Взрывостойкость подводных лодок

Взрывостойкость (в общем случае ударостойкость) является составной частью боевой живучести — одной из самых важных тактико-технических характеристик ПЛ. Современные подводные лодки в ходе боевых действий используются в полностью погруженном положении. Это в значительной мере сужает (по сравнению с надводными кораблями) номенклатуру боевых средств, применяемых для их поражения. К таким современным средствам относятся различные образцы высокоточного противолодочного оружия (ПЛО), основой которых является использование подводного взрыва обычных (химических) боеприпасов с мощностью, эквивалентной мощности взрыва до 1000 кг тротила и более, а также сверхмощных ядерных боеприпасов, тротиловый эквивалент которых может колебаться от 1 до 5 т.

Носителями зарядов противолодочного оружия обычного типа являются: торпеды и ракеты-торпеды, применяемые с подводных лодок и надводных кораблей противолодочной обороны; минное, в основном, неконтактное оружие, реагирующее на физические поля ПЛ, включающее в себя стационарные и реактивно-всплывающие мины; глубинные бомбы, в том числе и реактивные, используемые с надводных кораблей и противолодочной авиации.

Таким образом, основным способом поражения подводных лодок как в прошлом, настоящем, так и в обозримом будущем остается силовое воздействие на них подводным взрывом. При этом возможно контактное и неконтактное воздействие. Однако при контактном взрыве, как свидетельствуют опыт боевых действий в годы Второй мировой войны и послевоенных локальных конфликтов, результаты теоретических и экспериментальных исследований, прочный корпус ПЛ получает пробоину, что приводит, как правило, к ее гибели. Поэтому, если говорить о взрывостойкости ПЛ как ее способности противостоять действию подводного взрыва, то следует иметь в виду неконтактные подводные взрывы обычного и тем более ядерного оружия [51].

Существует принципиальное различие в механизмах воздействия на ПЛ неконтактного взрыва заряда обычного взрывчатого вещества (ВВ) и ядерного заряда (рис. 2.7).

Вследствие небольшой мощности заряда обычного ВВ опасное для ПЛ расстояние от центра взрыва значительно меньше ее размеров. Ударная нагрузка при этом носит местный характер. Основное традиционное средство обеспечения живучести ПЛ в этом случае — дублирование и резервирование основного оборудования и его рассредоточение.

Мощность ядерного заряда современного противолодочного оружия на порядки выше. Опасное расстояние в этом случае во много раз превышает размеры ПЛ, так что на нее действует практически плоская ударная волна, вызывающая примерно одинаковое избыточное давление на всей поверхности корпуса ПЛ. Ударная волна ядерного заряда вызывает быстрое перемещение ПЛ как твердого тела, сопровождаемое большими перегрузками. Действие перегрузок проявляется в виде сотрясений ударного характера, которые могут привести к срыву оборудования с фундаментов и его разрушению, и даже к разрушению прочного корпуса ПЛ.

В отличие от взрыва обычного ВВ, воздействие ядерного взрыва носит всеобъемлющий характер, проявляясь одновременно примерно с одинаковой силой в пределах всей ПЛ. Дублирование и резервирование основного оборудования и его рассредоточение уже не могут обеспечить живучесть ПЛ. Основной задачей при проектировании ПЛ в части живучести становится обеспечение заданного уровня взрывостойкости ПЛ, находящейся в подводном положении, при действии на нее подводного ядерного взрыва.

В качестве характеристики уровня взрывостойкости принято использовать безопасный радиус — наименьшее расстояние от эпи-центра взрыва ядерного заряда заданной мощности, находясь на ко-тором, ПЛ сохраняет боеспособность при частичных повреждениях боевых и технических средств и возможном выходе из строя части экипажа. Чтобы служить критерием, по которому могут быть сопоставлены по уровню взрывостойкости различные ПЛ или варианты проекта, величина безопасного радиуса вычисляется для стандартных условий. Как правило, фиксируются следующие параметры:

— мощность заряда в тротиловом эквиваленте;

— углубление заряда под поверхность;

— глубина погружения ПЛ в момент взрыва.

Численные значения этих величин устанавливаются в соответствии с уровнем развития тактико-технических характеристик ПЛ и противолодочного оружия. При современном уровне развития техники различные жизненно важные части ПЛ существенно неравно-взрывостойки. Наибольшей взрывостойкостью обладает прочный корпус; энергетическая установка и комплексы оружия и вооружения могут выдержать значительно меньшие перегрузки, даже при выполнении конструктивных мероприятий защитного характера. Вполне реальными могут быть случаи, когда ПЛ сохранит целым корпус, но полностью утратит боеспособность и даже погибнет вследствие выхода из строя оборудования.

Поэтому безопасный радиус для ПЛ в целом должен быть принят как наибольший из числа безопасных радиусов для отдельных ее частей, т.е.

При увеличении глубины погружения конкретной ПЛ взрывостойкость прочного корпуса снижается, а уровень ее для внутреннего оборудования остается, как правило, неизменным. Однако даже на предельной глубине погружения современных ПЛ взрывостойкость прочного корпуса выше:

В связи с тенденцией увеличения предельной глубины погружения данное неравенство будет усиливаться.

Основная цель проектно-конструкторских работ по обеспечению взрывостойкости заключается в обеспечении в рациональной степени равной взрывостойкости будущей ПЛ в различных ее частях. Практически это сводится к изысканию способов обеспечения примерно равной взрывостойкости различных видов оборудования, конструкций легкого корпуса и экипажа и повышения ее (в рациональной степени) до уровня взрывостойкости ПК.

Рассмотрим возможные пути повышения взрывостойкости.

Во-первых, можно повышать собственную взрывостойкость оборудования. Существенный эффект возможно получить, распространяя принцип равной взрывостойкости на отдельные образцы оборудования, усиливая их слабые стороны. Однако далеко идущее использование этого пути целесообразно не всегда. Например, существенное повышение собственной взрывостойкости ракет привело бы к существенному ухудшению их важных ТТХ — дальности полета, мощности заряда и др., что явно нецелесообразно. Поэтому обеспечение необходимого уровня взрывостойкости ракетного оружия достигается его амортизацией в шахтах и контейнерах. При этом собственная взрывостойкость ракет остается низкой.

Во-вторых, используется конструктивная защита оборудования, которая представляет собой конструкции, снижающие его перегрузки. Наиболее широкое применение получили различные типы амортизаторов (резинометаллические, балочные, пластинчатые, торсионные, пружинные и др.), включаемые в конструкцию крепления оборудования к фундаменту. Физические основы полезного эффекта всех видов противоударной амортизации состоит в обеспечении возможности перемещения оборудования относительно фундамента. Важнейшая задача при проектировании такой амортизации — обеспечение необходимых свободных ходов амортизированного оборудования, не допускающих ударов о корпусные конструкции или соседнее оборудование.

Дальнейшее развитие этого направления состоит в образовании больших блоков (модулей) оборудования, установленных на общую пространственную опорную конструкцию. Такие конструкции позволяют организовать многокаскадную (обычно двухкаскадную) амортизацию и обеспечивают значительные перемещения оборудования при взрывах. Как следует из изложенного выше, все виды конструктивной защиты приводят к увеличению требуемых объемов ПЛ за счет пространства, необходимого для размещения амортизаторов и обеспечения необходимых свободных ходов. Несмотря на это, роль конструктивной защиты оборудования и его рациональной компоновки будет в дальнейшем возрастать, поскольку собственная взрывостойкость оборудования ограничена.

Рассмотренные мероприятия по повышению взрывостойкости оборудования в условиях подводного ядерного взрыва сохраняют эффективность и при действии на подводную лодку боеприпасов с обычным ВВ.