 | Морской бизнес за рубежом В этом тематическом блоге мы будем публиковать различные материалы посвященные судостроению в различных странах мира. |
02.08.2011 13:41
/ морской бизнес за рубежом, судостроение за рубежом, военное кораблестроение, неатомные подлодки, катамаран, тримаран
Из последнего номера Naval Forces
Мы стараемся расширить объем информации предоставляемой нашим читателям. С этой целью обратились к Кириллу Всеволодовичу Рождественскому, проректору СПбГМТУ, с просьбой сделать обзор наиболее интересных, по его мнению, материалов зарубежной печати. Он с удовольствием откликнулся на нашу просьбу, написав изложение двух статей из последнего номера журнала «Naval Forces» (NO.II/2011, Vol. XXXII), посвященных соответственно кораблям с нетрадиционной формой корпуса и путям усовершенствования и модернизации традиционных (неатомных) подводных лодок
«Нетрадиционные формы корпуса», Артур Селф
В статье президента компании Artana Solutions обсуждаются преимущества и недостатки катамаранов, тримаранов, СМПВ и скеговых СВП, которые используются военно-морскими флотами, береговой охраной и морскими администрациями. Военно-морские приложения включают появившийся в середине 90-х норвежский скеговый минный корабль на воздушной подушке класса Oksoy, в 2000х - скоростной скеговый КВП Skjold, позднее: корабль-тримаран береговой зоны LCS-2 “Independence”, созданный под эгидой General Dynamics, экспериментальные корабли RV “Triton” и десантный корабль-катамаран PASCAT фирмы QinetiQ. Катамаран FSF-1 “Sea Fighter” и паром-тримаран “Benchijigua Express”. Наконец, в течение ряда лет компания Abeking & Rasmussen проектировала и строила для военных моряков, береговой охраны и гидрографов СМПВ.
Приводятся определения различных типов нетрадиционных корпусов. Вот некоторые примеры таких судов.
Скоростной катамаран JHSV, построенный компанией Austal, с алюминиевым корпусом водоизмещением 727 тонн, длиной 103 м, осадкой 3.83 м и шириной 28.5 м, снабженный консольными крыльевыми стабилизаторами килевой и бортовой качки. Четыре водомета, приводимые в действие дизелями, позволяют достичь максимальную скорость в 43 узла.
Катамаран с частичной разгрузкой от воздушной подушки (PASCAT – Partial Air Cushion Supported CATamaran), построенный фирмой QinetiQ и Griffon Hoverwork. Этот десантный корабль длиной 29.7 м, шириной 7.68 м и осадкой 1.9 м/1.2 м (с воздушной подушкой/без нее) имеет скорость 25 узлов. Построен из алюминия как концептуальный скеговый КВП с двумя дизельными установками, приводящими в действие водометы, и двумя двигателями, обеспечивающими функционирование воздушной подушки.
Тримаран “Benchijigua Express” – это самый большой тримаран фирмы Austal водоизмещением 1000 тонн, длиной 126.7 м, шириной 30.4 м и осадкой 4 м. Алюминиевый корпус покрыт виниловой пленкой, а его четыре дизеля обеспечивают скорость до 40.4 узлов.
RV “Triton”, построен компанией Vosper Thornycraft и представляет собой корабль-демонстратор технологии размером в две трети от натурного. Длиной 98 м и шириной 22.5 м, он снабжен двумя дизелями, двумя боковыми трастерами на электромоторах и имеет скорость 20 узлов.
Боевой корабль прибрежной зоны LCS “Independence” (LCS-2), построенный Austal USA из алюминия и с крейсерской скоростью более 40 узлов, что значительно превышает скорость существующих фрегатов. Его длина 127 м, ширина 30.4 м и осадка 4.5 м. Имеет огромную взлетную палубу площадью 1030 кв. м, расположенную на уровне 10.7 м над поверхностью воды.
Ракетный катер-катамаран проекта 022 класса “Hubei” (см. Рис. 1) водоизмещением 220 тонн, имеющий скорость до 36 узлов при двух дизелях и четырех водометах, построен судостроительным заводом Qiuxin в Шанхае.
В качестве примера СМПВ обсуждается, в частности, экспериментальный корабль с малой площадью ватерлинии прибрежной зоны “Sea Fighter” (вариант SLICE), построенный Nichols Bros, имеет водоизмещение 1100 тонн, длину 79.9 м, ширину 21.9 м и осадку 3.5 м. Пропульсивная установка включает два дизеля и две газовые турбины и посредством сдвоенных водометов обеспечивает скорость 55 узлов.
В статье приведен анализ данных по ширине платформы катамаранов и тримаранов по сравнению с однокорпусными судами.
Обладая существенно большей шириной палубы, повышенной маневренностью и улучшенной ходкостью двух и трехкорпусные суда (см. Рис. 2) имеют преимущества перед традиционными и глиссирующими однокорпусными судами, что делает их значительно более экономичными в эксплуатации.
Скеговые СВП - катамараны типа Skjold даже при трехбалльном волнении могут поддерживать скорость в 45 узлов. Ограничение катамаранов связано с тем, что в открытом море они подвержены большим вертикальным ускорениям и слеммингу (для уменьшения этих эффектов на катамаранах класса “Hubei” предусмотрен центральный волнолом (‘centre wavebreaker’).
Специфика двух конкурирующих кораблей прибрежной зоны (LCS I – полуглиссирующий однокорпусный корабль, LCS 2 - катамаран) определяет их достоинства и недостатки. Сравнение показывает, что тримаранный вариант имеет на 75% большую ширину, при той же скорости (40 узлов) - на 23% большую дальность при уменьшении потребной мощности турбин на 40%. При этом, за счет более высокой палубы на 60% уменьшается заливаемость взлетной палубы при увеличении ее площади на 73%. Применение алюминия в случае тримаранного варианта LCS дает двойной выигрыш по весовой отдаче. Уровень ускорений для однокорпусного варианта на встречном волнении оказался значительно ниже чем для катамарана. На поперечной волне эксплуатационная эффективность тримарана оказалась выше чем у однокорпусного корабля (80% и 54% соответственно). Уменьшение ускорений для одно- и трехкорпусного судна на волнении может быть осуществлено только за счет снижения скорости или изменения курса по отношению к волне, в то время как СМПВ обеспечивает достаточно комфортные условия обитаемости для экипажа даже на скоростях близких к максимальной.
В статье обсуждаются оборонное назначение судов с нетрадиционными обводами, которые могут использоваться для ведения боевых действий в прибрежной зоне (LCS 1; LCS 2; “Skjold”, “Hubei”), поддержки армейских и морских операций (JHSV, PASCAT), ведения минной войны. Рассуждая о будущем судов с корпусами нетрадиционной формы, автор статьи указывает на MEKO T-450X как представителя следующего поколения таких судов. Согласно проекту, этот экспериментальный тримаран должен иметь длину 125 м, ширину 29 м и водоизмещение порядка 3600-4500 тонн. Пропульсивная установка включает несколько электромоторов на основе технологии высокотемпературных сверхпроводников и четыре погруженных водомета, обеспечивающих скорость до 32 узлов.
Заключение содержит ряд комментариев и замечаний. И в будущем суда нетрадиционной конфигурации будут играть значительную роль как в военных, так и в гражданских операциях. Однако этот класс ограничен малыми судами (скоростные, патрульные и т.д.), хотя компания Austal своим проектом тримарана LCS-2 продемонстрировала возможность увеличения длины до 100 и более метров. Есть информация о том, что Austal имеет проект катамарана длиной до 200 метров при платном грузе до 6000 тонн и скорости 35 узлов. В отношении ССВП утверждается, что ограничительным фактором является технология создания ограждения. Нос и корма 100 метрового аппарата при угле дифферента в 1 поднимутся на 870 мм, а при увеличении длины до 200 м оконечности аппарата поднимутся еще в два раза выше. В то же время гибкое ограждение должно быть погружено постоянно для поддержания давления в воздушной подушке. Увеличение заглубления гибкого ограждения вызовет серьезные технические проблемы. В настоящее время ONR работает с тремя контрагентами (Umoe Mandal, Alion, Textron Marine) над проектами трансатлантических ССВП с дальностью в 2500 морских миль при скорости 20 узлов на волнении 5 баллов. При этом под основным корпусом предусматривается втягиваемое гибкое ограждение, так что аппарат сможет стать амфибийным.
Хартмут Мансек «Пути совершенствования традиционных подводных лодок»
Во вводной части статьи отмечается тенденция к увеличению числа неатомных подводных лодок в планах приобретения вооружения. Аналитики журнала Forecast International прогнозируют постройку в период с 2010 по 2020 годы 111 подводных лодок общей стоимостью 106.7 млд долларов США при средней стоимости одной лодки в 960 млн долларов. Эта достаточно высокая стоимость свидетельствует о растущей сложности современной п/л и распространении воздухонезависимых пропульсивных установок (AIP).
При создании современной п/л определяющими оказываются три фактора: осуществимость проекта, технические и/или эксплуатационные требования и стоимость. Вообще, рынок п/л включает три части: атомные лодки с баллистическими ракетами (SSBN, в настоящее время 13 заказаны или строятся), атакующие атомные подводные лодки (SSN, 27 таких лодок заказаны или планируются к заказу) и неатомные п/л (ConSub), которых планируется построить 71 единицу при средней стоимости в 456 млн долларов.
В статье сделан обзор действующих программ создания неатомных п/л ведущими производителями. В обзоре затронуты не только вопросы судостроения, но и вопросы разработки информационных систем и сенсоров. Само существование подводной лодки - как современной так и устаревшей - предполагает наличие угрозы и боевого потенциала, которым не располагает никакое другое боевое средство военно-морских сил, надводное или воздушное. Это показал инцидент в Желтом море, имевший место в марте 2010 года, когда торпеда, выпущенная из устаревшей северо-корейской п/л (п/л типа ROMEO, построенной 50 лет назад), потопила современный южно-корейский корвет типа Pohang, обладавший противолодочным вооружением, с потерей 46 моряков. Этот инцидент может вызвать к жизни рынок малых, недорогих, быстро строящихся и экономичных в эксплуатации (возможно и б/у) прибрежных подводных лодок, которые даже малому военно-морскому флоту дают возможность уничтожить противолодочный корабль, осмелившийся вторгнуться в национальные воды. С учетом необратимой и связанной с бюджетными ограничениями тенденции к ослаблению противолодочных средств, это дает основание сохранять в составе флота устаревшие, а также строить новые и модернизировать существующие неатомные п/л.
Современные п/л, предназначенные для решения старых и новых боевых задач, требуют встроенной проектной гибкости, допускающей интегрирование и модификацию компонентов. Уже на стадии проектирования нужно принимать во внимание двухуровневую стратегию операционной модульности и модульности по периоду жизненного цикла, что позволяет оперативно изменять боевую миссию, а также адаптировать и модернизировать устаревшие системы.
С точки зрения операционной модульности специальным стандартным интерфейсом является боевой ствол с конфигурацией, приспособленной для различных типов корабельного вооружения, в том числе торпед, мин, ракет или стандартных контейнеров для специальных миссий. В составе противоторпедных систем уже существуют и меньшие устройства запуска легких видов вооружения или ложных целей, однако такие модули требуют стандартизации. Другие компоненты операционной модульности, такие как буксируемые гидролокаторы, контейнеры для специальных операций, а также буксируемые коммуникационные буи, могут находится внутри прочного корпуса, что необязательно влечет за собой увеличение размеров последнего.
Проекты современных неатомных п/л, находящихся на стадии разработки, имеют водоизмещение около 1000 тонн, в варианте воздухонезависимой энергетической установки – около 2000 тонн. Отмечается, что продвинутый проект должен не только улучшить эксплуатационные качества неатомной п/л, но и обеспечивать продление жизненного цикла. При этом требования к материалам, техническому обслуживанию и эксплуатационному тренингу должны формулироваться с учетом увеличения периода жизненного цикла. На рынке имеются и проекты мини п/л, однако это специализированный сегмент, в котором отсутствуют сложные боевые системы и обеспечиваются ограниченные возможности по гидроакустическим сенсорам и применению вооружения.
В имеющихся и будущих проектах акцент делается на повышении скрытности (акустической, в том числе за счет применения безэховых покрытий, подавление магнитного и электрического поля, подавление следа, минимизация отражения гидроакустического сигнала). Снижение уровня шума достигается либо за счет изолирования вибрационного шума посредством резиновых амортизаторов отдельных установок или даже целых отсеков, или с помощью других стелс-мероприятий, таких, как оптимизация формы корпуса лодки для минимизации гидродинамического шума, применение специальных шумопоглощающих покрытий корпуса, соответствующего проектирования рулей и гребных винтов, а также подавление подводных магнитного и электрического потенциалов.
Другая возможность состоит в использовании саблевидных гребных винтов из композитных материалов, что приводит к существенному снижению шума и веса. Одной из последних разработок является семилопастной малошумный гребной винт из композитов. Он не столь малошумен, как подводные водометы, применяемые на самых малошумных из когда-либо построенных атомных подводных лодках, но слишком объемные и тяжелые для применения на неатомных лодках. Минимизация следа выдвижных устройств. Для противодействия специальным радарам для обнаружения выдвижных устройств п/л применяются современные покрытия, специальные колпаки и/ или специальные конструкции выдвижных устройств.
Необходимость проведения прибрежных операций, а также общее требование увеличения продолжительности подводного режима стимулировали разработку и эволюцию воздухонезависимых (AIP) пропульсивных систем для неатомных подводных лодок. Шведская AIP на основе двигателя Стирлинга, установленная на п/л типа Gotland показала высокую скрытность в ходе обширных совместных испытаний с ВМС США и Канады, а германский ВМФ в 2010 году установил рекорд пребывания под водой без использования шноркеля среди атомных подводных лодок.
Сегодня на рынке существует три вида действующей технологии AIP, которые могут совершенствоваться и не только для военно-морских приложений. Королевский ВМФ Швеции выбрал решение фирмы Kockums на основе двигателя Стирлинга в связи с тем, что оно предоставляет автономное плавание в течение двух недель при скорости 5 узлов, используя жидкий кислород и традиционное дизельное топливо в нейтральной газообразной среде гелия. Недостаток этого решения связан с тем, что при ограниченном давлении в камере сгорания ограничено и давление выхлопа. В случае, когда для повышения давления выхлопа не применяется специальный компрессор, это обстоятельство напрямую ограничивает глубину погружения. В то же время доказано, что машина Стирлинга более малошумна, чем дизель замкнутого цикла, хотя и менее эффективна, чем топливные элементы.
Кроме ВМФ Швеции, японские ВМС самообороны избрали двигатель Стирлинга для своего будущего усовершенствованного класса “Oyashio”. ВМФ Сингапура также установили такой двигатель, хотя официально это не анонсировалось.
Французская AIP установка MESMA на основе паровой турбины, разработанная DCN, была выбрана для п/л AGOSTA 90B. Но по размерам, ее смогли вместить только в 9-метровый plug-in модуль последней лодки серии Hamza. Эта установка обеспечивает существенное увеличение автономности (в три раза превышающей ресурс традиционной аккумуляторной батареи) и имеет повышенные эксплуатационные возможности. Турбина обеспечивает сгорание этанола совместно с жидким кислородом и требует устранения выброса выхлопных газов, который порождает шум и образование пузырьков, тем самым снижая уровень скрытности. В то же время к.п.д. установки MESMA является самым низким среди AIP решений, поэтому выбор такого AIP модуля до сих пор является предметом рассмотрения, в том числе для п/л типа SCORPENE.
Самое малошумное и эффективное AIP решение связано с германскими топливными элементами PEM2, работающими как непосредственно, так и в комбинации с высокоэффективными свинцово-кислотными батареями. Топливные элементы германских лодок типа 212А, построенных для германского, так и для итальянского флотов, обеспечивают подводную автономность более двух недель. Аналогичная система используется экспортными лодками типа 214. Топливные элементы PEM не имеют движущихся частей и выхлопа, но требуют хранения на борту потенциально опасного жидкого кислорода, и безопасного металлического гидрида водорода. Они используются для малого хода с максимальной скоростью 8 узлов, при наличии полностью заряженных батарей в обеспечение форсажа по скорости или увеличенной автономности. Общее число п/л, оборудованных топливными элементами компании HDW ВМФ Германии, Греции, Италии, Кореи, Португалии и Турции, включая израильские субмарины улучшенного класса Dolphin, составляет 33 единицы.
Ввиду необходимости заправлять лодку водородом, связанным с металлом, следующий шаг состоит в эволюции технологии преобразователя (reformer technology), которая предполагает производство водорода на борту. В метанол-преобразователе метанол преобразуется в водород и углекислый газ с помощью давления, нагревания и применения катализатора. Этот подход в настоящее время развивается HDW. В этанол-эндотермическом процессе преобразования, метанол на борту преобразуется в водород и окись углерода. Так как этот процесс приводит к дезактивации анод-катализатора топливного PEM элемента, возникает необходимость в очистке газа, что, в свою очередь, порождает водород и воду. Такая технология апробируется ВМФ Испании для подводных лодок типа S 80A.
В китайском подходе PLAN оцениваются возможности комбинации топливных элементов и двигателя Стирлинга, а Россия и Испания разрабатывают свои собственные AIP решения, чтобы не зависеть от иностранных технологий. Хотя большинство предлагаемых на рынке неатомных п/л предлагаются с системами AIP, исследования показали экономическую нецелесообразность оборудования старых п/л такими системами. В случае, когда длина и конфигурация п/л ограничивают возможность установки AIP, DCNS (MESMA) и Kockums предлагают plug-in модули, поскольку без AIP традиционная подводная лодка будет вынуждена выдвинать шноркель-мачту примерно на час дважды в день.
Также разрабатываются продвинутые аккумуляторные батареи с более высокой плотностью мощности и к.п.д. традиционные свинцово-кислотные батареи обычно обеспечивают разряд в 125 кВт час/кубометр при малой мощности в течение 100 часов, и лишь 40 кВт час/кубометр при большой мощности в течение 30 минут. Новые технологии, в частности, литий-ионные и никель-MH батареи существенно увеличивают располагаемые мощность и запас энергии с примерно 40% улучшением при длительном разряде и 5-кратным улучшением при кратковременном мощном разряде. Аналогичные технологии Silver Oxide-Aluminum батареи уже используются с отличными результатами на UUV-AUV.
Последний раздел статьи посвящен эволюции оборудования для специальных миссий. Некоторые из современных неатомных п/л с самого начала оборудованы специфическими отсоединяемыми камерами, креплениями для буксировщиков водолазов или надувные десантные лодки, а также возможностью выпускать буксировщики водолазов через традиционные торпедные аппараты. Шведская компания Kockums предлагает концепцию SEA DAGGER (морской кинжал) с различными модулями, адаптированными под боевую задачу.
Отметим, что американская программа создания продвинутых буксировщиков для «морских котиков» (Advanced SEAL Delivery System-ASDS) компании Northrop Grumman была закрыта в 2006 году. Поэтому, сегодня «морские котики» США используют свой устаревший мокрый буксировщик Mk-8. Американская корпорация ANTHEON производила двухместный самодвижущийся буксировщик SEA SHADOW, но прекратила производства, когда ВМС не приняли его. Американский производитель STIDD маркетирует свой многоцелевой боевой аппарат Multi-Role Combat Craft (MRCC), имеющий глубину погружения до 20 метров и приводимый в движение посредством стандартных батарей, позволяющих развивать скорости более 5 узлов в течение 2.5 часов.
Компании партнеры JFD, SEA и BMT Defence Services (Великобритания) спроектировали семейство модульных, реконфигурируемых сухих и мокрых подводных аппаратов для использования диверсантами. Последняя разработка запускаемого из торпедного аппарата буксировщика водолазов предложена германской фирмой Gabler. Их буксировщик представляет собой немагнитную конструкцию для одновременной буксировки двух водолазов, обладающую модульностью, допускающей стыковку двух идентичных аппаратов, оснащенную двумя батареями, крейсерской скоростью 3 узла, с глубиной погружения не менее 24 метров. Аппарат может дополнительно нести груз объемом до 300 литров и выпускается из торпедного аппарата с полной готовностью к эксплуатации в течение 10 минут.
Возможность запуска автономных аппаратов (Submarine Based ROV - SUBROV) с подводной лодки носителя характеризует существенное изменение в области подводной войны. В этом году появятся также аппараты уплощенной формы, способные транспортировать и развертывать мины, противолодочные торпеды и удаленные стационарные сенсоры. Распространение этой концепции на неатомные подводные лодки представляет собой главный прорыв. Германский аппарат DM2A4 HWT, например, рассматривается как модульный AUV. Шведский проект аппарата SAPPHIRE представляет собой запускаемый из торпедного аппарата ROV, имеющий форму торпеды калибром 21 дюйма и способный нести полезный груз в нужный район. Находящийся в эксплуатации UUV аппарат AN/BLQ-1 американской компании Boeing представляет собой долговременную систему обнаружения мин (Long-term Mine Reconnaissance System-LMRS). Первая такая система была поставлена для ВМС США в 2002 году и была успешно испытана в январе 2006 года. DCNS экспериментирует с необитаемым подводным аппаратом ASM-X, изготовленным в форме и размерах торпеды.
Последний аппарат SeaOwlSUBROV семейства SeaOwl шведской компании SAAB предназначен для инспекции, подводных работ и противоминных операций и представляет собой платформу для обеспечения спутниковой связи и доковую площадку для AUV. Необитаемые воздушные аппараты (UAV) SEA SENTRY, предлагаемые американской компанией Kollmorgen, могут запускаться со специальной антенной системы на перископной глубине.
Эти невозвращаемые UAV имеют скорость 50 узлов, автономность 8 часов, GPS навигацию и высокочастотную спутниковую связь. Их управление может быть передано наземным специальным силам с целью проведения разведки и целеуказаний.
В заключении к этой статье подчеркивается, что неатомные п/л нужно продолжать использовать и модернизировать, так как они обладают достаточной мощностью и боевым потенциалом, являются многоцелевыми и экономичными.
Профессор, з.д. науки РФ
К.В. Рождественский
В статье президента компании Artana Solutions обсуждаются преимущества и недостатки катамаранов, тримаранов, СМПВ и скеговых СВП, которые используются военно-морскими флотами, береговой охраной и морскими администрациями. Военно-морские приложения включают появившийся в середине 90-х норвежский скеговый минный корабль на воздушной подушке класса Oksoy, в 2000х - скоростной скеговый КВП Skjold, позднее: корабль-тримаран береговой зоны LCS-2 “Independence”, созданный под эгидой General Dynamics, экспериментальные корабли RV “Triton” и десантный корабль-катамаран PASCAT фирмы QinetiQ. Катамаран FSF-1 “Sea Fighter” и паром-тримаран “Benchijigua Express”. Наконец, в течение ряда лет компания Abeking & Rasmussen проектировала и строила для военных моряков, береговой охраны и гидрографов СМПВ.
Приводятся определения различных типов нетрадиционных корпусов. Вот некоторые примеры таких судов.
Скоростной катамаран JHSV, построенный компанией Austal, с алюминиевым корпусом водоизмещением 727 тонн, длиной 103 м, осадкой 3.83 м и шириной 28.5 м, снабженный консольными крыльевыми стабилизаторами килевой и бортовой качки. Четыре водомета, приводимые в действие дизелями, позволяют достичь максимальную скорость в 43 узла.
Катамаран с частичной разгрузкой от воздушной подушки (PASCAT – Partial Air Cushion Supported CATamaran), построенный фирмой QinetiQ и Griffon Hoverwork. Этот десантный корабль длиной 29.7 м, шириной 7.68 м и осадкой 1.9 м/1.2 м (с воздушной подушкой/без нее) имеет скорость 25 узлов. Построен из алюминия как концептуальный скеговый КВП с двумя дизельными установками, приводящими в действие водометы, и двумя двигателями, обеспечивающими функционирование воздушной подушки.
Тримаран “Benchijigua Express” – это самый большой тримаран фирмы Austal водоизмещением 1000 тонн, длиной 126.7 м, шириной 30.4 м и осадкой 4 м. Алюминиевый корпус покрыт виниловой пленкой, а его четыре дизеля обеспечивают скорость до 40.4 узлов.
RV “Triton”, построен компанией Vosper Thornycraft и представляет собой корабль-демонстратор технологии размером в две трети от натурного. Длиной 98 м и шириной 22.5 м, он снабжен двумя дизелями, двумя боковыми трастерами на электромоторах и имеет скорость 20 узлов.
Боевой корабль прибрежной зоны LCS “Independence” (LCS-2), построенный Austal USA из алюминия и с крейсерской скоростью более 40 узлов, что значительно превышает скорость существующих фрегатов. Его длина 127 м, ширина 30.4 м и осадка 4.5 м. Имеет огромную взлетную палубу площадью 1030 кв. м, расположенную на уровне 10.7 м над поверхностью воды.
Ракетный катер-катамаран проекта 022 класса “Hubei” (см. Рис. 1) водоизмещением 220 тонн, имеющий скорость до 36 узлов при двух дизелях и четырех водометах, построен судостроительным заводом Qiuxin в Шанхае. В качестве примера СМПВ обсуждается, в частности, экспериментальный корабль с малой площадью ватерлинии прибрежной зоны “Sea Fighter” (вариант SLICE), построенный Nichols Bros, имеет водоизмещение 1100 тонн, длину 79.9 м, ширину 21.9 м и осадку 3.5 м. Пропульсивная установка включает два дизеля и две газовые турбины и посредством сдвоенных водометов обеспечивает скорость 55 узлов.
В статье приведен анализ данных по ширине платформы катамаранов и тримаранов по сравнению с однокорпусными судами.
Обладая существенно большей шириной палубы, повышенной маневренностью и улучшенной ходкостью двух и трехкорпусные суда (см. Рис. 2) имеют преимущества перед традиционными и глиссирующими однокорпусными судами, что делает их значительно более экономичными в эксплуатации.
Скеговые СВП - катамараны типа Skjold даже при трехбалльном волнении могут поддерживать скорость в 45 узлов. Ограничение катамаранов связано с тем, что в открытом море они подвержены большим вертикальным ускорениям и слеммингу (для уменьшения этих эффектов на катамаранах класса “Hubei” предусмотрен центральный волнолом (‘centre wavebreaker’).
Специфика двух конкурирующих кораблей прибрежной зоны (LCS I – полуглиссирующий однокорпусный корабль, LCS 2 - катамаран) определяет их достоинства и недостатки. Сравнение показывает, что тримаранный вариант имеет на 75% большую ширину, при той же скорости (40 узлов) - на 23% большую дальность при уменьшении потребной мощности турбин на 40%. При этом, за счет более высокой палубы на 60% уменьшается заливаемость взлетной палубы при увеличении ее площади на 73%. Применение алюминия в случае тримаранного варианта LCS дает двойной выигрыш по весовой отдаче. Уровень ускорений для однокорпусного варианта на встречном волнении оказался значительно ниже чем для катамарана. На поперечной волне эксплуатационная эффективность тримарана оказалась выше чем у однокорпусного корабля (80% и 54% соответственно). Уменьшение ускорений для одно- и трехкорпусного судна на волнении может быть осуществлено только за счет снижения скорости или изменения курса по отношению к волне, в то время как СМПВ обеспечивает достаточно комфортные условия обитаемости для экипажа даже на скоростях близких к максимальной.
В статье обсуждаются оборонное назначение судов с нетрадиционными обводами, которые могут использоваться для ведения боевых действий в прибрежной зоне (LCS 1; LCS 2; “Skjold”, “Hubei”), поддержки армейских и морских операций (JHSV, PASCAT), ведения минной войны. Рассуждая о будущем судов с корпусами нетрадиционной формы, автор статьи указывает на MEKO T-450X как представителя следующего поколения таких судов. Согласно проекту, этот экспериментальный тримаран должен иметь длину 125 м, ширину 29 м и водоизмещение порядка 3600-4500 тонн. Пропульсивная установка включает несколько электромоторов на основе технологии высокотемпературных сверхпроводников и четыре погруженных водомета, обеспечивающих скорость до 32 узлов.
Заключение содержит ряд комментариев и замечаний. И в будущем суда нетрадиционной конфигурации будут играть значительную роль как в военных, так и в гражданских операциях. Однако этот класс ограничен малыми судами (скоростные, патрульные и т.д.), хотя компания Austal своим проектом тримарана LCS-2 продемонстрировала возможность увеличения длины до 100 и более метров. Есть информация о том, что Austal имеет проект катамарана длиной до 200 метров при платном грузе до 6000 тонн и скорости 35 узлов. В отношении ССВП утверждается, что ограничительным фактором является технология создания ограждения. Нос и корма 100 метрового аппарата при угле дифферента в 1 поднимутся на 870 мм, а при увеличении длины до 200 м оконечности аппарата поднимутся еще в два раза выше. В то же время гибкое ограждение должно быть погружено постоянно для поддержания давления в воздушной подушке. Увеличение заглубления гибкого ограждения вызовет серьезные технические проблемы. В настоящее время ONR работает с тремя контрагентами (Umoe Mandal, Alion, Textron Marine) над проектами трансатлантических ССВП с дальностью в 2500 морских миль при скорости 20 узлов на волнении 5 баллов. При этом под основным корпусом предусматривается втягиваемое гибкое ограждение, так что аппарат сможет стать амфибийным.
Хартмут Мансек «Пути совершенствования традиционных подводных лодок»
Во вводной части статьи отмечается тенденция к увеличению числа неатомных подводных лодок в планах приобретения вооружения. Аналитики журнала Forecast International прогнозируют постройку в период с 2010 по 2020 годы 111 подводных лодок общей стоимостью 106.7 млд долларов США при средней стоимости одной лодки в 960 млн долларов. Эта достаточно высокая стоимость свидетельствует о растущей сложности современной п/л и распространении воздухонезависимых пропульсивных установок (AIP).
При создании современной п/л определяющими оказываются три фактора: осуществимость проекта, технические и/или эксплуатационные требования и стоимость. Вообще, рынок п/л включает три части: атомные лодки с баллистическими ракетами (SSBN, в настоящее время 13 заказаны или строятся), атакующие атомные подводные лодки (SSN, 27 таких лодок заказаны или планируются к заказу) и неатомные п/л (ConSub), которых планируется построить 71 единицу при средней стоимости в 456 млн долларов.
В статье сделан обзор действующих программ создания неатомных п/л ведущими производителями. В обзоре затронуты не только вопросы судостроения, но и вопросы разработки информационных систем и сенсоров. Само существование подводной лодки - как современной так и устаревшей - предполагает наличие угрозы и боевого потенциала, которым не располагает никакое другое боевое средство военно-морских сил, надводное или воздушное. Это показал инцидент в Желтом море, имевший место в марте 2010 года, когда торпеда, выпущенная из устаревшей северо-корейской п/л (п/л типа ROMEO, построенной 50 лет назад), потопила современный южно-корейский корвет типа Pohang, обладавший противолодочным вооружением, с потерей 46 моряков. Этот инцидент может вызвать к жизни рынок малых, недорогих, быстро строящихся и экономичных в эксплуатации (возможно и б/у) прибрежных подводных лодок, которые даже малому военно-морскому флоту дают возможность уничтожить противолодочный корабль, осмелившийся вторгнуться в национальные воды. С учетом необратимой и связанной с бюджетными ограничениями тенденции к ослаблению противолодочных средств, это дает основание сохранять в составе флота устаревшие, а также строить новые и модернизировать существующие неатомные п/л.
Современные п/л, предназначенные для решения старых и новых боевых задач, требуют встроенной проектной гибкости, допускающей интегрирование и модификацию компонентов. Уже на стадии проектирования нужно принимать во внимание двухуровневую стратегию операционной модульности и модульности по периоду жизненного цикла, что позволяет оперативно изменять боевую миссию, а также адаптировать и модернизировать устаревшие системы.
С точки зрения операционной модульности специальным стандартным интерфейсом является боевой ствол с конфигурацией, приспособленной для различных типов корабельного вооружения, в том числе торпед, мин, ракет или стандартных контейнеров для специальных миссий. В составе противоторпедных систем уже существуют и меньшие устройства запуска легких видов вооружения или ложных целей, однако такие модули требуют стандартизации. Другие компоненты операционной модульности, такие как буксируемые гидролокаторы, контейнеры для специальных операций, а также буксируемые коммуникационные буи, могут находится внутри прочного корпуса, что необязательно влечет за собой увеличение размеров последнего.
Проекты современных неатомных п/л, находящихся на стадии разработки, имеют водоизмещение около 1000 тонн, в варианте воздухонезависимой энергетической установки – около 2000 тонн. Отмечается, что продвинутый проект должен не только улучшить эксплуатационные качества неатомной п/л, но и обеспечивать продление жизненного цикла. При этом требования к материалам, техническому обслуживанию и эксплуатационному тренингу должны формулироваться с учетом увеличения периода жизненного цикла. На рынке имеются и проекты мини п/л, однако это специализированный сегмент, в котором отсутствуют сложные боевые системы и обеспечиваются ограниченные возможности по гидроакустическим сенсорам и применению вооружения.
В имеющихся и будущих проектах акцент делается на повышении скрытности (акустической, в том числе за счет применения безэховых покрытий, подавление магнитного и электрического поля, подавление следа, минимизация отражения гидроакустического сигнала). Снижение уровня шума достигается либо за счет изолирования вибрационного шума посредством резиновых амортизаторов отдельных установок или даже целых отсеков, или с помощью других стелс-мероприятий, таких, как оптимизация формы корпуса лодки для минимизации гидродинамического шума, применение специальных шумопоглощающих покрытий корпуса, соответствующего проектирования рулей и гребных винтов, а также подавление подводных магнитного и электрического потенциалов.
Другая возможность состоит в использовании саблевидных гребных винтов из композитных материалов, что приводит к существенному снижению шума и веса. Одной из последних разработок является семилопастной малошумный гребной винт из композитов. Он не столь малошумен, как подводные водометы, применяемые на самых малошумных из когда-либо построенных атомных подводных лодках, но слишком объемные и тяжелые для применения на неатомных лодках. Минимизация следа выдвижных устройств. Для противодействия специальным радарам для обнаружения выдвижных устройств п/л применяются современные покрытия, специальные колпаки и/ или специальные конструкции выдвижных устройств.
Необходимость проведения прибрежных операций, а также общее требование увеличения продолжительности подводного режима стимулировали разработку и эволюцию воздухонезависимых (AIP) пропульсивных систем для неатомных подводных лодок. Шведская AIP на основе двигателя Стирлинга, установленная на п/л типа Gotland показала высокую скрытность в ходе обширных совместных испытаний с ВМС США и Канады, а германский ВМФ в 2010 году установил рекорд пребывания под водой без использования шноркеля среди атомных подводных лодок.
Сегодня на рынке существует три вида действующей технологии AIP, которые могут совершенствоваться и не только для военно-морских приложений. Королевский ВМФ Швеции выбрал решение фирмы Kockums на основе двигателя Стирлинга в связи с тем, что оно предоставляет автономное плавание в течение двух недель при скорости 5 узлов, используя жидкий кислород и традиционное дизельное топливо в нейтральной газообразной среде гелия. Недостаток этого решения связан с тем, что при ограниченном давлении в камере сгорания ограничено и давление выхлопа. В случае, когда для повышения давления выхлопа не применяется специальный компрессор, это обстоятельство напрямую ограничивает глубину погружения. В то же время доказано, что машина Стирлинга более малошумна, чем дизель замкнутого цикла, хотя и менее эффективна, чем топливные элементы.
Кроме ВМФ Швеции, японские ВМС самообороны избрали двигатель Стирлинга для своего будущего усовершенствованного класса “Oyashio”. ВМФ Сингапура также установили такой двигатель, хотя официально это не анонсировалось.
Французская AIP установка MESMA на основе паровой турбины, разработанная DCN, была выбрана для п/л AGOSTA 90B. Но по размерам, ее смогли вместить только в 9-метровый plug-in модуль последней лодки серии Hamza. Эта установка обеспечивает существенное увеличение автономности (в три раза превышающей ресурс традиционной аккумуляторной батареи) и имеет повышенные эксплуатационные возможности. Турбина обеспечивает сгорание этанола совместно с жидким кислородом и требует устранения выброса выхлопных газов, который порождает шум и образование пузырьков, тем самым снижая уровень скрытности. В то же время к.п.д. установки MESMA является самым низким среди AIP решений, поэтому выбор такого AIP модуля до сих пор является предметом рассмотрения, в том числе для п/л типа SCORPENE.
Самое малошумное и эффективное AIP решение связано с германскими топливными элементами PEM2, работающими как непосредственно, так и в комбинации с высокоэффективными свинцово-кислотными батареями. Топливные элементы германских лодок типа 212А, построенных для германского, так и для итальянского флотов, обеспечивают подводную автономность более двух недель. Аналогичная система используется экспортными лодками типа 214. Топливные элементы PEM не имеют движущихся частей и выхлопа, но требуют хранения на борту потенциально опасного жидкого кислорода, и безопасного металлического гидрида водорода. Они используются для малого хода с максимальной скоростью 8 узлов, при наличии полностью заряженных батарей в обеспечение форсажа по скорости или увеличенной автономности. Общее число п/л, оборудованных топливными элементами компании HDW ВМФ Германии, Греции, Италии, Кореи, Португалии и Турции, включая израильские субмарины улучшенного класса Dolphin, составляет 33 единицы.
Ввиду необходимости заправлять лодку водородом, связанным с металлом, следующий шаг состоит в эволюции технологии преобразователя (reformer technology), которая предполагает производство водорода на борту. В метанол-преобразователе метанол преобразуется в водород и углекислый газ с помощью давления, нагревания и применения катализатора. Этот подход в настоящее время развивается HDW. В этанол-эндотермическом процессе преобразования, метанол на борту преобразуется в водород и окись углерода. Так как этот процесс приводит к дезактивации анод-катализатора топливного PEM элемента, возникает необходимость в очистке газа, что, в свою очередь, порождает водород и воду. Такая технология апробируется ВМФ Испании для подводных лодок типа S 80A.
В китайском подходе PLAN оцениваются возможности комбинации топливных элементов и двигателя Стирлинга, а Россия и Испания разрабатывают свои собственные AIP решения, чтобы не зависеть от иностранных технологий. Хотя большинство предлагаемых на рынке неатомных п/л предлагаются с системами AIP, исследования показали экономическую нецелесообразность оборудования старых п/л такими системами. В случае, когда длина и конфигурация п/л ограничивают возможность установки AIP, DCNS (MESMA) и Kockums предлагают plug-in модули, поскольку без AIP традиционная подводная лодка будет вынуждена выдвинать шноркель-мачту примерно на час дважды в день.
Также разрабатываются продвинутые аккумуляторные батареи с более высокой плотностью мощности и к.п.д. традиционные свинцово-кислотные батареи обычно обеспечивают разряд в 125 кВт час/кубометр при малой мощности в течение 100 часов, и лишь 40 кВт час/кубометр при большой мощности в течение 30 минут. Новые технологии, в частности, литий-ионные и никель-MH батареи существенно увеличивают располагаемые мощность и запас энергии с примерно 40% улучшением при длительном разряде и 5-кратным улучшением при кратковременном мощном разряде. Аналогичные технологии Silver Oxide-Aluminum батареи уже используются с отличными результатами на UUV-AUV.
Последний раздел статьи посвящен эволюции оборудования для специальных миссий. Некоторые из современных неатомных п/л с самого начала оборудованы специфическими отсоединяемыми камерами, креплениями для буксировщиков водолазов или надувные десантные лодки, а также возможностью выпускать буксировщики водолазов через традиционные торпедные аппараты. Шведская компания Kockums предлагает концепцию SEA DAGGER (морской кинжал) с различными модулями, адаптированными под боевую задачу.
Отметим, что американская программа создания продвинутых буксировщиков для «морских котиков» (Advanced SEAL Delivery System-ASDS) компании Northrop Grumman была закрыта в 2006 году. Поэтому, сегодня «морские котики» США используют свой устаревший мокрый буксировщик Mk-8. Американская корпорация ANTHEON производила двухместный самодвижущийся буксировщик SEA SHADOW, но прекратила производства, когда ВМС не приняли его. Американский производитель STIDD маркетирует свой многоцелевой боевой аппарат Multi-Role Combat Craft (MRCC), имеющий глубину погружения до 20 метров и приводимый в движение посредством стандартных батарей, позволяющих развивать скорости более 5 узлов в течение 2.5 часов.
Компании партнеры JFD, SEA и BMT Defence Services (Великобритания) спроектировали семейство модульных, реконфигурируемых сухих и мокрых подводных аппаратов для использования диверсантами. Последняя разработка запускаемого из торпедного аппарата буксировщика водолазов предложена германской фирмой Gabler. Их буксировщик представляет собой немагнитную конструкцию для одновременной буксировки двух водолазов, обладающую модульностью, допускающей стыковку двух идентичных аппаратов, оснащенную двумя батареями, крейсерской скоростью 3 узла, с глубиной погружения не менее 24 метров. Аппарат может дополнительно нести груз объемом до 300 литров и выпускается из торпедного аппарата с полной готовностью к эксплуатации в течение 10 минут.
Возможность запуска автономных аппаратов (Submarine Based ROV - SUBROV) с подводной лодки носителя характеризует существенное изменение в области подводной войны. В этом году появятся также аппараты уплощенной формы, способные транспортировать и развертывать мины, противолодочные торпеды и удаленные стационарные сенсоры. Распространение этой концепции на неатомные подводные лодки представляет собой главный прорыв. Германский аппарат DM2A4 HWT, например, рассматривается как модульный AUV. Шведский проект аппарата SAPPHIRE представляет собой запускаемый из торпедного аппарата ROV, имеющий форму торпеды калибром 21 дюйма и способный нести полезный груз в нужный район. Находящийся в эксплуатации UUV аппарат AN/BLQ-1 американской компании Boeing представляет собой долговременную систему обнаружения мин (Long-term Mine Reconnaissance System-LMRS). Первая такая система была поставлена для ВМС США в 2002 году и была успешно испытана в январе 2006 года. DCNS экспериментирует с необитаемым подводным аппаратом ASM-X, изготовленным в форме и размерах торпеды. Последний аппарат SeaOwlSUBROV семейства SeaOwl шведской компании SAAB предназначен для инспекции, подводных работ и противоминных операций и представляет собой платформу для обеспечения спутниковой связи и доковую площадку для AUV. Необитаемые воздушные аппараты (UAV) SEA SENTRY, предлагаемые американской компанией Kollmorgen, могут запускаться со специальной антенной системы на перископной глубине.
Эти невозвращаемые UAV имеют скорость 50 узлов, автономность 8 часов, GPS навигацию и высокочастотную спутниковую связь. Их управление может быть передано наземным специальным силам с целью проведения разведки и целеуказаний. В заключении к этой статье подчеркивается, что неатомные п/л нужно продолжать использовать и модернизировать, так как они обладают достаточной мощностью и боевым потенциалом, являются многоцелевыми и экономичными.
Профессор, з.д. науки РФ
К.В. Рождественский
Комментарии 0.
Свежие новости
- 2
- 0
- 0
- 0
- 0
- 12:5516.11.2024 Мишустин поручил до 1 июня 2025 года подготовить программу судоремонта арктического флотаСудоремонт0
- 12:3616.11.2024 Сотрудники ПИШ СПбПУ разработали цифровой двойник и провели испытания прочности конструкции ЛСП для Карского моряСудостроение0
- 12:2016.11.2024 Реконструкция Колледжа водного транспорта в Великом Новгороде завершена на 85%Образование0
- 0
- 0