Основные положения плавания и глубины погружения подводной лодки

В зависимости от степени заполнения цистерн главного и вспомогательного балласта подводная лодка занимает одно из трех основных положений относительно поверхности воды: крейсерское, позиционное или подводное[102].

Крейсерское положение — основное надводное положение с продутыми 11ГБ и заполненной цистерной быстрого погружения. Если на ПЛ принято дополнительное топливо в топливно-балластные цистерны, то она займет некоторое промежуточное положение, которое называется надводным положением с усиленным запасом топлива.

Позиционное положение — промежуточное надводное положение удифферентованной подводной лодки. Существуют два позиционных положения:

— позиционное положение при всплытии ПЛ, при котором полностью продуты ЦГБ средней группы и полностью заполнены ЦГБ концевых групп;

— позиционное положение при погружении ПЛ, при котором полностью продуты ЦГБ средней группы и заполнены по ватерлинию ЦГБ концевых групп.

Подводное положение — подводная лодка удифферентована, все цистерны главного балласта заполнены. Цистерна быстрого погружения продута. Подводная лодка может находиться во всем диапазоне глубин: от перископной до предельной.

Кроме основных положений плавания, ПЛ может находиться в перископном положении или в положении под РДП.

Перископное положение — подводное положение удифферентованной ПЛ с полностью заполненными цистернами главного бал-ласта и выдвинутым над поверхностью воды топом перископа.

Положение плавания под РДП — подводное положение удифферентованной ПЛ с полностью заполненными цистернами главного балласта и выдвинутым над поверхностью воды воздухозаборником.

Глубина погружения — важная и присущая только подводным кораблям тактико-техническая характеристика. Основной, исходной глубиной считается предельная глубина погружения (Hпр), представляющая собой гарантированную наибольшую глубину, на которую ПЛ может попадать случайно на ходу или находиться на ней без хода (например, на грунте) ограниченное число раз за весь период службы. Причиной ограничения числа погружений на указанную глубину является малоцикловая усталость, свойственная высокопрочным материалам, из которых изготовлены прочные конструкции ПЛ. По мере создания высокопрочных пластичных материалов это ограничение становится менее жестким [55].

Рабочей или оперативной глубиной погружения называется глубина, на которой ПЛ может находиться без ограничения по времени. Рабочая глубина назначается как часть предельной глубины:

Расчетной называется глубина, соответствующая разрушающему гидростатическому давлению, принятому в расчетах элементов прочного корпуса и равнопрочных ему конструкций. Отношение расчетной глубины погружения к предельной носит название коэффициента запаса прочности:

Этот коэффициент вводится для компенсации неточностей, возникающих при постройке корабля (отклонение от правильной круговой формы оболочек и шпангоутов) и приближенности расчетных методик.

В подводном кораблестроении различных стран указанный коэффициент лежит в пределах (kзп =1,3... 1,5) [1], [123].

Развитие мирового подводного кораблестроения связано с непрерывным решением проблемы увеличения глубины погружения.

Рассмотрим влияние глубины погружения на боевую эффективность ПЛ, т.е. её способность выполнить поставленную задачу с заданной вероятностью в условиях противодействия противника. Приближённо ее можно оценить вероятностью неуничтожения ПЛ:

где Q — вероятность неуничтожения ПЛ; Робн — вероятность обнаружения; Рпор — вероятность поражения подводной лодки.

Таким образом, уничтожение подводной лодки определяется, как это следует из зависимости (2.7), значениями вероятности обнаружения и поражения. Они снижаются при увеличении глубины погружения ПЛ, поскольку:

— увеличивается возможность более широкого использования гидрологии моря по глубине в целях акустической маскировки;

— уменьшается вероятность поражения некоторыми видами противолодочного оружия за счет увеличения времени его доставки к цели;

— затрудняются контрмеры противника, т.к. создание глубоководного оружия связано со значительными техническими трудностями;

— повышаются маневренные возможности лодки в вертикальной плоскости;

— увеличивается возможность покладки на грунт в большей части районов Мирового океана, что упрощает несение позиционной службы, а также повышает скрытность ПЛ благодаря маскирующему влиянию океанского дна.

Сравнительно невысокие темпы роста глубины погружения объясняются чрезвычайной сложностью этой проблемы для боевых подводных лодок. Основные трудности состоят в следующем:

— при сохранении механических характеристик материала прочного корпуса растет его масса, и, следовательно, водоизмещение корабля. При сохранении постоянной величины водоизмещения, для компенсации утяжеления прочных конструкций необходимо уменьшать массы других важных статей нагрузки (вооружение, энергетика и т.д.). Это может привести не к повышению, а к снижению показателей боевой эффективности;

— стремление удержать водоизмещение корабля в приемлемых пределах ставит перед металлургическими предприятиями и другими отраслями промышленности задачу по разработке новых материалов более высокой удельной прочности;

— рост толщины обшивки ПК и повышение механических характеристик материалов, применение материалов с новыми физическими свойствами могут потребовать больших затрат по переоснащению верфей новым, более мощным оборудованием, а также разработки новых технологий;

— возрастает угроза безопасности ПЛ в случае аварийного поступления воды внутрь ПК через многочисленные забортные отверстия. Отсюда следует важная проблема по уменьшению забортных отверстий и повышению надежности остающихся.

Возможными путями увеличения глубины погружения ПЛ в ближайшем будущем представляются следующие.

Во-первых, применение для ПК материалов с более высокой удельной прочностью. Этот путь приводит к приемлемому повышению доли ПК в нагрузке корабля, но, как отмечалось выше, требует решения дополнительных проблем. Все послевоенное развитие ПЛ связано с использованием именно этого пути увеличения глубины погружения. Перспективным решением этой задачи способно стать использование прочных, но легких материалов, например, титановых сплавов.

Во-вторых, рационализация конструкции прочного корпуса и равнопрочных ему конструкций; пересмотр норм прочности и методик расчета с целью отработки их достоверности и обоснованного снижения запасов прочности при определении конструктивных эле-ментов ПЛ. Учитывая ответственность указанных конструкций, такая рационализация должна проводиться на основе глубоких исследований, с проведением большого числа экспериментов, вплоть до испытаний натурных образцов.

В-третьих, применение легких наполнителей, размещаемых в проницаемых частях междубортного пространства для компенсации отрицательной плавучести конструкций. Этот путь широко применяется на подводных аппаратах и, в принципе, может быть использован и на ПЛ.

Состояние проблемы глубины погружения позволяет считать, что тенденция ее постепенного увеличения сохранится и в дальнейшем. Предел, до которого целесообразно увеличивать глубину погружения боевых ПЛ, установить обоснованно достаточно трудно. Прежде всего, это нужно не для всех классов ПЛ (например, для не-атомных ПЛ, действующих в районах ограниченных глубин прибрежных морей).

Для атомных ПЛ, по зарубежным данным, таким пределом является глубина залегания звукового канала. До этой глубины увеличение «коэффициента боевой гибкости» (coefficient of combat versatility — по-видимому, эта величина объединяет такие характеристики ПЛ как скрытность, маневренные качества, уязвимость, возможность обнаружения целей и т.д.) происходит интенсивно, а в дальнейшем замедляется (рис. 2.2) [21].

Проблема увеличения глубины погружения значительно сложнее, т.к. требует решать задачи не только по прочному корпусу, но и по многим другим системам и устройствам корабля. Не менее сложной задачей, которую также необходимо решить, является создание оружия, которое может быть использовано с больших глубин. Только тогда можно будет говорить об увеличении боевой эффективности глубоководных подводных лодок.