Евгений Шанихин - Глубоководные аппараты (вехи глубоководной тематики)

• Название: Глубоководные аппараты (вехи глубоководной тематики)
• Автор: Евгений Шанихин
• Издательство: Восточный горизонт
• Жанр: Техническая литература
• Год: 2003

Вниманию читателей предлагается книга, посвященная созданию первого поколения отечественных обитаемых подводных аппаратов, предназначенных для работы на глубинах более 1000 м История подводного флота, несмотря на вал публикации последнего времени, остается мало известной не только широкой общественности, но и людям, всю жизнь проработавшим в отрасли Между тем. сложность задач, стоящих перед участниками работ по «глубоководной тематике» – так это называлось в Министерстве судостроительной промышленности – можно сравнить только с теми, что пришлось решать создателям космических кораблей Но если фамилии Королева и Гагарина известны всему миру, го о главном конструкторе глубоководной техники Юрии Константиновиче Сапожкове или первом капитане-глубоководнике Михаиле Николаевиче Диомидове читатель впервые узнает из этой книги.

Автор постарался показать процесс создания и испытаний подводного аппарата как сложной технической системы, входящей, в свою очередь, в еще более сложный комплекс подводно-технических работ. На живых и наглядных примерах показано, как забвение или недооценка системного подхода затрудняла создание и использование глубоководной техники

---

Результаты сравнительного анализа позволили сделать ряд выводов.

По отечественным ГА в целом:

– большие подъемный вес и главные размерения аппаратов требовали судно-носитель большего водоизмещения, осложняя этим эксплуатацию;

– большой запас водоизмещения на модернизацию, входящий в полезную нагрузку, позволял устанавливать большее количество исследовательского оборудования и увеличивать состав экипажа до четырех человек;

– бортовые системы и устройства за одно погружение обеспечивали получение большего объема исследовательской информации лучшего качества;

– управление ГА экипажем было более простым и безопасным, благодаря наличию бортовой системы дистанционного и автоматического управления и дублированию аварийных средств жизнеобеспечения, связи и всплытия;

– принятые пониженные расчетные напряжения в конструкциях и применение более прочного материала обеспечивали большую надежность работы корпусных конструкций;

– энерговооруженность аппаратов выше зарубежного аналога, однако малое количество рабочих циклов примененных электрических аккумуляторов значительно увеличивало эксплуатационные расходы;

– удельная энерговооруженность ниже зарубежного аналога, что характеризовало нерациональное использование подъемного веса;

– коэффициент утилизации полезной нагрузки ниже зарубежного аналога, что свидетельствовало о значительных перевесах комплектующего оборудования и конструкций аппаратов в целом.

По комплектующему оборудованию ГА:

– отечественное силовое электрооборудование постоянного тока, радиоэлектронное вооружение, научно-исследовательское и специальное оборудование были на порядок тяжелее зарубежных аналогов;

– потребление электроэнергии отечественным радиоэлектронным вооружением, научно-исследовательским и специальным оборудованием было на порядок выше зарубежных аналогов.

Сделанные выводы четко обозначили преимущества и недостатки отечественных ГА 1-го поколения при их сравнении с зарубежными аналогами и лишний раз подтвердили необходимость дальнейшего форсирования работ отечественной промышленности по глубоководной тематике в следующих направлениях:

– всемерное сокращение водоизмещения и подъемного веса ГА;

– переход на сферические прочные корпуса при дальнейшем увеличении глубин погружения;

– разработка легковесных сферопластиков увеличенной прочности, уменьшенной плотности и степени намокания под давлением;

– отработка новых типов перспективных энергетических установок малой мощности;

– перевод отечественного радиоэлектронного вооружения, научно- исследовательского и специального оборудования на новую современную элементную базу;

– применение перспективных погружных электродвигателей переменного тока с частотным регулированием оборотов;

– дальнейшая автоматизация управления аппарата, его систем и устройств с применением цифровой вычислительной техники;

– широкое применение регистрирующей аппаратуры параметров движения ГА и исследовательского оборудования;

– применение цветных глубоководных телевизионных установок с видеомагнитной записью;

– разработка новых более совершенных типов манипуляторных устройств и самоходных дистанционно управляемых необитаемых аппаратов, действующих с борта ГА.

Сделанные в результате сравнительного анализа выводы практически стали программой действия "творческой мастерской" главного конструктора Ю.К.Сапожкова при создании отечественных ГА 2-го поколения.

Часть 4. 6 километров

Глава 4.1. “Поиск-6” – разработка проекта

Параллельно с созданием “Поиска-2” в бюро велась разработка проекта 1906 глубоководного аппарата “Поиск-6”.

В связи с повышенными требованиями тактико-технического задания, он значительно отличался от 1825-го и 1832-го как по принятым техническим решениям, так и по полученным тактико-техническим характеристикам. Как показали проработки предэскизного проекта, в отличие от “Севера-2” и “Поиска-2”, “Поиск-6” мог быть только “батискафом”, то есть поплавкового типа, поскольку его прочный корпус не имел положительной плавучести, и она должна была обеспечиваться объемами легкого корпуса, заполненными легковесным заполнителем – бензином или сферопластиком.

Ничего подобного отечественное подводное кораблестроение еще не знало, поэтому необходимо было, прежде всего, разработать теорию проектирования батискафа. “Творческая мастерская” располагала общими понятиями и положениями О.Пикара, впервые построившего батискафы FNRS. Имелись также журнальные описания более поздних батискафов Ж.Пикара “Trieste” и П.Вильма и Ж.Гуо “Archimede”. Но для серьезного проектирования этого было недостаточно.

Если поведение прочных конструкций под большим давлением поддавалось теоретической оценке, то как поведет себя бензин или сферопластик под давлением 600 кГс/см² , предстояло еще изучать. Необходимо было также разработать технологию заполнения объемов легкого корпуса этими легковесными материалами, их длительного хранения без давления и под рабочим давлением, всесторонне изучить влияние внешней среды на изменение их физических свойств, в первую очередь – удельного веса. Все это требовало времени, а у проектантов его не было. Совместно с ВМФ было решено разработку эскизного проекта 1906 вести в двух вариантах: с жидким (бензин “рафинат-риформинг“) и твердым (сферопластик) легковесным заполнителем, а по результатам исследования их физических свойств принять оптимальное решение.

В качестве материала прочного корпуса ЦНИИ “Прометей” рекомендовал применить вновь создаваемые им стали с пределом текучести 120 кГс/мм² .

Для экономии веса прочного корпуса и учитывая целесообразность установки входного люка выше ватерлинии ГА в надводном положении, а иллюминаторов – под его днищем, было решено прочный корпус установить в районе миделя и выполнить цилиндрическим с наружными тавровыми шпангоутами и концевыми полусферическими переборками. При этом ось цилиндра расположили вертикально, с установкой входного люка в верхней переборке, а иллюминаторов – в нижней. Такая компоновка прочного корпуса обеспечивала более рациональное размещение в нем оборудования при минимальном объеме, а значит, и весе.

Предварительные оценки необходимого объема легковесного заполнителя с удельным весом не более 0,7 т/м³ , выполненные еще в предэскизном проекте, показали величину около 300 м³ . Учитывая необходимость придания аппарату гидродинамической формы, решили весь этот объем разместить симметрично в нос и корму от прочного корпуса. При этом, для обеспечения продольной прочности на волне, конструкция предусматривала продольную коробчатую раму, в которой в миделе крепился прочный корпус, а в оконечностях и по бортам выделялись объемы балластных цистерн. Внутри коробчатой рамы, в нос и корму от прочного корпуса, размещалось все забортное оборудование, а по бортам – цистерны с легковесным заполнителем. Все объемы легкого корпуса замыкались обшивкой, подкрепленной поперечным тавровым набором.

В качестве материала легкого корпуса были рассмотрены сталь, алюминиево-магниевый и титановый сплавы. Но использование стали приводило к резкому увеличению водоизмещения, первого сплава в паре со стальным прочным корпусом – к коррозии легкого корпуса, а второго сплава – к коррозии прочного корпуса, что вызывало у конструкторов сомнения в части надежной работы ГА в морских условиях. ЦНИИ ТС, приступивший к внедрению композиционных материалов в подводном кораблестроении, рекомендовал применение стеклопластика на основе эфирных смол, обязавшись разработать и внедрить тюбинговую технологию крупногабаритных композитных конструкций балластных цистерн и объемов плавучести. Стеклопластик обладал рядом положительных качеств – малым удельным весом, достаточной прочностью, коррозионной стойкостью, немагнитностью и малой электропроводностью. Вместе с тем, прочность и плотность изделий из этого материала сильно зависит от их конструкции и соблюдения технологического процесса при производстве.

“Творческая мастерская" приняла стеклопластик в качестве материала легкого корпуса, сознательно став заложником специалистов ЦНИИ ТС и завода “Пелла” – изготовителя конструкций легкого корпуса.

Принятая конструкция корпуса ГА определила его архитектуру и тип движительно-рулевого комплекса в составе маршевой кормовой поворотной в горизонтальной плоскости колонки с винтом фиксированного шага в насадке и двух носовых поворотных в вертикальной плоскости колонок с винтом регулируемого шага в насадке, размещенных побортно.