/
КонтактыО проекте Блог
Galaktika

Вход | Регистрация


Запомнить меня
Забыли пароль?

 

  ПОИСК


 
 

 

Экономика высоких технологий /  Исторический момент /  Hi Tech в СССР /  Атомная подводная лодка пр. 645  

Атомная подводная лодка пр. 645

В июне 1963 г. на ходовые испытания вышла новая советская АПЛ «К-27». Внешне она почти не отличалась от серийных АПЛ первого поколения проекта 627. Даже справочник «Janes Fighting Ships» никак не выделил ее и причислил к классу «November» (по зарубежной классификации ПЛ пр. 627 и 627А). И все же АПЛ «К-27» имела кардинальное отличие. Это была первая в Советском Союзе опытная АПЛ пр. 645 с паропроизводящей установкой (ППУ), в ядерных реакторах которой использовался жидкометаллический теплоноситель.

Командир ПЛ К-27 капитан 2-го ранга Леонов Павел Федорович

Подводное кораблестроение осваивало ядерную энергетику. Шел поиск наиболее перспективных направлений создания корабельных атомных энергетических установок (АЭУ). Наиболее приемлемыми считались два альтернативных варианта: водо-водяная установка и установка с жидкометаллическим теплоносителем (ЖМТ).

По сравнению с водой жидкометаллический теплоноситель не требовал создания в первом контуре высокого давления для удержания жидкой фазы. Это означало, что в корабельных реакторах будет достаточно иметь в первом контуре давление порядка 10—20 кгс/ кв. см вместо необходимых для водо-водяных установок 200- 250 кгс/ кв. см. Снижение давления обуславливало упрощение и экономию массы корабельной АЭУ. Большим достоинством установок с жидкометаллическим теплоносителем считалась возможность получения во втором контуре пара с более высокими параметрами, т. е. с большими температурами и давлением. Это позволяло повысить коэффициент полезного действия АЭУ и сократить массогабаритные характеристики паротурбинной установки.
История создания отечественных ПЛ с реакторами на жидкометаллическом теплоносителе ведет отсчет с сентября 1952 г., когда по решению Правительства СССР началось проектирование первой отечественной АПЛ. В качестве основного тогда был выбран вариант водо-водяной АЭУ, но работы по корабельному режиму с ЖМТ не прекратили. Их осуществлял Физико-энергетический институт (ФЭИ) под научным руководством академика Академии наук Украинской ССР А. И. Лейпунского. Непосредственную разработку жидкометаллической ППУ, получившей обозначение ВИ, вело ОКБ «Гидропресс» Подольского машиностроительного завода им. Орджоникидзе под руководством главного конструктора Б. М. Шолковича.

В качестве теплоносителя отечественные физики выбрали эвтектический сплав свинец-висмут, который хотя и уступал натрию по теплофизическим свойствам, но был значительно менее химически активен и опасен в случае аварии. Таким образом удалось избежать ряда проблем, с которыми столкнулись американцы, сделавшие ставку на теплоноситель из щелочных металлов.

ППУ типа ВТ существенно отличалась от водо-водяной установки ВМ-А. Реактор РМ-1 с жидкометаллическим теплоносителем относился к классу гомогенных (то есть таких реакторов, у которых ядерное горючее и замедлитель нейтронов находятся в смеси, образуя однородную для нейтронов среду) и работал на нейтронах промежуточной энергии. В ППУ ВМ-А применялся гетерогенный реактор (с разделенными ядерным горючим и замедлителем) на тепловых нейтронах. Соответственно, реакторы установок ВТ и ВМ-А имели различную конструкцию. Реактор РМ-1 считался более простым и обещал быть более надежным.

Значительно отличались друг от друга парогенераторы этих двух установок. Использование в первом контуре ППУ типа ВИ более низкого давления, чем во втором, исключало распространение радиоактивности при нарушении плотности парогенераторов. Кроме того, предусматривался доступ к трубным поверхностям парогенераторов для глушения отдельных трубок в случае выхода их из строя. Таким образом решалась проблема, которая в начальный период эксплуатации стала бичом ПЛ первого поколения, имевших водо-водяные реакторы.

Но использование жидкометаллического теплоносителя имело и свою обратную сторону. При эксплуатации ПЛ необходимо было постоянно поддерживать сплав в жидком (разогретом состоянии. Во избежании его замораживания установка не могла быть просто заглушена (остановлена), как это делалось на ПЛ с водо-водяными реакторами. Придя в базу, АПЛ должна была подключиться к базовой системе парового обогрева первого контура, и только после этого реактор мог быть заглушен. Это значительно усложняло и удорожало систему базирования. Кроме того, поскольку часть оборудования ППУ все же оставалась в работе даже в базе, происходило непроизвольное расходование моторесурса корабельных механизмов.

В октябре 1955 г. Совет Министров СССР принял постановление о разработке опытной АПЛ пр. 645 с жидкометаллической ППУ типа ВИ. В общетехническом плане АПЛ пр. 645 сохраняла родство с первой АПЛ и, по существу, являлась модификацией проекта 627. Поэтому работы по ее проектированию начались в СКБ-143 сразу со стадии технического проекта. Главным конструктором АПЛ стал А. К. Назаров, которого в СКБ-143 пригласил начальник бюро и главный конструктор АПЛ пр. 627 В. Н. Перегудов, курировавший работы по АПЛ с жидкометаллической АЭУ на начальном этапе работ в 1952 — 1955 гг.

Согласно первоначальному замыслу предполагалось, что для большей сопоставимости жидкометаллическая и водо-водяная ППУ будут иметь равную мощность и будут установлены на ПЛ одного варианта. Соответственно разработка ППУ типа ВИ ориентировалась на размещение ее оборудования в пятом (реакторном) отсеке АПЛ пр. 627. Сохранялась и единая структурная схема всей энергетической установки АПЛ — двухвальная, с двумя реакторами, двумя главными турбозубчатыми агрегатами (ГТЗА) и двумя гребными электродвигателями.

Однако в полной мере достичь идентичности главных энергетических установок не удалось, т. к. на АПЛ пр. 645 было решено применить автономные турбогенераторы вместо навешенных, имевших привод от главных турбин. Этим достигалась независимость электроэнергетической системы ПЛ от режима использования ГТЗА, а с ГТЗА снимались ограничения по маневрированию ходом. Исключалась ситуация, характерная для других АПЛ первого поколения, когда при уменьшении хода и реверсах питание электрооборудования приходилось переводить на аккумуляторную батарею. Благодаря автономным турбогенераторам АПЛ пр. 645 приобрела возможность движения в турбогенераторном режиме под гребными электродвигателями и обеспечивались стояночные (стоповые) режимы, отличавшиеся большей экономичностью и скрытностью.

Для размещения автономных турбогенераторов потребовалась перекомпоновка энергетических отсеков по сравнению с АПЛ пр. 627 и 627А. Между реакторным и турбинным отсеками был введен новый отсек — отсек автономных турбогенераторов.
В результате разработки проекта АПЛ и главной энергетической установки выяснилось, что масса жидкометаллической ППУ типа ВИ с учетом всех вспомогательных систем, системы биологической защиты и фундаментов под оборудование на 13,5% превосходит массу водо-водяной ППУ АПЛ пр. 627А. При этом масса ГТЗА обеих АПЛ остались практически равными, а масса турбогенераторной установки возросла в 4 раза. В итоге АПЛ пр. 645 имела на 20% более тяжелую главную энергетическую установку. Энергетическую установку (ГЭУ), чем серийная АПЛ пр. 627А, что частично компенсировалось за счет отказа от установки резервных дизель-генераторов с запасом топлива.

В конструкции корпуса, по настоянию моряков, на АПЛ пр. 645 были применены плоские межотсечные переборки, рассчитанные на давление 10 кгс/ кв. см и обеспечивающие условия для всплытия с грунта аварийной АПЛ с затопленным отсеком с глубин до 100 м. В результате потребовалась дополнительная перекомпоновка отсеков, масса переборок возросла на 46 тонн, а вероятность покладки на грунт на глубинах до 100 м и последующего спасения аварийной АПЛ в океане осталась весьма незначительной.
Несмотря на большое внешнее сходство с серийными АПЛ пр. 627А, АПЛ пр. 645 отличалась по составу и размещению технических средств. На ней впервые внедрили механизацию и дистанционное управление перезарядкой торпедных аппаратов, сократив время приготовления всех торпедных аппаратов к очередному выстрелу с нескольких часов до полутора десятка минут.

Большое внимание уделялось оптимальному размещению средств наблюдения. Излучающая антенна гидролокационной станции «Арктика — М» заняла место над торпедными аппаратами, а шумопеленгаторная станция МГ-10 — под ними в более защищенной от помех нижней части корпуса. Изменились обводы носовой части. Это стало главным внешним отличием АПЛ пр. 645 от серийных АПЛ пр. 627А. Дополнительно установили второй перископ.

Совершенствовалось размещение оборудования в отсеках АПЛ и в помещениях боевых постов. Конструкторам удалось найти и отработать на натурных макетах более удачную компоновку носовых отсеков, сделать центральный пост более просторным и удобным для управления кораблем.

Для снижения магнитного поля легкий корпус впервые выполнялся из новой маломагнитной стали. Это позволило вдвое уменьшить размагничивающее устройство и количество кабелей его обмоток.

Главным наблюдающим по пр. 645 была А. Н. Донченко — инженер-капитан 1 ранга, единственная женщина, занимавшая когда-либо подобную должность. Впоследствии главным наблюдающим стал капитан 2 ранга А. С. Губкин.
Разработка технического проекта645 завершилась в 1956 г. По своим тактико-техническим элементам АПЛ пр. 645 была близка к серийным АПЛ пр. 627А. Не уступала она и АПЛ США «Сивулф», а по скорости хода и глубине погружения даже превосходила ее (см. таблицу).

Тактико-технические элементы

Опытная АПЛ пр. 645

СССР, 1963 г.

Атомная АПЛ «Сивулф»

США, 1957 г.

Длина наибольшая (м)

109,8

103,2

Ширина наибольшая (м)

8,3

9,1

Осадка средняя (м)

5,83

6,6

Водоизмещение нормальное (т)

3414

3475

Водоизмещение полное подводное (т)

5078

Около 4700

Запас плавучести (%)

28

18

Глубина погружения (м)

300

210 (рабочая)

Скорость надводного хода (уз)

15

20

Скорость полного подводного хода (уз)

29

22

Тип энергетической установки

ВИ

S-2G

Теплоноситель

Сплав свинец-висмут

Натрий

Мощность на валу (л. с.)

2×17500

2×7500

Автономность (суток)

50

60

Экипаж (человек)

105

105

Вооружение: ТА калибра 533 мм

8

8

Боекомплект торпед

20

24

В течение следующего 1957 г. СКБ-143 разработало чертежи АПЛ, а в 1958 г. выпустило техническую документацию по проекту (кораблестроительные расчеты, инструкции по эксплуатации и т. д.), что позволило в сентябре 1957 г. приступить к строительству корабля на заводе № 402 в том же цехе № 42, что и АПО пр. 627 и 627А под руководством главного строителя корабля А. А. Овчинникова.

Официальная церемония закладки будущей АПЛ «К-27» (такой тактический номер получила АПЛ пр. 645) состоялась 15 июня 1958 г. Первоначально намечалось сдать АПЛ флоту уже в конце 160 г., однако задержка готовности паропроизводящей установки сдерживала постройку корабля. Дорабатывавшееся оборудование поступало с опозданием до 6 — 8 месяцев против плановых сроков. Полностью поставка оборудования АЭУ была завершена только в начале 1962 г. В результате спуск на воду АПЛ состоялся лишь 1 апреля 1962 г., а в мае начались швартовые испытания по проверке общекорабельных систем, механизмов и вооружения.

Параллельно велись работы по приготовлению к вводу в действие АЭУ корабля. Кульминацией этого этапа наступала в начале декабря, когда установка приняла сплав, приготовленный и доведенный до необходимых кондиций на заводе № 402. После этого начался весьма ответственный период эксплуатации ППУ — принятый сплав требовал поддержания в разогретом состоянии и готовности к работе вспомогательных механизмов АЭУ. Вскоре были осуществлены физические запуски обоих реакторов.

С первых дней нового 1963 г. начались испытания главной энергетической установки, проводившиеся испытательной партией, ядро которой составили специалисты СКЮ/Б-143. При этом они непосредственно выполняли функции сдаточных операторов АЭУ и вспомогательных систем.

А летом 1963 г. АПЛ «К-27» под командованием капитана 1 ранга И. И. Гуляева вышла в море на испытания. Для сокращения сроков сдачи АПЛ заводские и государственные испытания были совмещены. Принимала лодку специально назначенная Правительственная комиссия под председательством вице-адмирала Г. Н. Холостякова.
На испытаниях АПЛ практически полностью подтвердила выполнение условий договорной спецификации. Выявленные недостатки и неисправности были оперативно устранены заводскими специалистами. 30 октября 1963 г. Правительственная комиссия подписала приемный Акт опытной АПЛ «К-27» пр. 645 и рекомендовала применение АЭУ со сплавом свинец-висмут на АПЛ новых проектов, а в качестве ближайшего шага предложила организовать длительный автономный поход АПЛ «К-27» с целью более глубокого изучения эксплуатационных качеств АПЛ и ее АЭУ. Только в период сдаточных испытаний без особых осложнений «К-27» прошла за 528 ходовых часов 5760 миль (в 1,5 раза больше, чем АПЛ «К-3»), из которых 3370 миль (59%) в подводном положении.

За успешное выполнение работ в 1964 г. главному конструктору АПЛ А. К. Назарову в составе группы создателей корабля и его АЭУ была присуждена Ленинская премия.

После сдачи АПЛ вошла в состав СФ и перешла к месту своего постоянного базирования в Иоканьгу, где построили специальную котельную, необходимую для поддержания в межпоходный период теплоносителя в разогретом состоянии.
Первый поход АПЛ «К-27» носил испытательный характер. Предстояло проверить механизмы и технические средства корабля в работе в течение полной автономности в различных климатических зонах, определить оптимальные режимы использования АЭУ. Поэтому курс АПЛ «К-27» был проложен из Арктики в экваториальную часть Атлантики. Необычные задачи похода расширили состав экипажа. Кроме штатного личного состава в поход шли председатель Правительственной комиссии вице-адмирал Г. Н. Холостяков (руководитель похода), контр-адмирал И. Д. Дорофеев и другие представители флота, а также группа специалистов промышленности, в которую входили главный конструктор АПЛ А. К. Назаров и ведущий конструктор СКБ-143 Г. Д. Морозкин, возглавлявший при сдаче АПЛ испытательную партию энергетической установки.
АПЛ «К-27» вышла в море 21 апреля и вернулась в базу через 51 сутки 11 июня 1964 г. За 1240 ходовых часов она прошла 12425 миль, из них 12278 миль (89%) — под водой. В походе энергетическая установка работала устойчиво во всех широтах, в том числе и в экваториальных, где температура воды доходила до плюс 25 — 27 градусов, и система охлаждения действовала на пределе своих возможностей. Результаты этого похода еще больше укрепили уверенность моряков в большей надежности и безопасности ППУ с жидкометаллическим теплоносителем.

В октябре 1965 г. АПЛ «К-27», совершив как и АПЛ «Сивулф», 2 автономных похода и оставив за кормой более 44000 миль, вернулась для ремонта в Северодвинск. Предстояло также частично обновить электронное вооружение АПЛ. При доковании корабля осенью 1966 г., когда плановый ремонт уже подходил к концу, выяснилось, что легкий корпус, выполненный из маломагнитной стали, имеет многочисленные трещины, которые скрывались под гидроакустическим покрытием. Сказалась недостаточно отработанная технология изготовления новой стали и конструкции из нее. Объем и продолжительность ремонта значительно возросли.

В начале 1967 г. выполнили перегрузку активных зон, а летом установки вновь приняли сплав. Только в сентябре 1967 г., почти через 2 года после начала ремонта, АПЛ «К-27» возвратилась в состав Северного флота и приступила к отработке задач боевой подготовки.

И тут началась цепь неудач, приведшая к трагедии. 13 октября, когда АПЛ находилась в море, произошел заброс сплава в газовую систему первого контура реактора правого борта. Его причиной стали отложения шлаков (окислов сплава свинец-висмут), закупорившие проход для теплоносителя, который стал поступать в газовую систему. В результате этой аварии 2 насоса оказались залитыми застывшим сплавом. Пришлось вывести из работы ППУ правого борта, а АПЛ прервать поход и вернуться в свою базу.
21 мая 1968 г. АПЛ «К-27» вновь вышла в море для отработки задач боевой подготовки и испытаний АЭУ. 24 мая около 12.00 во время вывода установок на режим полного хода случилась авария с реактором левого борта. В результате нарушения теплоотвода от активной зоны произошли перегрев и разрушение тепловыделяющих элементов. Это привело к выносу радиоактивных продуктов в первый контур сплава и газовый контур, выбросу радиоактивного газа в реакторный отсек. Авария сопровождалась резким ростом гамма-излучения.

В 12.15 АПЛ всплыла в надводное положение. ППУ левого борта была заглушена, и последующий шестичасовой переход в базу совершался при работе реактора правого борта на обе турбины. Большинство участников похода получило значительные дозы облучения и было госпитализировано. Жизнь 9 человек спасти не удалось.
В начале июня 1968 г. корабль обследовала специальная комиссия, которая пришла в выводу о необходимости проведения расхолаживания реакторов и замораживания сплава в реакторах обоих бортов. По существу, это был смертельный приговор АПЛ пр. 645 «К-27» — после замораживания сплава ввести реакторы в действие становилось практически невозможным. Но комиссия пошла на этот вынужденный шаг из-за тяжелой радиационной обстановки, сохранявшейся на корабле.

К 20 июня 1968 г. необходимые операции по расхолаживанию ППУ и замораживанию сплава завершились. Все механизмы ППУ были выведены из действия и законсервированы. АПЛ «К-27» была переведена в отстой на длительное хранение.
Какое-то время конструкторы и моряки еще рассматривали различные варианты возвращения АПЛ в строй. Изучалась возможность использования АПЛ «К-27» с одним восстановленным реактором правого борта, вариант вырезки аварийного отсека и замены жидкометаллической ППУ водо-водяными установками типа ВИ-А. Но в этот период на флот уже начали поступать более современные АПЛ второго поколения, и дорогостоящая операция восстановления АРЛ «К-27» была признана нецелесообразной.

Выведенная из состава флота АПЛ «К-27» почти 13 лет находилась в отстое, ожидая своей участи. Проблема заключалась в том, что не было берегового могильника, способного принять для захоронения столь крупногабаритный объект как реакторный отсек АПЛ. Кроме того, работам по утилизации АПЛ препятствовала сложная радиационная обстановка в реакторном отсеке АПЛ и значительное количество радиоактивных элементов, вынесенных из реактора.

Тем временем дальнейшее содержание АПЛ на плаву становилось все более опасным — корабль не ремонтировался и практически не обслуживался, и АПЛ могла затонуть прямо у причала. Поэтому в апреле 1980 г. было решено провести консервацию реакторного отсека и затем затопить АПЛ «К-27» в отдаленном районе у восточного побережья Новой Земли. Несомненно, это было не лучшее, но вынужденное решение. Аналогичным образом вы этот период поступали и другие страны.

В мае 1981 г. АПЛ поставили в док северодвинского предприятия «Звёздочка». Полости оборудования ППУ и ее трубопроводы были заполнены специальным составом, который после затвердевания предотвращал вымывание и выход из реактора радиоактивных материалов. Свободные объемы отсека и цистерну водо-свинцовой защиты заполнили битумом. Всего в отсек было залито около 270 т битума, который полностью закрыл реакторы. Этим достигалось полное исключение попадания воды к загрязненному оборудованию и последующего заражения окружающей среды в месте затопления.
Консервация реакторного отсека позволила довести уровень проникающего излучения на поверхности легкого корпуса до фоновых значений.

Для сохранения плавучести АПЛ во время буксировки через неспокойное Баренцово море 4 цистерны главного балласта заполнили вспененным полистиролом.

Все операции были выполнены предприятием «Звёздочка» в течение лета, и вскоре АПЛ «К-27» отправилась в свой последний путь. Силами ВМФ она была отбуксирована в Карское море и осенью 1981 г. затоплена у Новой Земли на глубине около 75 м.

Такова судьба АПЛ «К-27» пр. 645 — корабля, открывшего нашему флоту дорогу к использованию паропроизводящих установок с жидкометаллическим теплоносителем. Несмотря на короткую жизнь и трагический финал, эта АПЛ выполнила возлагающиеся на нее задачи опытного корабля.
В отличие от американцев, не сумевших решить проблемы использования теплоносителя из щелочного металла, отечественная ППУ со сплавом свинец-висмут не только подтвердила свою работоспособность, но и доказала, что может успешно конкурировать по эксплуатационным качествам с водо-водяными установками.

Источник belinka.ur.ru


« Назад

Хиты

В России начались испытания аппарата «Луна-25»
В России начались испытания аппарата «Луна-25»
Российские специалисты начали испытания аппарата «Луна-25» («Луна-Глоб»), который в 2019 году должен приступить к изучению спутника Земли. Об этом в ходе выставки Paris Air Show-2015 в Ле-Бурже РИА Новости сообщил представитель «Объединения имени Лавочкина», представившего там макет аппарата. 
Первый в истории частный спутник на солнечном парусе вышел на орбиту
Первый в истории частный спутник на солнечном парусе вышел на орбиту
Разработан и построен он был на деньги некоммерческого Планетарного общества США, объединяющего энтузиастов исследования дальнего космоса. 
Роскосмос отложил оглашение результатов расследования аварии «Прогресса»
Роскосмос отложил оглашение результатов расследования аварии «Прогресса»
Роскосмос продлил на неопределенный срок работу комиссии по расследованию причин произошедшей 28 апреля 2015 года аварии транспортного грузового корабля (ТГК) «Прогресс М-27М».