Цього літа буде представлений один з некоронованих королів надр прохолодних Північних морів, найшвидший серійний підводний човен, проект 705, ймовірно, більш відомий як альфа-клас SSN.
/ Строго кажучи, неправильно, але замість слова підводний човен до тексту у багатьох випадках додано слово "корабель", а замість класу (корабель) тип додано для більш плавного читання. Авіаносець проти апостоли материнського корабля також будуть пощаджені!
Результатом цього напряму думок став проект 673, який був проектом без вежі. Завдяки цьому метою було мінімізувати опір тіла на і без того дуже легкому і маленькому човні. Він був би виготовлений з 673 титану з надзвичайно високим ступенем автоматизації і, отже, невеликою кількістю персоналу. Єдиний гвинт живився від реактора з рідким металевим охолодженням потужністю 40000 кінських сил. Маючи лише 1500 тонн витіснення поверхневої води, тип мав би досягти швидкості, що перевищує 40 вузлів. У поверхневих подорожах розширювана підставка служила мостом. Однак при всьому цьому 673 був настільки інноваційним, тобто незвичним, що натомість радянський флот хотів отримати план, заснований на подібних засадах, але більш консервативний. Це стало проектом 705.
Вгорі чудовий розріз проекту 673, модифікований угорськими назвами. Майже ідеально обтічний корпус, крім малих відсіків, дотримується сучасного планування завдяки своїм невеликим розмірам (див. Передній вихід торпедних трубок). Нижче наведена ілюстрація чистого викиду макета - 673 таким чином створює враження крихкої машини для вбивства або дуже великої торпеди (джерела: вгорі, внизу)
Варто поглянути на подібний, але через десять років план США, проект CONFORM. Наприкінці 1960-х плани рухались за трьома основними лініями щодо створення нової мисливської підводного човна, одна з яких була високодосконалою ідеєю, також без башти, проект CONFORM. На кораблі з більшими та більшими торпедами та високоавтоматизованими системами перископи та антени не втягнулися б у тіло висувним, але складаним способом, створюючи менше проривів у стійкому до тиску фюзеляжі. Однак використання реактора S5G було б ще важливішим. Він також міг працювати на середній потужності з природною циркуляцією, тобто йому не були потрібні (відносно) шумні насоси. З цим підводний човен міг надзвичайно тихо патрулювати на менших, можливо середніх швидкостях, що є ключовою здатністю. Незважаючи на дуже обтічний корпус, вони очікували “лише” максимальної швидкості 30 вузлів. На відміну від Project 673, з іншого боку, це був 4800-тонний агрегат і 20000 кінських сил потужності осі, тому на більш важкому кораблі недолік у 10 вузлів легко поєднувався з меншими машинами.
Макет підводного човна з кардинально новими рішеннями, побудованими в рамках CONFORM (джерело обох зображень)
Міркування щодо проектування дійсно швидкого мисливського підводного човна
У червні 1959 р. Новий керівник СЗКБ-143 В. І. Дубовиченко організував зустріч своїх інженерів для зв’язку з фізиком Анатолієм Петровичем Александровим з Радянської академії наук, враховуючи надзвичайні технічні завдання. Супроводжував його і Валерій Володимирович Трапезников, який був директором Інституту інженерної техніки та дистанційної механіки, який згодом був названий його іменем. Високий ступінь автоматизації, необхідної для підводного човна, була однією з головних проблем, тому присутність Трапежникова була вкрай важливою. До кінця року і флот, і державний апарат підтримали цю ідею. Цікаво, проте, сам Петров пропустив Михайло Георгійович Русанов, на чолі з чудовим та креативним головним інженером, він продовжив свою кар'єру в SzKB-143, а пізніше в офісі CRI-45, який займався гідроакустикою та гідродинамікою.
Спільна постанова ЦК Комуністичної партії Радянського Союзу та Ради Міністрів № 704-290, прийнята 23 червня 1960 р., Стверджувала, що на підставі поданих планів дослідження Проект 705 Ліра (Ліра, тобто ліра як інструмент або як різновид риби), детальний дизайн революційної нової технології підводного човна. До кінця року до розробки долучилися також академіки А. І. Лейпунський та А. Г. Йосифян.
Це означало, що даний матеріал (як правило, рідина) якимось чином (за допомогою хімічної реакції) утворює велику кількість газу, який можна ввести в турбіну. Оскільки це не закрита рушійна система, вона може забезпечити лише обмежений діапазон розмірів атомної підводного човна. Серед методів повітряного незалежного рушія (AIP), що використовувались до цього часу, немає газогенератора, лише для кількох типів торпед, що складають лише кілька десятків кілометрів. Не дивно, що вони в кінцевому підсумку залишились біля джерела атомної енергії.
Інший, No 855-201, виданий в 1961 році. Рішення дозволило команді на чолі з Александровим, ширшою за конструкторів SZKB-143, "відступити від стандартних процедур будівництва військових кораблів", щоб створити новий амбіційний тип. Також у 61 році проект 673 був назавжди відмовлений, тому його ресурси були передані SzKB-143. Таким чином, початкові ідеї, представлені до цього часу, суттєво змінилися на льоту, але наступні реалізовані без змін.
Сьогодні повні стадії газових турбін (технологія blisk) вирізані з одного титанового блоку за допомогою 3D-електронно-променевої машини. Однак у 50-х роках Ради ґрунтовно накопичили проблеми Рад в їх технічному застосуванні з чудовим перехідним металом майже за всіма його механічними властивостями (джерело)
Як уже зазначалося, найбільша проблема з концепцією була відразу зрозуміла з усього цього: підводний човен буде дуже гучною на 40 вузлах. Це, в свою чергу, зазначає ідея, також не є проблемою, оскільки коли корабель прискорюється, він і так уже вступив у бойовий контакт; патрулювання цього типу насправді не планується. Типовим розгортанням у війні був би блискавичний виліт із передової бази та прибуття в зону бойових дій. З іншого боку, оскільки іноді потрібні ще м’які рухи, а також епізодичне дрібне маневрування, на зовнішній стороні двох задніх рульових рульових колодок розміщували меншу передачу, обертаючи дворукі гвинти. Ще однією метою, безпосередньо похідною від оригінальної оборонної ідеї SSBN, були допоміжні двигуни. Як тільки вони отримали попередження, проект 705 повинен був негайно закінчити порт. Тому вони також не могли чекати буксирів, їм доводилося маневрувати у своїх, можливо, вузьких портах, що вимагало (також) чітко керованого рушія.
Ядерний реактор зі свинцевим охолодженням вісмутом, одна з основ проекту 705
Технологія реактора з охолодженням рідкого металу
Радянський Союз розпочав проектувати реактор з рідким металевим охолодженням для (військових) морських цілей на початку 1950-х років. Перші, Проекти 627 та 658, використовували відносно простіші технології подачі води під тиском. Як обговорювалося в серії про кіровські бойові крейсери, вода циркулює між паливними стержнями в такому реакторі. Вода пом'якшує (уповільнює) нейтрони, дозволяючи (серед багатьох інших факторів, звичайно) підтримувати ланцюгову реакцію, а також розсіює тепло, що виробляється. Щоб система, побудована таким чином, була достатньо ефективною, воду потрібно утримувати під високим тиском, щоб запобігти її закипанню.
Через шумний робочий цикл реактор гарячої води не використовується для морських цілей, хоча в принципі це більш проста технологія. Іншим важливим аргументом проти забруднення турбін у цьому рішенні є те, що, наприклад, настійно рекомендується мінімізувати радіоактивні зони на малих підводних човнах.
Як і атомні електростанції, що використовують воду в першому контурі охолодження (первинний контур), водяні реактори під тиском мають гірші параметри пара, ніж котли на викопному паливі. Це посилюється низкою компромісів через брак місця, що призводить до загальної ефективності 20-25% загалом.
Визнаючи все це, Ради шукали альтернативний холодоагент. Діапазон не дуже широкий, особливо для типу, що використовується на військових кораблях. Ось так вони почали використовувати рідкі метали, про багато з яких також не може бути й мови. Хоча рідку евтектику калію натрію (NaK-78) було вибрано для використання в космосі при -11 ° C у випадку супутникової системи Legenda, для суден, де умови не були такими екстремальними, свинцевий евтектик вісмуту (44,5% Pb і 55,5 % Bi). Для порівняння, США вибрали охолоджуваний натрієм тип General Electric S2G для сучасного SSN-575 Seawolf. Натрій має сприятливі корозійні та термогідравлічні властивості; обидва вони надзвичайно важливі в роботі ядерних реакторів. Ці переваги також забезпечують значне полегшення конструкційних матеріалів та палива. Однак він також бурхливо реагує з повітрям та водою, які всюдисущі на підводному човні.
Морський вовк SSN-575, виготовлений з реактором, що охолоджується натрієм, - чудовий малюнок. Корабель схожий на сучасні проекти 627 та 645, але все ще може відрізнятися від них своєю ступінчастою вежею. До речі, корабель є близьким родичем SSN-571 Nautilus, першої у світі атомної підводного човна (джерело)
Однак під час експлуатації полоній 210 утворюється з ізотопу 209 вісмуту шляхом нейтронного опромінення, який є одним з найбільш біологічно небезпечних радіоактивних ізотопів. Серед основних недоліків - надзвичайно корозійний характер евтектики, тому первинний контур вимагає якісних конструкційних матеріалів. З цієї причини хімічні параметри холодоагенту, особливо його чистота, повинні дотримуватися в строгих межах, і дуже важливо видаляти оксиди металів, що утворюються під час роботи. Ще одним незначним негативом є те, що вісмут, на відміну від свинцю, також дуже дорогий.
Враховуючи все це, нижча доступна загальна вага (-300 тонн) швидко вирішила на користь реактора з охолодженням свинцем та вісмутом, на відміну від типу води під тиском, здатного до такої ж потужності (40 тис. Кінських сил на шахті).
Впровадження нового реактора: К-27
Сьогоднішні логотипи IPPE, Gidropress та OKBM. Колись незалежні інститути зараз входять до складу державного (цивільного та військового) конгломерату ядерної промисловості Розатом (джерела: IPPE, Gidropress, OKBM)
NITI була створена в 1962 році як частина Курчатовського інституту, спеціально для випробування морських ядерних реакторів, у Сосновому Борі поблизу Ленінграда, який був заснований чотирма роками раніше як закрите місто. Компанія Gidropressz, яка вже має десятиліття досвіду, розробляє реактори з водою під тиском електростанції VVER, включаючи старий та новий тип Paks.
Для початківців як Gidropress, так і NITI побудували експериментальний реактор, перший 27/VT, а другий KM-1. Будівництво 27/VT розпочалося в 1953 році, лише через рік після підводного човна під тиском. Теплова установка потужністю 70 МВт містила 2735 ураново-берилієвих паливних стрижнів, на тепловіддачу яких міг впливати 16 стержнів управління карбідом бору. Як і у експериментального пристрою, температура між вхідними (235 ° C) і вихідними (440 ° C) гілками зросла лише на 205 ° C.
Наступним кроком був 1962 рік, коли був запущений К-27, єдиний представник класу Project 645. Модифікований блок, заснований на класі Проекту 627А/листопад, був оснащений двома реакторами RM-1 (в інших місцях - VT-1), кожен з тепловою потужністю 73 МВт, вироблений Gidropressz та IPPE. Це був технологічний демонстратор свинцево-вісмутового охолодження. Корабель мав постійні механічні проблеми, але виявився придатним для репетицій. У 1967 році було замінено навіть паливо, що важко, з одного боку, забезпечити безперервний рідкий стан, а з іншого боку, оскільки конструкція по суті піднімає зону реактора одну за одною і ставить нову на її місце, тобто немає необхідності мати справу з паливними збірками індивідуально. Однак радіти новій зоні вони не могли довго, бо в 1968 році лівий реактор був зруйнований. Це буде детально обговорено пізніше.
У будь-якому випадку, К-27 показав шлях до Проекту 705-х, але на перший погляд вони також представляли стрибок поколінь у порівнянні з ним.
Таким чином, RM-1 не міг бути переданий в відсік, що містить реактор, який навіть не відвідував невелика кількість персоналу, як планувалося протягом усього розгортання, лише у віддалений відділ - він повинен був бути набагато надійнішим . Тому під керівництвом Лейпунського, який тоді працював в Інституті фізичної енергії (FEI), розроблялися два типи реакторів. Можливо, для однотипних деяких, але не всіх допоміжних систем очікувана теплова потужність в обох випадках становила 155 МВт. У TVEL, Elektrostál, паливо було закрите у вигляді нержавіючої сталі пастильного типу у вигляді сплаву урану та берилію. Близько 90% вмісту урану було U-235, основним джерелом енергії, тобто збагачення було збройовим. Звичайно, це було пов’язано з достатніми запасами енергії протягом 15 років життя. Загальна маса урану становить приблизно Це було 200 кг, тож це дуже суттєво порівняно з цією якістю. У випадку з RM-1 були використані стержні контролю європію, імовірно, також у двох моделях, що використовувались на проекті 705. Вони активувались дуже сильно під час роботи через нейтронне випромінювання.
Вгорі: оскільки немає зображення самих реакторів (вони були зроблені лише під час виведення з експлуатації, див. Далі), замість не менш цікавої фотографії є лівий вхід води, що охолоджує реактори. Внизу: креслення зовнішнього контуру охолодження та допоміжного приводу
На малюнку зображений відсік, що містить реактор, але, на жаль, мало що видно щодо фактичного плану (парогенератори, компенсатор обсягу, основні циркуляційні насоси тощо).
Одним із типів реакторів є той, який був добудований раніше ОК-550 головним конструктором якого був Н. М. Карев та сам Африкантов, тому над цим працював ОКБМ. Як і для іншого типу, проектування активної зони тут в першу чергу було зроблено Інститутом фізичної енергії (FEI). OKBM та Gidropress фактично спроектували відповідні механічні елементи. Первинний контур ОК-550 складався з потрійних розділених проводів, але більше інформації про нього немає. Це, мабуть, означає, що корпус реактора був розбитий в одному місці для холодоагенту, і ця вихідна форсунка була розгалужена в трьох напрямках. Це вигідно для міцності контейнера, хоча рівномірність теплового навантаження, можливо, погіршилася таким чином. Іншою причиною може бути те, що вони не могли або не хотіли використовувати один насос з інших причин, тому для трьох окремих ділянок труби були потрібні три частини. (Це рішення також невідоме для інших типів реакторів, воно зазвичай використовується через низьку потужність доступних насосів.)
Конкурент OKB Gidropressz під керівництвом В. В. Стекольникова та за участю Подільського машинобудівного заводу спроектував БМ-40А реактор. Тут для потоку евтектики використовувались дві нормально розділені лінії первинного контуру та головний циркуляційний насос. Тип парогенератора - МР-7М. Хоча тип був наступником RM-1, вони, безсумнівно, навчилися на його недоліках. Деякі пристрої (насамперед насоси) були розміщені на пневматичних амортизаторах, щоб зменшити вібрації, що передаються на корпус, іншими словами шум, який видає підводний човен.
На сайті Gidropress короткий звіт про реактори з охолодженням свинцевим вісмутом, що містять проекти 645 та 705, дає таку картину. Справа, звичайно, є ділянка БМ-40А, навіть якщо не дуже добре. Це може бути єдине зображення реактора в мережі (джерело)
Надано K0C1, відеодоповненням у травні 2020 року з низкою чудових деталей. Як він зазначив у своєму коментарі, реактор з'являється о 1:12 та 1:31. Оскільки в назві відео згадується K-64 (див. Далі), це повинен бути OK-550