ЗАБОРТНЫЕ МОДУЛИ ВООРУЖЕНИЯ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК: ВОЗМОЖНЫЕ РЕШЕНИЯ

Ефимов О.И., к.т.н., профессор, Красильников Е.П., к.т.н. доцент, Шавырин И.А., Юрин В.Ф., зам. главного конструктора ЦКБМТ «Рубин».

ОТ РЕДАКЦИИ. Данный материал продолжает тему, поднятую авторами в статье «Создание миниоружия для подводных лодок» (спецвыпуск «Оборонный заказ» № 17). Сказать, что эта тема актуальна – все равно, что назвать пожар домашним огоньком. Речь идет о том, что Россия фактически УТРАТИЛА ПОДКЛАСС МОРСКОГО ОРУЖИЯ, упустила время для его разработки и, в лучшем случае, вынуждена будет «бить по хвостам».

При всех дежурных восторгах по поводу заслуг отечественного ОПК в коммерческой прессе, нам приходится констатировать, что реальную дальновидность в вопросах создания подводного миниоружия проявляет не руководство профильного концерна «Гидроприбор» и не составители Государственной программы вооружений, а ПРЕПОДАВАТЕЛИ Санкт-Петербургского Государственного морского технического университета. Сколько времени должно пройти, чтобы их не только услышали, но и поняли те, кто рассчитывает торговать на мировом рынке современным российским оружием? Ведь, кажется, для начала это оружие следует разработать и произвести?
Общая информация
Комплекс торпедно-ракетного вооружения и самообороны (ТРВ и СО) подводного или надводного корабля предусматривает использование многих видов оружия: торпед, мин, ракет различного назначения, средств противодействия оружию противника, средств самообороны и многое другое. Как правило, на подводных лодках (ПЛ) такой комплекс размещается внутри прочного корпуса и основой его являются трубные торпедные аппараты (ТА) с автоматизированной перезарядкой. Ввиду компоновочных ограничений их количество достигло естественного максимума: 6 - 8 для неатомных ПЛ и до 10 - 12 ТА, устанавливаемых на атомных многоцелевых ПЛ.
К перспективным ПЛ предъявляются требования адаптивности систем оружия применительно к решаемым задачам. Возможности для реализации этих требований связаны с созданием новых систем хранения и пуска оружия, размещением большей части пусковых установок вне прочного корпуса, использованием модульной архитектуры.
В настоящее время промышленностью накоплен определенный опыт использования модульных технических систем и систем оружия. В мировой практике кораблестроения также используется принцип модульности. Концепция ПЛ с модульной полезной нагрузкой, разрабатываемая для ВМС США, предусматривает необходимость организации межбортного пространства большого объема для установки сменных проницаемых секций с набором оружия, необходимым для выполнения конкретного задания. Речь идет о создании ПЛ качественно нового архитектурного типа, на разработку которых потребуется много лет и большие ресурсы.
Анализ архитектурного облика и конструктивного оформления однокорпусных неатомных ПЛ показывает, что размещение на них постоянных и сменных взаимозаменяемых модулей возможно лишь в отдельных районах корпуса. Количество районов, пригодных для размещения модулей на любой неатомной ПЛ, невелико, а их площади малы.
Дальнейшее качественное расширение боевых функциональных возможностей таких ПЛ и повышение их боевой устойчивости большинство зарубежных военных экспертов связывают с созданием и развитием миниоружия [1]. К его достоинствам относят, прежде всего, малую стоимость, разнообразие предназначений в рамках модификационного ряда каждого калибра, возможность размещения в малых объемах носителя их большого количества.
Это миниоружие может размещаться вне прочного корпуса и создавать дополнительные возможности для повышения боеспособности и безопасности (самообороны) ПЛ. Эти модули дополнительного вооружения по своему конструктивному исполнению могут подразделяться на постоянные, устанавливаемые на ПЛ стационарно на весь период её жизненного цикла, и сменные, устанавливаемые с помощью разъёмных соединений на определённый период эксплуатации ПЛ.
Таким образом, ближайшей перспективой развития ТРВ и СО ПЛ является создание для решения широкого круга задач многофункциональной системы размещаемых вне прочного корпуса сменных унифицированных модулей вооружения с широкой номенклатурой боезапаса на основе миниоружия .
Многофункциональная модульная система должна обладать гибкой архитектурой для размещения модулей вооружения в различных местах корабля и одновременно выполнять различные задачи. Модули вооружения формируются из транспортно-пусковых контейнеров (ТПК), которые используются как пусковые установки и транспортные контейнеры одновременно. ТПК установлены в кассеты, закрепленные на платформах в горизонтальном или наклонном положениях, и имеют механическое и электрическое сопряжение с общекорабельными системами.
Создание забортных ТПК связано с решением ряда взаимосвязанных задач, к числу которых, прежде всего, следует отнести: размещение модулей вооружения в межбортном пространстве на ПЛ; погрузка, хранение и обслуживание оружия; предстартовая подготовка; пуск и отделение оружия от носителя.
Настоящее сообщение посвящено формированию тактико-технических требований к ТПК на основе системного подхода, предусматривающегокомплексное рассмотрение и учет взаимосвязей в триаде «оружие - пусковая установка - носитель», функционирующей в единой внешней среде (рис.1).

Размещение модулей вооружения в межбортном пространстве ПЛ
Большой угрозой для ПЛ, как известно, являются легкие торпеды, сбрасываемые с авиационных носителей вблизи от ПЛ. Основным фактором противоторпедной защиты (ПТЗ) ПЛ является скорость реакции.
Реакция ПЛ на торпедную атаку состоит из двух действий: контрманевр ПЛ и использование средств противодействия. Одновременное выполнение этих действий обеспечивает ПЛ приемлемую вероятность уклонения от опасности.
Эффективность этих действий может быть повышена при размещении ТПК с учетом наиболее вероятных направлений атаки ПЛ.
При горизонтальном размещении модулей (или с небольшими углами наклона) в межбортном пространстве или ограждении рубки ПЛ определяющим размером является поперечное сечение оружия, что предопределяется его максимальным калибром. Предлагаемый архитектурно-конструктивный подход [1] выбора типа-ряда системы взаимозаменяемых модулей использует «стандартизированный объем» на базе максимального калибра, а модули с оружием меньшего калибра должны быть сконфигурированы как модули «вставил и веди боевые действия», интегрированные в системы ПЛ. То есть в одном модуле могут находиться изделия различного назначения.
Так как в большинстве случаев угроза может находиться весьма близко от ПЛ, системы ее предупреждения не способны различить «класс» угрозы в рамках жестких временных ограничений процесса ПТЗ ПЛ. Эффективность использования средств противодействия не должна зависеть от типа атакующего оружия, при этом должны учитываться все технические решения, закладываемые в существующие и перспективные средства нападения. Использование комбинированного состава оружия, сконфигурированного в модуле, может дополнить новыми возможностями систему самообороны ПЛ.
Погрузка, хранение и обслуживание оружия
Применение ТПК предполагает полное снаряжение на арсеналах модуля с изделиями, предопределяемыми задачами планируемого боепохода. Модули должны устанавливаться на ПЛ и сопрягаться с общекорабельными системами.
Следует отметить, что схемно-техническое решение подводных пусковых установок во многом определяется хранением на их направляющих оружия в течение боепохода. Здесь могут рассматриваться два основных варианта:
· «мокрое» хранение оружия, когда оно постоянно находится в жидкости (иногда в ингибиторе) под забортным давлением;
· «сухое» хранение в герметичном контейнере (в пусковой трубе), что обуславливает необходимость шлюзования оружия перед его пуском.
В ряде случаев (например, в дежурном режиме) оружие может находиться в герметичном контейнере, заполненном жидкостью при атмосферном давлении.
При реализации любого вида хранения важную роль играет конструктивное оформление отверстий (волнорезных ниш) в легком корпусе ПЛ для выхода оружия, обычно закрываемых волнорезными щитами. Для уменьшения времени реакции системы самообороны вместо волнорезных щитов могут использоваться сменные разрывные мембраны, устанавливаемые в гнездах легкого корпуса ПЛ.
В общем случае пусковая установка предназначена для отделения оружия от носителя, включая операции его шлюзования при «сухом» хранении оружия и открытия волнорезного щита, и требует соответствующего обеспечения со стороны корабля энергетикой (ВВД, гидравлика, электропитание).
Предстартовая подготовка
Хранение оружия внутри пусковой трубы предопределяет необходимость организации транзитных связей носитель - оружие в виде систем диагностики, ввода данных, телеуправления и т.д. Очевидно, что все эти взаимосвязи требуют соответствующего управления с необходимым аппаратурным оформлением.
Применительно к забортному расположению ТПК в надстройке ПЛ одним из сложных, с точки зрения обеспечения надежности, вопросов является интеграция систем пускового устройства и находящегося в нем изделия с внутрикорабельным оборудованием. В общем случае связь в триаде «изделие - пусковая установка - ПЛ» осуществляется в диалоговом режиме до выработки разрешения на пуск оружия.
Как правило команда «ПУСК» сопровождается предварительным выполнением в автоматическом режиме необратимых операций по шлюзованию изделия, обеспечению безаварийности его отделения от ПЛ и подтверждению разрешающего сигнала на включение силовых стрельбовых систем. После страгивания изделия его взаимосвязь с пусковой установкой должна быть прервана, что достигается, например, при отключении бортразъемов или путем принудительного срезания электрокабеля.
Системный подход должен охватывать также вопросы управления маневрированием миниоружием после пуска. В стандартном случае необходимая программа вводится перед пуском дистанционно, чем реализуется принцип «выстрелил-забыл».
Пуск и отделение оружия
от носителя
Основная проблема отделения заключается в следующем: необходима энергия, достаточная для того, чтобы переместить оружие из статического положения, в котором оно хранится, в динамическое положение вне ПЛ, с соблюдением требований по безопасности носителя и гарантированному выходу изделия на запрограммированную подводную траекторию его движения.
Энергетическая система пусковых установок характеризуется факторами: источником энергии, схемой преобразования энергии, способом создания выталкивающей силы, способом обеспечения бесследности выстрела.
Особенностью работы подводных пусковых установок является необходимость создания большой выталкивающей силы при сравнительно малом суммарном расходе энергии. Это накладывает существенные ограничения на выбор рациональных схем энергетических систем пусковых устройств.
Вид применяемой в них энергии оказывает существенное влияние на взаимосвязи пускового устройства и ПЛ. В общем случае, ввиду ограниченной мощности энергоисточников корабля и большой импульсной мощности пусковых устройств, в их энергосистему необходимо включать автономные накопители энергии.
Основными доступными на ПЛ источниками энергии являются: электричество; воздух высокого давления (ВВД); гидравлика высокого давления. Кроме того, можно привнести: механическую энергию путем создания соответствующих устройств; пиротехническую энергию; энергию выпускаемого оружия.
Применение электрической энергии сдерживается проблемой создания привода большой мощности и использования его в короткое время. Необходимо получать очень большие импульсные токи. Применение магнитогидродинамического эффекта также требует решения комплекса задач, прежде чем это станет реальностью.
С механической энергией - сходные проблемы: чтобы получить большую мощность и реализовать ее за то же короткое время, требуется устройство со значительными массогабаритными характеристиками. В экспериментальных устройствах используют энергию упругой деформации тел (эластомерные системы эжекции).
Применение пиротехнической энергии (пороха и т.п.) позволяет получить большую энергетическую автономность пусковых устройств при выполнении требований высокой надежности и взрыво - пожаробезопасности.
Устройство преобразования энергии может быть расположено как внутри, так и вне пусковой трубы. В числе важнейших требований к системе пуска оружия следует отметить:
· безопасность обслуживающего персонала и корабля при штатной работе оборудования и при его отказах;
· минимизация изменений физических полей корабля, что, прежде всего, относится к виброакустическим излучениям, способным демаскировать процесс подготовки и проведения атаки;
· повышение коэффициента полезного действия каждого элемента и комплекса в целом;
· простота конструктивно-технологической реализации и эксплуатации;
· адаптивность к условиям применения оружия (глубина и скорость движения ПЛ, размещение пусковых труб и т.д.).
В настоящее время существует два принципиально различных метода пуска оружия: самовыход и системы с принудительным выталкиванием оружия.
В своем эволюционном развитии подводные пусковые системы прошли путь от самовыхода к принудительному пуску оружия (с помощью воздушного импульса силы, действующего на торпеду) и далее через самовыход вновь вернулись к принудительным вариантам пуска изделий.
Технология «самовыхода» по своей природе более шумная, так как на малых глубинах поток воды в трубе аппарата сопровождается кавитационными явлениями, увеличивая тем самым вероятность обнаружения ПЛ гидроакустикой противника. Продолжительность «шумного» периода может более чем в три раза превышать аналогичное время при принудительном пуске торпед.
Кроме того, организация самовыхода ограничивает маневренность ПЛ. Малая тяга движительного комплекса оружия обуславливает увеличение внутреннего диаметра пусковой трубы. Возможное выделение токсичных газов при работе тепловых двигателей оружия накладывает ограничения на их использование самовыходом.
Реализация принудительного пуска оружия предполагает создание необходимого импульса силы, действующей на оружие, т.е. разработку соответствующих энергетических систем, обеспечивающих требуемые параметры его отделения:
· регламентируемый минимум выходной скорости;
· выполнение требований по ограничениям на величины перегрузки и давления на оболочку изделия.
Различают пуск оружия с приложением к нему сосредоточенной силы (механические пусковые устройства) или распределенной нагрузки (пневматические, гидравлические, электромагнитные и т.п.) [2].
Реальным источником энергии на ПЛ была и остается энергия сжатого воздуха.
Поэтому задача формирования облика пускового устройства должна решаться путем выбора эффективного способа преобразования энергии ВВД с тем, чтобы максимально удовлетворить все требования, предъявляемые к комплексу вооружения корабля.
Как отмечалось выше, при создании забортных модулей вооружения необходим комплексный системный подход к поиску компромиссных решений. В зависимости от задач, стоящих перед ПЛ, и конкретных тактических ситуаций приоритет выбора конструктивных решений может отдаваться нескольким их важнейшим показателям со снижением требований к другим характеристикам пускового устройства.
Создание пусковых установок для миниоружия ввиду малых массогабаритных характеристик имеет свои особенности. Выполненные проектные оценки показывают, что для миниоружия калибра до 5 дюймов с глубинами стрельбы менее 300 м сохраняется актуальность воздушных систем стрельбы. Возникающие перегрузки оружия при его пуске в широком диапазоне глубин могут быть скомпенсированы регулированием расхода воздуха.
На пуск оружия калибра свыше 10 дюймов влияние забортного гидростатического давления на параметры воздушного выстрела становится значительным. В этом случае целесообразным становится применение механических выталкивающих устройств. Для калибров изделий 10-15 дюймов предпочтительным является использование телескопических толкателей, встроенных в сдвижную заднюю крышку пусковой трубы.
В заключение отметим, что предложенный
методологический подход к формированию структурированных по калибрам взаимозаменяемых модулей ориентирован на создание комплекса ТРВ и СО ПЛ, позволяющего комплектовать принимаемый на борт состав оружия в рациональном сочетании по назначению в соответствии с планируемыми задачами боепохода.
Литература.
П., Юрин В.Ф. Создание миниоружия для подводных лодок./ Оборонный заказ, выпуск № 17, 2007 г., с.20-22
2. Борисенко К.П., Ефимов О.И., Красильников Е.П. Торпедные аппараты подводных лодок./ Учебное пособие. Издательский центр СПб ГМТУ, 2002., - 75 с.