Ракетные комплексы подводных лодок

К наиболее важным видам оружия подводных лодок относятся ракеты. Их можно классифицировать:

— по характеру траектории (баллистические, крылатые);

— по боевому заряду (ядерные, обычные).

Ракетный комплекс с баллистическими ракетами. В зависимости от дальности действия, баллистические ракеты подразделяют на:

— ракеты ближнего действия (БРБД) для поражения целей, находящихся на расстоянии до 1000 км;

— ракеты средней дальности (БРСД), поражающие цели на расстоянии 1000,..5000 км;

— ракеты дальнего действия, которые иначе называют межконтинентальными баллистическими ракетами (МБР), для нанесения ударов по объектам, удаленным более чем на 5000 км.

Наиболее сложными считаются баллистические ракеты стратегического назначения, которые сегодня рассматриваются как важный сдерживающий фактор новой ядерной войны. В табл. 5.1 приведены основные ТТХ баллистических ракет ПЛ [16], [54], [110].

В зависимости от задач баллистические ракеты, например в США, делят на ракеты тактического и стратегического назначения. К баллистическим ракетам тактического назначения относят ракеты ближнего действия. К баллистическим ракетам стратегического назначения (БРСН) — ракеты средней и большой дальности.

Большие значения скорости, дальности и высоты полета (табл. 5.2) [111], [138], применение ядерных зарядов большой мощности, сравнительно малая уязвимость от средств противодействия, высокая точность попадания в цель — все это сделало баллистические ракеты главным носителем ядерного оружия.

Баллистические ракеты стратегического назначения снаряжаются только ядерными боеголовками. Боевая часть ракеты предназначена для обеспечения заданного разрушительного действия у цели, которые специалисты обычно разделяют на два типа. К первому относят цели малых размеров («точечные») — ракетные пусковые установки, промышленные предприятия, военные объекты и т.п. Ко второму — «площадные» цели: промышленные районы, военные базы, районы сосредоточения войск.

Поражение целей достигается воздействием ударной волны, светового излучения, электромагнитного импульса, проникающей радиации. Головная часть ракеты может иметь от 3 до 14 боеголовок. Такая головная часть в нужный момент разделяется на несколько частей, несущих каждая свой боевой заряд и движущихся по определенным траекториям, что увеличивает площадь поражения.

БРСН классифицируются по ряду признаков, основные из которых приведены на рис. 5.3.

Дальность стрельбы управляемой баллистической ракеты (БР) может быть максимальной и минимальной.

Под максимальной дальностью стрельбы понимают такую дальность полета ракеты, при которой обеспечивается поражение цели с вероятностью не ниже заданной. Обычно она равна максимальной дальности полета.

Под минимальной дальностью стрельбы БР понимают такую дальность, ближе которой стрелять невозможно, что определяется характером траектории. Диапазон рассмотренных значений дальности для комплексов БР, находящихся на вооружении ВМФ, достаточно широкий, что позволяет подводной лодке поражать цели в прибрежной зоне и в глубине территории.

Система управления ракеты служит для обеспечения ее полета по заданной траектории согласно программе. Она представляет собой совокупность функционально связанных устройств, предназначенных для динамической стабилизации на траектории и наведения ракет на цель. По типу применяемой системы управления БРСН подразделяются на ракеты с автономной системой управления и ракеты с комбинированной системой управления.

В автономных системах управления вся необходимая аппаратура размещена на борту ракеты, во время полета связь ракеты с землей отсутствует. БР с автономным способом управления в полете обладают практически абсолютной помехозащищенностью от воздействия средств радиоэлектронной борьбы противника.

В комбинированных системах управления дополнительно имеется система радиоуправления, которая состоит из бортовых приборов и наземной радиостанции. Применение комбинированной системы управления позволяет повысить точность попадания.

Классификация ракет по типу двигателя обусловлена тем, что конструкция двигателя в значительной степени определяет конструкцию ракеты и способы ее боевого использования. По типу двигателей БРСН подразделяются на ракеты с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) и ракеты с двигателем твердого топлива (РДТТ). Ракетные двигатели твердого топлива имеют более высокую надежность и готовность к пуску, а также позволяют значительно уменьшить размеры ракет и упростить их эксплуатацию. Однако у РДТТ меньше удельная тяга и хуже весовые характеристики. Поэтому ракета с РДТТ при прочих равных условиях (дальность полета, число ступеней, вес головной части) тяжелее ракеты с ЖРД.

По числу ступеней ракеты разделяются на одноступенчатые и многоступенчатые. Многоступенчатые стратегические ракеты имеют две или три ступени. После выработки топлива ступени отделяются одна за другой.

К БРСН, как и к другим видам вооружения, предъявляется ряд требований, которые подразделяют на общие, эксплуатационные и производственно-экономические.

К общим требованиям относят дальность полета и точность попадания в цель, надежность работы и время на подготовку к пуску. Эти требования обусловливают основные характеристики ракеты.

К эксплуатационным требованиям относятся такие, которые обеспечивают сохранность ракеты при транспортировке, хранении и обслуживании.

Производственно-экономические требования направлены на уменьшение трудоемкости изготовления ракет, и, следовательно, снижение их стоимости.

На современных подводных лодках устанавливается два типа баллистических ракет:

1) баллистические ракеты средней дальности (до 5000 км);

2) межконтинентальные баллистические ракеты (более 5000 км).

Оба типа ракет имеют многоцелевое назначение и могут удовлетворять различным стратегическим требованиям.

Траектория их полета (за исключением начального участка) представляет собой траекторию свободно брошенного тела, то есть баллистическую кривую. На рис. 5.4 показана траектория полета баллистической ракеты [16].

Перед пуском ракет подводная лодка подвсплывает на безопасную (до 50 м) глубину, давление в шахте выравнивается с забортным, после чего открывается крышка шахты, и доступ забортной воде преграждает лишь тонкая пластиковая диафрагма, расположенная под крышкой. Бортовая система управления ракеты подключается к приборам управления ракетной стрельбой (ПУРС), которые обеспечивают передачу в аппаратуру ракеты данных о траектории полета и скорости в конце активного участка траектории, а также координат местонахождения подводной лодки. Баллистические ракеты запускаются вертикально. Это позволяет сократить время движения ракеты в воде и плотных слоях атмосферы и уменьшить, таким образом, расход энергии на преодоление сопротивления воды и воздуха. Кроме того, при вертикальном старте легче обеспечить стабилизацию ракеты при малых скоростях на начальном участке полета.

После движения в толще воды ракета выходит на поверхность. Двигатель первой ступени включается на высоте от 10 до 30 м по сигналу датчика ускорений.

На высоте 20 км первая ступень отделяется (отстреливается), и включается двигатель второй ступени.

В конце вертикального подъема система управления разворачивает ракету в сторону цели так, чтобы к моменту окончания работы последней ступени двигателя угол наклона ракеты к горизонту составлял примерно 45°, что теоретически соответствует максимальной дальности полета.

Отделив последнюю ступень, головная часть ракеты с боевым зарядом по инерции летит к цели по баллистической траектории. В случае наличия нескольких боеголовок после отделения последней ступени начинается этап разведения боеголовок. В головных частях ряда баллистических ракет используется принцип автобуса: головная часть, проведя коррекцию своего места, нацеливается на первую цель и выстреливает боеголовку, которая по баллистической траектории летит к цели. Затем головная часть снова проводит коррекцию своего местоположения двигательной установкой системы разведения боеголовок, нацеливается на вторую цель и выстреливает следующую боеголовку. И так продолжается до последней боеголовки.

В другом типе баллистических ракет после проведения нацеливания двигатель последней ступени производит одновременный отстрел всех боеголовок.

Несмотря на разнообразие конструкций БРСН, устройство их имеет много общего (рис. 5.5) [54].

В частности, независимо от числа ступеней и типа используемого топлива любая ракета состоит из корпуса, в котором размещены головная часть, аппаратура систем управления и двигатель, ряд систем.

Конструктивно корпус ракеты состоит из отдельных отсеков, которые в процессе изготовления ракеты собирают в единое целое.

Каждый отсек состоит из обшивки, продольных силовых элементов — стрингеров, поперечных силовых элементов — шпангоутов, четырех опор, днища и крышки люка. Обшивка крепится к набору заклепками. Для изготовления корпусов применяются цветные металлы, легкие сплавы, специальные легированные стали, различные виды пластмасс. Основное требование к материалам состоит в том, чтобы они обеспечивали наименьшую массу конструкции при необходимой прочности и жесткости.

Хвостовые отсеки предназначены для размещения двигателей и некоторых приборов системы управления, а также для крепления исполнительных органов системы управления.

Топливные баки предназначены для раздельного размещения окислителя и горючего. Они занимают до 80% объема ракеты, поэтому их расположение, форма и масса в основном определяют весовые и габаритные характеристики ракеты с ЖРД.

Приборные отсеки служат для размещения аппаратуры системы управления. Они могут располагаться между топливными баками или между головной частью и корпусом последней ступени. Внутри приборного отсека находится рама, на которой размещены приборы управления.

Головная часть ракеты предназначается для размещения боевого заряда и его защиты во время движения на траектории. Она состоит из боевого заряда, вспомогательного оборудования и корпуса с теплозащитным покрытием. Вспомогательное оборудование, включающее в себя предохранительное устройство, аппаратуру взведения и срабатывания взрывателя и источники энергии для этих устройств, обеспечивает безопасность боевого заряда до определенной точки траектории, а затем взводит взрыватель и подготавливает его к действию на расчетной высоте.

К конструкции головной части предъявляются следующие требования: достаточная прочность, высокая теплостойкость, минимальный вес и необходимый запас статической устойчивости во время полета на атмосферном участке траектории. Запас статической устойчивости неразрывно связан с достижением необходимой кучности точек падения головных частей и обеспечивается применением соответствующих аэродинамических форм (рис. 5.6) [128].

Сферические притупления способствуют торможению головных частей в атмосфере, в результате чего уменьшается их скорость и интенсивность нагрева. Следовательно, сферические притупления позволяют уменьшить толщину теплозащитного покрытия, и, соответственно, вес головной части.

Применение «юбок» дает возможность сместить центр давления к кормовой оконечности головной части и, тем самым, увеличить статическую устойчивость. Для большей точности попадания применяют управляемые головные части. Они имеют стабилизирующие сопла, которые обеспечивают корректировку параметров траектории.

В качестве теплозащитных покрытий используют аблирующие материалы: стеклопластики, кремнезем, углерод и графит, способные в процессе абляции переходить в жидкое состояние и уносить с собой до 50% тепла, подводимого к головной части. Преимущество аблирующих покрытий заключается в том, что они могут выдерживать значительные тепловые потоки, при этом практически не происходит прогрева вглубь покрытия, так как удельная теплопроводность материалов мала, и прогретый слой уносится набегающим потоком воздуха.

Пусковые установки баллистических ракет подводных лодок представляют собой шахты, встроенные в корпус лодки. Примерная схема устройства пусковых шахт подводной лодки типа «Джордж Вашингтон» показана на рис. 5.7 [21].

Шахта представляет собой двустенную стальную конструкцию цилиндрической формы, закрытую сверху крышкой, которая выступает за пределы прочного корпуса. Высота шахты, диаметр внутреннего и наружного цилиндров при проектировании определяются габаритами ракеты. В шахту ракета устанавливается на качающейся опоре и крепится к ней с помощью зажимного кольца.

В стенках шахты предусмотрены горловины, через которые обеспечивается доступ к приборному отсеку ракеты и к месту стыковки двигателей первой и второй ступеней.

В прочном корпусе лодки внутренний цилиндр пусковой шахты монтируется на специальных башмаках, опирающихся на гидравлические амортизаторы. Внутри шахт системы кондиционирования воздуха поддерживают заданные температуру и влажность.

Имеется автоматическая система контроля технического состояния ракет, которая может выполнять непрерывную проверку основных блоков ракеты с момента ее погрузки на корабль, а также полную проверку узлов ракеты в период предстартовой подготовки. После стрельбы шахты, из которых стартовали ракеты, в подводном положении целиком заполняются водой. Для удифферентовки подводной лодки вода должна быть удалена (в пределах 1/3 объема шахты).

Для управления и контроля замещением ракет используется система замещения. В систему входят: пульт, включающий органы управления клапанами заполнения шахты водой; клапанами вентилирования шахт и подачи в них воздуха, а также индикатор, имеющий световое табло, отражающее уровень заполнения шахт. Операция замещения ракет может осуществляться как автоматически, так и вручную.

Для дальнейшего повышения эффективности боевого применения баллистического ракетного оружия с подводных лодок в настоящее время ведутся работы, направленные на:

— повышение точности инерциальной системы наведения;

— использование астронавигационной системы для коррекции ошибок на траектории баллистической ракеты к моменту отделения головной части;

— проведение электромагнитной коррекции по данным искусственного спутника Земли и радиовысотомера;

— совершенствование навигационной системы местонахождения ПЛАРБ перед пуском ракет и точного расчета траектории полета;

— получение места ПЛАРБ по специальным гидроакустическим датчикам, устанавливаемым на дне моря.