Проект 627

Проект 627

Предэскизные проработки, выполненные обеими комплексными группами, позволили приступить к следующей стадии проектирования первой отечественной АПЛ. С этой целью, в соответствии с приказом Министра судостроительной промышленности от 18 февраля 1953 г. было реорганизовано ленинградское СКВ-143 [4*], занимавшееся проектированием скоростных ПЛ с ЭУ новых типов (таких, например, как пр. 617, оснащенный ПГТУ). С целью реорганизации, в течение пяти суток вся тематика и большая часть сотрудников СКБ-143 передавались ЦКБ-18 (впоследствии ЛПМБ «Рубин»). Причем начальник и главный конструктор СКБ-143 А.А. Антипин также переводился в ЦКБ-18 на должность главного конструктора ПЛ пр. 617. Начальником реорганизованного бюро стал В.Н. Перегудов. В нем сформировали 10 отделов, каждый из которых занимался разработкой какой-либо из корабельных систем: второй, например, – вооружением, а пятый – энергетической установкой.

Непосредственно к разработке проекта АПЛ под номерным обозначением 627 (шифр «Кит»), реорганизованное бюро приступило в марте 1953 г. Характерно то, что работы проводились на основе постановления Правительства, принятого только 18 апреля 1953 г. (т.е. почти через месяц после их начала). Этим же постановлением утверждалось ТТЗ, опять же, составленное в СКБ-143 на основе предэскизных проработок комплексных групп В.Н. Перегудова и Н.А. Доллежаля – т.е. без участия научных организаций ВМФ и в первую очередь Научно-технического Комитета (НТК) Наркомата ВМФ. Мало того, в процессе проектирования бюро продолжало выдавать частные технические задания (ТЗ) разработчикам оборудования и исполнителям научно-исследовательских тем без какого-либо согласования с представителями ВМФ. Такое положение вещей объяснялось тем, что заказчиком первой АПЛ выступило Первое Главное управление Совета министров Советского Союза, возглавляемое Б.Л. Ванниковым (с марта 1953 г. заместитель Министра среднего машиностроения). В соответствии с его логикой, коль скоро лодка не предназначалась для борьбы с кораблями противника в море, то никакого отношения к ВМФ она и не должна была иметь.

Такой подход предопределил ошибки, допущенные проектантами при определении общего назначения и боевых возможностей первой АПЛ. Вместе с тем, благодаря сложившейся организации работ удалось значительным образом сократить сроки разработки проекта и реализации его в ме- тАПЛе. Также нельзя забывать о том, что В.Н. Перегудов не был случайным человеком для ВМФ. За его плечами было участие в разработке проектов средних подводных лодок IX бис и IXбис-2 серий, а также организация их серийной постройки. Достаточно сказать, что во время Второй мировой войны в отечественном флоте корабли IXбис серии были лучшими в своем классе.

Нельзя не отметить то, что большое влияние на разработку проекта первой отечественной АПЛ оказала смерть И.В. Сталина и приход к руководству страной Н.С. Хрущева, который, как известно, плохо разбирался в военно-морских делах, находясь в отношении к ним под полным влиянием маршала Г.К. Жукова. Изначально он не считал флот инструментом внешней политики и видел его основное предназначение в «…обороне морских границ и содействие сухопутным войскам на побережье». Вместе с тем, Н.С. Хрущев был ярым сторонником начинавшейся тогда научно-технической революции, и что важно для темы данной монографии, всемерно поддерживал внедрение на флот атомной энергетики, ядерного оружия и различных радиоэлектронных средств. Забегая вперед, отметим, что ко второй половине 50-х годов он уже рассматривал подводные лодки, вооруженные баллистическими ракетами или сверхдальнобойными торпедами (как в случае с пр. 627), как важнейший инструмент политического давления на главного вероятного противника – правительство США.

В частности, на совещании, посвященном перспективам развития флота, проводившемся в Севастополе с участием членов Правительства и руководящего состава МО и ВМФ в октябре 1955 г., Н.С. Хрущев утверждал следующее: «…Верю в подводные лодки. Подводный флот и морскую авиацию надо сделать главной силой для борьбы на море…». В этих условиях торпеда, оснащенная ядерным зарядом и способная наносить удары по береговым объектам, представлялась весьма эффективным оружием, а ее носитель – АПЛ – становилась одним из приоритетов в развитии Вооруженных Сил.

Однако вернемся к деятельности СКВ-143. Из двух вариантов архитектуры АПЛ, предложенных комплексной группой В.Н. Пе- регудова, был выбран двухкорпусный, который обеспечивал больший запас плавучести, и как следствие, выполнение требований условий непотопляемости, принятое тогда в отечественном флоте: сохранение положительной плавучести при полном затоплении любого из отсеков и двух смежных, прилегающих к нему ЦГБ одного борта. Исключение составляли турбинный и следующий за ним в корму отсеки. Интересно то, что на начальной стадии проектирования в ТТЗ, разработанном СКБ-143, предусматривалось обеспечение аварийного всплытия лодки с глубины 100 м при затоплении любого из отсеков прочного корпуса. Однако на завершающем этапе разработки технического проекта корабля это требование удалось выполнить лишь при затоплении только одного отсека- второго, ограниченного сферическими переборками, рассчитанными на гидравлическое давление 100 кг/см2 .

Наибольший диаметр и форма прочного корпуса АПЛ определялись габаритами паропроизводящей (ППУ) и паротурбинной (ППУ) установок. Он составил 6,7 м. Диаметр носовой прочной переборки выбирался из расчета размещения одного 1550-мм и двух 533-мм ТА, а кормовой – с учетом расположения рулевых приводов и необходимости «поджатия» кормовых обводов легкого корпуса в целях улучшения ходовых качеств корабля в подводном положении. Первый составил 4,5 м, а второй – 3,2 м. По форме прочный корпус был выполнен в виде цилиндра на большей части длины с усеченными конусами в оконечностях. Причем верхняя кромка кормового конуса шла параллельно основной плоскости, а носового – имела к ней меньший, чем нижняя кромка, наклон. Впервые в отечественном флоте на лодке отказались от боевой рубки – все посты управления кораблем и оружием перенесли в центральный пост, расположенный на верхней палубе третьего отсека. Такое решение объясняется, прежде всего, стремлением в максимально возможной степени сократить размеры ограждения и придать ему лимузинную форму – наиболее благоприятную для условий подводного плавания на большой скорости.

В процессе разработки прочного корпуса конструкторам пришлось учитывать увеличенные (по сравнению с прототипом) глубину погружения и главные размерения АПЛ. Как показали расчеты, использование ранее разработанных для ПЛ сталей (марок СХЛ-4 и МС-1), неизбежно приведет к нерациональному возрастанию водоизмещения корабля[5*]. Как следствие, пришлось заняться разработкой новой корпусной стали. К этим работам, которые выполнялись по частным ТТЗ, были привлечены ЦНИИ-48 и ЦНИИ-45. На первый из институтов возлагалась задача разработки самой стали, а на второй – проведение ее испытаний на различные нагрузки, а также теоретические и экспериментальные исследования прочности изготовленных из нее конструкций.

К апрелю 1954 г. ЦНИИ-48 завершил разработку стали марки АК-25 (или АК-25ПЛ). Для проведения ее испытаний на статическую нагрузку на ССЗ-194 в Ленинграде изготовили специальную док-камеру и три натурных отсека (1СМ, 2СМ и 22СМ), а для испытаний на динамическую нагрузку на ССЗ-444 в Николаеве – три других натурных отсека (1ДМ, 2ДМ и 22 ДМ). Одновременно с изготовлением натурных отсеков была отработана технология выполнения корпусных работ из новой стали, установлены режимы ее термической обработки и сварки. Испытания стали АК-25 и изготовленных из нее конструкций прошли успешно, и ее приняли для корпуса АПЛ пр. 627.

Другой проблемой, стоявшей перед коллективом СКБ-143, и не менее сложной, чем конструкция прочного корпуса, являлись обводы легкого корпуса. В период создания АПЛ пр. 627 гидродинамика как наука проходила период становления. Понятно, что работ, охватывающих все проблемы, возникающие во время движения лодки на большой скорости под водой, еще не было. Для отработки формы легкого корпуса (в соответствии с частными ТТЗ) пришлось «прогонять» через бассейны ЦНИИ-45 (в настоящее время ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова) и трубы ЦАГИ несколько моделей его различных вариантов. Одновременно отрабатывались вопросы управляемости при новой форме обводов корпуса на различных режимах движения. Особенно сложной являлась проблема ручного управления, так как при нем на большой скорости могла возникнуть опасность неконтролируемого возникновения больших дифферентов и выход корабля за предельную глубину погружения.

По результатам испытаний, проведенных в ЦНИИ-45 и ЦАГИ, легкий корпус был принят удлиненным (с отношением длины к ширине – 13,3) цилиндрической формы на большей части длины. Его особенностью являлись оконечности, выполненные в форме эллипсоидных тел вращения с большей осью, стоящей вертикально. Такая форма была наиболее рациональной для размещения 1550-мм ТА и для снижения сопротивления во время движения под водой. В кормовой оконечности в районе расположения гребных винтов имелись горизонтальные и вертикальный стабилизаторы, обеспечивавшие устойчивое движение на заданных глубине и направлении. Вертикальный руль и кормовые горизонтальные рули разместили за гребными винтами, что повышало их эффективность.

Если сравнить обводы легкого корпуса пр. 627 и американской Scipjack – первой американской АПЛ, чей корпус имел форму хорошо обтекаемого тела вращения, – то бросается в глаза разница между отношением длины к ширине. У нашего корабля она составляла 13,3, а у американского – только 7,9. При этом полная скорость хода АПЛ пр. 627в подводном положении, на стадии предэскизного проектирования определялась в 25 уз, а во время ходовых испытаний она составила 23,3 уз (при 60% мощности АЭУ). В то же самое время Scipjack[6*] на контрольных пробегах развила в подводном положении ход 29 уз. Оба корабля имели почти равное нормальное водоизмещение – 3065 и 3070 т соответственно, а мощность обоих ГТЗА у отечественной лодки почти в два раза превышала мощность одного ГТЗА Scipjack (35 000 л.с. против 22 000 л.с).

Очевидно, что ходовые качества американской лодки были лучше. Причин тому несколько и среди них можно выделить следующие. Во-первых, комплексная группа В.Н. Перегудова не ставила перед собой задачу обеспечить АПЛ высокую скорость хода. Исходя из опыта Второй мировой войны ее специалисты полагали, что 25 уз будет вполне достаточно для уклонения от противолодочных сил и решения кораблем основной боевой задачи – нанесения ударов по береговым объектам. Во-вторых, несмотря на испытания моделей, форма кормовой оконечности корпуса и схема винто- рулевой группы АПЛ пр. 627 оказались далеки от совершенства. Наконец, в-третьих, сама по себе удлиненная форма корпуса, не является оптимальной для скоростного движения под водой, но ее использование было вынужденным – на лодке требовалось поместить гигантский торпедный аппарат длиной почти 24 м и диаметром 1550 мм, занимавший два носовых отсека.

Отечественные АПЛ поздней постройки «ужались» до каплевидной формы, подобной той, какую имела Scipjack, приобретя при этом высокую подводную скорость. В то же самое время американские корабли этого класса наоборот – «вытянулись», сохраняя за счет увеличения мощности ГТЗА, как минимум, прежнюю скорость хода. Этот процесс и причины его побудившие будут рассмотрены ниже, в главе, посвященной кораблям второго поколения. Здесь лишь отметим, что сравнительно небольшая скорость АПЛ пр. 627, скорее всего, являлась следствием ошибок, заложенных в задании, а не просчетами проектантов. Исключение составляет винто-рулевой комплекс. Вероятно, буксировки различных моделей в бассейне ЦНИИ-45 и их продувки в трубах ЦАГИ оказалось недостаточно – требовались натурные испытания на действующем корабле. Собственно по этому пути пошли американцы. На их Albacore были отработаны оптимальная форма корпуса для скоростных лодок, различные формы их оперения (крестообразное и х-образ- ное), выявлено его влияние на управляемость корабля и работу гребного винта. Кроме того, были испытаны различные типы винтов (одиночных, с различным числом и формой лопастей, а также соосных), система одержания при аварийных провалах, различные формы и расположение гидроакустических антенн, конструкция их обтекателей и пр. В нашей стране подобный корабль – пр. 01710 – правда, для решения не столь широкого круга задач, появился только в 1987 г.

Если проблемы, связанные с конструкцией и формой корпусов удалось решить сравнительно быстро, то разработка АЭУ отставала от установленных сроков. В итоге, когда был завершен технический пр. 627, СКВ-143 получило от ее разработчиков лишь эскизные проекты. Это могло бы вызвать удивление, ведь принципиальная схема АЭУ была полностью разработана еще в начале 1953 г. комплексной группой под руководством Н.А. Доллежаля[7*]. Мало того, уже к тому времени было завершено проектирование прямоточных парогенераторов с перегревом пара (СКБК Балтийского завода), циркуляционных насосов первого контура (ОКБ Ленинградского Кировского завода) и ПТУ большой мощности (СКВ Ленинградского Кировского завода), годной к размещению в отсеке АПЛ. Однако главным камнем преткновения стал реактор.

Как уже говорилось, работы над ним шли по двум направлениям: над реактором на медленных нейтронах с водяным теплоносителем и над реактором на быстрых (или промежуточных) нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем. Первое направление разрабатывалось в НИИ химического машиностроения группой конструкторов во главе с Н.А. Доллежалем, а с декабря 1952 г. – в Научно-исследовательском и конструкторском институте энергетической техники (НИКИЭТ), сформированном на базе группы Н.А. Доллежаля. Этот институт должен был разрабатывать ядерные реакторы для всех областей народного хозяйства, в том числе и лодочные. Второе направление разрабатывалось в ФИЭ коллективом конструкторов под руководством А.И. Лейпунского.

На начальной стадии эскизного проектирования темпы выполнения работ были примерно одинаковыми. Однако отсутствие прототипов и сложность решаемой задачи заставили выполнять широкий круг НИОКР по обоим типам ППУ. Затрудняла работу необходимость постоянного согласования с представителями СКВ-143 возможных вариантов ее общего построения, а также конструкцию и характеристики каждого из образцов оборудования. Примерно в феврале 1954 г., учитывая успехи в деле создания первой отечественной АЭС[8*], Первое Главное Управление Совмина приняло решение сосредоточить усилия на разработке реактора на медленных нейтронах с водяным теплоносителем. Благодаря этому должны были ликвидировать наметившееся отставание в проектировании АЭУ от сроков разработки технического проекта самого корабля.

Так как о реакторе на быстрых нейтронах будет рассказано при описании АПЛ пр. 645, здесь мы остановимся лишь на деятельности НИКИЭТ, возглавляемом НА. Доллежалем. Первоначально его сотрудники предполагали использовать в лодочном реакторе графитовый или бериллиевый замедлители и трубы под давлением, внутри которых были бы смонтированы тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ). Впоследствии рассматривались схемы с водяным или тяжеловодным замедлителями. Однако в окончательном варианте сотрудники института остановились на реакторе, у которого давление первого контура держали толстостенные стенки его корпуса и крышка, а ТВЭЛ находились внутри корпуса. Такая конструкция оказалась предельно простой и надежной, так как в ней отсутствовали многочисленные трубы, находившиеся под давлением с соответствующей арматурой.

Нельзя не сказать о том, что успешному продвижению работ в деле разработки первого лодочного реактора в немалой степени способствовал А.П. Александров. Он не только обеспечил успешную и быструю разработку проектной документации по самой АЭУ, но и по всей АПЛ в целом. Впоследствии А.П. Александров в немалой степени помог преодолеть множество затруднений, связанных с постройкой и эксплуатацией корабля.

В подавляющем большинстве «транспортируемые» (или лодочные) АЭУ, которыми оснащены АПЛ, выполнены по двухконтурной схеме: вода под давлением в первом контуре и паротурбинный цикл с парогенератором во втором контуре. Грубо говоря, они состоят из двух основных частей: паропроизводящей (ППУ) и паротурбинной (ПТУ) установок. Основой ППУ является реактор. Он представляет собой толстостенный вертикально стоящий цилиндр, выполненный из низколегированной углеродистой стали. Его нижняя часть (дно) наглухо заварена. Внутри корпуса реактора находится каркас активной зоны (A3), защищенный оболочкой. A3 является источником тепловой энергии. Она загружается тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ), в которых, за счет реакции деления ядер урана U235 образуется тепло. Каркас A3 – цилиндр, вставленный в корпус реактора, служит для размещения ТВЭЛ и направления движения регулирующих стержней системы управления и защиты. Сверху и снизу каркас закрыт опорными плитами, одновременно поддерживающими его внутри корпуса реактора. Сверху реактор закрывается крышкой, которая соединяется с его корпусом при помощи стандартных фланцев и крепежных болтов. В процессе установки крышки используются уплотнительные прокладки или тороидальные уплотнения, внутри которых специальная система поддерживает повышенное давление. На некоторых реакторах (например, в американском S-5W, установленном на Skipjack) вместо фланцевого соединения было использовано соединительное кольцо.

Автоматическое регулирование мощности реактора и остановка его в случае аварии осуществляется при помощи системы управления и защиты (СУЗ). Стержни (регулирующие, компенсирующие и аварийной защиты) изготавливают из хорошо поглощающих нейтроны материалов: бористой стали, кадмия или гафния. Регулирующие стержни СУЗ предназначены для управления мощностью реактора. Они снабжены электромеханическим реечным приводом, обеспечивающим введение в активную зону со сравнительно невысокими скоростями. Чем выше подняты регулирующие стержни, тем больше мощность реактора, и, наоборот – по мере их опускания мощность реактора падает. Когда регулирующие стержни доходят до концевиков, реактор полностью расхолаживается. Стержни аварийной защиты предназначены для аварийной остановки реактора. При аварийном сбросе защиты стержни «выстреливаются» с помощью гидравлического или любого другого быстродействующего привода, в результате чего ядерная реакция моментально прекращается.

Компенсирующие стержни используются для борьбы с «отравлением» в A3 реактора. Это явление вызвано тем, что во время работы реактора в активной зоне накапливаются продукты деления ядер. Некоторые из них, особенно ксенон-135, захватывают нейтроны интенсивнее, чем ядерное горючее, действуя как вредные поглотители, нарушая баланс нейтронов в реакторе. По мере накопления продуктов деления, компенсирующие стержни выдвигаются в A3 до момента достижения равновесия концентрации вредных поглотителей.

«Отравление» крайне опасно во время аварийного сброса защиты. После остановки реактора происходит резкий скачок концентрации ксенона, что может привести к тому, что пуск реактора может оказаться невозможным в течение нескольких часов. Не случайно, на отечественных (в том числе и в пр. 627), а также американских АПЛ емкость АБ рассчитана таким образом, что в случае аварийного сброса защиты реактора (или обоих реакторов) она обеспечивает кораблю движение в подводном наложении и одновременно его пуск (или реактора одного из бортов). Плановая остановка реактора осуществляется при помощи регулирующих стержней СУЗ. Они опускаются с таким расчетом, чтобы не допустить «отравления» A3, поэтому, когда АПЛ возвращается в базу, приведение реактора в исходное состояние занимает несколько часов.

ТВЭЛы изготавливаются из уран-циркониевого сплава в виде металлических пластин или спиралевидных трубок. Между ними циркулирует дистиллят воды высокой чистоты, называемый водой первого контура. Она при помощи циркуляционных насосов первого контура (ЦНПК) подается в парогенератор (ПГ), который представляет собой вертикально стоящий теплообменный аппарат. Он насыщен секциями из большого числа изогнутых (для компенсации температурного расширения) трубок, называемых трубной системой. Через стенки этой системы тепло первого контура передается питательной воде конденсатно-питательной системы (воде второго контура) и превращает ее в перегретый пар. В верхней части ПГ смонтированы паросборники и сепараторы, которые поддерживают влажность свежего насыщенного пара в определенных параметрах (не более 0,25%). На корабле пр. 627, например, были установлены два прямоточных ПГ, каждый из которых состоял из восьми камер и работал на свой борт. На отечественных АПЛ второго и третьего поколений использовались более надежные ПГ с естественной циркуляцией воды второго контура. Причем каждую автономную петлю первого контура на них обслуживали четыре ПГ. Из них один являлся резервным. В случае необходимости этот ПГ можно бьшо подключить к любому из трех контуров теплоносителя.

АПЛ ВМС США, начиная с 1969 г., оснащаются АЭУ с естественной циркуляцией теплоносителя первого контура, т. е. без ЦНПК. Особенностью этой установки является то, что вода в первом контуре под давлением циркулирует благодаря конвекции, чем обеспечивается низкий уровень шума во время ее работы. Расположенный на берегу прототип такой установки (S-5G) был испытан в 1965 г., а затем установлен на экспериментальной Narwhal (SSN-671), переданной ВМС США в июле 1969 г.

Все оборудование ППУ расположено в специальной герметичной необитаемой выгородке. Она закрыта экранами биологической защиты. Пространство этой выгородки, для поддержания разряжения, оснащено системой вакуумирования. Для контроля и управления ППУ (помимо пультов дистанционного управления) в реакторном отсеке расположены контрольно-измерительная аппаратура и клапаны с дистанционным (гидравлическим и электромагнитным) или ручным приводами. Если на корабле два реактора, то таких выгородок две.

Второй основной составляющей АЭУ является ПТУ. Пар от трубной системы ПГ собирается в паросборнике и от него по главному паропроводу поступает маневровому устройству ГТЗА. В турбине переднего или заднего хода энергия пара превращается в кинетическую энергию вращения ее ротора. Крутящий момент через редукторную передачу (РП), шинно-пневматическую и зубчатую муфты передается гребному валу. На отечественных АПЛ первого поколения (в том числе и на пр. 627) от ведущей шестерни второй ступени РП вращался ротор турбогенератора (так называемый навешенный турбогенератор или НТГ) корабельной электростанции. На АПЛ второго и третьего поколений устанавливались автономные турбогенераторы (АТГ), чьи роторы приводились во вращение паром от второго контура. Отработанный в турбине пар сбрасывается на главный конденсатор, через систему трубопроводов которого при помощи циркуляционного насоса (ЭЦН) прокачивается забортная вода. Конденсат из главного конденсатора забирается конденсатным насосом (ЭКН) и по напорно-питательному трубопроводу подается в ПГ для последующего цикла работы.

Управление работой ППУ осуществляется со специального пульта заданием расхода питательной воды в ПГ и мощности реактора. Управление частотой вращения ротора ГТЗА, и следовательно, скоростью движения корабля, осуществляется либо дистанционно, с пульта управления, либо с местного поста в турбинном отсеке путем воздействия на маневровое устройство (чем больше оно открыто тем выше скорость, и – наоборот).

Для компенсации изменения объема теплоносителя первого контура при его разогреве или охлаждении, а также регулирования давления в нем при изменении мощности реактора, в ППУ предусмотрена система газа высокого давления, включающая в себя компенсаторы объема, ресиверные, пусковые и запасные баллоны газа высокого давления.

Охлаждение оборудования ППУ (теплообменника, фильтра первого контура, бака железноводной биологической защиты, привода компенсирующей решетки) производится пресной водой третьего контура. В ее систему входят насосы, теплообменник третьего и четвертого контуров, трубопроводы и арматура. Отвод тепла от теплообменника третьего контура осуществляется с помощью забортной воды, подаваемой насосами четвертого контура. Новейшие АПЛ имеют естественную циркуляцию воды четвертого контура, что существенным образом снижает уровень шума АЭУ во время работы.

Применение ППУ и ПТУ с многочисленными сильно шумящими обслуживающими механизмами, привело к необходимости разработки комплекса мер, направленных на снижение уровня шума корабля. По существу, частные ТТЗ, выданные СКБ-143, свелись к требованиям по снижению уровня создаваемого оборудованием воздушного шума, а вопрос об уровне его вибраций даже не ставился, так как не был достаточно хорошо изучен. Тем не менее, все вспомогательные механизмы главной энергетической установки АПЛ разместили на виброизолирующих амортизаторах, а фундаменты под них облицевали вибропоглащающим резиновым покрытием, между насосами и трубопроводами смонтировали гибкие патрубки. Для снижения уровня шума, на прочный корпус корабля в районе расположения наиболее шумящих главных и вспомогательных механизмов нанесли звукоизолирующие покрытия.

Электроэнергетическая система (ЭЭС), как и у ДЭПЛ пр. 611, строилась на использовании постоянного тока. С одной стороны, такое решение объяснялось желанием упростить схему резервного питания от АБ, и главным образом для ЦНПК, а с другой – использовать уже отработанные образцы оборудования и радиотехнических средств.

Основу ЭЭС корабля составляли два навешенных на ГТЗА турбогенератора (НТГ). Их применение позволило отказаться от трубопроводов и механизмов, необходимых для автономных турбинных агрегатов, что, в конечном итоге, позволило уменьшить водоизмещение корабля примерно на 200 т и сократить количество личного состава, необходимого для обслуживания всей ЭЭС. Вместе с тем, НТГ, работая от редуктора ГТЗА, могли обеспечивать потребители электроэнергией только во время движения корабля. Да и само по себе их использование приводило к усложнению переключения питания оборудования при реверсах гребного вала. В результате такие электрогенераторы устанавливались только на отечественных АПЛ первого поколения.

В дополнение к НТГ на корабле были установлены: два дизель-генератора (ДГ) – как резервные и АБ – как аварийные источники электроэнергии. Особенностью последней являлось то, что впервые в отечественном флоте она могла заряжаться в подводном положении корабля без какой- либо связи с атмосферой. Для этого имелся специальный комплекс, включавший в себя систему вентиляции с фильтрами для поглощения аэрозолей, электролита и печь для дожигания водорода.

Внедрение атомной энергетики на ПЛ неизбежно поставило вопрос об обитаемости экипажа. При этом приходилось решать две взаимосвязанные задачи: обеспечение жизнедеятельности личного состава в условиях длительного пребывания в корпусе корабля без связи с атмосферой и обеспечение его защиты от радиационного воздействия работающей АЭУ. Первая задача, в основном, была решена за счет использования портативных регенеративных установок с регенеративными веществами (в пластинах), поддерживающими в отсеках корабля воздух с необходимой концентрацией кислорода и углекислого газа, а также за счет внедрения в общекорабельные системы вентиляции специальных фильтров для очистки воздуха от вредных примесей и кондиционеров. Для экспериментальной проверки условий обитаемости, обеспечиваемых всеми этими системами, была соответствующим образом модернизирована ДЭПЛ Народоволец, которая затем провела вместе с экипажем под водой 50 суток без какой-либо связи с атмосферой.

Вторая задача решалась конструктивной биологической защитой ППУ и корабельной дозиметрической установкой, обеспечивавшей измерение мощности гамма- излучения и интенсивности нейтронных потоков, концентрации радиоактивных газов и аэрозолей в отсеках корабля, радиоактивного загрязнения поверхностей помещений, оборудования, спецодежды и кожных покровов личного состава.

Особой проблемой для проектантов стало вооружение АПЛ, вернее сказать, гигантская 1550-мм так называемая специальная торпеда Т-15[9*], массой около 40 т. Действительно, уже первые проработки показали, что комплекс средств ее погрузки (выгрузки) и хранения на корабле, а также система выстреливания должны были представлять собой крайне сложные и во многом уникальные конструкции. Чего стоила, например, система выстреливания. Ее создание представлялось наиболее сложной задачей. Дело в том, что принудительное выбрасывание такой торпеды, длиной почти 24 м, при помощи сжатого воздуха (возможность использования для этой цели гидравлики даже не рассматривалась), требовало размещения на лодке весьма мощной системы боевых клапанов со значительными массогабаритными характеристиками. Альтернативой мог бы стать самовыход, но для его реализации (по условиям безопасного выхода при всех возможных скоростях хода относительно ТА) требовалось обеспечить торпеде почти нулевую плавучесть, а это неизбежно вело к увеличению ее и без того больших диаметра или длины. Мало того, дальность стрельбы – 30 км со скоростью 29 уз – усложняла систему управления движением такой торпеды. Достаточно сказать, что до момента завершения разработки технического проекта АПЛ пр. 627 (в мае 1954 г.) так и не удалось решить такие задачи, как удержание торпедой заданного курса и выдачу ей точного целеуказания корабельными средствами – по расчетам навигационный комплекс «Плутон» не обеспечивал требуемой точности определения места корабля. Для самообороны на корабле предполагалось установить два носовых 533-мм ТА, для которых запасные торпеды не предусматривались. Управление стрельбой большой торпедой должно было обеспечиваться приборами управления стрельбой (ПУТС) «Тантал», а 533-мм торпедами – ПУТС «Торий».

В октябре 1953 г. разработка эскизного проекта первой отечественной АПЛ была завершена, а в ноябре 1953 г. Пятое Главное Управление МСП выдало по нему экспертное заключение. В нем, в частности, указывалось, что тактико-технические элементы корабля соответствуют требованиям ТТЗ за исключением нормального водоизмещения (2900 т при заданном значении 2650-2700 т) и численности экипажа (75 при заданном значении 70 человек). Увеличение водоизмещения было вызвано, прежде всего, увеличением массы ПТУ (на 85 т), системы кондиционирования воздуха (на 15 т) и легкого корпуса (на 23 т), что было признано вполне обоснованным. Исходя из заключения, СКБ-143 уже в ноябре 1953 г. было предложено приступить к разработке технического проекта, не дожидаясь утверждения эскизного проекта Совмином, которое последовало только 21 декабря 1953 г.

В ноябре 1953 г. СКБ-143 приступило к разработке технического проекта АПЛ с учетом замечаний экспертного заключения, а уже 12 июня 1954 г. его выставили на рассмотрение Пятому Главному Управлению МСП. 28 июля 1954 г. по техническому проекту было выдано заключение, которое затем утвердил заместитель МСП А.М. Редькин. Практически одновременно, с 24-го по 31 июля 1954 г. с ним, наконец-то, ознакомилась экспертная группа ВМФ под председательством вице-адмирала А.Е. Орла.

Она в своем заключении, прежде всего, отметила проблематичность использования корабля по прямому назначению (нанесе

ние ядерного удара по береговым объектам), учитывая состояние противолодочных сил и средств противника. Достаточно было взглянуть на карту побережья США, чтобы понять – приемлемых объектов для торпедной атаки практически нет (из-за малых глубин на подходах и сложного рельефа береговой черты), а те, что есть, не имеют стратегического значения, во всяком случае, для военного и экономического потенциала страны. Экспертная группа рекомендовала отказаться от торпеды Т-15, даже если бы и удалось решить все технические проблемы, связанные с ее эксплуатацией и боевым использованием.

Вместо нее было предложено дополнительно установить шесть 533-мм ТА и до 20 единиц увеличить общий боезапас торпед. Благодаря этому АПЛ пр. 627 приобретала принципиально новое качество. Из корабля стратегического значения она превращалась в отечественный аналог американской лодки-атаки. Правда, ее противолодочные торпеды предназначались для самообороны, а вовсе не для решения задач противолодочной борьбы – для этой цели в нашей стране будут строиться АПЛ второго поколения.

Другим существенным недостатком технического проекта первой отечественной АПЛ, кроме состава вооружения, экспертная группа ВМФ сочла малую полную скорость хода в подводном положении, учитывая возможность использования вероятным противником высокоскоростных противолодочных самонаводящихся торпед. Тем не менее, группа, сочла необходимым всячески форсировать постройку первой АПЛ, с учетом лишь тех ее замечаний, устранение которых не повлечет за собой срыв сроков ввода корабля в строй. При этом она рекомендовала приступить к проектированию лодки с атомной энергетикой по ТТЗ и под наблюдением ВМФ.

По заключению экспертной группы ВМФ Министром среднего машиностроения В.А. Малышевым, Министром судостроительной промышленности Н.И. Носенко и Главкомом ВМФ адмиралом флота Советского Союза Н.Г. Кузнецовым было принято совместное решение. В соответствии с ним было решено в техническом проекте первой АПЛ учесть замечания представителей флота по составу ее вооружения, а по остальным замечаниям поручалось выполнить конструкторские проработки, в том числе и с проведением НИОКР. В конце концов, в окончательном варианте технического проекта 627, корабль получил восемь 533-мм ТА в двух вертикальных рядах. Общий боезапас составил 20 торпед. При этом, впервые в отечественной практике, обеспечивалась стрельба всеми типами существовавших тогда торпед на глубинах до 100 м. Выработка данных для стрельбы и их автоматический ввод в БСУ торпед осуществлялся ПУТС «Торий». Несмотря на все нововведения, лодка получила весьма архаичную систему погрузки (через два верхних ТА) и перемещения (с использованием в отсеке ручных талей) торпедного боезапаса. С новым составом вооружения АПЛ пр. 627 предназначалась для борьбы с боевыми кораблями, а также транспортами противника на океанских и удаленных морских торговых коммуникациях. Корректированный технический проект АПЛ был закончен в июле 1955 г.

2* Пр. 611 – большой, пр. 608- средней и пр. 672- малой подводных лодок.

3* См. «История Санкт-Петербургского морского бюро машиностроения «Малахит». Том I. СПб, «Гангут», 2002.

4* Организовано в соответствии с приказом заместителя Министра судостроительной промышленности от 7 апреля 1948 г.

5* Для каждой марки стали существует определенная глубина, после которой вес прочного корпуса начинает превышать 35-40% от его плавучести – это тот предел, который можно отнести в состав весовой нагрузки ПЛ на корпусные конструкции.

6* См. Norman Friedman «U. S. Submarines since 1945». Аннаполис (шт. Мэриленд). Naval Institute Press, 1994.

7* Принципиальная схема АЭУ, предложенная комплексной группой Н.А. Доллежаля, была предельно простой: двухконтурная схема – вода под давлением в первом контуре и паротурбинный цикл с парогенераторами во втором контуре.

8* Первый отечественный атомный реактор для экспериментальных целей под индексом «Ф-1» был разработан НИИ химического машиностроения группой конструкторов под руководством Н.А. Доллежаля. Его физический пуск был осуществлен 26 декабря 1946 г. Развитием «Ф-1» стал так называемый «промышленный» реактор, пуск которого состоялся в мае 1948 г. В июне этого же года этот реактор достиг критичности и начал производить оружейный плутоний, для чего собственно и предназначался. В конце 1949 г. по инициативе И.В. Курчатова начались работы над первой отечественной АЭС. В отличие от «промышленного» реактора, в котором тепло, выделяемое в процессе цепной реакции деления тяжелых ядер, являлось вредным фактором, в АЭС оно должно было использоваться для выработки пара, приводящего во вращение ротор турбогенератора. Строительство станции началось в 1951 г. в Обнинске, а уже в мае 1954 г. состоялся физический пуск ее реактора.

9* Работы над торпедой Т-15 были инициированы Министерством среднего машиностроения и велись под руководством главного конструктора Н.Н. Шамарина. Эта торпеда должна была нести термоядерный заряд весом 3,5-4 т, который должен был подрываться от временного (часового) механизма или при ударе о преграду.

Основные ТТЭ

Водоизмещение, т:

– нормальное. 3065

– подводное 4750

Главные размерения, м:

– длина наибольшая 107,4

– ширина наибольшая 7,9

– ширина по стабилизаторам 10,8

– осадка средняя 5,65

Архитектурно-конструктивный тип двухкорпусный

Глубина погружения, м:

– рабочая 320

– предельная 400

Автономность по запасам провизии, сут. 50-60

Экипаж, чел 104

Энергетическая установка: Главная:

– тип АЭУ

ППУ:

– количество х тип (индекс) ЯР 2 х ВВР (ВМ-А)

– суммарная номинальная тепловая мощность ЯР, мВт. 140

ПТУ:

– количество х мощность (индекс) ГТЗА, л.с 2 х 17 500 (ГТЗА-601)

– число оборотов гребного винта, об/мин , 500

– количество х тип движителей 2 хВФШ

ЭЭС:

– количество х мощность (тип и индекс)

основных источников, кВт. 2 х 1400 (НТГ, ГПМ-21)

– количество х мощность (тип и индекс)

резервных источников, кВт. 2 х 460 (ДГ, ДГ-460)

– тип аварийного источника свинцово-кислотная АБ

– количество групп х элементов в каждой группе АБ 2 х 112

Вспомогательная:

– количество х мощность (тип и индекс) РСД, кВт 2 х 390

(ГЭД на линии вала, ПГ-116)

Скорость хода, уз:

– наибольшая подводная под ГТЗА 23,3[10*] или 27-28[11*]

– наибольшая подводная под ГЭД 8,8

– наибольшая надводная под ГТЗА 15,2

Вооружение: Торпедное:

– количество х калибр ТА, мм 8 (Н) х 533

– боезапас 20 торпед (из них 8 в ТА)

– ПУТС «Торий»

Радиотехническое:

– НК «Плутон» или «Сигма-627»[12*]

– РЛС общего обнаружения и торпедной стрельбы Призма»

– станция РТР. «Накат»

– станция опознавания ром-КМ»

– радиопеленгатор АРП-53

– ГАС «Арктика»

– ШПС «Марс-16КП»

– станция обнаружения гидроакустических сигналов «Свет»

– станция ЗПС «Свияга» (МГ-15)

– станция миноискания «Луч»

– эхолот. «Айсберг»

– эхоледомер. «Лед»

– перископ зенитный ПЗН-9

10* При номинальной мощности АЭУ 60%.

11* При номинальной мощности АЭУ 80%.

12* Был установлен в процессе проведения среднего ремонта.

АПЛ пр. 627(шифр «Кит») была разработана ЦКБ-143 (в настоящее время СПМБМ «Малахит») под руководством В.Н. Перегудова. Она имела двухкорпусную архитектуру. Прочный корпус, выполненный из стали АК-25, на большей части длины имел форму цилиндра (диаметром 6,7 м), а в оконечностях – форму усеченных конусов. Причем, верхняя кромка кормового конуса шла параллельно основной плоскости, а носового – имела к ней меньший, чем нижняя кромка, наклон. Боевая рубка отсутствовала – все посты управления кораблем и оружием перенесли в центральный пост, расположенный на верхней палубе третьего отсека. Прочный корпус делился поперечными переборками на девять отсеков, из которых носовой (торпедный), третий (центрального поста), восьмой (жилой) и девятый (кормовой) отсеки были спроектированы как отсеки-убежища. Все они (за исключением кормового отсека) оборудовались выходами (в третьем отсеке через прочную рубку), оснащенными верхними и нижними люками, тубусами, системами заполнения и осушения, обеспечивавшими выход личного состава из аварийной лодки методом свободного всплытия. Отсеки- убежища отделялись от смежных отсеков прочными сферическими переборками. Носовая концевая переборка прочного корпуса была сферической, а кормовая – плоской. Сферические переборки имели штампо-сварную конструкцию. Реакторный отсек (пятый) изолировался плоскими переборками с экранами свинцовой биологической защиты. Помимо них, плоскими были переборки между шестым (турбинным) и седьмым (электромеханическим), а также между восьмым и девятым отсеками.

Легкий корпус, изготовленный из стали АК-17 (новейшей для своего времени, использовавшейся для постройки надводных кораблей), был принят удлиненным (с отношением длины к ширине – 13,3) цилиндрической формы на большей части длины с оконечностями, выполненными в форме эллипсоидных тел вращения с большей осью, стоящей вертикально. В районе расположения гребных винтов имелись горизонтальные и вертикальный стабилизаторы, обеспечивавшие устойчивое движение на заданных глубинах и направлениях. Вертикальный руль и кормовые горизонтальные рули разместили за гребными винтами, что повышало их эффективность. В целом форма кормовой оконечности корабля во многом повторяла обводы немецких «электрических» ДЭПЛ XXI серии. Ограждение выдвижных устройств и прочной рубки имело лимузинную форму. Весь легкий корпус и ограждение были облицованы резиновым покрытием, а носовые и кормовые горизонтальные рули – монолитной резиной.

В межбортном пространстве располагались 13 безкингстонных ЦГБ, сведенных в три группы (среднюю и две концевых). Для обеспечения надежной работы системы погружения (всплытия) в двух цистернах средней группы и по одной цистерне в каждой из концевых групп были предусмотрены двухзапорные клапаны вентиляции. Продувание ЦГБ производилось воздухом высокого давления (200 кг/см2 ), а ЦГБ концевых групп, кроме того, – отработанными газами дизель-генераторов.

Внешний вид, продольный разрез первоначального (посередине) и окончательного варианта технического (внизу) пр. 627 АПЛ:

1 – 1550-мм ТА для стратегической торпеды Т-15; 2 – носовой горизонтальный руль; 3 – баллоны системы ВВД; 4 – основная антенна ГАС «Арктика»; 5 – ходовой мостик; 6 – перископ ПР-12; 7 – прочная рубка; 8 – перископ ПЗН-9; 9 – ПМУ АП РЛС «Призма»; 10- ПМУ АП станции «Накат»; 11 – ПМУ ВАН-С; 12- ПМУ АП радиопеленгатора; 13 – дизель-генераторы; 14 – компенсаторы объема; 15 – главный циркуляционный насос; 16 – главная паровая турбина; 17 – главная зубчатая передача; 18 – пост управления главной энергетической установкой; 19 – навесной турбогенератор; 20 – компрессоры системы ВВД; 21 – кормовой входной люк; 22 – аварийный буй; 23 – привода кормовых горизонтальных рулей; 24 – ЦГБ; 25 – девятый (кормовой жилой) отсек; 26 – кормовая дифферентная цистерна; 27 – восьмой (жилой и вспомогательных механизмов) отсек; 28 – седьмой (электромеханический) отсек; 29 – шестой (турбинный) отсек; 30 – конденсатор; 31 – маневровое устройство; 32 – парогенераторы; 33 – реакторы; 34 – пятый (реакторный) отсек; 35 – четвертый (вспомогательных механизмов) отсек; 36 – центральный пост; 37 – третий (центрального поста) отсек; 38 – второй (носовой жилой и аккумуляторный) отсек; 39 – группы АБ; 40 – торпедозамещающие цистерны; 41 – первый (торпедный) отсек; 42 – носовая дифферентная цистерна; 43 – привода крышки 1550-мм ТА и ее обтекателя; 44 – 533-мм ТА; 45 – запасные торпеды; 46 – носовой входной люк.

АЭУ включала в себя два реактора типа ВМ-А с двумя прямоточными ПГ и два ГТЗА. Реакторы были установлены в пятом отсеке последовательно друг за другом в диаметральной плоскости корабля, а ПГ – побортно от них: на левом борту – ПГ носового реактора, а на правом борту – ПГ кормового реактора. Оба ГТЗА были установлены в шестом отсеке. Каждый из них состоял из однокорпусной турбины, двухступенчатой (с разделением мощности) редукторной передачи и главного конденсатора. Турбина монтировалась на жестком фундаменте, а редукторная передача- на резиновых амортизаторах. В месте соединения вала турбины с редуктором имелась зубчатая муфта, компенсировавшая возможные изломы осей валов.

ГТЗА приводили во вращение валопроводы через соединительно-разобщительные шинно-пневматические муфты. От ГТЗА также приводились навешенные ТГ, размещавшиеся в седьмом (электромеханическом) отсеке. Их валы соединялись с колесом первой ступени редукторной передачи через шарнирные звукоизолирующие муфты. На НТГ расходовалась мощность порядка 2000 л.с. и, таким образом, суммарная выходная мощность на валу каждого из ГТЗА составляла 19 500 л.с (500 об/мин).

Для движения на малых скоростях хода на каждой линии вала устанавливались ГЭД, как и НТГ, располагавшиеся в седьмом отсеке. Они получали питание либо от НТГ (турбогенераторный режим), либо от АБ. Оба ГЭД также могли использоваться в качестве источников электроэнергии (в генераторном режиме) во время движения корабля в надводном положении под ГТЗА. В качестве вспомогательных источников электроэнергии использовались два ДГ, а в качестве аварийных – АБ.

Вооружение корабля состояло из восьми 533-мм ТА, расположенных в двух вертикальных рядах. Общий боезапас составлял 20 торпед. При этом, впервые в отечественной практике, обеспечивались восьмиторпедный залп и стрельба всеми типами существовавших тогда торпед на глубинах до 100 м. Выработка данных для стрельбы и их автоматический ввод в БСУ торпед осуществлялся ПУТС «Торий».