ПЛАВАНИЕ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК В АРКТИЧЕСКИХ ЛЬДАХ

ПЛАВАНИЕ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК В АРКТИЧЕСКИХ ЛЬДАХ

Центральный арктический бассейн (ЦАБ) занимает срединную часть Северного Ледовитого океана к северу от границы континентального шельфа окраинных арктических морей, проходящей примерно по 200-метровой изобате. Площадь ЦАБ достигает 9 млн. кв. км.

Характерной особенностью Бассейна является то, что он круглый год покрыт своеобразной шапкой полярных льдов. 6,5 млн. кв. км, или свыше 72%, его площади занимает многолетний паковый лед, остальное приходится на более слабые льды и чистую воду. Под влиянием ветров и течений арктические льды находятся в постоянном движении.

Даже в самое холодное время года поверхность этой шапки изобилует многочисленными трещинами, каналами и полыньями, либо совершенно свободными, либо покрытыми тонким молодым льдом. Большие полосы чистой воды держатся круглый год даже в высоких широтах.

Морской лед представляет собой сложную трехкомпонентную структуру из твердых кристаллов соли и пресного льда, жидкого рассола и мельчайших пузырьков воздуха диаметром до 0,1 мм. Твердая компонента образует пористый скелет, промежутки (раковины) которого заполняют рассол и воздушные пузырьки. Соотношение твердой, жидкой и газообразной компонент зависит от возраста льда, солености воды, температуры и других факторов и определяет его основные физические свойства. Прочность морского льда зависит от температуры, солености, количества заключенного в нем воздуха, внутренней структуры. При низких температурах лед обладает большей прочностью, чем при высоких. С уменьшением солености прочность льда увеличивается.

Многолетний паковый лед лишен пузырьков воздуха и сильно уплотнен (средняя плотность 0,9), его прочность близка к прочности бетона. Состояние нижней поверхности, количество солей и содержание пузырьков воздуха в нем влияют на характер рассеяния и поглощения звуковых колебаний.

Дрейфующие в ЦАБ льды различаются по многим признакам: происхождению, возрасту, подвижности, форме, строению, состоянию поверхности, стадии таяния, торосистости, сплоченности и т. д. Не рассматривая начальные формы льдов, как не влияющие на всплытие подводных лодок, познакомимся лишь с некоторыми формами молодых льдов. К ним относятся серые льды и белый лед. Толщина их лежит в пределах от 10 до 70 см; обнаруживаются они приборами и при всплытии представляют опасность для перископов, радиоантенн и других выдвижных устройств.

Толщина однолетнего льда к началу таяния может достигать 1,5-2,0 м, и за летний период он обычно полностью не исчезает, а сохраняется до нового ледообразования. В книге американского журналиста Н.Полмера приведена фотография атомной подводной лодки «Сар- го», всплывшей из-под арктического льда толщиной 122 см. Это свидетельствует о способности подводных лодок пробивать однолетний лед и всплывать в надледное положение или под рубку.

Двухлетний лед толще (2,0 м и более) и плотнее однолетнего, поэтому и осадка его больше. Сведений о том, что подводная лодка может проломить такой лед, в печати не встречалось.

Поскольку многолетний паковый лед составляет большую часть ледового покрова, он является основным препятствием для всплытия подводных лодок, охарактеризуем его ближе.

Толщина пакового льда на относительно гладких местах в среднем равна 3 м. Его верхняя поверхность неровная. Например, осадка торосов порой достигает 7- 8, а в иных случаях и 16 м. Такие мощные нагромождения на поверхности льда почти не встречаются. Один из участников арктического подледного похода В. Лалор свидетельствовал, что «толщина льда резко меняется даже на протяжении нескольких сот футов…», и далее: «Аппаратура, следившая за контурами льдов, показывала осадку всего три метра. Однако вскоре гидролокатор обнаружил впереди глубоко сидящие льды. С замирающим сердцем я следил за тем, как вырисовывались очертания огромной подводной скалы, уходившей на глубину девятнадцать метров».

Средняя величина неровностей нижней поверхности пакового льда равна примерно 3 м, что существенно влияет на характер распространения звуковой энергии, излучаемой гидроакустическими приборами, затрудняя обнаружение полыней. Однако для правильной ориентировки в ледовой обстановке надо знать не только характер поверхности льда, но и его форму, размеры и сплоченность.

С точки зрения форм и размеров различают ледяные поля и битый лед. Ледяные поля подразделяются на обширные (более 10 км в поперечнике), большие (2-10 км, малые (0,5-2 км) и обломки (100-500 м). Кроме того, лед бывает крупнобитый (размеры льдин 20-100 м), мелкобитый (2-20 м), куски (0,5-2,0 м) и ледяная каша. Битый лед в полыньях и разводьях сильно затрудняет всплытие. Поэтому аппаратура, предназначенная для обеспечения данного маневра, должна иметь высокую разрешающую способность, позволяющую различать мелкобитый лед и даже куски, так как они могут повредить ограждение рубки, выдвижные устройства, рули и винты, что например, и произошло с американской подводной лодкой «Карп».

Возможность всплытия зависит также от сплоченности (густоты) дрейфующего льда. Сплоченностью, принято называть отношение суммарной площади льда, которая освещается звуковым лучом гидроакустического прибора, к площади промежутков чистой воды между отдельными льдинами. Следует помнить, что дрейфующий лед, как правило, неравномерно покрывает море (особенно летом) и густота его в различных секторах неодинакова.

Большую опасность при подледном плавании представляют айсберги и ледяные острова. Айсберги встречаются во многих районах Северного Ледовитого океана. Высота их надводной части достигает 50 м, осадка же в несколько раз превосходит эту величину. Встречаются айсберги длиной 2-2,5 км и шириной до 1,5 км. Понятно, что неожиданная встреча с таким подводным препятствием грозит подводному кораблю крупными неприятностями. На помощь подводникам в этом случае приходит гидроакустическая техника – гидролокаторы и айсбергомеры, но трудности подледного плавания, все равно остаются довольно значительными.

Айсберги проникают в ЦАБ главным образом, из района Земли Франца-Иосифа, Северной Земли; здесь их больше всего. Ледяные горы, рождающиеся в районах Гренландии и Шпицбергена, в высокие широты почти не попадают. Полярные исследователи отмечают, что число айсбергов от года к году может резко меняться».

В конце 40-х годов в ЦАБ и прилегающих арктических морях советские полярные летчики открыли дрейфующие ледяные острова. Сейчас их известно около двух десятков. Самый большой из них (открытый в апреле 1948 г. летчиком И.П. Мазуруком имеет размеры 17x18 миль. Толщина дрейфующих ледяных островов колеблется 50 до 70 м, удельный вес льда – от 0,87 до 0,92 г/см3 , осадка достигает 50 м.

Несмотря на многочисленные и очевидные трудности подледных походов в высокие широты, кроме атомных подводных лодок Советского Союза под полярной шапкой льдов за последние годы побывали подводные лодки США, Англии и Франции. Он тоже всплывали в надводное положение на участках чистой воды или в молодом тонком льду. От определения размеров и характера таких пространств во многом зависит правильная оценка возможности всплытия. В связи с этим несколько подробнее рассмотрим характеристики таких форм, как полынья, разводье, канал, трещина, окно.

Полынья – достаточно устойчивое пространство чистой воды среди ледяных полей. Размеры полыней бывают весьма различные: от нескольких десятков квадратных метров до десятков квадратных километров. Чаще всего они имеют форму прямоугольника, квадрата либо круга. Однако существуют гигантские полыньи, вытянутые в длину. Их размеры и местоположение, безусловно, представляют большой интерес, тем более что они заранее обнаруживаются и фиксируются авиаразведкой. Так, с советского самолета Н-169 2-3 марта 1941 г. в районе «полюса относительной недоступности» наблюдались полыньи шириной до 500 м и длиной до 18 км; изредка попадались обширные пространства чистой воды шириной до 10 км и длиной до 45 км. Кроме того, в Центральном арктическом бассейне постоянно существует два больших открытых пространства чистой воды: «Сибирская Полынья» к северу от Новосибирских островов и Северной Земли и «Великая Полынья» к северо-востоку от острова Элсмир. Авиаразведкой выявлено также, что образование больших полыней, встречающихся на границе дрейфующих льдов и берегового припая, связано главным образом с режимом ветра.

Разводье – менее устойчивое пространство чистой воды шириной в несколько десятков метров, подверженное действию ветров и приливо-отливных явлений. Наиболее характерная форма разводий – вытянутая, длиной до нескольких километров. Часто разводья искривлены, что затрудняет выбор участка для всплытия.

Канал – узкая длинная полоса воды (длина более чем в 10 раз превосходит ширину между крупными льдинами, появляющаяся обычно вследствие расширения трещин. Как отмечают исследователи, каналы, так же как полыньи и разводья, встречаются в центральной Арктике не только в летнее, но и в зимнее время. Каналы из-за малой ширины обнаружить с помощью эхоледомеров трудно, что отмечал в своей книге «Морской дракон» командир американской атомной подводной лодки Д. Стил во время специального полета над арктическими льдами.

Трещина – разрыв во льду шириной до 10 м. При подледном плавании местоположение длинных трещин полезно отмечать на карте, так как известно, что за небольшой срок узкая трещина может превратиться в достаточно широкий канал. Трещины можно использовать для радиосвязи, выпуская в них специальные буйковые радиоантенны.

Окно – еще неустановившийся термин, принятый для обозначения участков молодого льда, покрывающего поверхность полыней, разводий и каналов. Окно хорошо просматривается в перископ. Оно выделяется ярким пятном на более темном фоне остальной поверхности, покрытой толстым паковым льдом.

Образование молодого льда в полыньях, разводьях и каналах начинается в первой половине сентября, а иногда даже и во второй половине августа. Скорость его нарастания зависит прежде всего от температуры воздуха. При минус 40 °С можно ожидать увеличения толщины льда в среднем на 2,5 см за несколько часов, за неделю – на 30 см, за месяц – до 1 м. Своевременно обнаружить окна и правильно определить толщину их льда помогают эхоледомеры, указатели полыней и другие приборы, обеспечивающие плавание в зимнее время.

Для успешного всплытия важно также учитывать течение, характер, направление и скорость дрейфа льдов вообще и отдельных ледовых образований в частности. В подтверждение можно привести пример, когда подводная лодка «Скейт» в разводье шириной около 100 м из-за неучета дрейфа льда всплыть с первого раза не смогла. Маневр удался Только после тщательного учета дрейфа льда и скорости всплытия подводной лодки.

ПЛ проекта 613 в арктических льдах.

От чего же зависит дрейф льда и каковы его элементы? Профессор Н.Н. Зубов дает три наиболее характерных случая:

– ветровой дрейф сплоченных льдов, вызывающий даже самостоятельное дрейфовое подледнее течение;

– дрейф отдельной льдины под действием ветра на верхнюю ее часть и ветрового течения на нижнюю;

– ветровой дрейф разреженных льдов, когда оказывается, что каждая льдина (из-за различий в форме и размерах) дрейфует по-своему, что особенно опасно при всплытии, так как ледовая обстановка в таких случаях меняется очень быстро.

Направление дрейфа льда при устойчивых ветрах отличается от направления ветра примерно на 30° вправо, а зависимость скорости дрейфа от скорости ветра определяется в общем случае ветровым коэффициентом, равным 0,32. Направление ветрового течения (когда на поверхности моря отсутствует лед) отклоняется от направлении ветра на 45° вправо.

Причинами, вызывающими генеральное движение больших масс льда в ЦАБ, являются в основном постоянные течения и господствующие ветры, связанные с распределением атмосферного давления. Под действием этих факторов значительная часть льдов выносится в проход между Гренландией и Шпицбергеном. В секторе, прилегающем к Америке, льды дрейфуют по часовой стрелке по замкнутому кругу. Эти генеральные направления становятся заметными лишь на больших расстояниях. При дрейфе льдины обычно описывают причудливые петли и зигзаги и часто возвращаются в исходные точки. В отношении годичных колебаний выноса льда известные советские полярники Н.А. Волков и З.М. Гуд- кович отмечают: «Заметно изменяется в течение года и средняя скорость поверхностного выносного течения. Максимальная скорость приходится на июль – сентябрь, а минимальная на октябрь – декабрь».

Однако следует иметь в виду, что дрейф отдельных льдин, айсбергов и торосистых образований при большой скорости ветра достигает 1,0-1,5 узлов. Таким образом, от момента начала всплытия подводной лодки с глубины до приближения к поверхности льдина может переместиться на десятки метров.

Ледяные острова дрейфуют с меньшей скоростью. Так, станция «СП-6», расположенная на ледяном острове, зафиксировала изменение скорости дрейфа от 1 до 20 км в сутки. Направление дрейфа айсбергов из-за их большой осадки иногда резко отличается от направления дрейфа окружающих ледяных полей.

Последнее обстоятельство, на которое хотелось бы обратить внимание, это учет приливо-отливных явлений. Сплоченность льдов, а, следовательно, и наличие каналов, разводий и трещин зависят от того, какая в данный момент вода – полная или малая, а также от того, является ли прилив квадратурным или сизигийным. В ЦАБ приливо-отливные явления действуют на лед менее резко, чем у побережья, но зато более регулярно. Наибольшие приливные сжатия наблюдаются при смене отливных течений на приливные, а разрежения – в противоположном случае.

Из изложенного видно, что оценка возможностей всплытия подводной лодки в арктическом бассейне – дело сложное, требующее детального знания характеристик ледового покрова и большого опыта.

В последнее десятилетие в иностранной, особенно в американской, печати появилось немало публикаций об атомных подводных лодках ВМФ США, совершивших походы к Северному полюсу или трансарктические плавания. Характерно, что каждый из походов преподносился как сенсация всемирного значения. Журналисты США, командиры подводных лодок У.Андерсен, Д.Калверт, Д.Стил в выпущенных книгах об этих походах пытались представить дело так, будто плавания подо льдом есть давняя и непререкаемая монополия американских подводников. Командир «Наутилуса» У.Андерсен, например, утверждал, что после попытки, сделанной в 1931 г. на подводной лодке «Наутилус» (экспедиция Г. Уилкинса – Х.Свердрупа), первыми погружались под лед в районе Шпицбергена немецкие подводники в годы второй мировой войны, а первые подледные плавания совершили американские подводные лодки «Борфиш» (в 1947 г.) и «Карпи» (в 1948 г.).

Говорить, что приоритет в таких плаваниях принадлежит американцам, значит грешить против истины. Еще задолго до того, как они начали подледные плавания, советские подводники на Дальнем Востоке, Балтике и Севере уже немало плавали по льдом. Да и сама идея использования подводной лодки для достижения Северного полюса высказывалась тоже в России. Известно, в частности, что одним из горячих поборников этой идеи был Д.И. Менделеев. В 1901 г. в его рабочей тетради записаны «Мысли о подводном судне». Уже тогда ученый правильно считал, что подводная лодка с обычными двигателями не сможет преодолеть подо льдом большое расстояние, отделяющее чистую воду от закрытого полями пакового льда Северного полюса, и предлагал в качестве нового источника движения под водой пневматический двигатель.

В «Морском сборнике» писалось о первом в мире экспериментальном подледном плавании подводной лодки «Кефаль» в 1908 г.

В ходе учений отмечались случаи, когда подводным лодкам приходилось производить дифферентовку и погружение в полыньях, а также совершать небольшие подледные плавания. Так, в начале 1934 г. подводная лодка «ГЦ-102» (командир А.Т. Заостровцев) должна была следовать на позицию. Ледокол вывел ее из бухты. В одном из разводий была произведена дифферентовка, после чего подводная лодка прошла подо льдом около 5 миль и всплыла на чистой воде. Вспоминая об этом, бывший командир «Щ-102», ныне контр-адмирал запаса, А.Т. За- островцев рассказывает: «В памяти хорошо сохранилось: в зенитный перископ отчетливо виден над лодкой серо- зеленый лед с большими зазубринами, а потом, когда вышли на чистую воду, – переливы волн с бликами солнца. Изумительная, необычная картина…». В ту же зиму пришлось преодолевать ледовые препятствия в подводном положении и подводной лодке «Щ-101» (командир Д. Г.Чернов).

ПЛ проект 641 Б.

Во время похода 12 февраля 1936 г. командир бригады вызвал подводную лодку в одну из бухт для проверки. На подходах к бухте она встретила ледяное поле, которое форсировала в подводном положении. После проверки «Щ-117» погрузилась в полынье и легла на грунт. Когда же она начала всплытие, оказалось, что полынья затянута льдом толщиной 10-12 см, и лодке пришлось пробить его своим корпусом.

Во время советско-финской войны плавания подо льдом совершили на Балтике лодки «Щ-324», «ТТТ-311», «С-1», «С-5», «М-72».

По свидетельству старейшего подводника-североморца Героя Советского Союз И.А. Колышкина, в ходе боевой подготовки в предвоенные годы имелись и другие случаи подледных плаваний. В осеннее время в период автономных плаваний, – говорил он, – лодки бывали в Карском море, у мыса Желания и в других районах с более высокими широтами. Попадая в полосы мелкобитого льда, они, как правило, не погружались, а форсировали лед в надводном положении. Но случалось, некоторые командиры, например подводной лодки «Д- 2» (командир Л.М.Рейснер) в 1936 г. и «Щ-402» (командир Б.К. Бакунин) в 1939 г., во время автономных походов совершили небольшие подледные плавания.

В годы Великой Отечественной войны североморские подводники также попадали иногда в ледовую обстановку (подводные лодки «Щ-402», «К-21»). Накопленный опыт позволил им сразу же после войны внести предложение об использовании обычной дизель-электрической подводной лодки для похода подо льдом к Северному полюсу. Североморцы.предлагали зарядку аккумуляторов производить в разводьях или полыньях, сообщения о которых по маршруту подводной лодки могла дать авиация, а также искать разводья самостоятельно с помощью эхолота, работающего «вверх», и расчетов по глубиномеру. Это позволяло бы, по их мнению, довольно точно определять толщину льда и находить чистую воду. В аварийных случаях для образования полыньи предполагалось взрывать лед торпедами. Но смелое для того времени предложение не было осуществлено. Однако сама постановка вопроса – о достижении Северного полюса подо льдом – заслуживала внимания.

Необходимо отметить, что США нельзя считать пионерами и в выдвижении предложения об использовании подледных трасс Арктики для транспортных целей. В иностранной же литературе именно американцам приписывается приоритет в разработке этой проблемы, которая якобы встала впервые с появлением атомных подводных лодок. Еще в 1929 г. советский ученый С.А. Бутурлин писал: «Для массовых грузов подводная лодка, конечно, дорогое сообщение. Но ее работа дешевле работы аэроплана, в случае доставок почты, пушнины, ценных металлов или при необходимости снабдить продуктами или снаряжением затертый льдами остров, корабль или какой-либо прибрежный пункт соответствующего типа подводная лодка может оказаться практичнее воздушного судна».

В нашей стране неоднократно выдвигались предложения и об использовании подводных лодок в научно- исследовательских целях, в том числе и при работе в Арктике. В январе 1934 г. во Всесоюзном арктическом институте специальная комиссия разработала программу и план высокоширотной экспедиции. Наряду с другими транспортными средствами предполагалось использовать специально приспособленную подводную лодку. Перед Великой Отечественной войной в записке на имя заместителя Председателя СНК СССР, Наркома обороны СССР и начальника Главсевморпути профессор Ю. Визе вновь ставил вопрос о применении подводной лодки в Арктике.

В советской литературе после войны вопрос о применении подводной лодки в качестве исследовательского и транспортного судна поднимался неоднократно. Эту идею развивали академики Ю.А. Шиманский, Н.Т. Гуд- цов, профессор Г.И. Покровский и другие.

Р.Я. Перельман в своей книге писал: «Подводные лодки могли бы стать и наверное станут удобным транспортным средством, особенно в условиях подледного плавания в арктических и антарктических морях». Автор приводил описание и схематические чертежи проекта будущего атомного подводного корабля, способного круглый год работать в Северном Ледовитом океане.

Следует отметить, что эти соображения были высказаны значительно раньше выхода американской атомной подводной лодки «Наутилус» в первый арктический рейс.

Ныне подледные глубины Центрального арктического бассейна уже полностью освоены советскими подводниками. Свидетельством этому служат походы прослав- леннык экипажей под командованием Героев Советского Союза Л.М. Жильцова, А. Сысоева и многих других командиров подводных лодок.

(Капитан 3 ранга Ю.Ф.Тарасюк, действительный член Географического общества СССР Капитан 2 ранга В.Г.Реданский)

ПЛ проект 613.