Рис. 56. Обобщенная конструкция современной АПЛ: 1 — легкий корпус; 2 — прочный корпус; 3 — пусковые шахты баллистических ракет; 4 — торпедные аппараты; 5 — места возможного расположения ТПК.
Учитывая вышесказанное, одним из важных требований к забортным модулям вооружения является стабильность их работы вне зависимости от внешних условий. Это требование подразумевает включение в состав каждого модуля специального устройства, обеспечивающего пуск необитаемых аппаратов с выходной скоростью, необходимой для безаварийного его отделения. Если для пуска оружия используется сжатый воздух, подобное устройство может быть выполнено в виде клапана, автоматической регулировкой открытия проходного сечения которого можно регулировать расход воздуха из ресивера, а соответственно, и прилагаемый к изделию силовой импульс, достаточный для достижения требуемой выходной скорости.
Создание подводного миниоружия обусловлено необходимостью повышения боевых возможностей и устойчивости ПЛ с «компенсацией» слабых сторон традиционного оружия большим количеством сверхмалых его образцов. Последнее обстоятельство выдвигает и делает актуальной рассмотренную ранее задачу создания системы сменных взаимозаменяемых забортных модулей вооружения. Реализация такого подхода при проектировании ПЛ позволит достичь максимальной гибкости в ее эксплуатации, экономии в поставках и строительстве, в темпах усовершенствования и модернизации.
Скрытность применения оружия также является одной из необходимых характеристик рассматриваемых пусковых установок. При использовании для пуска изделия энергии сжатого воздуха, скрытность, прежде всего, подразумевает недопущение выхода использованного воздуха вслед за изделием в окружающую среду. Применение для забортных модулей вооружения системы беспузырной торпедной стрельбы (БТС) нецелесообразно, так как это приведет к увеличению объема, занимаемого модулями, дополнительным сложностям при их монтаже и обслуживании, а также к необходимости обеспечивать регулировку их работы в зависимости от параметров движения ПЛ. Для забортных модулей вооружения, не перезаряжаемых во время боепохода ПЛ, наиболее целесообразно применение схемы пневмопоршневой ПУ.
Ранее отмечалось, что минимизация массогабаритных характеристик модулей обуславливается их забортным расположением. Это определяется тем, что объемы, выделяемые для расположения таких пусковых устройств на ПЛ (да и на больших НПА), архитектурно ограничены (рис. 57). Требования по минимизации размеров сменных модулей также ужесточаются исходя из необходимости размещения наибольшего возможного их количества для повышения боеспособности ПЛ. Свою роль играет и потребность расположения модулей в разных частях корпуса лодки для минимизации времени парирования атакующего оружия в зависимости от траектории его движения.
Таким образом, требования по технологичности и низкой стоимости забортных модулей вооружения вытекают из их функционального предназначения. Естественно, что стоимость поставляемого на флот модуля напрямую зависит от сложности его изготовления и используемых материалов. В связи с тем, что количество размещаемых на ПЛ модулей исчисляется десятками единиц, а каждый из них может использоваться в процессе боепохода один раз, их стоимость должна быть на порядок ниже по сравнению с традиционным оружием. Исходя из сказанного выше, использование современных материалов и технологий в производстве пусковых устройств, а также упрощение их конструкций являются приоритетными направлениями проектных разработок.
К числу важных требований также можно отнести:
— безопасность обслуживающего персонала и корабля при штатной работе оборудования и при его отказах;
— минимизация изменений физических полей корабля, что, прежде всего, относится к виброакустическим излучениям, способным демаскировать процесс подготовки и проведения атаки;
— повышение коэффициента полезного действия каждого элемента и комплекса в целом.
Рис. 57. Примеры расположения ТПК в нишах легкого корпуса подводных лодок.
При проектировании пусковых устройств для подводных аппаратов малого калибра также необходимо учитывать тот факт, что, в связи с меньшей по сравнению с традиционным морским оружием длиной, подобные изделия испытывают большие ускорения при одинаковой скорости выхода из пусковой установки. Это делает практически нецелесообразной с точки зрения массогабаритных характеристик изделия реализацию пускового импульса в виде точечного приложения силы (например, при использовании раздвижного толкателя).
Вышеперечисленные требования к пусковым устройствам забортного оружия малого калибра серьезно сужают круг технических решений, применимых при их создании.
Несмотря на то, что работы по созданию подводного оружия малого калибра ведутся в нашей стране уже более десяти лет [46, 55, 56], приходится констатировать факт, что пусковые устройства, предназначенные для его использования, начали разрабатываться лишь недавно. Это привело к отсутствию методик их проектирования, позволяющих обосновывать технические характеристики устройств в зависимости от перечня решаемых ими задач и характеристик оружия, для пуска которого они предназначены.
Ниже в качестве примеров будут приведены несколько конструкций (разработанных с участием автора) подобных транспортнопусковых контейнеров, предназначенных для базирования оружия (торпед, ракет, мин) и необитаемых подводных аппаратов на ПЛ и НПА большого водоизмещения [57–60].
Описываемые ниже конструкции ТПК используют в качестве автономной энергии для выталкивания аппаратов энергию сжатого воздуха. В связи с этим обстоятельством в их конструкциях предусматривается наличие отдельных элементов (регуляторов воздуха высокого давления), управляющих расходом сжатого воздуха в зависимости от глубины, на которой производится выталкивание аппарата. Особенностью первого регулятора является его новый принцип работы, заключающийся в том, что его раскрытие проходного сечения происходит в зависимости от падения давления в полости баллона, а не от времени задержки или гидростатического давления окружающей среды.
Первая из рассматриваемых конструкций транспортно-пусковых контейнеров, позволяющих обеспечить базирование НПА на подводных мобильных носителях и стационарных конструкциях, представлена на рис. 58. На данном рисунке показан ТПК в разрезе, в котором подводный аппарат 1 размещен в пусковой трубе 2, расточенной под поршень 3 и с неподвижно установленным в передней ее части обтюрирующим кольцом 4, образующим с внутренней поверхностью пусковой трубы 2 демпфирующую полость 5. Пусковая труба 2 заполнена жидкостью с добавлением ингибитора (для замедления процесса коррозии) и загерметизирована разрывной мембраной 6. Передняя часть поршня оформлена в виде кольцевого плунжера 7, который формирует по ходу поршня сокращающийся объем демпфирующей полости 5. Вытесняемая жидкость из полости 5 выходит через уменьшающееся сечение, что обуславливает возникновение в ней давления, воздействующего на плунжер 7.
Со стороны пускового устройства к пусковой трубе герметично пристыкована дополнительная секция, корпус 8 которой одновременно является и корпусом баллона с газом (воздухом) высокого давления, с образованием расширительной камеры 9 ограниченной с другой стороны основанием поршня 3.
В расширительной камере размещены пусковой 10 с электромагнитным приводом и основной 11, установленный в корпусе ресивера с выходной магистралью в сторону расширительной камеры, клапаны. В конструкции основной части пусковой трубы для работы поршня 3 установлены упругий кольцевой стопор 12 и упоры 15, под челноки 13 подводного аппарата в поршне выполнены пазы 14.
Можно отметить, что одним из главных достоинств предлагаемой схемы является ее качественное упрощение за счет совмещения ее элементами нескольких функций, что, несомненно, отвечает требованию по повышению технологичности каждого элемента и комплекса в целом. Например, при отказе от устанавливаемых в пусковой трубе направляющих для изделия, применение поршня с простейшим уплотнением в пусковой системе ТПК предусматривает выполнение им следующих функций:
— обеспечивать в походном положении совместно с кольцом обтюрации поперечную и продольную фиксацию изделия, а также его продольное направление при пуске за счет направляющих пазов;
Рис. 58. Схема транспортно-пускового контейнера.
— разделять рабочую (расширительную) полость и полость пусковой трубы;