Будущее подводного военно-морского флота
В новом, XXI веке ожидается качественный скачок в совершенствовании подводных лодок. На смену сегодняшним должны прийти многоцелевые подводные лодки, оснащенные высокоэффективным бортовым разведывательным оборудованием, обитаемыми и необитаемыми подводными и беспилотными летательными аппаратами. Прежде всего, подводные лодки будут совершенствовать свою скрытность, скорость и качество подводного хода и количество оружия на борту.
Над чем сегодня в первую очередь думают конструкторы создавая инновационные разработки подводных лодок? В первую очередь это малошумность ходовой части. В современных условиях только малошумные подводные лодки могут скрытно перемещаться и только их гидроакустические средства позволяют обнаружить противника на больших расстояниях и тем самым своевременно использовать оружие или уклониться от противника.
Основными источниками шумов на подводных лодках являются гребные винты, механизмы, работающие внутри корабля, и шумы, создающиеся водяным потоком, обтекающим корпус, — гидравлические шумы.
Как заглушить шум гребных винтов?
Выяснено, что увеличение размеров гребных винтов и увеличение количества лопастей снижает их шум. Медленно вращающийся винт большого диаметра с малой скоростью на кончиках лопастей создает меньшую завихренность потока воды, т. е. меньшую турбулентность (от латинского «turbulentus» — «бурный», «беспорядочный»), а это снижает уровень шума. Турбулентное течение жидкости всегда создает шум.
Вы, может быть, слышали, как шумит поток горной реки. Вода бурлит, срывается с лежащих на дне валунов. Вы еще далеко от реки, а шум слышен за сотни метров. Напротив, медленный поток бесшумен, незаметен, его называют ламинарным течением (от латинского «lamina» — «пластинка», «полоска»). При таком течении жидкость перемещается (течет) слоями без перемешивания. Подойдя к многоводной реке на равнине, вы не услышите шума. Вода течет, а шума нет.
Существование ламинарного течения, послойного течения без перемешивания слоев, возможно только до определенного значения скорости. Стоит чуть-чуть перешагнуть порог, как ламинарное течение становится турбулентным. Попробуйте убедиться в этом сами. Откройте водопроводный кран чуть-чуть, чтобы вода лилась тоненькой ленивой струйкой, а затем откройте его полностью, и вы услышите шум, таящийся в быстро бегущей воде. Это ваш домашний водопад.
Есть еще один способ снижения шума гребных винтов. Можно насадить два гребных винта на одну ось, но заставить их вращаться в разные стороны. Уменьшение шумов при этом происходит потому, что воде, закрученной первым винтом и раскрученной вторым, не сообщается вращательное движение. Прямое течение воды — ламинарное течение, не производит демаскирующего шума.
В более далеком будущем предполагается полный отказ от гребных винтов и переход на единые двигательные установки, работающие по принципу гидрореактивных двигателей, например, с паровой струей или за счет непосредственного использования ядерной энергии для ускорения протекающей через двигатель воды.
Как заглушить шумы, создаваемые корпусом подводной лодки
Уровень шумов, создаваемых подводной лодкой, в значительной степени зависит от формы и гладкости ее корпуса. Корпусу стремятся придать более обтекаемый вид с убирающимися внутрь выступающими частями. Неровности корпуса, даже такие, как сварные швы и шероховатость окраски, на большой скорости хода вызывают турбулентность обтекания. Но здесь уже достигнут предел усовершенствований. Поэтому нелишне поучиться этому у дельфинов.
Расчетами установлено, что дельфины развивают скорость, в 8—10 раз превышающую их мускульные возможности (мощность), если сопротивление их движению принимать равным обычно принятому в кораблестроении. Этому способствует структура их кожного покрова, который делает кожу дельфина способной превращать турбулентный (вихревой) поток воды, соприкасающийся с дельфином, в ламинарный (слоистый). Ламинарное обтекание резко уменьшает энергетические затраты на преодоление сопротивления, что одновременно снижает шум.
Один из методов ламинаризации рассматривает отсос некоторой части воды из потока, непосредственно прилегающего к корпусу. Возможно, использование отсоса повысит скорость при той же мощности двигателей в 1,5 раза. Исследуются покрытия корпуса, повторяющие особенности кожи дельфина.
Но это все в будущем,^ сегодня, чтобы быть незаметным, приходится снижать скорость хода лодки до 5 узлов (9,2 км/ч). Но этого мало. Есть еще шумы, работающие внутри лодки.
Как заглушить шум механизмов, работающих внутри корабля
В ходе проводившихся гидроакустических испытаний было установлено, что источником наиболее интенсивных шумов являются не средства движения подводной лодки (гребные винты, двигательные установки), а источники, о которых ранее даже не задумывались. Это хлопающие двери переборок, падающие гаечные ключи, спускаемая вода в туалетах, включенные кофеварки и электробритвы и т. д.
Будущие подводные лодки будут ходить под водой на скоростях больше 25 узлов (46,3 км/ч), создавая малые уровни шума, с тем чтобы слышать самой и не быть услышанной.
Это произойдет за счет применения целого ряда новейших технологий и специальных мероприятий. Например, располагать различное оборудование таким образом, чтобы оставлять свободное пространство для рассеивания звуковых волн. Где это не удается, то заключать приборы в своеобразные сурдокамеры (от латинского «surdus» — «глухой» и камера).
В местах крепления механизмов к палубам уже стали устанавливать пневматические амортизаторы, аналогичные самолетным, и контролировать уровни вибраций всего оборудования, уровня собственных шумов — своеобразная система встроенного контроля, применяемая на самолетах. Помимо этого, шумность подводной лодки будет уменьшаться, если ее внешние обводы будут рассеивать гидролокационные сигналы акустических станций противника, как это делается на самолетах-невидимках.
Сейчас уже есть водо-водяной атомный реактор с уменьшенным количеством компонентов, что тоже несколько снижает уровень шума.
В будущем роль гидроакустических средств еще более увеличится. Обрабатывать эту информацию теперь поручается компьютерам.
На новых подводных лодках предполагается размещать необитаемые (беспилотные) подводные аппараты-роботы, которые и под водой и в воздухе над морем смогут вести разведку. Оба эти робота, управляемы по радио, будут запускаться под водой и из-под воды в воздух.
Такие подводные лодки будут и длиннее, и больше, чтобы боезапас был у них вдвое, а то и втрое больше.
Как плавать глубоко
Один из основных элементов скрытности и неуязвимости подводной лодки — глубина погружения. Современные подводные лодки плавают на глубинах: одни — 400 м, другие — 600 м, тогда как средняя глубина Мирового океана — 60 000 метров.
Рост глубины погружения зависит от прочности корпуса. Чем глубже подводная лодка погружается, тем большее давление воды на себе испытывает. Выдержать такое, мощное давление способен либо очень толстый (тяжелый) корпус, либо корпус, имеющий особую обтекаемую форму, либо корпус, сделанный из особо прочных материалов, которые непременно появятся в обозримом будущем.
Для очень больших глубин наиболее подходят конструкции в виде шаров (сферических оболочек), нанизанных на одну ось. Внешне такая конструкция будет выглядеть как стручок гороха. Зато такой корпус выдерживает гораздо большее давление. Он, при одной и той же массе, намного прочнее цилиндра. Можно надеяться также и на появление более прочных сталей, титановых и бериллиевых сплавов. Изготовление прочных корпусов из стеклопластика возможно уже в настоящее время.
Есть основания надеяться на то, что подводные лодки будут плавать на глубине 2000 м. С увеличением глубины погружения уменьшается вероятность поражения подводных лодок противолодочным оружием. Возрастают их собственные возможности поиска противника за счет известных звуковых подводных каналов, простирающихся на больших глубинах.
|
|
Читайте в рубрике «Подводные лодки России»: |
Лодочными гелевыми аккумуляторами
Все типы аккумуляторов для лодок: каталог с лодочными гелевыми аккумуляторами
www.autoakb.ru