100 великих рекордов военной техники

Главным оружием таких подводных лодок будет реактивная торпеда «Шквал»…

Согласитесь, словосочетание «бетонный корабль» чем-то напоминает «плывущий топор». Да, бетонных линкоров, авианосцев, крейсеров не существует. Но в гражданском судостроении этот материал прижился прочно. Понтоны, причалы, дебаркадеры, баржи, наконец, крейсерские яхты из бетона, точнее – железобетона, давно уже не новость.

Строительный материал из цемента, песка и гравия не ржавеет, предельно просто формуется, легко поддается ремонту. Хорошо защищает от радиации (это свойство значительно улучшается при внесении в бетон определенных добавок) и отлично работает «на сжатие». А уж цемент для срочной заделки подводных пробоин имеется на каждом корабле.

Правда, бетон отвратительно держит изгибающие и разрывающие нагрузки, что и ограничивает размеры бетонных (правильнее – армоцементных) судов. Однако корпус корабля испытывает такие нагрузки только при волнении, подводная же лодка на глубине от него избавлена.

Так что, если вдуматься, строить подводные лодки из бетона есть смысл.

С виду такая лодка может напоминать толстобрюхий самолет с короткими крыльями. В воде большие и не нужны – водная среда в 800 раз плотнее воздушной. В носу логично расположить отсек управления, в корме – рули и водометные движители. Тут же поблизости разместятся и насосы с электродвигателями, которые будут питаться от аккумуляторных батарей, занимающих всю нижнюю часть подлодки. Ну а в центре разместятся пусковые шахты ракет-торпед.

Схема бетонной подлодки.

Цифрами обозначены: 1 – рули управления; 2 – движитель-водомет;3 – бетонный корпус, армированный кевларом; 4 – сенсоры слежения за окружающей обстановкой; 5 – боевой отсек с ракетами-торпедами;6 – отсек электронного оборудования; 7 – пост управления; 8 – аппаратура контроля; 9 – батареи; 10 – трубы водометов; 11 – турбины;12 – балластные цистерны; 13 – аэродинамические плоскости, облегчающие подлодке маневры на глубине; 14 – генераторы; 15 – акустические датчики

Постройка же такого корабля представляется так. На берегу может быть вырыт соответствующих размеров и формы котлован, в нем устанавливаются отсеки, арматура – и все заливается бетоном. После его схватывания вокруг «изделия» отрывается котлован большего размера, зачищается внешняя поверхность лодки, а потом удаляется перемычка, а импровизированный док заполняется водой, и бетонная подлодка отправляется в первое плавание.

В общем, как видите, получается дешево и сердито…

Правда, кроме преимуществ, в подобном проекте есть и свои недостатки. Бетон – материал очень тяжелый, а одним из важнейших качеств подводной лодки является ее скорость в подводном положении. Существует два главных способа повышения скорости подлодок. Первый – это повышение мощности энергетических установок и их эффективности, второй – совершенствование гидродинамики корпусов, что уменьшит сопротивление движению.

Наиболее перспективным источником энергии для субмарин ныне считается газоохлаждаемый атомный реактор. Как тут не вспомнить капитана Немо, получавшего электроэнергию прямо из воды, за счет разницы температур верхних и нижних слоев. Однако на практике подобные системы все еще обладают чрезвычайно низким коэффициентом полезного действия. Поэтому многие конструкторы питают большие надежды на гидрореактивные двигатели, которые будут работать за счет непосредственного нагрева забортной воды до состояния пара при протекании через вторичный контур ядерного реактора.

Второй способ увеличения скорости, как уже говорилось, предполагает уменьшение гидродинамического сопротивления корпуса лодки. Поначалу для этого конструкторы копировали формы лучших пловцов океана – китов, акул, дельфинов. Но здесь уже почти достигнут предел возможных усовершенствований. Поэтому ныне специалисты ищут пути улучшения гидродинамических свойств корпуса за счет его покрытия.

Дело в том, что ученые установили: те же дельфины развивают скорость, в 8—10 раз превышающую их мускульные возможности. Каким образом? Полагают, что этому способствуют особое строение кожи дельфина и физиологический механизм регулирования ее упругости. То есть, говоря иначе, морские животные умеют превращать вихревой (турбулентный) поток жидкости, обтекающей тело, в ламинарный (слоистый). А это на порядок снижает энергетические затраты на преодоление сопротивления.

Понятное дело, даже если обить снаружи всю лодку дельфиньей или акульей кожей, толку от этого не будет. Поэтому приходится идти обходным путем. Гидродинамики предлагают попросту удалять вихри с поверхности лодки, отсасывая их вместе с водой из пограничного слоя. Подобный способ уже испытывается в авиации и показывает неплохие результаты. А законы аэро- и гидродинамики во многом схожи.

Кстати, в середине прошлого века, когда самолеты начали штурм звукового барьера, в судостроении произошла своя революция – появились первые корабли на подводных крыльях. Примерно в то же время нашелся в нашей стране и человек, который аналогичным образом решил задачу ускорения движения и подводных лодок. Михаил Меркулов, специалист из Института гидродинамики в Киеве, предположил, что решение проблемы скорости любого подводного объекта лежит в феномене, называемом кавитацией.

Слово это дословно переводится как «формирование пустот». Обозначают же им в данном случае вот какое явление.

Тщательные гидродинамические исследования, проведенные Меркуловым и его предшественниками, показали: при быстром движении тела сквозь жидкость давление ее в различных точках тела становится… меньше. Причем чем большую скорость набирает тело, тем ниже становится давление. Потому что в данных условиях жидкость, по существу, перестает быть таковой. Молекулы воды при скоростном движении объекта настолько взбудораживаются им, что образуют бесчисленное количество микроскопических пузырьков водяного пара.

Правда, поначалу кавитация оказалась просто стихийным бедствием для моряков: пузырьки, бесконтрольно образовывающиеся в насосах, турбинах и пропеллерах подводных аппаратов, нарушают схему движения потока и снижают КПД двигателя. Более того, иногда они создают ударные волны, способные покалечить корпус корабля или подлодки.

Однако в изобретательском деле давно известен принцип: если ты не можешь избавиться от какого-то вредного явления, попробуй обратить его на пользу. В данном случае кавитацию постарались превратить в. сверхкавитацию. Оказалось, что при определенных условиях можно из множества маленьких пузырьков получить один огромный пузырь. Создается газовая полость, в которой может поместиться полностью весь движущийся объект.

Кстати, впервые подобный феномен был описан еще Исааком Ньютоном в 1687 году. Однако реально создавать условия сверхкавитации по своему усмотрению исследователи научились лишь в XX веке. Оказалось, для этого подводный объект должен двигаться со скоростью не менее 80 км/ч. При этом поверхностное трение жидкости почти исчезнет, поскольку аппарат практически полностью окутывается газовой рубашкой.

Впрочем, одно дело – получить какой-то эффект в лаборатории, изучить его, так сказать, под микроскопом, и совсем другое – применить на практике.

Первыми это, как уже говорилось, удалось сделать Михаилу Меркулову и его коллегам. Советские конструкторы использовали сверхкавитацию прежде всего при создании супербыстрых торпед.

Хотя сами по себе торпеды намного меньше подлодок, а движутся быстрее субмарин, и с ними пришлось немало повозиться, прежде чем грозные снаряды начали передвигаться под водой на больших скоростях.

В данном случае инженеры, во-первых, должны были решить проблему подводного движителя. Обычные винты тут не работают, так как в воду погружен только нос объекта. В конце концов конструкторы догадались установить на подводные аппараты… ракетные двигатели. Они ведь обычно работают в вакууме, так что отсутствие воды для них благо, а не помеха в работе.