Текст книги "Глубоководные аппараты (вехи глубоководной тематики)"

Автор книги: Евгений Шанихин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 17 страниц)

Часть 3. Материковый склон

Прочный корпус “Севера-2” на стапеле

Глава 3.1. «Север-2»: школа проектирования и постройки первенца

Итак, с начала 1966 г. ЛПМБ «Рубин» совместно с соисполнителями приступило к разработке технического проекта 1825, принципиально нового для отечественного судостроения глубоководного обитаемого плавучего технического средства, способного в любой точке Мирового океана, свободной от льда, погружаться с борта судна-носителя для выполнения работ по своему назначению на глубинах до 2000 м.

При этом за бюро закреплялась только часть проблемы – технический проект глубоководного обитаемого аппарата, в то время как разработку проекта судна-носителя со всем необходимым техническим обеспечением заказчик оставил за собой, предполагая переоборудование одного из строящихся по конструкторской документации ОКБ "Морсудопроект” промыслового судна Минрыбхоза проекта 394 главного конструктора А.И.Панаева в судно-носитель проекта 394Б по нашим техническим требованиям.

Коллектив ЛПМБ "Рубин", старейшего разработчика отечественных подводных лодок с четко отлаженной технологией проектирования и приспособленной структурой производственных подразделений, привык работать по установленным связям с соисполнителями проектов комплектующего оборудования. На многих верфях страны коллектив бюро вел конструкторское сопровождение строительства и сдачи отечественному флоту опытных и серийных боевых подводных лодок.

Теперь в производство бюро необходимо было внести инородное тело, проектирование которого не вписывалось в отлаженную технологию, структуру производственных отношений, установившиеся нормы и производственные связи. Если группа главного конструктора Ю.К.Сапожкова была теоретически подготовлена к проектированию глубоководных аппаратов, то конструкторам производственных отделов было не просто переключаться с тысячетонных субмарин на аппарат массой всего лишь в десятки тонн, с забортного давления в несколько десятков атмосфер на давление в сотни атмосфер, как это требовали условия эксплуатации.

Более того, если при проектировании подводной лодки с глубиной погружения до 400 м лимитирующим фактором при определении водоизмещения являются ее объемы, то для глубоководного аппарата с глубиной погружения свыше 1000 м таковым становится его масса. Отсюда требование строжайшей экономии масс корпусных конструкций, устройств и комплектующего оборудования.

Вместе с тем, в целях высокой безопасности экипажа должна быть обеспечена безусловная надежность. А это, прежде всего – заложенные в расчеты достаточные запасы прочности корпусных конструкций и конструктивное решение узлов прохода через стенки прочного корпуса. Первое обеспечивается экспериментами на моделях, второе – путем максимально возможного сокращения числа проходов через стенки прочного корпуса валов, штоков, труб и электрических кабелей.

Поэтому необходимо вынести за пределы прочного корпуса все, что может работать в воде под забортным давлением. Однако необходимость дистанционного управления вынесенным оборудованием приводит к увеличению числа электрических жил, проходящих в прочный корпус. Эта проблема может быть решена путем создания специальных конструкций вводов многожильных кабелей.

Только перечисленные мероприятия могут обеспечить оптимизацию величин главных размерений и подъемного веса ГА при его безусловной надежности эксплуатации и высокой безопасности. Для рядового конструктора-подводника все это – принципиально новые задачи, требующие его переподготовки.

Главному конструктору проекта, его заместителям и ведущим специалистам группы пришлось немало потрудиться, разъясняя конструкторам бюро назначение, условия эксплуатации и вытекающие из них особенности проектирования ГА. Задача была не из легких – сломать сложившиеся за много лет "лодочные" традиции и образ мышления конструкторского состава при решении новых проблем, возникающих на каждом шагу.

Это, прежде всего, рассчитанный на рабочее давление 200 атмосфер прочный корпус с необходимым насыщением: входным люком, иллюминаторами и кабельными проходами. Это архитектура ГА и выбор состава движитсльно-рулевого комплекса из условий маневрирования вблизи грунта и работы манипуляторным устройством.

Это тип и необходимая энергоемкость электроэнергетической системы, обеспечивающая все возможные режимы работы ГА. Это типы и состав судовых систем, обеспечивающих работу на всех эксплуатационных глубинах погружения.

Это состав радиоэлектронного вооружения ГА, работающего на глубинах до 2000 м. Это состав необходимых судовых устройств, обеспечивающих нормальную эксплуатацию ГА в открытом море с борта судна-носителя. И наконец, состав систем жизнеобеспечения экипажа, размещаемого в малом замкнутом объеме в течение всей автономности аппарата.

И все эти новые проблемы, повторюсь еще раз, необходимо было решать с учетом строжайшей экономии веса, безусловной надежности корпусных конструкций и комплектующего оборудования, высокой безопасности для экипажа. В течение всего цикла проектирования и строительства группа главного конструктора вместе с наблюдающими от заказчика ревностно следила за выполнением исполнителями работ этих "трех китов" глубоководной тематики.

Сравнительно малая трудоемкость проекта 1825 требовала привлечения ограниченного числа конструкторов. Назревала целесообразность разработки проекта в целом в отдельном производственном подразделении, однако руководство бюро пренебрегло этим, отодвинув нужды проектирования первенца отечественной глубоководной тематики в тень основных заказов.

Первоначально ограничились закреплением за проектом 1825 ведущих конструкторов необходимых специализации, ранее занимавшихся проектами "Наука", ЭГПЛ и "Поиск". Ими, под руководством группы главного конструктора проекта, с привлечением институтов отрасли, был выполнен большой объем исследовательских проработок по выбору необходимых характеристик материалов прочного и легкого корпусов, величин постоянных плавучих объемов, замещения переменных грузов и параметров остойчивости, оптимального архитектурного типа ГА, состава и параметров его движительно-рулевого комплекса, типа и характеристик забортных судовых систем (уравнительно-заместительная, дифферентная, гидравлика, воздух высокого давления и погружение-всплытие), типа и характеристик судовых систем регенерации, вентиляции и кондиционирования воздуха в прочном корпусе, рациональной электроэнергетической системы канализации тока и системы наружного освещения, состава и характеристик радиоэлектронного вооружения, состава средств дистанционного и автоматического управления, состава и параметров судовых устройств (спускоподъемного, буксирною, якорного, швартовного и балластного).

Выполненные исследовательские проработки позволили группе главного конструктора выбрать в качестве прочного корпуса цилиндрическую оболочку, подкрепленную тавровыми шпангоутами и замкнутую с торцов полусферическими переборками. В качестве материала прочного корпуса была принята рекомендованная ЦНИИ "Прометей" высоколегированная свариваемая корпусная сталь, производство которой надлежало еще освоить.

Форма корпуса определила оптимальную архитектуру, подобную американскому ГА "Aluminaut", с кормовым ограждением входного люка, развитой килевиной, булевыми бортовыми балластными цистернами и развитой носовой оконечностью, материалом которых был принят рекомендованный ЦНИИ ТС стеклопластик на основе полиэфирных смол, впервые примененный для этих целей в подводном судостроении. Предполагалась возможность установки в проницаемых частях корпуса по результатам дифферентовки ГА необходимого количества блоков плавучести из "сферопластика" – композитного материала из стеклянных полых микросфер, связанных эпоксидной смолой Этот материал с удельным весом 0,6-0,7 т/м³ для глубин до 2000 м также подлежал промышленному освоению.

В качестве электроэнергетической установки были приняты батареи погружных свинцово-кислотных аккумуляторов СП-200, размещаемых в специальных проницаемых контейнерах в килевине ГА. Их еще предстояло разработать Научно-исследовательскому аккумуляторному институту.

Конструкции легкого корпуса “Севера-2” перед сборкой.

Движительно-рулевой комплекс был принят в составе кормовой поворотной колонки с винтом фиксированного шага в насадке и двух вертикальных поворотных колонок с винтами фиксированного шага в насадках, размешенных на заваливающихся штангах, установленных в надстройке ГА в районе его мидель– шпангоута. В качестве привода винтов были приняты гидромоторы, питаемые от гидронасосов с регулируемой подачей, приводимых погружным асинхронным электродвигателем переменного тока.

Для замещения переменных грузов ГА и компенсации изменения его плавучести при погружении или всплытии вследствие изменения плотности воды и обжатия прочного корпуса на борту была предусмотрена водяная уравнительно-заместительная система, состоящая из прочных цистерн, диафрагменного водяного насоса и дистанционно управляемой водяной арматуры, размещенных в килевине. Насос получал питание от специального масляного насоса, навешенного на электродвигатель насосного агрегата гидрокомплекса.

Для создания или выравнивания статического дифферента ГА на его борту' была предусмотрена забортная ртутно-масляная дифферентная система, состоящая из носовой и кормовой дифферентных цистерн, разделенных каждая резиновой диафрагмой на две равные части, заполненные одна – ртутью, а другая – маслом от гидрокомплекса. Цистерны были соединены трубопроводом с дистанционно управляемой электромагнитной арматурой. Масло от насоса гидрокомплекса перегоняло ртуть из одной цистерны в другую, создавая тем самым необходимый момент для погашения или создания требуемого дифферента аппарата. Вся система размешалась вне прочного корпуса.

Общее расположение ГА “Север-2” после модернизации (продольный разрез). Цифрами обозначены: 1 – кормовая поворотная колонка; 2 – блок плавучести из сферопластика; 3 – ограждение входного люка; 4 – кормовая балластная цистерна; 5 – входной люк; 6 – кормовое помещение; 7 – вершкальные поворотные колонки; 8 – спуско-подъемное устройство; 9 – носовое помещение; 10 – носовые иллюминаторы; II – пост наблюдателя; 12 – контейнер с твердым балластом; 13 – контейнер основной аккумуляторной батареи; 14 – пост командира; 15 – уравнительно-заместительная цистерна; 16 – гидрокомнлекс; 17 – прочный корпус; 18 – дифферен тная цистерна

Для ухода ГА под воду и перехода в надводное положение была предусмотрена «лодочная» система погружения-всплытия, состоящая из двух бортовых цистерн главного водяного балласта, имеющих кингстоны в нижней части и кпапаны вентиляции в верхней части с дистанционно управляемым гидроприводом. Для продувания цистерн главного балласта предусматривалась система воздуха высокого давления, состоящая из баллона с давлением воздуха 400 кГс/см² , дистанционно управляемых электромагнитных клапанов, редукторов и трубопроводов.

Подводно-технические работы на всех рабочих глубинах предусматривалось проводить электрогидравлическим манипуляторным устройством. исполнительный орган которого, длиной 750 мм, имеющий 6 степеней свободы, и выдвижной лоток для хранения съемного инструмента и собранных образцов были размещены в носовой оконечности килевины в зоне, просматриваемой из иллюминаторов прочного корпуса.

Электрическое управление манипуляторным устройством производилось из прочного корпуса с помощью задающего органа, при этом питание гидроприводов исполнительного органа и выдвижного лотка предусматривалось от гидрокомплекса. Работы манипуляторным устройством предусматривалось проводить при покладке ГА на грунт или постановке на подводный якорь.

Таким образом, все вышеперечисленные бортовые системы и устройства ГА объединялись общей бортовой погружной системой гидравлики, состоящей из гидрокомплекса (насосный агрегат, включающий четыре масляных насоса с электроприводом), суммирующего гидроаккумулятора, гидрокомпенсатора, электромагнитных золотниковых коробок управления и соединительных трубопроводов. Вся система была размещена в килевине и имела только дистанционное управление из прочного корпуса.

Для наблюдения забортной обстановки и зоны работы манипуляторного устройства в носовой сферической переборке прочного корпуса была предусмотрена установка трех иллюминаторов из органического стекла диаметром в свету 140 мм и четырех иллюминаторов диаметром 60 мм. Зону обзора из иллюминаторов предполагалось освещать забортными световыми приборами, в том числе лампами-вспышками для производства фотосъемки.

В целях обеспечения высокой степени безопасности экипажа в аварийных ситуациях предусматривались: отдача контейнера с твердым балластом массой, равной массе воды в объеме уравнительной цистерны, путем подрыва из прочного корпуса пироболтов его крепления; открытие (таким же образом) затвора дифферентной системы для выпуска из нее ртути; наконец – крепление килевины к прочному корпусу специальным устройством с ручным приводом из прочного корпуса, обеспечивавшим ее аварийную отдачу.

Для обеспечения надежного прохода кабелей через обшивку' прочного корпуса была разработана типовая конструкция кабельного ввода и кабельного разъема высокого давления для силовых и слаботочных кабелей.

Управление всеми забортными системами и устройствами предусматривалось производить системой дистанционного и автоматического управления с пультов, размешенных в прочном корпусе. Эта система должна была обеспечивать как управление движением ГА с пульта капитана, так и управление бортовыми системами и устройствами с пульта бортинженера.

Для обеспечения подводной навигации была предусмотрена установка гидролокатора носового обзора, эхолота с самописцем, вертушечного лага, гирокомпаса, глубиномера, станции измерения скорости звука в воде и аппаратуры наведения на гидроакустический маяк. Все показывающие приборы этих навигационных систем предусматривалось устанавливать в зоне пультов капитана и бортинженера.

Для обеспечения надежной связи с судном-носителем была предусмотрена установка КВ – радиостанции с антенно-фидерным устройством для надводного положения и станции звукоподводной связи для подводного положения ГА.

Третьего члена экипажа – исследователя – предусмотрено было разместить в носу у иллюминаторов для управления манипуляторным устройством, зрительной трубой, светильниками, фотокамерой, гидрологическим комплексом для определения физических параметров воды, батометрами для взятия се проб и широкополосным магнитофоном для записи биошумов моря.

В составе средств жизнеобеспечения экипажа из трех человек был предусмотрен необходимый запас патронов регенерации воздуха на 72 часа, система вентиляции и кондиционирования воздуха в прочном корпусе.

Часть опытно-конструкторских работ была возложена на опытное производство бюро, возглавляемое А.А.Танклевским. Это были разработка, изготовление и стендовые испытания погружного оборудования системы гидравлики, водяного насоса, аварийных устройств, ртугно-масляной дифферентной системы, иллюминаторов, входного люка, электрогидравлического манипуляторного устройства и испытательной камеры высокого давления для проверки всего комплектующего оборудования ГА.

В макетной мастерской бюро на натурном макете "хозяин помещений" прочного корпуса Ф.Н.Нахтман проводил отработку размещения комплектующего оборудования, трассировку кабельных трасс и трубопроводов.

Вид на пульты управления ГА. Слева – пульт командира, справа бортинженера, за ними – наблюдателя

Кормовое помещение, вид на входной люк

Вид в корму с поста наблюдателя

Для разработки и поставки уникальных образцов комплектующего оборудования и материалов (которые уже кратко перечислялись) возникла необходимость привлечения большого количества предприятий различных министерств.

В течение 1966 г. специализациями бюро были откорректированы ранее выданные "Гипрорыбфлотом" и разработаны новые технические задания и заключены договоры на выполнение этих работ. От исполнителей были получены предварительные весогабаритные характеристики. Закрепленные ведущие конструкторы специализаций и представители группы главного конструктора принимали непосредственное участие в разработках контрагентов, внося коррективы в разрабатываемый технический проект 1825.

В июне 1967 г. технический проект 1825 был утвержден, и бюро приступило к выпуску рабочей конструкторской документации для Ново-Адмиралтейского завода (Минсудпром), которому было поручено строительство первого опытного отечественного глубоководного аппарата "Север-2".

Главным строителем ГА был назначен опытнейший организатор производства Е.П.Корсак, один из ветеранов подводного кораблестроения, человек большой культуры и обаяния, ответственным сдатчиком – Д.Т.Логвиненко. Главным наблюдающим проекта от заказчика был назначен начальник отдела "Гипрорыбфлота" А.Н.Дмитриев, инициатор разработки проекта ГА "Север-2". Конструкторское сопровождение от бюро возглавили заместители главного конструктора проекта, сначала М.Н.Диомидов, а с 1968 г. – А.В.Косидло.

При разработке рабочей конструкторской документации возникали не учтенные ранее проблемы, связанные с перевесами комплектующего оборудования. Ведь все оно перед установкой на ГА в период междуведомственных испытаний проходило через камеру высокого давления, и здесь возникали "осечки" – оборудование зачастую текло, что приводило к изменению его конструкции, увеличению веса и переносу сроков поставки.

В 1968 г. было завершено изготовление прочного корпуса, испытанного затем внутренним давлением. В январе следующего года корпус был проверен погружением на глубину 2000 м в Черном море.

Только к концу года удалось получить последние контрагентские поставки – стеклопластиковые конструкции корпуса, аккумуляторные батареи и гидрологический комплекс "Параметр". В апреле 1970 г. ГА перевезли по железной дороге на сдаточную базу в Севастополь для проведения заводских испытаний с борта большого морозильного траулера, переоборудованного Херсонским судостроительным заводом (Минсудпром) по проекту 394Б в научно-производственное судно-носитель ГА НПС "Одиссей".

Коллеги из ЦКБ "Морсудопроект" и заказчики ответственно подошли к созданию судна-носителя. На его борту было выделено просторное помещение под ангар для размещения ГА и средств его обслуживания по техническим требованиям, разработанным ЛПМБ "Рубин". В ангаре было установлено специально разработанное ЦКБ Пролетарского завода гидравлическое спускоподъемное устройство, обеспечивающее безопасный спуск и подъем ГА на борт судна при волнении моря до трех баллов по шкале Бофорта. Проверки устройства в море показали, что при умелых действиях капитана судна, прикрывающего своим корпусом от воздействия волн и ветра плавающий у борта аппарат, аварийный подъем последнего может производиться и при большем волнении.

На борту судна было предусмотрено все необходимое для подготовки "Севера-2" к погружению и проведения необходимых регламентных и поверочных работ, размещения ЗИПа и экипажа ГА с группой специалистов его обслуживания.

До конца года проводилась доводка систем и устройств ГА, его комплектующего оборудования и их стыковка с системами и устройствами судна-носителя.

В морских условиях велось обучение экипажа ГА и группы обслуживания совместным действиям с экипажем судна-носителя. Под непосредственным руководством и с личным участием главного конструктора проекта Ю.К.Сапожкова и его заместителей Г. Г. Кацмана, Ю Н Кормилицына и М.Н.Диомидова проводилась отработка приемов погружения, маневрирования у фунта, покладки на фунт, работы манипуляторным устройством, спуска-подъема аппарата на борт судна-носителя, его вывески и дифферентовки.

Спуск опытного “Севера-2” с судна-носителя “Одиссей”

Швартовка глубоководного аппарата к борту судна-носителя

“Север-2” на фоне “Одиссея”.

Эксплуатационно-технические характеристики глубоководных аппаратов, полученные на приемо-сдаточных испытаниях

Характеристика	Пр. 1825 «Север-2»	Пр. 1832 "Поиск-2” опытный	Пр. 1832 «Поиск-2» головной
Водоизмещение нормальное, м³	37,9	64,9	65,8
Длина наибольшая, м	12,05	16,33	15,85
Ширина наибольшая, м	2,64	2,52	2,52
Высота наибольшая, м	4,05	5,10	5,10
Глубина погружения, рабочая, м	2000	2000	2000
Скорость подводная, уз:
– горизонтальная	2,5	3,0	2,7
– вертикальная	0,8	0,6	0,64
Дальность плавания, подводная, миль	16,3	8	8
Автономность, ч	72	72	72
Численность экипажа, чел.	3-4	3	3
Полезная нагрузка, кг	1500	3100	3100
Тип энергоустановки	Электрогидравлический	Электрический	Электрический
Состав (кол-во и мощность, кВт):
– насосный агрегат	1 х 12	1 х 10	1 х 10
– горизонт, гидродвигатель	1x8	1 х 10	1 х 10
– вертикальн. гидродвигатель	2x2	1 х 10	1 х 6
– э.двиг. подрулив, устр-ва		1 X 6	I х 10
Аккумуляторы (кол-во и тип)	260 х СП-200	130 х СП-680	130 х СП-680
Энерговооруженность, кВт-ч	Ок. 90	Ок. 150	Ок. 150
Движители (кол-во и тип):
– горизонтальный	1 хВФШ	1 хВФШ	1 х ВФШ
– вертикальный	2 х ВФШ	1 хВРШ	1 х ВРШ
подруливающее устройство		1 х ВФШ	1 хВФШ
Радиоэлектронное вооружение:
– гидроакустическое	«Омуль-С», «Мурена»	«Коралл» (ГКО и ГБО), НГС «Сириус», "Луч-2Г «Протей-2»	«Крильон» (ГКО и ГБО), "Луч-2Г, «Протей-2»
– навигационное	«Резерв», "АНГ, «Язь-С»	«Мста-2», "Нара-Г', «Кемь»	«Мста-2», "Нара-Г, «Кемь», "Экватор”
– радиосвязное	«Корабль-3», «Лангуст»	Р-130, «Бук-2», «Самшит-2»,	Р-130, «Бук-2», «Самшит-2»,"Лиственница"
– регистрирующее	МС-61	МС-61, ЭРА, АКС-2П	МС-61, ЭРА, АКС-2П, «Даль»
– научно-исследовательское	«Разрез», «Модуль», «Параметр», «Биозвук»	’Традиент-6", «Шалар-2», АМП, «Аралия», «Чета-Б», «Колва-2»	«Градиент-6», «Шалар-4», АМП, «Дарасун», МРС-01, «Колва-2», «Шамора-2П»
Средства наблюдения	ВЗТ, ПЗТ	ПНТ-451, ПНТ-452, ТКУ «Шар-2»	ПНТ-451,ПНТ-452
Средства автоматического управл.	«Сердолик»	«Циркон»	«Циркон»
Манипуляторное устройство (кол-во и грузоподъемность, кг)	1 х 12	2x30	2x30

Благодаря оперативным действиям сдаточной команды под руководством ответственного сдатчика Ш.Ш.Гертика и испытательной партии, куда входили представители бюро– проектанта и поставщиков комплектующего оборудования, в декабре 1970 г. опытный ГА «Север-2» был предъявлен междуведомственной комиссии для проведения приемо-сдаточных испытаний по программе, разработанной ЛПМБ «Рубин» и утвержденной Минрыбхозом.

А уже 24 декабря 1970 г. ГА совершил глубоководное погружение на 1000 м, и междуведомственная комиссия передала ПИНРО для опытной эксплуатации первый отечественный автономный обитаемый ГА "Север-2", построенный Ново-Адмиралтейским заводом по конструкторской документации ЛПМБ "Рубин".

Первым капитаном "Севера-2" стал бывший заместитель главного конструктора проекта М.Н Диомидов, а бортинженером – бывший ведущий конструктор группы Ю.Б.Тарасов, перешедшие в ПИНРО.

В течение года комиссия опытной эксплуатации ГА в составе представителей ПИНРО, "Гипрорыбфлота", ЛПМБ "Рубин" и Ново-Адмиралтейского завода под председательством А.Н.Дмитриева отрабатывала приемы использования ГА с судном-носителем НПС "Одиссей" при океанологических исследованиях и разведке морепродуктов. А 28 марта 1971 г. ГА "Север-2" произвел первое в стране глубоководное погружение на 2000 м с экипажем в составе капитана М. Н. Диомидова, бортинженера А.А.Дегтярева, наблюдателей А.Н.Бабаева и Д.Т.Логвиненко.

“Север-2’' готовится к первому погружению после модернизации

Модель глубоководного аппарата “Север-2” проекта 1825

Таким образом, Минрыбхоз получил научно-производственный комплекс, способный вести разведку и освоение новых районов глубоководного лова морепродуктов. Минсудпром получил первый опыт создания отечественной глубоководной техники освоения океана. «Творческая мастерская» главного конструктора Ю.К.Сапожкова получила подтверждение правильности принятых ею технических решений и доказала свою ведущую роль в глубоководной тематике страны. Коллектив ЛПМБ «Рубин» получил признание профессиональной пригодности для проектирования обитаемых глубоководных технических средств освоения океана. Коллектив Ново-Адмиралтеиского завода обрел неоценимый опыт строительства глубоководной техники освоения океана, позволивший ему в дальнейшем стать флагманом отечественной глубоководной индустрии.

Практически сдача первого глубоководного аппарата явилась аттестатом зрелости отечественной глубоководной тематики.

Члены межведомственной комиссии А.Н.Дмитриев и Н.П.Павлинов на борту “Одиссея”

Эксплуатационные показатели ГА «Север-2» и «Север-2бис» по состоянию на конец 1984 г.

Показатели	ГА «Север-2»	ГА «Север-2бис»
Эксплуатационное время, сут.	366/1728	-/1741
Время нахождения в море, сут.	197/1316	-/1413
Количество погружений	45/219	-/211
Время, проведенное под водой, ч	235/1096	-1/987

Примечание. В числителе – показатели за 1984 г., в знаменателе – с начала эксплуатации ГА.