Направления развития технологий подводного кораблестроения в ФРГ (2010)

Полковник С. Корчагин

Командование ВМС Германии продолжает уделять особое внимание развитию своих подводных сил, которые рассматриваются как средство достижения целей в широком спектре задач - от борьбы с кораблями противника и поддержки наземных операций до участия в контртеррористических действиях. Решение данных задач требует совершения длительных переходов в кризисные районы Мирового океана и зачастую сопряжено со сложными условиями акватории прибрежных вод. Постоянно повышающиеся требования со стороны командования ВМС страны к тактико-техническим характеристикам подводных лодок являются одним из основных факторов развития и внедрения новых технологий в процессе развития подводного флота.

Ключевыми направлениями научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) ведущих кораблестроительных компаний Германии по совершенствованию ТТХ подводных лодок являются: усовершенствование энергетических установок; создание аккумуляторных батарей (АБ) нового типа; создание новых видов подводного оружия; снижение шумности; оптимизация сигнатуры корпусов.

Дизель-электрические подводные лодки наиболее применимы в прибрежных водах и обладают высокими маневренными качествами. Оснащенная современной, независимой от атмосферного воздуха (анаэробной) энергетической установкой (ЭУ) ПЛ способна длительное время действовать в операционной зоне в подводном положении. Анаэробная ЭУ, по мнению ведущих инженеров-кораблестроителей Германии, в максимальной степени обеспечивает скрытность подводных лодок.

Одной из ведущих компаний в области строительства ПЛ в Германии является концерн "Тиссен-Крупп марине системе" (TKMS - "Thyssen-Кгирр Marine Systems"). В настоящее время он производит два вида анаэробных энергетических систем: двигатель Стирлинга, который активно эксплуатируется уже более 20 лет, и силовую установку (СУ), работающую на топливных элементах, - ТЭ-систему (BZ - Brennstofizelle). СУ, основанная на ТЭ-системе, является высокотехнологичной разработкой, которой уже оснащены в настоящее время подводные лодки ВМС некоторых стран.

Предъявляемые командованием ВМС Германии требования по увеличению дальности плавания и скорости хода подводных лодок, оснащенных анаэробной ЭУ, привели, в свою очередь, к необходимости увеличения количества вырабатываемой на борту лодки энергии. Обе силовые установки в этом плане имеют свои пределы: двигатель Стирлинга вследствие ограниченных запасов кислорода; ТЭ-система - из-за большой массы металлогидридных цилиндров, в которых хранится водород.

Для устранения этого недостатка в ТЭ-системах концерн TKMS разработал установку (реформер) по выделению водорода из метилового спирта и в настоящее время проводит ее испытание Внедрение установки позволит отказаться от использования металлогидридных цилиндров. Таким образом, конструкторам удастся значительно повысить резервы мощности анаэробной ЭУ подводной лодки, не прибегая к увеличению ее размеров.

Принцип работы реформера. разработанного для получения водорода, базируемся на преобразовании метилового спирта в пар. сопровождающимся образованием обогащенной водородной газовой смеси. В дальнейшем большая часть водорода при помощи специального мембранного устройства отфильтровывается, а оставшаяся в фильтре газовая смесь снова используется. Путем её сжигания вместе с чистым кислородом получают дополнительную тепловую энергию, которую и преобразовывают в электрическую.

Процесс происходит при повышенном давлении с целью обеспечения выброса выхлопных газов на основных рабочих глубинах лодки без использования дополнительного компрессора. Подученный в преобразователе во юрод применяется непосредственно в модулях ТЭ.

Ранее фирмой "Ховальдсверке-дойче верфт" (HDW - "Ноwaldswerke-Deutsche Werft GmbH"), входящей в концерн TKMS. был создан опытный образец реформера метилового спирта.

В настоящее время фирма работает над окончательным вариантом всех компонентов этого преобразователя с целью его установки на борт подводной лодки. По опенке немецких специалистов, интеграция такой высокотехнологичной установки в компоновку подводной лодки сама по себе является достаточно сложной задачей. Кроме того, преобразователь метилового спирта должен быть оснащен различными системами контроля и безопасности, обеспечивающими защиту экипажа лодки от выброса вредных веществ.

С завершением разработки преобразователя метилового спирта концерн TKMS намерен продемонстрировать заказчикам все достоинства ТЭ-системы, основанные в первую очередь на преимуществах использования жидкого топлива, и предложить дальнейшие альтернативы в области разработки анаэробных технологий.

Одновременно ведутся работы по увеличению энергоемкости аккумуляторных батарей. По заявлению экспертов концерна TKMS, в перспективе на подводных лодках будут применяться высокоэффективные литиевые АБ. В настоящее время концерн TKMS и фирма ГАИА (GAIA) закончили тестирование опытной партии АБ емкостью 500 а/ч и приступили к испытаниям аккумуляторных модулей для подводных лодок и наладке их производства.

Использование АБ даст возможность значительно увеличить дальность плавания ПЛ. как на малых, так и на максимальной скоростях хода. Кроме того, применение новых аккумуляторных модулей по сравнению с традиционными свинцовыми аккумуляторами позволит, при сохранении размеров аккумуляторной ямы лодки, увеличить время работы батарей до очередной зарядки на малых скоростях лодки в 2 раза, а на максимальной скорости в 4 раза. При этом литиевые аккумуляторы значительно легче свинцовых, что позволит использовать их совместно с тяжелыми металлогидрид-ными цилиндрами хранения водорода для ТЭ-установки и тем самым повысить общую мощность анаэробной СУ, не внося кардинальных изменений в проект лодки.

Использование литиево-полимерных АБ придаст подводным лодкам ряд других преимуществ:
- подзарядка аккумуляторов может производиться очень высокими значениями тока, что значительно сократит время нахождения подводной лодки под РДП и тем самым снизит вероятность ее обнаружения;
- емкость литиевых АБ может использоваться практически на 100 %, а ввиду низкого внутреннего сопротивления их КПД очень высок;
- литиево-полимерные АБ являются необслуживаемыми и не требуют использования дистиллированной воды;
- аккумуляторы могут храниться при любом уровне зарядки:
- работа новых аккумуляторов не сопро-вождается выбросами вредных газов;
- эксплуатация АБ не требует водяного охлаждения.

Однако низкие внутренние сопротивления АБ являются причинами возникновения коротких замыканий, что требует проведения соответствующих мероприятий по их устранению в бортовой электросети лодки.

Следующим направлением НИОКР являются работы по совершенствованию конструкции гребных винтов для подводных лодок. Одним из недостатков винтов, изготовленных из бронзы или соностона (Sonoston), является их относительно невысокие вибродемпфирующие свойства. Для того чтобы в максимальной степени снизить уровень собственных шумов лодки, вызываемых гребными винтами, необходимо использовать более современные материалы. Исходя из этого, фирма HDW начала разработку и изготовление гребного винта из композитных материалов. На первом этапе НИОКР была доказана техническая осуществимость идеи, а именно разработан и создан гребной винт с использованием материалов и з углепластика соответствующих размеров (аналогичных размерам гребного винта подводных; лодок проекта 206А).

Продолжительные технические испытания гребного винта на борту одной из находящихся в боевом составе ВМС Германии ПЛ проекта 206А были успешными и показали эффективность использования такого винта, особенно в конструктивном сочетании углепластиковых лопастей и металлической ступицы. Следующим этапом было создание гребного винта с еще более низким уровнем собственных шумов, который в настоящее время проходит испытания на одной из лодок проекта 212А. Параллельно проводится работа по совершенствованию конструкции винта, а именно соединения "лопасти-втулка". Гребной винт из композиционных материалов в настоящее время входит в стандартный вариант оснащения ПЛ, строящихся концерном TKMS.

По взглядам командования ВМС Германии, вооружение современных подводных лодок, исходя из стоящих перед ними задач, должно включать в свой состав более широкий спектр средств, сочетающих эффективную ударную мощь и самооборону. Значительно возросла роль ракетного оружия, состоящего на вооружении многоцелевых ПЛ, в борьбе против надводных и наземных целей. По мнению немецких специалистов, современная подводная лодка должна иметь на борту как торпедное и минное оружие, так и ракетное (классов поверхность - поверхность и поверхность - воздух), а также автономные подводные аппараты.

Важным компонентом ВС многих стран являются силы специальных операций, для которых подводная лодка представляет собой идеальное скрытное средство их доставки морским путем к месту проведения операций. С тем чтобы повысить универсальность вооружения лодки, рассматривается возможность замены ряда торпедных аппаратов универсальными системами контейнерного типа.

Таким образом, лодка будет способна взять на борт подводные аппараты нестандартных габаритов или личный состав подразделений сил специальных операций и их вооружение. Установленный вертикально цилиндрический контейнер позво-ляет принимать на борт различные виды вооружения и запасов.

В настоящее время для подводных лодок ВМС Германии разработана система ракетного оружия с оптоволоконной системой управления ракетами - интерактивной системой обороны и атаки (IDAS - Inter-aktive Defence and Attak Systems). Ракета после пуска управляется с ПЛ по оптоволоконному кабелю и постоянно передает воспринимаемую тепловизионной головкой самонаведения картину обстановки на консоль системы управления оружием лодки.

Ракеты данного типа были сконструированы специально для борьбы с противолодочными вертолетами, но могут применяться также для поражения надводных целей и береговых объектов в прибрежной зоне. Ракета системы IDAS выстреливается из транспортно-пускового контейнера (рассчитан на четыре ракеты), который, в свою очередь, загружается и выстреливается из 533-мм торпедного аппарата. Поэтому эта система может быть установлена на все состоящие на вооружении ВМС Германии подводные лодки.

На протяжении последнего десятилетия концерном TKMS велись работы по повышению скрытности (уменьшению шумности) ПЛ В конструкцию лодок были внесены значительные усовершенствования, которые в максимальной степени снизили шумность и возможности по их обнаружению. Эти ПЛ практически невозможно обнаружить пассивными средствами, вследствие чего противник вынужден использовать активные гидролокаторы и тем самым обнаруживать свое местоположение.

В настоящее время, по оценкам немецких экспертов, существуют два наиболее реальных способа для обнаружения подводной лодки: посредством использования корабельной РЛС при нахождении на перископной глубине и с помощью активной ГАС при нахождении лодки в подводном положении. Вероятность обнаружения современных ПЛ, оснащенных анаэробными ЭУ мала, так как большую часть времени лодка находится в подводном положении. Однако, учитывая жесткие требованиями к скрытности подводных лодок, и эта вероятность минимизируется за счет применения в их конструкции выдвижных устройств из радиопоглощающих материалов. В целях решения задач по обеспечению скрытности ПЛ (снижения вероятности обнаружения активными ГАС) проводятся исследования по двум направлениям - оптимизация конструкции легкого корпуса лодки и применение специальных противогидролокационных покрытий.

При разработке корпуса подводной лодки специалисты ведут работы по уменьшению ее размерений настолько, насколько это технически возможно. Это существенно влияет не только на маневренные качества ПЛ. но и на площадь отражающей поверхности. Оптимизируется также геометрия корпуса лодки. При этом во внимание принимаются возможные значения углов приходящих импульсов гидроакустических локаторов. При большой удаленности подводной лодки от кораблей противника угол падения луча гидролокатора на ее корпус практически должен быть равен 0°, при малой (например, на дистанции до 1000 м и на глубине погружения 100 м) он не должен превышать 6°. Геометрия корпуса лодки и оптимизируется с учетом этого диапазона углов отклонения луча гидролокатора (от 0 до 6°). Важнейшим требованием при разработке конструкции корпуса ПЛ является исключение вертикальных отражающих поверхностей. В этих целях конструкции боковых поверхностей надстройки, верхней палубы и киля выполняются наклонными.

Специалисты концерна детально изучают и проверяют возможности влияния таких конструктивных изменений на остойчивость, живучесть, удобство обслуживания подводной лодки и уровень ее шумности при движении в подводном положении с целью поиска разумного компромисса, исходя из предъявляемых к ПЛ требований.

Второе направление уменьшения заметности подводных лодок заключается в нанесении на ее корпус противогидролокационного покрытия, основу которого составляют сжимаемые материалы. Концерн TKMS разработал специальное отражающее покрытие, которое наносится на корпус в носовой, кормовой частях и на скошенные поверхности лодки. Применяемый для покрытия материал поглощает акустическую энергию таким образом, что импульс гидролокатора не в состоянии проникнуть в межкорпусное пространство ПЛ. к прочному корпусу с очень большими отражающими свойствами. Поверхность прочного корпуса также может покрываться специальным звукопоглощающим материалом, который по физическим причинам должен иметь значительную толщину. Такой материал в настоящее время разрабатывается концерном TKMS. Таким образом, в связи с возрастающей ролью военно-морских сил, особенно при проведении операций различного характера в удаленных кризисных районах, командование ВМС Германии уделяет особое внимание совершенствованию своих подводных сия. Основными направлениями развития инновационных технологий в области проектирования и строительства современных подводных лодок являются: создание малошумных и высокоэффективных энергетических установок нового поколения, оптимизация геометрии и конструкции корпусов лодок в целях снижения их уязвимости от средств обнаружения противника, разработка новейших систем вооружения с целью обеспечения возможностей решения ими всего спектра боевых задач в любых районах Мирового океана.

Зарубежное военное обозрение. 2010. - №10. - С.66-77

Всего комментариев: 0
avatar