К вопросу архитектуры АПЛ

Все современные АПЛ принято разделять на два типа: однокорпусные и двухкорпусные. При этом под однокорпусными пони­маются АПЛ, у которых на участке длины, где расположен основной проч­ный корпус, нет второго, окружающего его наружного (легкого) корпу­са, а последний используется только в оконечностях, где находятся балластные цистерны. К двухкорпусным относят АПЛ, у которых на всей длине прочного корпуса вокруг него располагается также легкий кор­пус, а межкорпусное пространство, разделенное поперечными перебор­ками, образует балластные цистерны. 

Подразделение ПЛ на одно- и двухкорпусные носит в большей мере условный характер, так как большинство ПЛ имеет, как правило, участ­ки по длине, на которых располагаются и прочный, и легкий корпуса. 

Поэтому реальное различие между ПЛ заключается лишь в соотно­шении протяженности по длине участков с двумя или одним корпусом. Тенденция сокращения участков с двумя корпусами и перехода к одно-корпусной архитектуре обусловлена многими причинами, из которых определяющим является стремление сократить подводное водоизмеще­ние и за счет этого получить более высокую скорость хода без увеличе­ния мощности энергоустановки, а также уменьшить уровень подводно­го шума. Существуют, однако, факторы, не позволяющие рассматри­вать однокорпусную схему как оптимальную для всех АПЛ. Так, например, при предъявлении жестких требований к непотопляемости ПЛ, при обеспечении возможности проламывания льда и всплытия воз­никает необходимость обеспечения достаточной величины запаса пла­вучести (объема цистерн главного балласта). Размещение цистерн, в свою очередь, диктует развитие междубортного пространства и использова­ния в связи с этим на всей или на большей части длины ПЛ двухкорпус-ной конструкции. 

Кроме того, при двухкорпусной архитектуре выбор очертаний и раз­меров прочного корпуса уже не связан с условиями обеспечения обте­каемости, что позволяет оптимизировать его в основном только из сооб­ражений обеспечения требуемой плавучести, прочности и размещения оборудования. 

Для некоторых типов АПЛ к применению двухкорпусной архитек­туры вынуждает также наружное (вне прочного корпуса) размещение ракетных шахт. На выбор архитектуры влияют глубины акватории у за­водов-строителей и в базах, технологические возможности заводов- стро­ителей и другие причины. Зависимость архитектурного типа от большого числа факторов и неоднозначность в связи с этим вопроса об архи­тектуре подтверждается тем, что на протяжении десятилетий в мире па­раллельно строятся как одно- так и двухкорпусные АПЛ. 

Характер нагрузки на прочный корпус в подводном положении в виде равномерно распределенного гидростатического давления дикту­ет применение прочного корпуса либо в виде цилиндра, либо состояще­го из нескольких цилиндров различного диаметра и усеченных конусов с относительно небольшим углом конусности. Известны случаи, когда по условиям размещения оборудования и другим причинам прочные кор­пуса на части длины ПЛ выполнялись в виде расположенных один над другим двух цилиндров, образующих поперечное сечение наподобие «восьмерки». Однако такие корпуса не получили распространения, в основном, из-за большего, чем у кругового цилиндра, веса на единицу объема и более сложной технологии их изготовления. 

Прочные корпуса ПЛ изготавливаются, в основном, из высокопроч­ных легированных сталей и реже из титановых сплавов. Процесс вне­дрения нового корпусного материала состоит обычно из нескольких ста­дий: отработка технологии изготовления корпусных конструкций, ис­пытания опытных конструкций и отсеков, применение материала на опытных или серийных подводных лодках, но в начале с ограничением глубины погружения против теоретически возможной при данном ма­териале, и, наконец, на серийных же лодках с полным использованием возможностей нового материала. Например, в США корпусная сталь HY-80 (предел текучести 56-60 кг/мм²) в начале была использована для прочных корпусов АПЛ «Skipjack» (головная заложена в 1956 г.), однако, их испытательная глубина была назначена равной 210 м, как и на преды­дущих АПЛ из менее прочного материала. Полностью свойства этого ма­териала были реализованы на следующей серии АПЛ типа «Thresher» (го­ловная заложена в 1958 г., испытательная глубина ок. 400 м). Этаже сталь использовалась при строительстве всех остальных серийных АПЛ ВМС США вплоть до середины 80-х годов, т. е. в общей сложности на протя­жении около 30 лет. Она же нашла широкое применение в подводном кораблестроении других стран.

Освоение в США следующей более проч­ной корпусной стали HY-100 (предел текучести около 80 кг/мм²) продол­жалось около четверти века. Первые сведения появились о ней в 60-х годах в связи с постройкой опытной глубоководной неатомной лодки «Dolphin». Известно, что позднее эта сталь была применена для части конструкций корпуса двух серийных АЛЛ типа «Los Angeles», заложен-ныхв 1985-1986 гг. Однако целиком из стали HY-100 впервые был изго­товлен корпус только самой последней АПЛ «Seawolf», постройка которой началась уже в 1989 г. Применение новой стали позволило, по име­ющимся данным, обеспечить этой АПЛ испытательную глубину погру­жения около 600 м, т. е. в 1,5 раза большую, чем у АПЛ из стали HY-80. Параллельно с разработкой и освоением сталей НY-80 и HY-100 в США велись и продолжаются работы над более прочными корпусными сталя­ми HY-130 и HY-140 (предел текучести 90-100 кг/мм²). Эти материалы находят применение, в основном, для корпусов глубоководных аппара­тов, в частности из HY-140 сделан прочный корпус глубоководного спаса­тельного аппарата DSRV (Deep Submergence Rescue Vehicle) ВМС США. 

Титановые сплавы имеют на 40% меньшую, чем у стали, удельную массу, не подвержены коррозии в морской воде и немагнитны. Предел текучести у применяемых в корпусостроении сплавов титана несколько ниже, чем у создаваемых в одно с ними время корпусных сталей, однако по удельной прочности (на единицу массы) сплавы титана имеют замет­ное преимущество. Это делает их применение особенно выгодным для глубоководных ПЛ и аппаратов, водоизмещение которых определяется не потребными для размещения объемами, а весовой нагрузкой. 

Широкое применение титановых сплавов сдерживается относитель­но большей, чем у сталей, стоимостью и дополнительными сложностя­ми при обработке и сварке. Первой в мире боевой ПЛ, прочный и лег­кий корпус которой изготовлены из титанового сплава, была уже упо­мянутая выше отечественная опытная скоростная ПЛ, вооруженная крылатыми ракетами, проекта 661. Полученный опыт применения ти­танового сплава был использован при строительстве отечественных се­рийных атомных ПЛ нескольких типов, а также атомной ПЛ «Комсомо­лец» с глубиной погружения 1000 м. 

Толщина обшивки прочных корпусов при их диаметре 8-12 м дос­тигает 40—60 мм и более. В качестве набора (шпангоутов), подкрепляю­щего обшивку прочного корпуса, используются катаные и сварные про­фили, как правило, таврового сечения с высотой стенки 400—600 мм. Расстояние между набором по длине (шпация) 600—1200 м. 

Легкие корпуса обычно изготавливаются из менее прочного мате­риала и их обшивка имеет толщину 8—16 мм. В районах размещения антенн гидроакустических станций (ГАС) для их защиты применяются обтекатели, как металлические, так и изготовленные из стеклопластика. 

Одно- и двухкорпусные АПЛ различаются схемой размещения на­бора обшивки прочного корпуса. Однокорпусные, у которых обшивка прочного корпуса образует наружную поверхность ПЛ имеют шпангоу­ты, расположенные на внутренней поверхности прочного корпуса. Проч­ный корпус двухкорпусной ПЛ обычно имеет набор снаружи. Кроме концевых, как правило сферических, переборок внутри корпусов устанав­ливаются поперечные переборки, подразделяющие корпус на автономные отсеки и одновременно выполняющие роль опор обшивки прочного кор­пуса, необходимых, в частности, для обеспечения его устойчивости при сжатии наружным давлением. Межотсечные переборки в большинстве слу­чаев выполняются в виде плоских пластин, подкрепленных набором. Реже, вследствие сложности размещения, используются поперечные переборки сферической формы, имеющие повышенную прочность (при близкой к плоской переборке массе) в случае нагрузки со стороны вогнутости. 

В целях безопасности количество отверстий в обшивке и концевых переборках прочного корпуса сводится к минимуму. Число люков в проч­ном корпусе даже на АПЛ, водоизмещение которых достигает десятка тысяч тонн, ограничивается, как правило, тремя-четырьмя, забор воды для охлаждения механизмов стремятся производить централизованно с последующей раздачей потребителям, отверстия при проходе магист­ралей через обшивку прочного корпуса снабжаются двойными закрыти­ями, сигнализацией положения закрытий и т. д. Благодаря конструк­тивным мерам характерные для ранней стадии существования ПЛ ава­рии, связанные с затоплением отсеков прочного корпуса через отверстия в нем из-за ошибок при действиях с клапанами и крышками, на совре­менных АПЛ практически исключены.