Развитие боевых подводных лодок как одного из средств вооруженной борьбы подвержено влиянию многих факторов как технического, так и военно-политического характера. В странах, занимающих ведущее положение в подводном кораблестроении, концепция создания подводных лодок до последнего времени формировалась в условиях противостояния НАТО и государств бывшего Варшавского договора.
Исходя из этих концепций были разработаны проекты, по которым строились ПЛ последнего десятилетия XX века, такие как: российские АПЛ типа «Барс» (проект 971) и американские типа «Seawolf», российские ПЛАРБ типа «Дельфин» (проект 667БДРМ), английские типа «Vanguard» и французские — типа «Le Triomphant»; самые распространенные в мире ДПЛ типа «Варшавянка» (проект 877/636) российской постройки и типа 209 — немецкой, шведские ДПЛ типа «Gotland». Некоторые из них строятся в настоящее время. По новым проектам, разработанным в конце XX века начато строительство российских АПЛ типов «Ясень» (проект 885) и «Борей» (проект 955), а также ДПЛ типа «Амур» (проект 1677); американских АПЛ типа «Virginia» и английских типа «Asture»; немецких неатом-ньгх ПЛ типа 212, итальянских типа 214 и других (табл. 10).
Из перечисленных иностранных ПЛ, пожалуй, наиболее близко к понятию ПЛ XXI века подходит АПЛ типа «Virginia», разработанная по программе NAS(New Attack Submarine). Замысел этой ПЛ возник в начале 90-х годов под воздействием многих факторов, в том числе в связи с изменившейся в мире обстановкой и соответственно взглядами военно-политического руководства США на роль вооруженных сил и ПЛ, в частности.
Важное значение имело также то, что стоимость АПЛ «Seawolf», уже находившейся в это время в постройке, была признана слишком высокой и количество этих АПЛ, хотя их и называли АПЛ XXI века, было ограничено всего тремя кораблями.
АПЛ «Virginia» проектировалась во второй половине 90-х годов, как альтернатива АПЛ типа «Seawolf», более приспособленная к новой военно-политичекой обстановке и более дешевая. Закладка состоялась в 1998 г. Серия запланирована в количестве 30 единиц, что соответствует существующим пока в США взглядам о необходимости на протяжении всего обозримого периода иметь в составе ВМС 50 мощных многоцелевых АПЛ.
Таблица 10
* Первая цифра - строящиеся ПЛ, вторая - заказанные, в скобках - планируемые к постройке ПЛ
При проектировании АПЛ «Virginia» нашел применение весь арсенал новых методов и разработок во всех областях науки и техники, имеющих отношение к подводному кораблестроению. В проекте заложены новые решения по повышению скрытности от обнаружения по различным физическим полям, по совершенствованию оружия и ра-
Рис.40. Перспективная АПЛ типа «Virginia» ВМС
диоэлектронного оборудования, предусмотрено применение нового более прочного материала корпуса, нового компактного реактора, имеющего срок службы без перезарядки до 33 лет, т.е. в течение всго жизненного цикла ПЛ.
Однако в целом облик АЛЛ «Virginia», как и АПЛ «Seawolf», сформировался в 90-х годах и поэтому ее можно отнести хотя и к последнему, но все же поколению АПЛ еще XX века.
Что касается следующего поколения ПЛ, проектирование которых начнется в новом веке, то их технический облик будет складываться уже под влиянием качественно новой военно-политической обстановки, которая возникнет в начале века, а также с учетом резко обострившейся экологической обстановки.
Непредсказуемость изменения военно-политической обстановки и недостаточная изученность других новых факторов исключают в настоящее время возможность конкретного прогноза развития подводных лодок в XXI веке и заставляют ограничиться общими соображениями о перспективах подводных лодок, вытекающими в основном из уже наметившихся и относительно устойчивых тенденций развития техники.
Так как атомные и неатомные ПЛ дополняют друг друга, можно считать, что в будущем, как и в настоящее время, будет продолжаться параллельное создание и тех, и других. Однако в связи с осложнением экологической ситуации вероятно появление и использование на АПЛ принципиально новых типов атомных энергоустановок, отличающихся повышенным уровнем безопасности, даже за счет снижения агрегатной мощности. В качестве их прототипа можно указать на упомянутую ранее атомную установку канадской разработки типа AMPS.
Другое вероятное направление развития подводных лодок — повышение их универсализации, в частности, за счет вооружения как тактическим, так и стратегическим оружием одновременно, подобно тому, как это сделано, например, на американских АЛЛ типов: «Los Angeles», «Seawolf» и «Virginia», на которых наряду с тактическим оружием обеспечено также использование стратегического варианта КР «Tomahawk».
Рис.41. Носовая оконечность
АПЛ типа «Los Angeles» с вертикальными ПУ для КР
Формы подводных лодок едва ли в будущем претерпят существенные изменения, так как уже сейчас близки к теоретически оптимальным. Примером попытки применить в перспективе новую нетрадиционную форму является американский проект АЛЛ BBASS, предназначенной для дальнего обнаружения других лодок с использованием гигантской гидроакустической антенны. Для этой АПЛ выбрана форма горизонтальной чечевицы и тороидальный прочный корпус. Однако такая форма не рассматривается предложившими ее авторами в качестве универсальной для будущих подводных лодок, и ее достоинства, по всей видимости, не компенсируют усложнение конструкции, ухудшение управляемости в вертикальной плоскости и другие очевидные недостатки.
Еще одно оригинальное архитектурное решение предусмотрено в итальянском проекте перспективной неатомной ПЛ. Ее прочный корпус предложено сделать из большого числа полых тороидальных колец, внутренние объемы которых используются для хранения запасов кислорода и выхлопных газов работающего под водой дизеля.
При равной массе такая конструкция обладает, якобы, значительно большей прочностью, чем простая подкрепленная набором оболочка. Несомненно, однако, что применение столь необычного корпуса потребует выполнения большого объема исследований (по технологии, конструированию сложных узлов корпуса и т. д.), предугадать результаты которых невозможно. Во всяком случае, на сегодня дело ограничилось постройкой опытного подводного аппарата водоизмещением около 30 т, попытка создания боевой ПЛ с таким корпусом не предпринималась.
В области ходкости подводных лодок наряду с усовершенствованными гребными винтами получат, вероятно, распространение менее шумные, по некоторым данным, движители насосного типа «ритр-jet» или «shrouded propeller» (винт в насадке). Возможно, найдут применение и новые способы снижения сопротивления движению, основанные на управлении пограничным слоем, работы над которыми с разной интенсивностью продолжаются уже несколько десятилетий.
В развитии корпусных материалов и конструкций прочных корпусов всегда наблюдался рациональный консерватизм, обусловленный прямой зависимостью между этими элементами и безопасностью подводных лодок. Вероятно, эта тенденция сохранится и в будущем. Поэтому следует ожидать относительно медленного эволюционного повышения прочности корпусных материалов и соответствующего увеличения обеспечиваемой ими глубины погружения.
На темпы роста глубины будет влиять также возможность соответствующего увеличения глубины использования оружия, средств связи, навигации и др., поскольку без этих условий само по себе увеличение
допустимой по условиям прочности глубины погружения не обеспечивает значительного повышения эффективности боевой ПЛ.
В области атомных энергоустановок помимо доминирующего направления по повышению надежности и безопасности их использования продолжается поиск принципиально новых технических решений по улучшению других их характеристик: снижению шумности, повышению мощности на единицу массы и объема и т. д. В их числе можно назвать использование эффекта сверхпроводимости, позволяющего реализовать высокие агрегатные мощности электрических машин при умеренных их массе и габаритах.
В качестве эффективного технического решения многие специалисты склонны рассматривать применение на ПЛ магнитогидродинами-ческого движителя, отличающегося отсутствием вращающихся частей и, по некоторым оценкам, менее шумного, чем гребные винты и водометы. Однако его особенностью является чрезвычайно низкий КПД и сильное магнитное поле, которое может оказаться недопустимым по условиям скрытности ПЛ.
Ухудшение экологической обстановки может привести к замедлению темпов строительства АПЛ, по крайней мере, с АЭУ существующих типов, и, как указывалось, повысит интерес к подводным лодкам с разрабатываемыми в последнее время неатомными воздухонезависимыми энергоустановками. Возможно, что работы в этой области приведут в итоге к созданию установок, более простых и надежных, чем современные, использующие чрезвычайно взрыво-пожароопасные реагенты (сжатые под давлением или сжиженные кислород и водород, жидкие и твердые водородосодержащие вещества). Не исключено также, что в перспективе не потеряют актуальность и обычные ДПЛ вследствие их относительной дешевизны, простоты и безопасности эксплуатации.
Рис.42. Продольный разрез немецкой ДПЛ Туре 212 с воздухонезависимой вспомогательной энергетической установкой
Наиболее серьезные изменения, которых следует ожидать при переходе к перспективным подводным лодкам, будут связаны с внедрением на них новых систем оружия, радиоэлектронного вооружения и средств защиты.
Уже сегодня проявляется интерес к разработке необитаемых подводных аппаратов-роботов для действий против надводных кораблей, подводных лодок, решения разведьшательных, противоминных и иных задач. Возможно, что увеличение калибра торпедных аппаратов на американских АЛЛ типа «Seawolf» связано именно с планами использования в составе их вооружения подобных необитаемых аппаратов и расширения тем самым круга решаемых ими задач. При проектировании новой АПЛ типа «Virginia» в состав ее вооружения включены подобные ПА.
На протяжении многих лет ведутся разработки зенитных ракетных комплексов для использования из подводного положения в целях самообороны лодки при атаке ее вертолетами и низколетящими самолетами. В техническом плане создание такого оружия связано со многими проблемами. Однако в еще большей степени его судьба зависит от общей ситуации в расстановке сил на море и реальности угрозы подводным лодкам со стороны авиационных средств в перспективе.
Не исключено использование в будущем на ПЛ беспилотных летательных аппаратов, в развитии которых достигнуты значительные успехи. Они могут применяться для освещения надводной обстановки, обеспечения целеуказания при стрельбе КР и т.д.
Еще одно возможное в будущем направление развития вооружения— использование искусственного интеллекта в системах управления, расширяющее область решаемых ими задач и повышающее качество управления. Можно также ожидать, что при создании будущих подводных лодок получит дальнейшее развитие уже определенно наметившаяся тенденция если не по сокращению, то, по крайней мере, по замедлению роста численности экипажей подводных лодок на основе повышения надежности оборудования и уровня автоматизации управления.
Поистине революционные изменения уже произошли в области проектирования и обеспечения строительства ПЛ. Известно, например, что уже при разработке проекта АПЛ «Seawolf» наряду с традиционным изготовлением чертежей и макетов широко практиковалась разработка конструкций, а также планировка помещений с помощью компьютеров. При проектировании новейшей американской АПЛ «Virginia» компьютерные технологии полностью вытеснили традиционные методы -конструирование узлов, планировка отдельных помещений, отсеков, разработка общего расположения ПЛ и т.д. По существу дело сводится к созданию на этапе проектирования виртуальной модели ПЛ, используя которую проектировщики, как бы находясь внутри корпуса, имеют возможность оперативно менять расположение оборудования, обеспечивая наиболее удачный вариант его размещения в отношении удобства монтажа, обслуживания и использования.
Полученные с помощью компьютеров данные по всем элементам, включая детали корпуса, в дальнейшем, минуя традиционные формы документирования (чертежи, описания, схемы и т. д.), напрямую используются в технологических процессах при разметке, резке металла, его обработке, заготовке и гибке трубопроводов и т.д.
В сочетании с начатым еще в 70-х годах внедрением агрегатно-модульного метода строительства ПЛ применение компьютерных технологий существенно повышает качество работ при проектировании и строительстве, сокращает их сроки и стоимость.
В качестве одного из возможных решений задачи по созданию подводных лодок в условиях неопределенности в отношении их назначения некоторые специалисты предлагают вернуться к известной идее использования функциональных модулей. В этом случае подводные лодки будут строиться с использованием однотипного для всех вариантов базового модуля (с энергетической установкой, системами, устройствами и другим оборудованием общекорабельного назначения) и модуля, обеспечивающего использование подводной лодки по данному конкретному назначению.
Соответственно этому назначению функциональный модуль может быть оснащен, например, КР, предназначенными для поражения наземных целей, или оборудованием для противоминных операций и т. д. В зависимости от актуальности тех или иных задач выбор функционального модуля может быть произведен в ходе строительства подводной лодки. Применение модульной конструкции облегчает также переоборудование уже построенной подводной лодки при необходимости изменения ее назначения, включая и использование в мирных целях.
Сравнивая подводную лодку с надводным кораблем, можно отметить три главных принципиальных ее преимущества: меньшее сопротивление воды при движении в подводном положении с высокой скоростью (вследствие меньшего или полного отсутствия волнового сопротивления); независимость от гидрометеорологической обстановки, в первую очередь, от наличия льдов; лучшая, чем у надводного корабля, скрытность от обнаружения. При всей важности первых двух особенностей, судьба подводных лодок, т.е. их выживаемость в конкурентной борьбе с надводными кораблями, будет зависеть, в конечном счете, от успехов в решении проблемы обеспечения скрытности.
Интенсивное развитие средств обнаружения обострило эту проблему уже в настоящее время и, вероятно, сделает ее еще более актуальной в будущем. Поэтому обесшумливание подводных лодок, снижение интенсивности их магнитного и других физических полей будет
основной генеральной линий их развития. Не исключено, что внедрение отдельных оригинальных технических решений, таких как активная борьба с шумом, применение магнитных подшипников, новых малошумных типов движителей и др., стремление повысить скрытность приведет к кардинальному изменению технического облика подводных лодок, подобному тому, которое происходит в авиации при выполнении программы Stealth. Итогом может быть следующая, после внедрения атомной энергии, революция в подводном кораблестроении.
В ряду других проблем подводного кораблестроения, имеющих отношение к будущему, определенное место занимает и проблема вывода из эксплуатации АПЛ. Поэтому обращение к ней в разделе, посвященном перспективе, не случайно. Для обозначения этой проблемы часто используется термин «утилизация» АПЛ. Применение этого термина не вполне оправдано, так как смещает центр тяжести в сторону вопросов о повторном использовании материальных ресурсов, высвобождающихся при выводе АПЛ из эксплуатации. Главным же содержанием проблемы является не столько повторное использование оборудования и металла (стоимость которых соизмерима с затратами на утилизацию), сколько вопросы обеспечения радиационной безопасности при демонтаже и при последующем обращении с радиационно опасным оборудованием и другими компонентами АЭУ.
Дело в том, что в отличие от процедуры вывода из эксплуатации подводных лодок и кораблей с обычной энергетикой вывод объектов с атомными энергетическими установками имеет ряд специфических особенностей. Они заключаются, во-первых, в необходимости удаления активной зоны, т.е. остатков ядерного «горючего» из атомных реакторов, во-вторых, в удалении жидких и твердых отходов жизнедеятельности установки (воды из первого контура, различных фильтров и т. п.) и в проведении дезактивации. Этим, однако, объем необходимых мероприятий не ограничивается.
Ряд элементов самой атомной установки (корпуса реактора, парогенераторов, трубопроводов и др.), а также корпусных конструкций в реакторных отсеках после длительной работы становятся радиационно опасными. Дальнейшее обращение с ними, например, использование в качестве вторичного сырья, будет возможно только спустя многие десятки лет. Поэтому при выводе объекта с АЭУ из эксплуатации необходимо предусмотреть длительное и безопасное хранение указанных элементов и конструкций.
В первое время, когда задачи вывода АПЛ из эксплуатации возникали эпизодически и были связаны, в основном, с аварийными ситуациями. В удаленных от населенного побережья районах практиковалось затопление частей корпуса с АЭУ, а иногда и АПЛ целиком. Предварительно осуществлялись конструктивные и иные мероприятия (герметизация, заполнение оборудования и цистерн специальными веществами) для предупреждения вымывания радиационно опасных остатков за пределы корпуса АПЛ. Однако по мере увеличения числа выводимых АПЛ, отслуживших свои сроки, и в связи с общим ухудшением экологической обстановки в мире от практики затопления радиационнно опасных частей и АПЛ пришлось отказаться, что было закреплено и соответствующими международно-правовыми актами. Исходя из этого повсеместно была разработана специальная схема работ при выводе АПЛ из состава флота.
Рис. 43. Демонтаж американских ракетоносцев в сухом доке после дезактивации
Она включает уже упомянутые операции по выгрузке зоны, жидких и твердых отходов и дезактивацию. После этих, а также некоторых вспомогательных процедур производится вырезка из АПЛ реакторных, а иногда и смежных с ними отсеков. Вырезанные отсеки складируются на суше в специальных хранилищах. В США, например, все отсеки транспортируются для хранения в Хенфорд, штат Вашингтон. Изучается вопрос об использовании для хранения реакторных отсеков старых и уже не используемых по прямому назначению шахт.
Иногда вырезанные реакторные и прилегающие к ним отсеки в ожидании складирования на суше хранятся на плаву. Ценное, радиационно не опасное оборудование демонтируется еще ранее при выводе АПЛ из состава флота. После удаления реакторных отсеков производится демонтаж оставшегося оборудования и разделка корпуса подводной лодки на металлолом. Если разделка не может быть произведена сразу, части корпуса АПЛ, оставшиеся после удаления реакторных отсеков, стыкуются и в таком виде остатки АЛЛ могут находиться на плаву, ожидая своей очереди для утилизации.
В некоторых случаях, например, когда удаление зоны и другие работы с реакторами затруднены из-за последствий аварий, а также при нехватке производственных мощностей и финансирования вырезка реакторных отсеков не производится, а АПЛ после выполнения работ по максимально возможному обеспечению радиационной безопасности отводятся в гавани, удаленные от населенных районов, и остаются на плаву с обеспечением контроля за их состоянием.
Срок нормальной службы АПЛ составляет 25—30 лет. Поэтому с начала 80-х годов процесс вывода АЛЛ, первые из которых вступили в строй в середине 50-х годов, стал приобретать массовый характер. В отдельные периоды суммарное число строящихся и вводимых в строй АПЛ во всех странах приближалось к десятку единиц в год. Соответственно такое же их число через 25—30 лет должно ежегодно и выводится из эксплуатации. Заметим при этом, что стоимость работ, связанных с выводом АПЛ из состава флота и их утилизацией, достигает десятка миллионов долларов на одну АЛЛ. Из-за высокой стоимости и по другим причинам работы на выведенных из состава флота АПЛ часто начинаются не сразу. К этому моменту «возраст» некоторых АПЛ достигает 35—40 лет. Например, на упоминавшейся ранее американской АЛЛ «Seawolf» (не новейшая, а та, на которой был вначале применен жидкометаллический реактор) работы по утилизации были начаты только в 1996 г. (через 39 лет после ввода ее в состав ВМС), одновременно аналогичные работы в 1996 г. выполнялись в США на семи АПЛ, построенных в основном в 60-е годы, еще 13 АПЛ, выведенных из состава флота, ожидали начала работ.
Пик наиболее интенсивного строительства АПЛ в США, Советском Союзе и других странах приходится на 70—80-е годы. Соответственно наибольший объем работ после их вывода придется на первое десятилетие уже нового, XXI века. С учетом того, что уже в конце 90-х годов почти две сотни выведенных из состава флотов АПЛ (часть с не-выгруженным из реакторов ядерным горючим) ожидают своей очереди по демонтажу реакторов и утилизации, в начале XXI века рассмотренная проблема станет первостепенной в подводном кораблестроении по своей масштабности и важности в отношении обеспечения экологической безопасности.