все ос­тальные АПЛ США однореакторные).

Первый в мире пуск БР с подводной лодки был произведен в СССР в сентябре 1955 г. Ракета Р-11 ФМ была запущена с переоборудованной ДПЛ из надводного положения. С той же ПЛ спустя пять лет был произ­веден первый в СССР пуск БР из подводного положения.

С конца 50-х годов начался процесс внедрения БР на ПЛ. Сперва была создана малоракетная атомная ПЛ (габариты первых отечествен­ных морских БР на жидком топливе не позволили создать сразу много­ракетную АПЛ). Первая отечественная АПЛ с тремя стартующими из надводного положения БР была введена в строй в 1960 г. (к этому вре­мени было построено несколько отечественных ДПЛ с БР).

В США, базируясь на успехах, достигнутых в области морских БР, сразу пошли на создание многоракетной АПЛ с обеспечением старта ракет из подводного положения. Этому способствовала успешно реали­зуемая в те годы программа создания БР на твердом топливе «Polaris». Причем для сокращения срока строительства первого ракетоносца был использован корпус находящейся в это время в постройке серийной АПЛ

Рис. 9. Атомный подводный ракетоносец типа «George Washington»

с торпедным вооружением типа «Skipjack». Этот ракетоносец, назван­ный «George Washington», вступил в строй в декабре 1959 г. Первая отече­ственная многоракетная АПЛ (проект 667А) с 16 БР, стартующими из подводного положения, вступила в строй в 1967 г. В Великобритании первый атомный ракетоносец, созданный при широком использовании американского опыта, был введен в строй в 1968 г., во Франции - в 1974 г. Характеристики первых АПЛ с БР приведены в табл. 2

В годы, последовавшие с момента создания первых ПЛ, происходи­ло непрерывное совершенствование этого нового вида морского вооружения: увеличение дальности полета морских БР до межконтиненталь­ной, повышение темпа стрельбы ракетами вплоть до залповой, приня­тие на вооружение БР с разделяющимися головными частями (РГЧ), имеющими в своем составе несколько боевых блоков, каждый из кото­рых может наводиться на свою цель, увеличение на некоторых типах ракетоносцев боекомплекта ракет до 20-24.

Таблица 2

Сплав атомной энергетики и БР межконтинентальной дальности придал подводным лодкам в дополнение к их изначальному преимуще­ству (скрытности) принципиально новое качество - способность пора­жать цели в глубине территории противника. Это превратило АПЛ в важ­нейший компонент стратегических вооружений, занимающий в страте­гической триаде едва ли не главное место благодаря своей мобильности и высокой выживаемости.

В конце 60-х годов в СССР были созданы АПЛ принципиально но­вого типа - многоракетные подводные лодки - носители КР с подвод­ным стартом. Появление и последующее развитие этих АПЛ, не имевших аналогов в зарубежных ВМС , явилось реальным противовесом наиболее мощным надводным боевым кораблям - ударным авианосцам, в том числе и с атомными энергетическими установками.

Рис. 10. Атомный подводный ракетоносец (проект 667А)

На рубеже 60-х годов кроме ракетизации возникло еще одно важ­ное направление в развитии АПЛ - повышение их скрытности от об­наружения, в первую очередь другими ПЛ, и совершенствование средств освещения подводной обстановки для опережения против­ника в обнаружении.

Вследствие особенностей среды, в которой действуют ПЛ, в каче­стве определяющих факторов в проблеме скрытности и обнаружения вы­ступают обесшумливание ПЛ и дальность действия устанавливаемых на них гидроакустических средств. Именно совершенствование этих качеств наиболее сильно повлияло на формирование того технического облика, который приобрели современные АПЛ.

В интересах решения возникающих в указанных областях задач во многих странах были развернуты беспрецедентные по объему програм­мы научно-исследовательских и опытноконструкторских работ, вклю­чающих разработку новых малошумных механизмов и движителей, про­ведение по специальным программам испытаний серийных АПЛ, переоборудование построенных АПЛ с внедрением на них новых технических решений, наконец, создание АПЛ с энергетическими установками прин­ципиально нового типа. К числу последних относится, в частности, аме­риканская АПЛ «Тиllibее», введенная в строй в 1960 г. Эта АПЛ отлича­лась комплексом мероприятий, направленных на снижение шумности и повышение эффективности гидроакустического вооружения. Вместо главной паровой турбины с редуктором, применяемой в качестве двига­теля на серийно строящихся в это время АПЛ, на «Тullibее» была реали­зована схема полного электродвижения - установлены специальный гребной электродвигатель и соответствующей мощности турбогенера­торы. Кроме того, впервые для АПЛ был применен гидроакустический комплекс со сферической носовой антенной увеличенных размеров , а в связи с этим и новая схема размещения торпедных аппаратов: ближе к середине длины ПЛ и под углом 10-12° к ее диаметральной плоскости.

При проектировании «Тиllibее» планировалось, что она станет го­ловной в серии АПЛ нового типа, специально предназначенных для про­тиволодочных действий. Однако эти намерения не были реализованы, хотя многие из примененных и отработанных на ней технических средств и решений (гидроакустический комплекс, схема размещения торпедных аппаратов и др.) были сразу распространены на строящихся в 60-х годах серийных АПЛ типа «Thresher».

Вслед за «Тиllibее» для отработки новых технических решений по повышению акустической скрытности были построены еще две опыт­ные АПЛ: в 1967 г. АПЛ «Jack» с безредукторной (прямодействующей) турбинной установкой и соосными гребными винтами противополож­ного направления вращения (наподобие применяемых на торпедах) и в 1969 г. АПЛ «Narwhal», снабженная атомным реактором нового типа с повышенным уровнем естественной циркуляции теплоносителя пер­вого контура. Этот реактор, как ожидалось, будет отличаться понижен­ным уровнем шумоизлучений за счет снижения мощности циркуляци­онных насосов первого контура. Первое из этих решений не получило развития, а что касается нового типа реактора, то полученные результа­ты нашли применение при разработке реакторов для серийных АПЛ пос­ледующих лет постройки.

В 70-х годах американские специалисты вновь вернулись к идее ис­пользования на АПЛ схемы полного электродвижения. В 1974 г. было завершено строительство АПЛ «Glenard P. Lipscomb» с турбоэлектричес-кой ЭУ в составе турбогенераторов и электродвигателей . Однако и эта АПЛ не была принята для серийного производства. Характеристики АПЛ «Тиllibее» и «Glenard P. Lipscomb» приведены в табл. 3.

Отказ от «тиражирования» АПЛ с полным электродвижением гово­рит о том, что выигрыш по снижению шумности, если он и имел место на АПЛ этого типа, не компенсировал связанного с внедрением элект­родвижения ухудшения других характеристик, в первую очередь из-за невозможности создания электродвигателей требуемой мощности и при­емлемых габаритов и, как следствие, снижения скорости полного под­водного хода по сравнению с близкими по сроку создания АПЛ с турборе-дукторными установками.

Таблица 3

Во всяком случае, испытания АПЛ «Glenard P. Lipscomb» еще про­должались, а на стапеле уже началась сборка АПЛ «Los Angeles» с обыч­ной паротурбинной установкой - головной АПЛ в одной из самых круп­ных серий лодок в истории американского кораблестроения. Проект этой АПЛ создавался как альтернатива «Glenard Lipscomb» и оказался более удачным, вследствие чего и принят для серийного строительства.

Мировая практика подводного кораблестроения знает пока только одно исключение, когда схема полного электродвижения была реали­зована не на одной опытной, а на нескольких серийных АПЛ. Это шесть французских АПЛ типа «Rubis» и «Amethyste», введенных в строй в 1983-1993 годах.

Проблема акустической скрытности АПЛ не одновременно во всех странах стала доминирующей. Другим важным направлением совершен­ствования АПЛ в 60-е годы считалось достижение возможно большей скорости подводного хода. Так как возможности снижения сопротивле­ния воды движению за счет оптимизации формы корпуса были к этому времени в значительной мере исчерпаны, а другие принципиально но­вые решения этой задачи реальных практических результатов не дава­ли, для повышения скорости подводного хода АПЛ оставался один путь - увеличение их энерговооруженности (измеряемой отношением мощ­ности, используемой для движения установки, к водоизмещению). Вначале эта задача решалась напрямую, т.е. за счет создания и приме­нения АЭУ существенно увеличенной мощности. Позднее, уже в 70-х годах, проектанты пошли по пути одновременного, но не столь значи­тельного, увеличения мощности АЭУ и снижения водоизмещения АПЛ, в частности за счет резкого увеличения уровня автоматизации управле­ния и сокращения в связи с этим численности экипажа.

Практическая реализация этих направлений привела к созданию в СССР нескольких АПЛ, имеющих скорость хода свыше 40 уз, т. е. зна­чительно большую, чем у основной массы АПЛ, одновременно строя­щихся и в СССР, и на Западе. Рекорд скорости полного подводного хода - без малого 45 уз - был достигнут в 1969 г. при испытаниях отече­ственной АПЛ с КР проекта 661.

Еще одной характерной чертой развития АПЛ является более или менее монотонное по времени увеличение глубины погружения. За годы, истекшие с ввода в строй первых АПЛ, глубина погружения, как видно из приведенных ниже данных для серийных АПЛ последних лет пост­ройки, выросла более чем вдвое. Из боевых АПЛ наибольшую глубину погружения (около 1000 м) имела построенная в середине 80-х годов отече­ственная опытная АПЛ «Комсомолец». Как известно, АПЛ погибла от пожара в апреле 1989 г., но опыт, полученный при ее проектировании, строительстве и эксплуатации, является бесценным.

К середине 70-х годов постепенно вырисовались и на некоторое вре­мя стабилизировались подклассы АПЛ, различающихся назначением и составом основного ударного оружия:
- многоцелевые ПЛ с торпедным оружием, противолодочными ра­кетами, а позднее крылатыми ракетами, выстреливаемыми из торпед­ных аппаратов и специальных пусковых установок, предназначенные для противолодочных действий, уничтожения надводных целей, а так­же для решения других традиционных для ПЛ задач (минные постанов­ки, разведка и др.);
- стратегические подводные ракетоносцы, вооруженные баллисти­ческими ракетами для поражения целей на территории противника;
- подводные лодки-носители крылатых ракет, предназначенные, в основном, для уничтожения надводных кораблей и транспортов.

Сокращенное обозначение ПЛ этих подклассов: АПЛ, ПЛАРБ, ПЛАРК (соответственно английские аббревиатуры: SSN, SSBN, SSGN).

Приведенная классификация, как и всякая другая, является услов­ной. Например, с установкой на многоцелевые АПЛ шахт для запуска крылатых ракет в значительной мере стираются различия между АПЛ и специализированными ПЛАРК, а использование с АПЛ крылатых ра­кет, предназначенных для стрельбы по береговым объектам и несущих ядерные заряды, переводит такие ПЛ в разряд стратегических. В ВМС и ВМФ разных стран используется, как правило, своя классификация ко­раблей, в том числе и атомных ПЛ.

Строительство боевых ПЛ ведется, как правило, сериями по несколь­ко (иногда по несколько десятков) ПЛ в каждой на основе одного базо­вого проекта, в который по мере накопления опыта строительства и эк­сплуатации ПЛ вносятся сравнительно несущественные изменения. Для примера в табл. 4 приведены данные о серийном строительстве АПЛ в США Серии, как обычно принято, названы соответственно головной

Таблица 4

*Строилась тремя подсериями. Более крупная серия АПЛ из 77 единиц была реализована только при строительстве отечественных ракетоносцев, которые, хотя и отли­чаются TTX, базируются на одном проекте 667А.
** Строительство серии не закончено. ПЛ, временные интервалы указаны по срокам закладки головной и вво­да в строй последней в серии ПЛ.

Достигнутый к середине 90-х годов уровень развития АЛЛ характе­ризуется приведенными в табл. 5 данными для трех американских АПЛ последних лет постройки.

Таблица 5

* Улучшенная модификация, головная АПЛ третьей подсерии.
** По другим данным - 2x30000 л.с.

Применительно к АПЛ (иногда и к ДПЛ) используется достаточно условное, но получившее распространение понятие «поколение». При­знаками, по которым АПЛ относят к тому или иному поколению, явля­ются: близость по времени создания, общность заложенных в проекты технических решений, однотипность энергетических установок и другого оборудования общекорабельного назначения, один и тот же кор­пусный материал и т. п. К одному поколению могут быть отнесены АПЛ различного назначения и даже нескольких следующих одна за другой серий. Переходу от одной серии ПЛ к другой, а тем более - переходу от поколения к поколению предшествуют всесторонние исследования с целью обоснованного выбора оптимальных сочетаний основных такти­ко-технических характеристик новых АПЛ.

Рис. 11. Новейшая российская многоцелевая АПЛ типа «Барс» (проект 971)

Актуальность такого рода исследований особенно возросла с появ­лением возможности (благодаря развитию техники) создания АПЛ, су­щественно различающихся скоростью хода, глубиной погружения, по­казателями скрытности, водоизмещением, составом вооружения и т. д. Выполнение этих исследований продолжается иногда на протяжении не­скольких лет и включает разработку и военно-экономическую оценку для широкого спектра альтернативных вариантов АПЛ - от улучшен­ной модификации серийно строящейся АПЛ до варианта, представляю­щего собой синтез принципиально новых технических решений в облас­ти архитектуры, энергетики, вооружения, корпусных материалов и т. д.

Как правило, эти исследования не ограничиваются только проек­тированием вариантов АПЛ, но включают также целые программы на­учно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по гидроди­намике, прочности, гидроакустике и другим направлениям, а в неко­торых случаях, рассмотренных выше, также и создание специальных опытных АПЛ.

В странах, строящих АПЛ наиболее интенсивно, было создано три-четыре поколения этих кораблей. Например, в США из многоцелевых АПЛ к I поколению относят обычно АПЛ типов «Skate» и «Skipjack», к II - «Thresher» и «Sturgeon», к III - «LosAngeles». АПЛ «Seawolf» рассмат­ривают как представителя уже нового, IV поколения АПЛ ВМС США. Из ракетоносцев к I поколению относят лодки «George Washington» и «Ethan Allen», к II - «Lafayette» и «Benjamin Franklin», к III - «Ohio».

Рис. 12. Современный российский атомный подводный ракетоносец типа «Акула» (проект 941)

В общей сложности к концу 90-х годов в мире было построено (включая выведенные из строя в связи с устареванием и погибшие) около 500 АПЛ. Численность АПЛ по годам в составе ВМС и ВМФ разных стран приведена в табл. 6.

Таблица 6

Примечание. Над чертой - АПЛ, под чертой - ПЛАРБ.

Согласно прогнозу, общая численность АПЛ, которые будут нахо­дится в строю на 2000 г., составит (без АПЛ Российского ВМФ) около 130, из них - около 30 ПЛАРБ.

Скрытность атомных ПЛ и практически полная независимость от погодных условий делает их эффективным средством для проведения различного рода специальных разведьшательно-диверсионных операций. Обычно для этих целей используются ПЛ после окончания их службы по прямому назначению. Так, например, упомянутая ранее АПЛ ВМС США «Halibut», которая была построена как носитель крылатых ракет «Regulus», в середине 60-х годов была переоборудована для поиска (с помощью специальных носимых ею устройств) лежащих на грунте предметов, включая затонувшие ПЛ. Позднее на замену ей для анало­гичных операций была переоборудована торпедная АПЛ ВМС США «Раrсhе» (типа «Sturgeon»), в корпус которой была врезана секция дли­ной около 30 м и обеспечен прием на палубу специального подводного аппарата. АПЛ печально прославилась тем, что в 80-х годах участвовала в шпионской операции в Охотском море. Установив на подводный ка­бель специальное устройство, она, по данным, опубликованным в США, обеспечила прослушивание переговоров между советской военно-мор­ской базой на Камчатке и материком.

Рис. 13. Новейшая американская АПЛ «Seawolf»

Несколько ракетоносцев ВМС США типа «Lafayete» после вывода из состава сил стратегического назначения были переоборудованы в де­сантные ПЛ для скрытной доставки нескольких десятков морских пехо­тинцев. Для этого на палубе установлены прочные контейнеры с необ­ходимым оборудованием. Таким образом обеспечивается продление жиз­ни АПЛ, которые в силу различных причин уже не используются по своему первоначальному назначению.

За сорок с лишним лет существования АПЛ, вследствие аварий (по­жары, взрывы, разгерметизация магистралей забортной воды и др.) зато­нули две АПЛ ВМС США и четыре АПЛ ВМФ СССР, из которых одна дважды тонула в местах со сравнительно небольшими глубинами и оба раза была поднята средствами аварийно-спасательной службы. Осталь­ные затонувшие АПЛ имеют серьезные повреждения или практически полностью разрушены и лежат на глубинах полтора километра и более.

Был один случай боевого применения АПЛ против надводного ко­рабля: АПЛ «Conqueror» ВМС Великобритании во время конфликта из-за Фолклендских островов в мае 1982 г. атаковала и потопила торпедами принадлежащий Аргентине крейсер «G.Belgrano». Начиная с 1991 г. аме­риканские АПЛ типа «Los Angeles» несколько раз наносили удары кры­латыми ракетами «Tomahawk» по целям на территории Ирака. В 1999 г. удары этими ракетами по территории Югославии были нанесены с анг­лийской АПЛ «Splendid».

(1) Такая форма, характерная для дизель-электрических ПЛ, обеспечивала удовлетво­рительные характеристики при ходе в надводном положении.

(2) Pанее при наличии на ПЛ выступающей за пределы корпуса прочной рубки имено­валось ограждением рубки.

(3) Следует отметить, что в разное время ВМС США намеревались создать ПЛ с КР, однако всякий раз предпочтение отдавалось многоцелевым ПЛ.

(4) Ранее на АПЛ использовался набор ГАС разного назначения.

(5) Для строительства был использован проект серийных АПЛ типа «Thresher» и офи­циально АПЛ считалась седьмым кораблем серии.

(6) Были применены два электродвигателя предположительно мощностью по 11000 л. с. каждый, размещенных один за другим.

Вперед
Оглавление
Назад

По информации предоставленной РИА Новости с соответствующей ссылкой на предоставленные данные АО «ОКБМ Африкантов», в России была создана и удачно протестирована активная зона, входящая в состав атомного реактора и являющаяся ее ключевым элементом. Исходя из полученного сообщения, основного создателя, зона обладает потенциалом, обеспечивающим весь период эксплуатации атомной подлодки (АПЛ).

На поставленный вопрос о том на самом ли деле был создан вечный ядерный реактор для атомных подводных лодок, отвечаем, что, да действительно, если считать вечность годы эксплуатации субмарины.

Так, что же в общих чертах активная зона, разберемся более детально. Сама активная зона – это ничто иное, как центральный «орган» реактора. В ней сконцентрирована вся атомная подпитка и непосредственно через нее, а точнее через всю основную, указанную область распространяется координируемая цепная реакция. Благодаря этой новейшей конструкции «ОКБМ Африкантова» теперь командирам атомных подлодок не придется беспокоится, о подзарядке ядерного питания.

Оценка компетентных источников

Ситуацию прокомментировал офицер, находящийся в звании адмирал Вячеслав Попов. В частности он сообщил, что факт производства «постоянного» реактора реально расценивать, как достижение громадного масштаба, которое имеет огромную важность для боевой активности подводного арсенала ВМФ. Кроме того он уточнил, что перезаряд проведенный на флоте принято считать самой основной функцией. Ранее на ее осуществление уходил как минимум месячный срок. За этот период боевой состав флота имел тенденцию к сокращению на одну единицу.

«С реактором, разработанным и не требующим подзарядки, показатель, отпущенный на использование этой машины, способен повысится сразу в несколько раз», — подытожил адмирал.

Опираясь на отчет подготовленный «ОКБМ Африкантов» появилась информация, о том, что успешность испытаний проведенных с оптимальной активной зоной, разработанной для АПЛ, которые являются представителями четвертого поколения, подтверждена на 100%. То, что будет максимально эффективно эксплуатироваться, еще раз докажет целесообразность проекта, который основывается на создании корабельных активных зон.

К подлодкам четвертого поколения, который были запущены в России, смело можно отнести такие субмарины, как «Борей» и «Ясень».

Прошло более 15 лет, с тех пор как последняя из лодок проекта 705 была исключена из состава российского ВМФ, а в кругах военных моряков и кораблестроителей по сей день не утихают споры. Чем же на самом деле был проект 705 - прорывом в будущее, опередившим свое время, или дорогостоящей технической авантюрой?

Внешние обводы лодки отрабатывались в ЦАГИ, проверялись на многочисленных моделях в бассейнах ленинградского ЦНИИ им. Крылова. И, кроме технического совершенства и многочисленных новшеств, важных для боевого корабля, АПЛ получилась еще и необыкновенно красивой.

К 1990 году все (кроме одной) АПЛ 705-го проекта были выведены из состава флота, прослужив существенно меньше того срока, на который были рассчитаны. Последняя, К-123, закончила свою службу в 1997 году.

Гоночная лодка
Фото: АПЛ проекта 705 благодаря своим обводам и энерговооруженности были динамичными и необычайно маневренными. Лодка была способна разогнаться до полного хода за минуту, а циркуляцию с полным разворотом совершала на полной скорости за 42 секунды. Она могла часами «висеть на хвосте» у АПЛ условного противника (был реальный случай, когда лодка преследовала натовскую АПЛ в Северной Атлантике на протяжении 20 часов). Более того, лодка могла даже уйти от выпущенной в ее направлении торпеды!

В 1959 году, когда уже вышла в море построенная по проекту ленинградского СКБ-143 (ныне СПМБМ «Малахит») первая советская атомная подводная лодка (АПЛ) «Ленинский Комсомол», а в Северодвинске разворачивалось строительство целой серии подобных кораблей, ведущий специалист этого же СКБ А.Б.?Петров выступил с предложением о создании «Малой скоростной подводной лодки-истребителя». Идея была весьма актуальна: подобные лодки нужны были для охоты на субмарины - носители баллистических ракет с ядерными зарядами, которые тогда начинали активно строиться на стапелях потенциального противника. 23 июня 1960 года ЦК и Совмин одобрили проект, которому был присвоен номер 705 («Лира»). В странах НАТО эта лодка стала известна как «Альфа» (Alfa). Научными руководителями проекта стали академики А.П.?Александров, В.А.?Трапезников, А.Г.?Иосифьян, а главным конструктором корабля - Михаил Георгиевич Русанов. Это был талантливый человек с очень нелегкой судьбой: семь лет пребывания в ГУЛАГе, а после освобождения - запрет на въезд в Ленинград. Опытный инженер-кораблестроитель работал в артели по изготовлению пуговиц в Малой Вишере и лишь в 1956 году смог вернуться в Ленинград, в СКБ-143. Начинал он с заместителя главного конструктора АПЛ проекта 645 (этот опыт оказался для Русанова очень полезен).

Битва с титаном

Предназначение новой подводной лодки определяло основные требования - высокие скорость и маневренность, совершенная гидроакустика, мощное вооружение. Для обеспечения двух первых требований лодка должна была иметь предельно малые габариты и массу, самые высокие гидродинамические характеристики корпуса и мощную энергетическую установку, вписывающуюся в ограниченные габариты. Выполнить подобное было невозможно без нестандартных решений. В качестве основного материала для корпуса корабля, а также многих его механизмов, трубопроводов и арматуры был выбран титан - металл почти вдвое легче и одновременно прочнее стали, к тому же абсолютно коррозионностойкий и маломагнитный. Однако он довольно капризен: сваривается только в среде инертного газа - аргона, резать его сложно, он имеет высокий коэффициент трения. К тому же титан нельзя было использовать в прямом контакте с деталями из иных металлов (стали, алюминия, латуни, бронзы): в морской воде он образует с ними электрохимическую пару, что вызывает разрушающую коррозию деталей из других металлов. Пришлось разработать специальные марки высоколегированной стали и бронзы, и специалистам ЦНИИ металлургии и сварки («Прометей») и ЦНИИ технологии судостроения удалось преодолеть эти титановые каверзы. В итоге был создан малогабаритный корпус корабля подводным водоизмещением 3000 т (хотя заказчик - ВМФ - настаивал на ограничении в 2000 т).

Надо сказать, что советское судостроение уже имело опыт создания ПЛ из титана. В 1965 году в Северодвинске была построена (в единственном экземпляре) АПЛ проекта 661 с титановым корпусом. Эта лодка, известная как «Золотая рыбка» (намек на ее фантастическую стоимость), по сей день остается рекордсменом по скорости под водой - на ходовых испытаниях она показала 44,7 узла (около 83 км/ч).

Сплошные новшества

Еще одним радикальным новшеством стала численность экипажа. На других АПЛ (как советских, так и американских) службу несут по 80−100 человек, а в техническом задании на 705-й проект была названа цифра 16, причем только офицеров. Однако в ходе проектирования численность будущего экипажа подрастала и в итоге достигла 30 человек, включая пять техников-мичманов и одного матроса, на которого возлагалась немаловажная роль кока, а по совместительству дневального-уборщика (изначально предполагалось, что обязанности кока будет выполнять корабельный доктор). Чтобы совместить такую малочисленность экипажа с огромным количеством и механизмов, лодку пришлось очень серьезно автоматизировать. Позднее моряки даже прозвали лодки 705-го проекта «автоматами».

Впервые в стране (а вероятно, и в мире) глобальная автоматизация охватывала все: управление движением корабля, применение оружия, главную энергетическую установку, все общекорабельные системы (погружение, всплытие, дифферентовку, выдвижные устройства, вентиляцию и т.?д.). Одним из ключевых и очень спорных вопросов при разработке систем автоматики (этим занимался целый ряд НИИ и КБ, в том числе ЦНИИ «Аврора», «Гранит», «Агат») был выбор частоты тока для корабельной электросети. Рассматривались варианты 50 и 400 Гц, каждый имел свои достоинства и недостатки. Окончательное решение в пользу 400 Гц было принято на трехдневном совещании руководителей нескольких причастных к теме организаций при участии трех академиков. Переход на повышенную частоту вызвал немало производственных проблем, но зато позволил заметно сократить габариты электрооборудования и приборов.

Вооружение

На АПЛ проекта 705 были впервые установлены пневмогидравлические торпедные аппараты, обеспечивающие стрельбу во всем диапазоне глубины погружения. Шесть торпедных аппаратов и 18 торпед с учетом скорости и маневренности лодки делали ее серьезным противником для подлодок стран НАТО.

Атомное сердце

И все же основным новшеством, определившим судьбу всего проекта, стал выбор главной энергетической установки корабля. Ею стал компактный атомный реактор на быстрых нейтронах (БН) с жидкометаллическим теплоносителем (ЖМТ). Это позволило сэкономить около 300 т водоизмещения за счет большей температуры пара и, следовательно, лучшей эффективности турбины.

Первой в мире подлодкой с реактором такого типа стала американская АПЛ Seawolf (1957). Конструкция оказалась не слишком удачной, во время ходовых испытаний произошла разгерметизация первого контура с выбросом натрия. Поэтому в 1958 году реакторы были заменены на водо-водяные, а с реакторами на ЖМТ военные в США более связываться не стали. В СССР предпочли использовать в качестве теплоносителя расплав свинец-висмут, значительно менее химически агрессивный, чем натрий. Но построенной в 1963 году АПЛ К-27 тоже не повезло: в мае 1968 года во время похода произошел разрыв первого контура одного из двух реакторов. Экипаж получил огромные дозы облучения, девять человек погибли, и лодку окрестили «Нагасаки» (кличка «Хиросима» уже была занята К-19 в 1961 году). АПЛ была столь радиоактивна, что не подлежала ремонту, и в итоге в сентябре 1982 года она была затоплена у северо-восточных берегов Новой Земли. К ее «титулам» флотские остряки добавили «вечно подводная». Но и после трагедии К-27 в СССР решили не отказываться от заманчивой идеи использования реакторов с ЖМТ на АПЛ, над их совершенствованием продолжали работать инженеры и ученые под руководством академика Лейпунского.

За разработку главной энергетической установки для 705-го проекта взялись две организации. Подольское ОКБ «Гидропресс» создало блочную двухсекционную установку БМ-40/А с двумя циркуляционными насосами. Горьковское ОКБМ выдало установку ОК-550, тоже блочную, но с разветвленным первым контуром и тремя циркуляционными насосами. В дальнейшем обе установки нашли применение на АПЛ 705-го проекта: ОК-550 устанавливалась на лодки, строящиеся в Ленинграде (четыре корабля), а на три лодки, построенные в Северодвинске по варианту проекта 705К, установили БМ-40/А. Обе установки обеспечивали мощность на валу турбины до 40??000 л.с., что позволяло развивать предусмотренную техническим заданием скорость в 40 узлов.

Полный автомат
Чтобы управлять подводной лодкой силами весьма ограниченного по тем временам экипажа в 30 человек, были разработаны многочисленные системы автоматизации, позволяющие держать под контролем все механизмы корабля. Позднее моряки даже дали этим лодкам прозвище «автомат».

Самая длинная лодка

Всего АПЛ проекта 705 было построено семь штук, они стали первыми в мире серийными лодками, оснащенными реакторами с ЖМТ. Первая лодка, К-64, заложенная в июне 1968 года в том же старинном эллинге, где за 70 лет до этого строился знаменитый крейсер «Аврора», в декабре 1971 года была передана ВМФ. Основные проблемы опытной эксплуатации были связаны с реактором, который принципиально отличался от хорошо знакомых водо-водяных. Дело в том, что сплав свинец-висмут кристаллизуется при +145°С, и при эксплуатации реактора с таким ЖМТ ни в коем случае нельзя допускать снижения температуры в первом контуре до этого значения. Именно в результате несоблюдения этого условия в трубопроводах одной, а затем и второй петли первого контура стали возникать пробки из застывшего расплава, вернуть который в жидкое состояние было уже невозможно. Произошло «закозление» паропроизводительной установки, сопровождаемое разгерметизацией первого контура и радиоактивным загрязнением лодки, которая в это время стояла у причала на своей базе. Вскоре стало ясно, что реактор безвозвратно загублен, и лодка уже не могла выходить в море. В результате в августе 1974 года она была выведена из состава флота и после долгих дебатов разрезана на две части, каждую из которых было решено использовать для тренировок экипажей и отработки новых технологий. Носовую часть лодки отбуксировали в Ленинград, а кормовая с реакторным отсеком осталась в Северодвинске на судоремонтном заводе «Звездочка». Там же скорбным памятником остался стоять черный крест отрезанного кормового стабилизатора К-64 с горизонтальными и вертикальными рулями. В среде военных моряков и кораблестроителей еще долго ходила шутка-загадка о «самой длинной в мире лодке».

Реальная жизнь

Строительство серии, которое уже активно велось в Ленинграде и Северодвинске, было приостановлено, но через пару лет возобновлено, и с 1977 по 1981 год флоту было передано шесть АПЛ 705-го проекта. Эти корабли довольно интенсивно и успешно несли службу в составе Северного флота, вызывая серьезную озабоченность у стран НАТО. Учитывая печальный опыт К-64, на всех серийных АПЛ этого проекта был дополнительно установлен «электрокотел», задачей которого было поддерживать необходимую температуру в первом контуре реактора, когда тот при стоянке АПЛ на базе был выведен на минимальную мощность. Для работы котла требовалось подавать электроэнергию c берега. С этим случались перебои, а поскольку экипажи лодок отчаянно боялись погубить реактор, он поддерживался не на минимальном уровне мощности, что ускоряло выработку ядерного топлива. Кроме того, неудовольствие флотского базового начальства вызывала необходимость организации специальных лабораторий для периодических проверок, регулировок и ремонта автоматики, которой были нашпигованы лодки этого типа. Так что забот береговым службам ВМФ добавилось немало. Все чаще возникали разговоры на тему, что новые корабли, несмотря на уникальные боевые качества, опережают свое время и излишне сложны в обслуживании. Седьмую серийную лодку не стали достраивать, а разрезали прямо на стапеле. К 1990 году все (кроме одной) АПЛ 705-го проекта были выведены из состава флота, прослужив существенно меньше того срока, на который были рассчитаны.

Последняя «Альфа»

Ставшая исключением К-123 задержалась в строю до 1997 года вследствие непомерно затянувшегося ремонта после серьезной аварии в 1982 году. Когда лодка находилась в подводном положении в Баренцевом море, на пульте управления в центральном посту АПЛ неожиданно загорелся сигнал «Неисправность реактора». На разведку в необитаемый реакторный отсек отправился лейтенант Логинов, который через минуту доложил, что наблюдает серебристый металл, растекающийся по палубе: это был вырвавшийся из первого контура реактора высокоактивный ЖМТ. Одновременно включился сигнал «Загрязнение реакторного отсека. Покинуть отсек!», и, как вспоминал позже один из членов экипажа, переживший аварию, «о Логинове подумали уже в прошедшем времени». Но Логинов выжил. Выйдя в шлюз, через который реакторный отсек сообщается с остальными помещениями лодки, он оставил там всю одежду и прошел основательную помывку. Реактор был заглушен, АПЛ всплыла, продув свои балластные цистерны. Как установили позже, из первого контура успело вытечь порядка 2? т ЖМТ. Лодка была так загрязнена, что пришедший на помощь крейсер не решался приблизиться к ней, чтобы передать буксирный трос. В итоге трос все же завели при помощи палубного вертолета с того же крейсера. Ремонт К-123, в ходе которого был полностью заменен реакторный отсек, закончился в 1992 году, АПЛ вернулась в строй и благополучно прослужила до 1997 года. С ее списанием бесславно закончилась проекта 705.

Запасной парашют

Из шести отсеков АПЛ обитаемых было только два, над одним из которых размещалась созданная впервые в мире всплывающая спасательная рубка-камера, рассчитанная на спасение всего экипажа (30 человек) даже с предельной глубины погружения (400 м).

Опередившие время

Атомные подводные лодки проекта 705 могли похвастаться фантастическими скоростными и маневренными характеристиками и множеством новшеств: титановый корпус, реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем и полностью автоматизированное управление всеми системами корабля.

Подводный металл
Корпус лодки был изготовлен из титана, поэтому специалистам ЦНИИ металлов и сварки («Прометей») и ЦНИИ технологии судостроения пришлось разработать специальные технологии сварки и соединения титановых деталей, а металлургам - новые коррозионностойкие сплавы.

Жидкий металл

Атомные корабли - по сути пароходы, поскольку их гребные винты приводятся в движение паровыми турбинами. Но пар образуется не в обычных котлах с топками, а в атомных реакторах. Тепло радиоактивного распада передается от ядерного топлива в первом контуре охлаждения теплоносителю, обычно воде под давлением (чтобы поднять температуру до 200 °C и более), которая одновременно служит и замедлителем нейтронов. А теплоноситель уже передает тепло воде второго контура, испаряя ее. Но вода под давлением имеет свои недостатки. Высокое давление означает, что стенки труб системы охлаждения первого контура реактора должны быть толстыми и прочными, а при разгерметизации первого контура радиоактивный пар проникает в самые труднодоступные места. Одной из альтернатив является использование реакторов на быстрых нейтронах с теплоносителем из легкоплавких металлов в их жидкой фазе - например, натрия или свинцово-висмутового сплава. Теплопроводность и теплоемкость их значительно выше, чем у воды, их можно нагревать до более высоких температур без высокого давления в первом контуре, что позволяет создавать очень компактные реакторы.

9 сентября 1952 г. вышло подписанное И.В. Сталиным Постановление СМ СССР о создании атомной подводной лодки (ПЛА). Общее руководство научно-исследовательскими работами и работами по проектированию объекта возлагалось на ПГУ при СМ СССР (Б.Л. Ванников, А.П. Завенягин, И.В. Курчатов), а строительство и разработка корабельной части и вооружения - на Министерство судостроительной промышленности (В.А. Малышев, Б.Г. Чиликин). Научным руководителем работ по созданию комплексной ядерной энергетической установки (ЯЭУ) был назначен А.П. Александров, главным конструктором ЯЭУ – Н.А. Доллежаль, главным конструктором лодки - В.Н. Перегудов.

Для руководства работами и рассмотрения научных и конструкторских вопросов, связанных с постройкой подводной лодки, при Научно-техническом совете ПГУ была организована Секция № 8, которую возглавил В.А. Малышев. Выполнение основных работ по ЯЭУ наряду с Курчатовским институтом поручалось Лаборатории "В", а ее директор Д.И. Блохинцев был назначен заместителем научного руководителя. Постановлением Совмина на Лабораторию "В" было возложено выполнение расчетно-теоретических работ, разработка твэлов, сооружение и испытание опытного реактора подводной лодки.

Первой и важнейшей задачей стал выбор типа реактора в качестве основного источника энергии, а также общего облика энергетической установки. Сначала это были реакторы на графитовом и бериллиевом замедлителе с тепловыделяющими трубами, несущими давление, близкие по типу к строящейся тогда Первой АЭС. Несколько позднее возникли установки, у которых замедлителем была тяжелая вода. И только потом (а по тем темпам это был один месяц!) появился корпусной водо-водяной реактор.

Таким образом, уже с самого начала в Лаборатории «В» рассматривались два варианта ЯЭУ для подводных лодок: с водным теплоносителем и жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут. По инициативе А.И. Лейпунского работы по созданию транспортных ядерных установок были начаты в Лаборатории «В» еще в 1949 г.

К этому времени было известно, что в США ведутся работы по установкам двух типов: реакторы на тепловых нейтронах с водой под давлением и реакторы на промежуточных нейтронах с натриевым теплоносителем. Поэтому работы по созданию энергетических установок для атомных подводных лодок были развернуты в двух направлениях: водо-водяные реакторы и реакторы с жидкометаллическим теплоносителем.

Выбор эвтектического сплава свинец-висмут как теплоносителя для ядерных реакторов был сделан А.И. Лейпунским еще до начала развертывания работ в СССР по атомным подводным лодкам. Как вспоминает главный конструктор ЯЭУ Н.А. Доллежаль: «Этот вариант особенно поддерживал Д.И. Блохинцев , в то время директор Лаборатории «В» в Обнинске, где академик Александр Ильич Лейпунский работал над вопросами использования техники быстрых нейтронов. Его идея заключалась в том, что можно создать ядерную энергетическую установку для подводной лодки, в реакторе которой в качестве теплоносителя использовался бы жидкий металл (например, сплав свинца и висмута), и он мог нагреваться до достаточно высокой температуры без создания давления. А.И. Лейпунский был выдающимся ученым, и сомневаться в серьезности его предложений оснований не было».

Научным руководителем работ по созданию реакторов с жидкометаллическим теплоносителем был назначен А.И. Лейпунский , а после его смерти в 1972 г. – Б.Ф. Громов . Проекты серийных реакторных установок для подводных лодок разрабатывали ОКБ «Гидропресс» (г. Подольск) и ОКБМ (г. Нижний Новгород), а проекты самих кораблей – Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения (СПМБМ) «Малахит».

В отличие от американцев, А.И. Лейпунский предложил и обосновал в качестве теплоносителя эвтектический сплав свинец-висмут, несмотря на его худшие теплофизические свойства в сравнении с натрием. Последующий опыт развития этих конкурирующих направлений подтвердил правильность выбора, сделанного им. (После нескольких аварий на наземном стенде-прототипе и опытной подлодке работы в США по этому направлению были прекращены.)

Одна из первых проблем возникла в самом начале работ при обосновании нейтронно-физических характеристик реактора с промежуточным спектром нейтронов, который формировался в активной зоне, из-за большой утечки нейтронов, обусловленной малыми размерами реактора и использованием бериллиевого замедлителя. А.И Лейпунский поставил перед В.А. Кузнецовым задачу создать критическую сборку, на которой можно было бы проверить методы и константы для расчета промежуточного реактора. Такая критсборка в 1954 г. была создана. Но 11 марта 1954 г., во время набора критмассы, произошел разгон реактора на мгновенных нейтронах. А.И. Лейпунский и все физики, занятые в эксперименте, были срочно госпитализированы в Москве.

Задача могла быть решена только при наличии крупномасштабных экспериментальных стендов, на которых оборудование отрабатывалось бы в условиях, близких к натурным. Поэтому в 1953 г. на базе Лаборатории «В» приступили к строительству полномасштабных стендов-прототипов ЯЭУ с водяным охлаждением (стенд 27/ВМ) и жидкометаллическим охлаждением (стенд 27/ВТ), которые были введены в эксплуатацию соответственно в 1956 и 1959 гг. Эти стенды представляли собой реакторные и турбинные отсеки атомных подводных лодок. На длительный срок они стали основной экспериментальной базой ФЭИ и Курчатовского института для отработки реакторов новых типов, равно как и базой Обнинского учебного центра ВМФ по подготовке экипажей подводных лодок.

Крейсерская атомная подводная лодка К-27 (проект 645)

Первая советская крейсерская атомная подводная лодка К-27 (проект 645) с ЯЭУ, охлаждаемой жидким металлом, в 1963 г. успешно прошла государственные испытания. В 1964 г. она совершила дальний поход в экваториальную Атлантику, во время которого (впервые в советском ВМФ) без всплытия в надводное положение прошла 12 278 миль за 1240 ходовых часов (51 сутки). Командиру лодки И.И. Гуляеву было присвоено звание Героя Советского Союза. Моряки дали высокую оценку ядерной энергетической установке. От Лаборатории "В" в этом уникальном походе участвовал один из создателей ЯЭУ, главный инженер стенда 27/ВТ К.И. Карих. В 1965 г. К-27 совершила второй поход, став первой советской атомной подводной лодкой, скрытно проникшей в Средиземное море.

В это время развернулось создание серии лодок второго поколения с ЯЭУ, использующей жидкометаллический теплоноситель свинец-висмут. В начале 1960-х годов в связи с созданием и выходом на боевое патрулирование в океан подводных ракетоносцев США, получивших название в западном мире «убийцы городов» (по типу выбора целей – их ракеты были нацелены на наши города), в СССР было принято решение о создании специальных противолодочных подводных лодок. Одним из пунктов программы стало задание на постройку малой скоростной автоматизированной лодки – истребителя подводных лодок, т.е. истребителя «убийц городов».

Проектирование атомной подводной лодки проекта 705 (советский шифр «Лира») началось после выхода Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР летом 1960 г. Главная задача – создание высокоманевренной, скоростной, малого водоизмещения подводной лодки с ЯЭУ, с титановым корпусом, с резким сокращением численности экипажа, с внедрением новых образцов оружия и технических средств.

Важнейшим элементом паропроизводящей установки новой лодки был ядерный реактор с теплоносителем свинец-висмут, разработанный под научным руководством ФЭИ. Тяжелая биологическая защита и невысокие параметры пара ЯЭУ с водо-водяным реактором (на тот период) приводили к большому удельному весу реакторной установки. Новый реактор с жидкометаллическим теплоносителем позволял сократить водоизмещение, диаметр прочного корпуса и длину подводной лодки, увеличить скорость подводного хода. Благодаря этому принципиальнымотличием новой паропроизводящей установки являлись компактность, блочность компоновки, высокая степень автоматизации и маневренность, хорошие экономические и массогабаритные показатели.

Атомная подводная лодка проекта 705

Особое место в освоении реакторов со свинцово-висмутовым теплоносителем заняла проблема технологии этого теплоносителя. Под этим словосочетанием понимаются методы контроля и поддержания требуемого качества теплоносителя и чистоты первого контура в ходе эксплуатации реакторной установки. Важность этой проблемы была осознана после аварии реактора на лодке К-27 в мае 1968 года. Соответствующие методы и устройства поддержания качества теплоносителя были разработаны, когда завершалось строительство запланированной серии ПЛА проектов 705 и 705К.

Первая крейсерская подводная лодка нового типа К-64 в декабре 1971 года была принята в опытную эксплуатацию. И хотя в составе флота несли боевую службу только шесть кораблей этого типа, появление в океане новой советской противолодочной субмарины наделало много шума и стало для ВМС США неприятной неожиданностью. Американские подводные стратегические ракетоносцы были поставлены в трудное тактическое положение. Малые размеры подводных лодок проекта 705, значительный диапазон глубины погружения, высокая скорость полного хода позволяли ей осуществлять маневрирование на максимальной скорости, невозможное для всех других типов подводных лодок, и даже уходить от противолодочных торпед. Корабли этого проекта за свои скоростные и маневренные качества были занесены в «Книгу рекордов Гиннеса».

«Сейчас, оглядываясь назад, - пишет главный конструктор СПМБМ «Малахит» (где разрабатывался проект лодки) Р.А. Шмаков, - следует признать, что эта лодка была проектом XXI века. Она обогнала свое время на несколько десятилетий. Поэтому не удивительно, что для многих специалистов, испытателей, личного состава ВМФ она оказалась слишком трудной в освоении и эксплуатации».

«Идея создания такой лодки, какой стала ПЛА проекта 705, - отмечает заместитель главного конструктора проекта Б.В. Григорьев, - могла реализоваться только в 1960‑х годах, когда советское общество находилось на подъеме, открывались новые направления научных исследований и разработок, а оборона страны была важнейшим государственным приоритетом.» «Атомная подводная лодка проекта 705, – по определению секретаря ЦК КПСС и министра обороны СССР Д.Ф. Устинова, – стала общенациональной задачей, стала попыткой осуществить рывок для достижения военно-технического превосходства над западным блоком».

Командиры и офицеры подводных лодок с реакторными установками, разработанными в ФЭИ, давали очень высокую оценку самой лодке и её ядерной энергетической установке, называя ее «чудо-лодкой», сильно опередившей своё время.

Сегодня можно считать общепризнанным, что в ФЭИ под руководством А.И. Лейпунского заложены основы нового направления ядерной энергетики, а также в промышленном масштабе продемонстрирована уникальная реакторная технология. Это позволило обеспечить компактность реакторной установки, что важно при создании подводных лодок ограниченного водоизмещения, обеспечить высокие маневренные качества, повысить надёжность и безопасность реакторной установки.

Большой вклад в развитие этого направления внесли А.А. Бакулевский, Б.Ф. Громов , К.И. Карих, В.А. Кузнецов, И.М. Курбатов, В.А. Малых , Г.И. Марчук , Д.М. Овечкин , Ю.И. Орлов, Д.В. Панкратов, Ю.А. Прохоров, В.Н. Степанов, В.И. Субботин , Г.И. Тошинский, А.П. Трифонов, В.В. Чекунов и многие другие.

Современные АПЛ имеют паропроизводящие установки в составе одного-двух ядерных реакторов с водой под давлением в первом конту­ре. Пар второго контура, который непосредственно подается на глав­ную турбину и турбогенераторы, образуется в нескольких парогенера­торах вследствие теплообмена с водой первого контура. Параметры теп­лоносителя первого контура на входе в парогенератор обычно лежат в пределах: 320-330°С, 150-180 кг/см²; параметры пара второго контура на входе в турбину: 280-290°С, 30-32 кг/см2. Паропроизводительность реакторов современных АПЛ на полной мощности достигает 200 и бо­лее тонн пара в час. Загрузка ядерного топлива, в качестве которого обыч­но используют обогащенный уран-235, составляет несколько килограм­мов. Известно, например, что АПЛ «Nautilus» до первой перезарядки из­расходовала 3,6 кг урана, пройдя около 60 тыс. миль.

Ток воды в первом контуре осуществляется при работе установки на малой мощности за счет естественной циркуляции теплоносителя, вслед­ствие перепада температуры на входе и выходе из реактора, и размеще­ния парогенераторов выше активной зоны, на средних и больших мощ­ностях - циркуляционными насосами первого контура. В интересах сни­жения шумности и упрощения управления реактором наблюдается тенденция повышения верхней границы мощности при работе в режиме естественной циркуляции. Американская АПЛ «Narwhal» имела реактор со значительно более высоким, чем у других АПЛ, уровнем естественной циркуляции - возможно, до 100% мощности. Однако в силу ряда причин, в первую очередь в связи с увеличенной в сравнении с обычными реакто­рами высотой, этот реактор не был запущен в серию. Кампания (расчет­ная продолжительность работы реактора на полной мощности) достигает для современных АПЛ 10-15 тыс. ч, что позволяет (вследствие работы реактора большую часть времени на мощности, значительно меньшей полной) ограничиться за срок службы АПЛ одной-двумя перезарядками активной зоны. Мощность паротурбинных установок при движении АПЛ на полном ходу достигает 30-60 тыс. л. с. (20-45 тыс. кВт).

Конструктивно паротурбинные установки выполняются в виде еди­ного блока, состоящего, как правило, из двух турбин, параллельно рабо­тающих на одно- или двухступенчатый редуктор, понижающий оборо­ты турбин до оптимальных для гребного винта. Для снижения передава­емых на корпус вибраций паротурбинный блок крепится к нему с помощью амортизаторов. С этой же целью так называемые неопорные связи блока с корпусом и другим оборудованием (линия вала, паровые, водяные, масляные трубопроводы) имеют относительно эластичные вставки, также препятствующие распространению вибрации от блока.

Сброс пара от турбины осуществляется на конденсатор, охлаждае­мый забортной водой, протекающей по трубкам, рассчитанным на пол­ное забортное давление. Прокачка забортной воды осуществляется са­мопротоком или циркуляционным насосом. Образовавшийся после ох­лаждения пара конденсат специальными насосами закачивается в парогенератор. Паропроизводящая и паротурбинная установки конт­ролируются и управляются с помощью специальной автоматической си­стемы (при необходимости с вмешательством операторов). Управление осуществляется из специального поста. Передача мощности от редукто­ра на гребной винт осуществляется с помощью линии вала, снабженно­го опорными и главным упорным подшипником (ГУП), передающим развиваемый винтом упор на корпус. Обычно ГУП конструктивно со­вмещается с одной из поперечных переборок и на некоторых АЛЛ снаб­жен специальной системой для снижения уровня вибраций, передавае­мых от линии вала на корпус. Для отсоединения гребного вала от редук­тора турбинной установки предусмотрена специальная муфта. На большинстве АПЛ в корму от ГУП соосно с линией вала устанавли­вается гребной электродвигатель (ГЭД), обеспечивающий вращение вала при отключенных и при необходимости остановленных турбинах. Мощ­ность ГЭД составляет обычно несколько сотен киловатт и достаточна для движения АПЛ со скоростью 4-6 уз. Энергия для работы ГЭД пода­ется от турбогенераторов или, при аварии, от аккумуляторной батареи, а при движении в надводном положении - от дизель-генератора.

Удельные массогабаритные характеристики энергоустановок суще­ственно разнятся для отдельных типов АПЛ. Средние их значения (сум­марно паропроизводящей и паротурбинной установки) для современ­ных АПЛ: 0,03-0,04 т/кВт, 0,005-0,006 м³/кВт.

Рассмотренная энергетическая установка в составе турбозубчатого агрегата и установленного на валу маломощного ГЭД применена на по­давляющем большинстве АПЛ, однако она является не единственной нашедшей практическое применение. Начиная с середины 60-х годов предпринимались попытки использования на АПЛ других установок, в первую очередь турбоэлектрической, обеспечивающей полное элект­родвижение, на что уже обращалось внимание в разделе, посвященном рассмотрению этапов развития ПЛ.

Широкому внедрению полного электродвижения на АПЛ препят­ствуют, как обычно указывается, существенно большие массы и габари­ты электроустановок по сравнению с турбинными близкой мощности. Работы по совершенствованию турбоэлектрических установок продол­жаются, а их успех связывается с использованием эффекта сверхпрово­димости, особенно при так называемых «комнатных» температурах (до -130°С), что, как ожидается, позволит резко сократить массогаба­ритные характеристики электродвигателей и генераторов.

Электроэнергетическая система (ЭЭС) современных АПЛ имеет в своем составе несколько (как правило, два) автономных турбогенера­торов (АТГ) переменного тока, использующих пар от реактора, и акку­муляторную батарею (АБ) в качестве резервного источника энергии при неработающих АТГ, а также машинные или статические преобразовате­ли электрического тока (для зарядки АБ от АТГ и питания оборудова­ния на переменном токе от АБ), приборы контроля, регулирования и защиты, а также систему коммутации - распределительные щиты и ка­бельные трассы. В качестве аварийного источника энергии при движе­нии в надводном положении используется дизель-генератор.

Мощность АТГ на современных АПЛ достигает нескольких тысяч киловатт. Потребителями электроэнергии являются в первую очередь вспомогательные механизмы самой АЭУ, гидроакустическое вооруже­ние, средства навигации, связи, радиолокации, системы, обслуживаю­щие оружие, система жизнеобеспечения, ГЭД при использовании ре­жима электродвижения и др. В ЭЭС используется переменный ток про­мышленной частоты 50-60 Гц, напряжением 220-380 В, а для питания некоторых потребителей - переменный ток повышенной частоты и по­стоянный.

Высокая энергонасыщенность современных АПЛ, обеспечивающая возможность использования энергоемких образцов оружия и вооруже­ния, а также высокий уровень комфортности личного состава, имеет, как уже указывалось, и негативные последствия - относительно высо­кий уровень шума вследствие большого числа одновременно работаю­щих машин и механизмов, даже при движении АПЛ с относительно низ­кой скоростью.