АТОМНАЯ ПОДВОДНАЯ ЛОДКА Российский патент 2004 года по МПК B63B3/13 B63G8/00 B63G8/41 

Изобретение относится к судостроению, преимущественно атомному подводному. Известна атомная подводная лодка (АПЛ), содержащая прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами и спасательную камеру, пристыкованную к АПЛ с возможностью отделения от нее (см. Павлов А.С. Военные корабли России 1997 - 1998 г.г. Справочник. Якутск, Литограф, 1997 - 151 с. Стр. 17, 18, 23, 24; Букалов В.М., Нарусбаев А.А. Проектирование атомных подводных лодок. Л., Судостроение, 1968, стр. 72-83).

Существующее расчленение среды обитания в прочном корпусе путем применения "прочных" межотсечных переборок подводной лодки носит иллюзорный характер, сохраняя взаимосвязь отсеков по проходящим через переборки многочисленным трубопроводам газов и жидкостей, воздуховодам вентиляции и кабельным трассам (силовым, управления, связи и др.), что зачастую приводит к невозможности локализации повреждений и пожаров на борту, потере управления отсеками и распространением повреждений в соседние отсеки. Такие ситуации неминуемо оканчиваются катастрофами, см. Букань С.П. По следам подводных катастроф. М.: Гильдия мастеров "Русь" - 1992.

Технические средства управления, связи, жизнеобеспечения, пожаротушения и электроснабжения показали свою несостоятельность из-за слабой инженерной защиты и отсутствия надежного локального (отсечного) резерва этих средств, не рационального построения организации при борьбе с авариями, а также опасного непосредственного контакта энергоемкого оборудования с экипажем.

Техническими результатами изобретения являются:
1) повышение эффективности защиты экипажа при возможной аварии оружия и технических средств на борту, как вида инженерного обеспечения безопасности и архитектурной схемы АПЛ преимущественно среднего водоизмещения;
2) повышение безопасности и бесшумности АПЛ путем снятия ограничения времени ремонтов в подводном положении при выходе из строя внереакторных элементов ЯЭУ;
3) повышение оптимальности принятия решений главным пунктом управления по безопасности и функциональному использованию АПЛ и сокращение численности экипажа;
4) повышение надежности и эффективности систем жизнеобеспечения, пожаротушения, живучести и связи при аварийных повреждениях АПЛ, повышение комфортности среды обитания экипажа и, тем самым, увеличение длительности рейсов АПЛ;
5) повышенная возможность спасения экипажа, обеспечиваются смены экипажей и пополнение расходуемых запасов АПЛ непосредственно в рейсе без всплытия в надводное положение.

Эти результаты достигаются тем, что в атомной подводной лодке, содержащей прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами и спасательную камеру, пристыкованную к атомной подводной лодке, прочный корпус выполнен из отдельных жестко связанных между собой капсул с разделением их на капсулы для обитания экипажа и капсулы с энергетическими и другими потенциально опасными установками и системами, причем капсулы прикреплены к общей силовой килевой ферме, а спасательная камера выполнена в виде самоходной и управляемой подводной лодки, в которой размещен главный пункт управления атомной подводной лодкой и которая используется для спасения всего экипажа при аварии атомной подводной лодки, при этом капсулы сообщены между собой переходными люками с герметичными закрытиями и через соединительный блок и разъемный шлюз для прохода в спасательную камеру.

Кроме того, на атомной подводной лодке установлены реакторы, имеющие ответвления первого контура на термоэлектрические генераторы с естественной циркуляцией теплоносителя.

Кроме того, каждая капсула снабжена автономными системами пожаротушения и живучести, а обитаемые капсулы имеют еще и автономные системы жизнеобеспечения и связи.

Помимо повышения безопасности экипажа в капсулах, дистанционированных от капсул с энергетическими и другими опасными установками и системами, значительный функциональный эффект предлагаемой атомной подводной лодки (АПЛ) обеспечивается применением дополнительных термоэлектрических генераторов (ТЭГ), работающих со штатными реакторами ядерной энергетической установки (ЯЭУ) АПЛ см. описание к патенту RU 2151083 С1). Это позволяет отказаться от аварийных дизель-генераторов и сократить емкость аккумуляторной батареи (резервной). Мощность ТЭГ ориентировочно на два порядка ниже, чем штатного турбогенератора, и выбирается из условий обеспечения бесшумного плавания АПЛ на малых ходах (3-7 узлов) в подводном рейсе с одновременным экономным снабжением электроэнергией основных бортовых систем управления, жизнеобеспечения, живучести и связи АПЛ, в том числе при ремонтах и/или авариях на борту без ограничения по времени пребывания в подводном положении.

Реальность предложения подтверждается достигнутыми в настоящее время показателями надежности и возможностями дистанционного управления сложных технических систем из удаленного центра с перенесением функций активной безопасности, саморегуляции и автоматического дублирования на локальные необслуживаемые компьютерные устройства уже давно успешно используемые, например, в наземной ядерной энергетике и в технике пилотируемых космических полетов, авиации (см. , например, Отраслевой семинар Минатома "Современные методы и средства диагностики ЯЭУ. Обнинск, 2001, 98 с., а так же опытом создания и эксплуатации автоматизированной АПЛ проекта 705, разработанной СКБ-142, см. Ильин В.Е. Подводные лодки России. М.: Астраль, 2002 - 287с., стр. 62-71).

Предлагаемые капсулирование и дистанционное управление саморегулирующимися установками АПЛ из главного пункта управления (ГПУ), размещенного в спасательной камере, позволяют резко сократить численность экипажа АПЛ, оставляя за специалистами только контроль по основным служебным постам. При трехсменной вахте получается 15 человек на борту.

Ряд вспомогательных функций, таких как питание, уборка помещений, медицина, организация досуга и др., будет обеспечиваться подвахтенной сменой. Реальность такого расширения функций подтверждается практикой длительных (более 1 года!) космических пилотируемых полетов. С набором опыта плавания в подобных условиях, можно ожидать дальнейшую интеграцию функций членов экипажа и снижение их численности.

На чертеже схематично изображена АПЛ. Основным конструктивным элементом АПЛ, обеспечивающим безопасное нахождение ее на предельной глубине, является блок герметичных капсул, образующих единое замкнутое пространство, непроницаемое для воды. Капсулы имеют назначения (см. чертеж): грузовые капсулы (2, 5, 15), две капсулы (9, 10) по бортам с ядерными энергетическими установками, две капсулы (13, 14) по бортам с главными гребными электродвигателями, две капсулы (11, 12) по бортам с термоэлектрическими генераторами, капсулу (6) с аккумуляторной батареей (резервной), несколько капсул (3) с вспомогательными судовыми установками (3), спасательная камера с ГПУ АПЛ (19) и рубкой (20), капсулы для жилья и бытовые (18 и 21), выгородка запасного пункта управления (ЗПУ) в кормовой части капсулы (18), проходной тоннель уменьшенного диаметра (7), имеющий по торцам прочные люки и шлюзы (4) для прохода в (18) и (21), снабженные быстродействующими запирающими устройствами, а в центре - разъемный шлюз (4а) для прохода в спасательную камеру - ГПУ (19). Параллельно с тоннелем (7) располагается аналогичный тоннель (8) - физкультурно-тренажорный зал с трассой для бега. Все люки выполняются равнопрочными с корпусами капсул, то есть традиционные межотсечные переборки на предлагаемой АПЛ отсутствуют. Люки и кабельные гермопроходки через прочные корпусы имеют уплотнения, выдерживающие повышение температуры до 300^oС в течение не менее часа.

Капсула (18) с ЗПУ снабжается отдельной рубкой (17) со своей системой штатных для АПЛ выдвижных устройств - (перископ, радиоантенны, радиолокационные антенны, устройство для работы воздушного компрессора "под водой"). Жилая капсула (21) снабжена шлюзом и люком для аварийного выхода экипажа.

Основой силовой схемы конструкции АПЛ является протяженная вдоль всей АПЛ нижняя силовая - килевая ферма (1), к которой днищевой частью крепятся все герметичные капсулы. Килевая ферма предназначена для обеспечения продольной прочности, предохранения корпуса от повреждения при покладке АПЛ на грунт и постановке на клетку дока. Реальность создания такой фермы для АПЛ подтверждается изобретением по патенту RU 2115583 C1.

Снаружи блок капсул (2-15, 18, 21) закрывается легким корпусом (ЛК) (22). ЛК и системы межбортного пространства предлагаемой АПЛ должны проектироваться в основном по существующим нормам и традициям. Новые требования - в межбортном пространстве вдоль всего корпуса АПЛ должны размещаться и быть надежно защищены от повреждений и от внешней среды многочисленные электрические кабели и трубопроводы, которые ранее размещались внутри прочного корпуса традиционных схем АПЛ. Если для обеспечения продольной жесткости блока капсул в горизонтальной плоскости будет признано необходимым иметь в межбортном пространстве (например, где-то на уровне ватерлинии) бортовые продольные фермы, образующие вместе с килевой фермой (1) единую силовую конструкцию, то перечисленные трассы могут размещаться в коробчатых элементах этих ферм.

Предусматривается возможность осуществления в море и на базе мелкого ремонта, для чего эти капсулы снабжаются люками и шлюзами (4) с образованием единых цепочек в нос и в корму с начальным входом в них из соединительного блока (7).

Представленный на чертеже вариант размещения необслуживаемых установок и систем в изолированных капсулах является ориентировочным. Оптимизация их размещения с учетом обеспечения устойчивости АПЛ, взаимосвязи и взаимного влияния установок является предметом конкретного проектирования АПЛ. Главная суть предлагаемого разделения функций капсул - создание безопасной и удобной для жизни и службы среды обитания экипажа АПЛ, т.е. (капсулы 7, 8, 18, 21) не должны иметь энергоемких потенциально опасных установок и систем.

С целью увеличения надежности систем снабжения экипажа кислородом, очистки воздуха, поддержания температурного и влажностного режимов и освещения в обитаемых капсулах, блоки систем жизнеобеспечения, средства пожаротушения и связи должны быть автономными для каждой из этих капсул. Они должны размещаться в прочных контейнерах на корпусе каждой обитаемой капсулы. При наличии ТЭГ и резервной аккумуляторной батареи необходимость в дизельной установке отпадает.

В рейсе АПЛ может осуществлять необходимые перемещения на малом ходу в режиме работы ЯЭУ через ТЭГ, что обеспечивает ее бесшумность. Если рейс АПЛ осуществляется под ледяными полями, то применение контура ЯЭУ+ТЭГ, кроме отмеченного, обеспечивает практически неограниченное время пребывания и движения АПЛ на малых ходах с сохранением живучести, даже при полном выходе из строя паротурбинной и штатных электроэнергетических установок в капсулах (9, 10), включая аккумуляторную батарею (6) АПЛ. Это безусловно повышает эффективность и живучесть АПЛ.

В обычной обстановке рейса АПЛ вахта несется посменно.

По аварийной тревоге все подвахтенные через соединительный блок (7) и разъемный шлюз (4а) переходят в спасательную камеру (19) и занимают посты по соответствующему расписанию. В отличие от существующих на ряде АПЛ "всплывающих спасательных камер" с фактически затрудненным для экипажа путепроводом к ним, спасательная камера (19) с ГПУ по данному предложению представляет собой полностью автономную малую ПЛ с возможностью входа в нее всего экипажа в первые же минуты любой аварийной ситуации на борту АПЛ и последующего дистанционного управления борьбой с аварией. Спасательная камера (19) предпочтительно должна иметь малую ЯЭУ (со своим малым ТЭГом), тоже расположенные в своих капсулах в составе (19). Прототипом для такой спасательной камеры (19) могут явиться, например, реально существующие атомные глубоководные станции 1 ранга проектов 1851 (предпочтительнее) или 1910 и 10831 (см. Павлов А.С. Военные корабли России 1997 - 1998 г.г. Справочник. Якутск, Литограф, 1997 - 151 с. Стр. 29).

При тяжелой аварии АПЛ и невозможности бороться за ее непотопляемость, экипаж отстыковывает спасательную камеру (19) - малую АПЛ от основной АПЛ, по последнему гибкому обрываемому кабелю передает команду на автоматическое выполнение серии операций по затоплению АПЛ и спасательная камера - малая АПЛ (19) начинает автономное плавание к базе.

Другой сценарий: если в результате внезапного аварийного воздействия спасательная камера - малая АПЛ с ГПУ (19) выходит из строя, то экипаж собирается в ЗПУ (18), при необходимости отстыковывает и затапливает (19) и продолжает выполнять рейс, используя при этом кормовую рубку (17).

Изобретение относится к судостроению, преимущественно атомному подводному. Атомная подводная лодка (АПЛ) содержит прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами и спасательную всплывающую камеру, пристыкованную к АПЛ с возможностью отделения от нее. Прочный корпус выполнен из отдельных жестко связанных между собой капсул с разделением их на капсулы для обитания экипажа и капсулы с энергетическими и другими потенциально опасными установками и системами. Капсулы прикреплены к общей силовой килевой ферме, а спасательная камера выполнена в виде самоходной и управляемой подводной лодки, в которой размещен главный пункт управления атомной подводной лодкой и которая используется для спасения всего экипажа при аварии атомной подводной лодки. Капсулы сообщены между собой переходными люками с герметичными закрытиями и через соединительный блок и разъемный шлюз - со спасательной камерой для прохода в нее экипажа. Достигается повышение безопасности и бесшумности АПЛ, а также повышение возможности спасения экипажа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Атомная подводная лодка, содержащая прочный корпус, охватывающий его легкий корпус, цистерны между этими корпусами и спасательную всплывающую камеру, пристыкованную к атомной подводной лодке, отличающаяся тем, что прочный корпус выполнен из отдельных жестко связанных между собой капсул с разделением их на капсулы для обитания экипажа и капсулы с энергетическими и другими потенциально опасными установками и системами, причем капсулы прикреплены к общей силовой килевой ферме, а спасательная камера выполнена в виде самоходной и управляемой подводной лодки, в которой размещен главный пункт управления атомной подводной лодкой и которая используется для спасения всего экипажа при аварии атомной подводной лодки, при этом капсулы сообщены между собой переходными люками с герметичными закрытиями и через соединительный блок и разъемный шлюз - со спасательной камерой для прохода в нее экипажа.2. Атомная подводная лодка по п.1, отличающаяся тем, что на атомной подводной лодке установлены реакторы, имеющие ответвления первого контура на термоэлектрические генераторы с естественной циркуляцией теплоносителя.3. Атомная подводная лодка по п.1, отличающаяся тем, что каждая капсула снабжена автономными системами пожаротушения и живучести, а обитаемые капсулы имеют еще и автономные системы жизнеобеспечения и связи.