Продолжаем вспоминать некоторые типы советских подводных лодок, их проектирование, строительство, эксплуатацию. На очереди дизель-электрические подводные лодки проекта 651
Ранее рассматривая проект советской атомной подводной лодки (ПЛ) проекта 675 мы отметили тот факт, что в составе советского флота были и дизель-электрический подводные лодки (ДЭПЛ) подобного назначения (с крылатыми ракетами). И это не удивительно, в 60-е годы ХХ века имелась тенденция по усилению подводных сил, предназначенных для борьбы с надводными кораблями противника (и береговыми объектами тоже). Эту функцию считалось традиционно должны были выполнять подводные лодки вооруженные крылатыми ракетами. Соответственно, наряду с созданием атомных подводных лодок проекта 675 активно строились и дизель-электрические ПЛ проекта 651.
Эскизный проект 651 большой дизельной ПЛ с ракетным вооружением и серебряно-цинковой аккумуляторной батареей (что немаловажно!) был разработан уже на основании Постановлений Совета Министров СССР от 17 и 25 августа 1956 гоад. Подводная лодка предназначалась для нанесения ударов самонаводящимися крылатыми ракетами П-6 по боевым кораблям и судам противника при действиях на океанских и морских коммуникациях, а также крылатыми ракетами П-5 по военно-морским базам, портам, промышленным и административным центрам, расположенным на побережье и в глубине территории противника. В мае 1958 года разработанный по этому заданию эскизный проект был утвержден и на его основе разработан технический проект, который был утвержден в январе 1959 года. В результате разработки технического проекта 651 получены основные тактико-технические элементы подводной лодки: водоизмещение (надводное/подводное) - 3200/4307 т (во многих справочниках водоизмещение нормальное указано в куб.метрах - 3174); длина наибольшая - 85,9 м, ширина наибольшая -9,7 м, осадка средняя - 6,92; запас плавучести - 31,6% от нормального водоизмещения.
Для справки: ТТЭ лодки проекта 651: глубина погружения предельная - 300 м, глубина погружения рабочая - 240 м, автономность - 90 суток, запас топлива - 282 т, усиленный запас топлива - 670 т, экипаж - 78 человек. Наибольшая надводная скорость - 16 узл, наибольшая подводная скорость - 18,13 узл, экономическая подводная скорость - 2,74 узл., скорость хода под РДП - 7 узл.
Лодка была двухкорпусной с развитыми ограждением прочной рубки и надстройкой. Прочный корпус был образован из цилиндра диаметром 6900 мм, и двух усеченных конусов в оконечностях. Поперечными плоскими водонепроницаемыми переборками прочный корпус разделялся на восемь отсеков. Все переборки были рассчитаны на испытательное давление 10 кгс/см2 с обеих сторон. Шпангоуты устанавливались как внутри, так и снаружи прочного корпуса. Наружные шпангоуты были подкреплены кницами. Для погрузки и выгрузки главных механизмом была предусмотрена возможность вырезки листов обшивки и набора прочного корпуса с последующей их вваркой встык. Прочная рубка была овальной, а крыша ее имела форму кругового цилиндра с образующей, параллельной диаметральной плоскости.
Главный балласт размещался в 14 цистернах. Две из них - № 4 и № 11 являлись аварийно-балластными и служили для восстановления плавучести лодки при потере герметичности одного контейнера из каждой пары контейнеров, а шесть цистерн (№№ 2, 3, 5. 7, 12 и 13) были топливно-балластными. Все эти цистерны были прочными и имели кингстоны. Остальные цистерны главного балласта, кроме № 1, размещенной в носовой оконечности и имевшей кингстон, заполнялись через шпигаты. Вентиляция всех междубортных цистерн была раздельной. Управление кингстонами и клапанами вентиляции было дистанционное гидравлическое.
Замещение массы выпущенных ракет производилось приемом воды в прочные цистерны, которые находились во II отсеке и в междубортном пространстве в районе расположения кормовых контейнеров. Нормальный запас топлива (282 т) размещался в пяти топливных цистернах внутри прочного корпуса и в шести забортных цистернах, две из которых были в оконечностях (№ 6 и № 11), а остальные - в нижней части междубортного пространства. Конструкции прочного и наружного корпусов были рассчитаны с учетом требований противоатомной защиты.
Как отмечено в материала ЦКБМТ "Рубин": "...Большие трудности вызвала разработка кормового комплекса, который должен был обеспечить большие скорости хода и одновременно возможно низкий уровень шумности подводной лодки."
Эти трудности усугублялись еще тем, что лодка имела мощные гребные электродвигатели (2х6000 л.с), требовавшие гребных винтов такого диаметра, при котором винты не размещались в принятых главных размерениях лодки, а увеличение последних вело к потере скорости. К тому же гребные электродвигатели с трудом вписывались в диаметр прочного корпуса и ограничивали угол развала линии вала. После ряда конструктивных проработок был выбран вариант, в котором применялись направляющие насадки для гребных винтов, а кормовой оконечности придавалась такая архитектурная форма, которая позволяла существенно уменьшить длину лодки. Гребные винты были спроектированы малошумными. Выбранный движительный комплекс дал возможность уменьшить диаметр гребного винта до приемлемой величины и одновременно повысить критические скорости хода.
Для справки: под критической скоростью понимается такая скорость, при которой наблюдается резкое нарастание шума гребных винтов.
Все корпусные конструкции, обеспечивающие погружение на предельную глубину, а также плоские поперечные переборки прочного корпуса были выполнены из стали марки АК-25, с пределом текучести 60 кгс/мм2. Отдельные конструкции выполнялись из стали марки АК-27 с пределом текучести 52 кгс/мм2.
Головная подводная лодка (зав. №552) строилась на Балтийском судостроительном заводе (позднее получила обозначение К-156). Завод впервые применял сталь марки АК-25, освоение которой вызывало у него большие осложнения. При изготовлении корпуса в сварных швах приварки шпангоутов прочного корпуса к обшивке, выполнявшейся полуавтоматами, и в стыковых и пазовых швах конических частей прочного корпуса, выполнявшихся вручную, обнаружилось большое количество трещин, причину появления которых завод объяснял нарушением технологии сварки. Пришлось все дефектные швы вырубить и вновь заварить их аустенитными электродами вместо примененных ранее низколегированных электродов. Сварка этими же электродами была рекомендована и для аналогичных швов корпуса второго корабля (зав. №553), который затем получил обозначение К-85. Учитывая наличие дефектных мест в сварных швах, гидравлические испытания прочного корпуса головной ПЛ были несколько ужесточены путем увеличения испытательного давления до 35 кгс/см.
На первых пяти подводных лодках (К-156, К-85, К-70, К-24, К-77) наружный корпус, прочные наружные цистерны, стабилизаторы и ограждение прочной рубки были выполнены из маломагнитной стали марки 45Г17Ю3, с пределом текучести 40 кгс/мм2, на остальных лодках эти конструкции изготовлялись из стали СХЛ. С этой сталью тоже возникли некоторые проблемы.
Как отмечено в материалах ЦКБМТ "Рубин": "...в период освоения маломагнитной стали 45Г17Ю3 судостроительные заводы встретились со значительными технологическими трудностями в части правки и резки стали. Это объясняется тем, что маломагнитная сталь имеет повышенное коробление, обусловленное физическими свойствами стали - повышенным температурным коэффициентом линейного расширения и низкой теплопроводностью. Кроме того, она имеет низкие антифрикционные качества и обладает склонностью к налипанию и задирам, в связи с чем трудно поддается механической обработке. Все это приводило к большому объему работ по правке и подгонке сварных конструкций, а, следовательно, к увеличению остаточных напряжений в них".
Подводные лодки с наружными корпусами, изготовленными из маломагнитной стали, начали эксплуатироваться (спускались на воду) с 1962 года (были введены в строй в декабре 1963 - октябре 1965 годов). Но уже в сентябре 1966 года на одной из подводных лодок было обнаружено множество значительных коррозионных повреждений обшивки наружного корпуса в виде сквозных и несквозных трещин различной протяженности в районе цистерн главного балласта. Проведенными обследованиями было установлено, что на всех легких корпусных конструкциях, выполненных из маломагнитной стали марки 45Г17Ю3 и находящихся в контакте с забортной водой, через 4-5 лет эксплуатации появляются сквозные и несквозные трещины!!!
Основной причиной образования трещин при эксплуатации корпусов ПЛ является склонность маломагнитной стали марки 45Г17Ю3 к коррозионному растрескиванию и ее низкая коррозионно-механическая усталостная прочность, усугубляемая несвоевременным восстановлением противокоррозионной защиты. В связи со сложившейся обстановкой МСП и ВМФ приняли ряд совместных решений, в соответствии с которыми для каждого проекта подводных лодок были разработаны комплексы конструкторско-технологических и защитных мероприятий по повышению коррозионно-механической прочности легких корпусов, а в дальнейшем и прочных наружных цистерн, изготовленных; из стали 45Г17Ю3. Был разработан также целый ряд руководящих документов и инструкций по исправлению дефектов, работы эти обычно совмещались с очередным ремонтом и модернизацией подводных лодок.
Для заметок: любопытно, что после ремонта дефектных мест величина напряженности магнитного поля подводной лодки, обусловленная спецификацией на постройку лодки, не гарантировалась.
Наружный корпус подводных лодок проекта 651 был покрыт нерезонансным противогидролокационным покрытием с рупорными каналами НППРК-4Д. Интересно, что на шести подводных лодках (первых?) проекта 651 противогидролокационного покрытия не было, так как ко времени их готовности технология покрытия еще не была освоена. При установке покрытия водоизмещение лодки возрастало до 3300 куб.м (при проектных 3174 куб.м.).
Особое внимание при рассмотрении данного проекта следует уделить энергетической установке подводной лодки, которая состояла из ряда ключевых элементов:
1.Два главных дизеля надводного хода 1Д43 Коломенского завода, четырехтактные, двенадцатицилиндровые, с газотурбинным наддувом, со встроенным редуктором, нереверсивные, мощностью 4000 л.с. каждый при 440 об/мин. и один дизель 1ДЛ42 Коломенского завода четырехтактный, шестицилиндровый с газотурбинным наддувом мощностью 1720 л.с. при 700 об/мин., спаренный с генератором постоянного тока ПГ-142 (1000 кВт).
На подводной лодке была установлена система дистанционного автоматизированного управления (ДАУ), предназначенная для управления дизелями, шинно-пневматическими муфтами и захлопками газоотвода и подачи воздуха к дизелям, включая сигнализацию о параметрах работы дизелей и о положении шинно-пневматических муфт. Система ДАУ также управляла захлопками РДП (работа дизеля под водой) и обеспечивала блокировку дизелей главных гребных электродвигателей при их работе в режиме РДП и защиту дизелей по ряду предельных параметров. Кроме поста ДАУ, дизелями можно было управлять с местных постов управления, расположенных на носовых торцах дизелей. Система ДАУ значительно упростила обслуживание дизелей во время их работы и позволила управлять дизелями одному человеку, который находился вне дизельного отсека. Из особенностей дизельной установки следует также отметить их газоотводы, выполненные из титанового сплава;
Для справки: дальность плавания (проектная) полной подводной скоростью 18,14 узла - 27,8 миль; Дальность плавания экономической подводной скоростью 2,74 узла -= 810 миль, дальность плавания под РДП при скорости 7 узлов при усиленном запасе топлива - ок. 18000 миль
2.Два главных гребных электродвигателя ПГ-141, мощностью по 6000 л.с. каждый (при 500 об/мин.), и два электродвигателя экономического хода ПГ- 140, мощностью по 200 л.с. каждый (при 155 об/мин );
3.Серебряно-цинковая аккумуляторная батарея типа 30/3, состоящая из четырех групп по 152 элемента в каждой группе. Максимальная сила разрядного тока составляла 14000 ампер в течение 1,5 часов. Максимальная емкость длительного режима разряда составляла 30000 ампер-часов при разрядном токе 250 ампер. Батарея имела срок службы 35-40 условных циклов или 12-18 месяцев по времени. Для обеспечения максимальных режимов разряда батареи было предусмотрено ее охлаждение дистиллированной водой по замкнутому циклу. Помимо значительно большей емкости по сравнению со свинцовой батареей, серебряно-цинковая батарея допускала, в случае необходимости, перерыв в зарядах, неполное их проведение и не требовала, как правило, доливок на протяжении гарантийного периода эксплуатации. Батарея имела систему дистанционного контроля за ее работой, что значительно облегчало ее обслуживание.
В 1961 года, из-за отсутствия в стране необходимого количества серебра, было принято решение об ограничении применения серебряно-цинковых аккумуляторных батарей примерно половиной серии ПЛ пр.651, а впоследствии число ПЛ с этой батареей было уменьшено до трех.
Для заметок: наибольшая скорость подводного хода и дальность плавания ею, а также дальность плавания экономической подводной скоростью даны для лодок с серебрянно-цинковой аккумуляторной батарей. Для лодок со свинцовой аккумуляторной батареей эти величины были меньше: наибольшая скорость около 14,5 узлов, дальность плавания нею - около 14,5 миль. Максимальная мощность гребного электродвигателя при этом была достигнута 5500 л.с. Дальность плавания экономической подводной скоростью 2,8 узла - около 350 миль.
На остальных лодках устанавливались свинцовые аккумуляторные батареи типа 60 СМ-П (изделие 422) в количестве 448 элементов (4 группы, по 112 элементов в каждой группе). Максимальная сила разрядного тока этой батареи составляла 9000 ампер в течение одного часа, а максимальная емкость длительного режима разряда 15000 ампер-часов при разрядном токе 250 ампер.
Для справки: даже те три первых ДЭПЛ, которые получили серебрянно-цинковые аккумуляторные батареи, после отработки ресурса этих батарей получил свинцовые батареи!
Управление гребными электродвигателями осуществлялось при помощи щитов, имевших водяную систему охлаждения и обеспечивающих пуск, реверс и все предусмотренные моторные и генераторные режимы. Для поддержания чистоты охлаждающей дистиллированной воды, от которой зависит сопротивление изоляции щитов управления гребными электродвигателями и аккумуляторной батареи, в системе водяного охлаждения были установлены ионитовые фильтры. Серебряно-цинковые аккумуляторные батареи и водяное охлаждение щитов управления гребными электродвигателями применялись на отечественных ПЛ впервые, но к сожалению распространения эта практика тогда не получила. Серебро - дефицитный продукт и его не хватило на всё...
В следующий раз обсудим вооружение подводных лодок данного типа.
Продолжение будет позже. Ссылка будет ЗДЕСЬ
P.S.Кнопка для желающих поддержать автора - ниже, она называется "Поддержать", )).
По материалам ЦКБМТ "Рубин" (том 3.Книга первая)