Эсминец УРО ВМС Великобритании типа Daring ч1 2015

Капитан 2 ранга Д. Василевский,
капитан-лейтенант А. Гусев

Программа создания. В апреле 1984 года представители США, Канады, Великобритании, Франции, Германии, Италии, Нидерландов и Испании подписали соглашение о начале исследований, направленных на создание фрегата НАТО 90-х годов (NFR-90 - NATO Frigate Replacement). С этой целью была сформирована исследовательская группа (ISS - Internationale Schiffs Studien), включавшая 250 специалистов из более чем 200 национальных компаний, занимающихся проектированием, разработкой и строительством кораблей и морского оружия.

В конце октября 1985 года военно-политическому руководству (ВПР) Североатлантического союза был представлен итоговый отчет о проделанной работе, значительная часть которого содержала новые технические решения. С документом были ознакомлены также представители стран-участниц.

ЭМ УРО типа Daring: 1 - корпус корабля создан с использованием элементов технологии "стелт": 2 - ОЭЭС; 3 - УВП "Сильвер" А50; 4-АУ Mk8; 5-АУ DS-30М; 6 - АУ Mk15; 7 - МФ РЛС "Сампсон"; 8 - РЛС дальнего обнаружения S1850M; 9 - вертолетная площадка с ангаром для вертолета "Линкс" Mk8; 10 - ангар для быстроходного катера; 11 - подкильная ГАС MFS-7000

Базовый проект NFR-90 предусматривал следующие основные характеристики: стандартное водоизмещение корабля 4 400 т, полное 5 200 т, длина 131 м, экипаж 180-240 человек. На будущем фрегате рекомендовалось использовать комбинированную дизель-газотурбинную энергетическую установку типа CODOG, предусматривалось базирование двух вертолетов, наличие универсальной установки вертикального пуска (УВП) для стрельбы противокорабельными, противолодочными и зенитными ракетами, 127-мм артустановки и двух зенитных артиллерийских комплексов.

К июлю 1986 года все страны-участницы подготовили предварительные планы с указанием необходимого количества кораблей, их вооружения и т. д. Кроме того, специалисты ISS составили график реализации программы NFR-90:
- январь 1987 года - работа над эскизным проектом (18 месяцев);
- июнь 1989-го - подготовка рабочего проекта (36 месяцев);
- июнь 1991-го - строительство прототипа серийного корабля (40 месяцев);
- январь 1993-го - строительство головного корабля для одной из стран (36 месяцев);
- октябрь 1994-го - морские испытания прототипа серийного корабля с учетом результатов при постройке следующих ФР (30 месяцев).

По оценкам иностранных специалистов, с учетом расходов и технического риска ориентировочная стоимость разработки фрегата НАТО 90-х годов составляла 250-500 млн долларов. Для экономии денежных средств при создании корабля учитывалось их требуемое количество, степень сходства вооружения и материально-технического обеспечения, а также эксплуатации и ремонта. Все непериодические издержки во время эскизного проектирования и строительства головного фрегата было решено распределять равномерно.

В ходе реализации программы возникали проблемы, которые были связаны прежде всего с большим числом стран и фирм, участвующих в ней. Процесс принятия решений усложнялся - в связи с различными мнениями относительно характеристик и стандартов, отражалось на окончательных сроках.

Первоначальный график реализации программы NFR-90 оказался невыполненным, и к 1988-му ее сроки перенесли на более поздний период:
- 1988-й - начало концептуальной разработки проекта;
-1991-й - начало работы над эскизным проектом;
-1993-й - начало подготовки рабочего проекта;
- 1994-й - переход к строительству прототипа серийного корабля (40 месяцев);
- 1996-й - начало строительства головного корабля для одной из стран (36 месяцев), строительство серийного ФР (30 месяцев);
- 1997-й - проведение ходовых испытаний прототипа серийного корабля;
- 1998-й - ввод в строй.

Однако в 1989 году специалисты, участвовавшие в проекте, столкнулись с еще одной серьезной проблемой - как соблюсти интересы всех сторон.

Первоначально Великобритания проявила заинтересованность в разработке кораблей, которые могли заменить 12 ЭМ УРО типа "Шеффилд". Позднее, после рассмотрения базового проекта (был завершен в июле 1989 года), она отказалась от участия в программе, объяснив свое решение тем, что не удалось договориться с партнерами по проекту и графику его реализации. Причиной отрицательного решения стало также разногласие сторон по вопросу о том, какую систему ПВО принять на вооружение: американскую NAASW (NATO Anti-Air Warfare System) или европейскую FAMS (Family of Anti-Air Missile System).

По аналогичной причине из программы вышли Франция и Италия. В свою очередь, представители Соединенных Штатов заявили, что строительство фрегатов для американских ВМС после 2000 года не планируется. Эти разногласия привели к закрытию данного проекта и сотрудничеству в рамках отдельных кооперационных программ.

После провала программы NFR-90 Великобритания, Франция и Италия в 1992 году определили технические требования к серии новых кораблей в рамках программы "Горизонт", известной также как CNGF (Common New Generation Frigate). Основной целью данного проекта было создание многоцелевого корабля, вооружение и техническое оснащение которого соответствовало бы требованиям НАТО. Согласование вопросов, которые имелись у сторон, а также решение технических проблем продолжались в 1995 и 1996 годах. По этой причине плановый срок ввода кораблей в строй был отодвинут на 2006 год.

В начале 1997 года возникли разногласия по поводу выбора УВП. Франция и Италия настаивали на установке типа "Сильвер" французского производства, Великобритания же предлагала сделать выбор в пользу американской Mk41, так как рассчитывала оснастить корабли КР "Томахок". Проблема решилась сама собой, когда команда разработчиков ЗРК "Евросам невел системз" (EUROSAM NAVAL Systems) остановилась на УВП типа "Сильвер" в качестве базовой для своей системы.

В начале 1999 года Великобритания заявила о выходе из проекта создания совместного с Францией и Италией фрегата УРО по программе "Горизонт". Это было вызвано возникшими разногласиями относительного самого проекта корабля и сроков его строительства. В качестве еще одной причины такого решения называлось увеличение стоимости программы на 20 % по сравнению с первоначальной. Ранее графиком предусматривалось, что проектирование корабля будет завершено в 1999 году, при этом ввод его в строй намечался на 2002-й. Однако сроки реализации программы не выдерживались. С выходом из нее Соединенного Королевства завершение проектирования перспективного фрегата было отодвинуто на неопределенный срок.

Первоначально предполагалось построить для Великобритании, Италии и Франции 22 корабля данного типа (соответственно 12, шесть и четыре). В то же время военно-политическое руководство этих стран, прежде всего первых двух, осознавало, что это практически невыполнимая задача. Западные эксперты, выполнив необходимые расчеты, пришли к выводу, что наиболее реалистичным прогнозом закупок является следующий: шесть-восемь кораблей для Великобритании и по два для Франции и Италии. Тем более, что последние могли бы впоследствии построить еще по одному фрегату УРО или модернизировать имеющиеся эскадренные миноносцы УРО типа "Кассард" и "Д. Де Ла Пенне", заменив установленные на них ЗРК перспективной системой ПВО PAAMS.

Выходя из программы "Горизонт", Лондон вместе с тем положительно отозвался о ходе совместных НИОКР по созданию ЗРК PAAMS, предназначенного для вооружения фрегатов нового поколения, и выразил намерение в ближайшей перспективе заключить контракт на создание и закупку данной системы.

В конце 1999 года Великобритания начала проводить исследования по созданию перспективных эскадренных миноносцев УРО. Строительство предполагалось организовать таким образом, чтобы новые корабли заменили выводящиеся из состава ВМС ЭМ УРО типа "Шеффилд". В декабре 2000 года был подписан контракт с компанией "БАэ системз" на строительство шести ЭМ УРО типа 45.

Первый корпус - ЭМ УРО типа Daring - был заложен 28 марта 2003 года, спущен на воду 1 февраля 2006-го и 23 июля 2009-го после проведения ходовых испытаний эсминец вошел в состав британского флота. Одной из задач корабля является обеспечение ПВО оперативных соединений национальных ВМС и ОВМС НАТО. В данном проекте было реализовано около SS % перспективных разработок, полученных в рамках сотрудничества с Францией и Италией по программе создания многоцелевых кораблей "Горизонт".

Модули и секции ЭМ УРО типа Daring

Оптимизированная форма надстроен и обводов корпуса, позволяющая снизить ЭПРЭМУРО типа Daring

Корпусные конструкции. В основе вышеуказанного проекта лежит модульно-секционный метод строительства кораблей. Его корпус состоит из шести модулей и шести секций:
- модуль А (кормовая часть корпуса);
- модуль В + С (объединенный блок корабельной энергетической установки);
- модуль D (часть корпуса и надстройка);
- модули Е и F (носовая часть корабля);
- секции мачтовых надстроек и дымовых труб;
- секция носового бульба. Стыковка модулей осуществлялась на стапеле, после чего эсминец спускался на воду и переводился в сухой док, где выполнялись работы по пристыковке секций мачт, дымовых труб и секции бульба с носовой ГА антенной, а также установке ракетных шахт, артиллерийского вооружения, линий валов и ГВ. Корпус корабля разделен по длине 12 водонепроницаемыми переборками на 13 отсеков и имеет пять палуб. Отдельные жизненно важные внутренние помещения оборудованы бронированными переборками. Корпус и надстройки выполнены из стали.

Принятие на вооружение многих стран мира новых эффективных средств обнаружения и систем высокоточного оружия повлекло за собой повышение требований к уровню скрытности - применение технологий "стелт". Командование ВМС Великобритании при проектировании ЭМ УРО типа Daring уделило этому вопросу особое внимание.

Снижение радиолокационной заметности достигается за счет плавного изменения углов наклона надводной части корпуса и надстроек (стенки надстройки выполнены с завалом на 25° от вертикали), применения композиционных материалов и использования радиопоглощающих покрытий. Снижение теплового поля обеспечивается путем рекуперации тепла в рабочем цикле газовой турбины, водяного охлаждения кожухов и концевой части дымовой трубы.

Уменьшению акустического поля способствует применение КЭУ нового поколения - объединенная электроэнергетическая система, а также амортизация и звукоизоляция вращающихся деталей машин и механизмов. ОЭЭС подразумевает снижение протяженности линии гребного вала, применение гребных электродвигателей и размещение главных двигателей в специальных звукоизоляционных кожухах. Уменьшение сигнатуры кильватерного следа достигнуто за счет оптимизации обводов подводной части корпуса корабля с целью придания им лучших гидродинамических качеств, а также использования малошумных гребных винтов фиксированного шага.

Корабельная энергетическая установка (ЭУ). ЭМ УРО типа Daring оснащен КЭУ нового поколения - ОЭЭС, разработанной в рамках программы "Объединенная система полного электродвижения" (IFEP - Integrated Full Electric Propulsion). Она предусматривает глубокую интеграцию составных частей корабельной энергетической установки (ГЭУ и ЭЭС) в единую систему с централизованным управлением и контролем. Воплощение в концепции новых технологий и конструктивно-схемных решений позволит полностью исключить пневматические, паровые и гидравлические приводы главных и вспомогательных механизмов и систем корабельной энергетической установки и заменить их электроприводами.

Однолинейная схема соединений ОЭЭС ЭМ УРО типа Daring: 1 - ГТГ WR-21; 2 ~ ДГ "Вяртсилия 200"; 3 - ГРЩ высокого напряжения левого борта; 4 - ГРЩ высокого напряжения правого борта; 5 - перемычка высокого напряжения левого и правого бортов; 6 - фильтр гармоник высокого напряжения; 7 - преобразователи напряжения левого и правого бортов; 8 - распределительный щит низкого напряжения левого борта; 9 - распределительный щит низкого напряжения приват борта; 10 - перемычка низкого напряжения левого и правого бортов; 11 - фильтр-гармоник низкого напряжения; 12 - модуль преобразования частоты VDM25000; 13 - 15-фазный асинхронный гребной электродвигатель; 14 - винт фиксированного шага

Таким образом, предполагается воплотить принцип так называемого полностью электрического корабля (Full Electric Ship). Результатом осуществления этого замысла станет зональная электроэнергетическая система корабля, которая будет вырабатывать электроэнергию и распределять ее как на корабельные системы и механизмы, так и на гребные электродвигатели, обеспечивающие ход кораблю. Тем самым предусматривается реализовать принцип "полного электродвижения" (Full Electric Propulsion). Иными словами, созданная ОЭЭС использует общий первичный источник энергии для выработки электроэнергии, обеспечивающей движение и электроснабжение всех корабельных систем (от оружия до вентиляции и кондиционирования воздуха).

ОЭЭС эсминца в сравнении с всережимными и комбинированными КЭУ различного типа имеет следующие основные преимущества:
- Высокая гибкость компоновки. Архитектурное построение ОЭЭС обеспечивает большие возможности при установке агрегатов КЭУ, так как только ГЭД, расположенные в корме, соединены с гребными валами. Размещение оборудования боевых кораблей влияет на уровень резервирования и, соответственно, на его живучесть при боевых повреждениях. Нахождение однотипного оборудования в различных отсеках позволяет функционировать системе при боевом повреждении одного из помещений.

- Высокий КПД. Он повышается тогда, когда двигатель работает в диапазоне нагрузок, близких к номинальным. Архитектурное построение ОЭЭС обеспечивает работу по принципу электростанции, где выработка электроэнергии происходит посредством генераторов, количество и номинальная мощность которых тщательно подобрана согласно общей нагрузке, необходимой для обеспечения движения и корабельных потребителей в соответствии с ходовыми режимами корабля.

- Низкий уровень шумности и вибрации. В ГЭУ с механической передачей
энергии на винт для снижения шумности используется дополнительное оборудование - специальные фундаменты и эластичные муфты. Электродвигатели изначально намного тише и могут быть жестко установлены на фундаментной раме. Основным источником акустического поля корабля является вибрация двигателей, передающаяся на обшивку корпуса и гребной вал, жестко связанный через редуктор с главными двигателями. В ОЭЭС гребной вал связан только с электродвигателем.

- Низкие массогабаритные характеристики. Хотя современные системы "электродвижения" имеют тенденцию к увеличению объема и массы, в отличие от механических, сокращение количества главных двигателей и отсутствие ГРП, а также протяженных линий вала компенсируют данный недостаток. Кроме того, этому способствует техническое решение, заключающееся в интеграции ГЭУ и ЭЭСК, что обеспечивает снижение массогабаритных характеристик КЭУ. Более того, высокий КПД ОЭЭС позволяет снизить расход топлива, а следовательно, уменьшить его запасы на корабле при использовании тех же ходовых режимов.

- Высокая надежность. Силовая электроника достаточно сложна и имеет множество компонентов, что, как показывают расчеты, значительно снижает надежность системы, на практике же наработка на отказ может составлять более 100 000 ч.

- Высокий уровень автоматизации. В сочетании с надежностью электрической ГЭУ он предполагает снижение численности личного состава, занятого ее эксплуатацией. Это зависит прежде всего от требований заказчиков и, следовательно, от выбранной системы управления и контроля установкой. В свою очередь, уменьшение численности экипажа корабля повлечет за собой снижение расходов на его содержание, а за счет высвободившихся объемов увеличится полезная нагрузка.

Компоновочная схема ОЭЭС позволяет сократить расход топлива за счет выбора оптимальных режимов, в том числе предполагающих работу с одним генератором. В этом случае исключается "горячий" резерв, который подразумевает постоянную работу резервного генератора на холостом ходу наравне с действующим.

- Низкая стоимость жизненного цикла. Несмотря на то что закупочная стоимость ОЭЭС может быть выше таковой для ГЭУ с механической передачей энергии на винт, меньшее количество главных двигателей, наличие винтов фиксированного шага, а также более низкая эксплуатационная стоимость как результат высокой экономичности и более дешевого технического обслуживания позволят сократить стоимость жизненного цикла в сравнении с ГЭУ с механической передачей энергии на винт.

- Высокий потенциал по модернизации. ОЭЭС ЭМ УРО типа Daring дает возможность внедрять передовые технологии за счет замены морально устаревшего оборудования усовершенствованным с аналогичными входными и выходными параметрами, но с улучшенными характеристиками. Такой подход не требует серьезной модернизации всей установки, относительно больших финансовых вложений и трудозатрат.

- Высокая маневренность. С помощью электродвигателя легко менять частоту и направление вращения гребного вала, а следовательно, скорость и направление движения корабля.

При выборе ГЭУ для рассматриваемого эсминца учитывались все перечисленные выше преимущества и по крайней
мере две итерации были проведены при рассмотрении различных типов ГЭУ (CODAG, CODOG, COGAG, CODLOG и CODLAG). Нехватка в этом ряду ОЭЭС объясняется отсутствием на момент выбора ГЭУ ГЭД с высокой удельной мощностью.

После успешно завершившихся испытаний усовершенствованного асинхронного ГЭД, разработанного компанией "Конвертам" (бывшей "Алстом") на испытательных стендах в США (штат Филадельфия), обсуждение типа ГЭУ было возобновлено компанией "БАэ системз" - генеральным подрядчиком ЭМ УРО типа Daring для сравнительной оценки влияния внедрения новой установки на главные размерения корабля. В результате британские специалисты пришли к заключению о возможности применения на этом корабле ОЭЭС. Для ГЭУ эсминца было выбрано самое надежное и компактное оборудование, которое мог предложить рынок.

В качестве основных источников электроэнергии используются два ГТГ переменного тока мощностью по 21 МВт. Приводом генератора служит ГТД WR-21 компании "Роллс-Ройс", который представляет собой модификацию авиационного ГТД RB211 той же фирмы. Основным отличаем WR-21 от авиационного прототипа является включение в схему рекуператора, который помимо повышения КПД установки (за счет подогрева поступающего в камеру сгорания воздуха) обеспечивает снижение температуры выхлопных газов, а следовательно, и теплового поля корабля.

Газотурбинный двигатель WR-21 рассчитан на 40 лет эксплуатации, а гарантированная фирмой наработка на отказ составляет 1000 ч. Он поставляется на корабль в специальном теплозвукоизол яционном кожухе (8,0 х 3,6 х 5,3 м, масса 54,4 т). В нем находятся все системы и устройства газотурбинного агрегата, что существенно облегчает его монтаж и демонтаж.

Данный двигатель имеет следующие преимущества:
- Блочно-модульное исполнение (вместе с электрогенератором переменного тока.
- Снижение удельного расхода топлива на 27-30 %, что обеспечивает большую дальность плавания при тех же запасах топлива (у ЭМ УРО типа Daring она составляет 7 000 миль при скорости экономического хода 18 уз).
- Благодаря наличию рекуператора температура выхлопных газов на выходе из коллектора на 300-400°С меньше, чем у существующих корабельных ГТД простого цикла. Тем самым уменьшается инфракрасное излучение корабля, а также на 33-36 % снижается объем газоходов. Кроме того, конструктивные особенности газовыхлопного тракта позволили снизить уровень шумов на 70 %
- Низкий уровень вредных веществ в выхлопных газах.
- Высокие показатели надежности и живучести.

Резервными источниками тока являются два ДГ мощностью по 2,2 МВт. Приводом генератора служит ДД "Вяртсилия 200". Генераторы электроэнергии как для ГТГ, так и для ДГ произведены компанией "Конвертам". Все четыре источника электроэнергии могут быть включены в любой комбинации в зависимости от фактической нагрузки на ЭЭСК. В состав ОЭЭС эсминца входят два 15-фазных асинхронных ГЭД переменного тока (произведены той же компанией) мощностью по 20 МВт. Для обеспечения заданной скорости хода корабля на всех режимах установлен трехканальный силовой преобразователь с динамическим торможением (инвертор) переменного тока и широтно-импульсной модуляцией на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором (по три канала на ГЭД, пять фаз на каждый канал) марки VDM25000.

Главная энергетическая установка ЭМ УРО типа Daring размещается в двух машинных отделениях и двух отделениях вспомогательных механизмов: в первых - по одному ГТГ и ГЭД, во вторых - по одному ДГ. Общая мощность такой энергетической установки, составляющая 46,4 МВт, обеспечивает кораблю скорость полного хода 29 уз.

По оценке зарубежных специалистов, высокий уровень автоматизации процессов управления кораблем и оружием позволил сократить численность экипажа с первоначально запланированных 270 человек до 187 (без увеличения рабочих нагрузок на личный состав).

(Окончание следует)

Зарубежное военное обозрение. 2015, №10, С. 78-84