Tehnologie militară de ultimă oră

În această vară, va fi prezentat unul dintre regii necoronați ai adâncurilor mării răcoroase ale Nordului, cel mai rapid submarin produs în serie, proiectul 705, probabil mai bine cunoscut sub numele de SSN de clasă Alpha.

/ Strict vorbind, incorect, dar în locul cuvântului submarin, cuvântul „navă” a fost adăugat textului în multe cazuri, iar în locul clasei (navei), tipul a fost adăugat pentru o citire mai ușoară. Portavion vs. să fie cruțat de apostolii navei-mamă! /

Rezultatul acestei linii de gândire a fost proiectul 673, care a fost un proiect fără turn. Cu aceasta, scopul a fost de a minimiza rezistența corpului pe barca deja foarte ușoară și mică. Ar fi fost realizat din 673 titan, cu un grad extrem de înalt de automatizare și, prin urmare, un număr mic de personal. Singura elice a fost alimentată de un reactor lichid răcit cu metal la 40.000 de cai putere. Cu doar 1.500 de tone de deplasare a apei de suprafață, tipul ar fi atins viteze mai mari de 40 de noduri. În cursele de suprafață, un suport extensibil a servit drept pod. Cu toate acestea, totuși, modelul 673 a fost atât de inovator, adică neobișnuit, încât în schimb marina sovietică a dorit un plan bazat pe fundații similare, dar mai conservator. Acesta a devenit proiectul 705.

Deasupra este un excelent desen secțional al Proiectului 673, modificat cu nume maghiare. Corpul aproape perfect aerodinamic urmărește aspectul contemporan, în plus față de compartimentele mici, datorită dimensiunilor mici (vezi orificiul de ieșire din față al tuburilor torpilelor). Mai jos este ilustrată o schiță curată a unei cutii de machete - 673 dă astfel impresia unei mașini de ucis fragile sau a unei torpile foarte mari (surse: deasupra, dedesubt)

Merită să aruncăm o privire la un plan similar din SUA, dar un deceniu mai târziu, Project CONFORM. La sfârșitul anilor 1960, planurile s-au mutat de-a lungul a trei linii principale pentru a crea un nou submarin de vânătoare, dintre care una era o idee foarte avansată, de asemenea fără un turn, Project CONFORM. Pe o navă cu torpile mai mari și mai multe și sisteme extrem de automatizate, periscopii și antenele nu s-ar fi retras în corp într-o manieră retractabilă, ci pliabilă, creând mai puține descoperiri în fuzelajul rezistent la presiune. Cu toate acestea, utilizarea reactorului S5G ar fi fost și mai importantă. De asemenea, ar putea funcționa la putere medie cu circulație naturală, adică nu avea nevoie de pompe (relativ) zgomotoase. Cu aceasta, submarinul ar fi putut patrula extrem de liniștit la viteze mai mici, posibil medii, ceea ce este o abilitate cheie. În ciuda corpului foarte raționalizat, se așteptau la „doar” o viteză maximă de 30 de noduri. Spre deosebire de Proiectul 673, pe de altă parte, era o unitate de 4.800 de tone și o putere pe osie de 20.000 de cai putere, așa că pe o navă mai grea, dezavantajul de 10 noduri a venit ușor împreună cu mașini mai mici.

Macheta unui submarin cu soluții radical noi construite sub CONFORM (sursa ambelor imagini)

Considerații de proiectare pentru un submarin de vânătoare foarte rapid

În iunie 1959, noul șef al SZKB-143, V. I. Dubovichenko, a organizat o întâlnire a inginerilor săi pentru a-l contacta pe fizicianul Anatoly Petrovich Alexandrov de la Academia Sovietică de Științe, având în vedere provocările tehnice extraordinare. L-a însoțit și Valery Vladimirovici Trapeznyikov, care a fost directorul Institutului pentru inginerie de control și mecanică la distanță, care a fost numit ulterior după el. Gradul ridicat de automatizare necesar pentru submarin a fost una dintre principalele probleme, astfel încât prezența lui Trapezhnikov a fost esențială. Până la sfârșitul anului, atât flota, cât și aparatul de stat au susținut ideea. Interesant este însă că Petrov însuși a ratat Mihail Georgijevici Rusanov, condus de un inginer șef excelent și creativ, și-a continuat cariera la SzKB-143 și mai târziu la biroul CRI-45, care se ocupa de hidroacustică și hidrodinamică.

Rezoluția comună nr. 704-290 a Comitetului Central al Partidului Comunist al Uniunii Sovietice și a Consiliului de Miniștri, adoptată la 23 iunie 1960, a declarat că, pe baza planurilor de studiu prezentate, actualul Proiectul 705 Liră (Lira, adică lira ca instrument sau ca un fel de pește), un design detaliat al unui submarin revoluționar de nouă tehnologie. Până la sfârșitul anului, academicienii A. I. Lejpunsky și A. G. Yosifyan s-au alăturat, de asemenea, dezvoltării.

Aceasta însemna că un anumit material (de obicei un lichid) într-un fel (printr-o reacție chimică) a format o cantitate mare de gaz care ar putea fi introdusă în turbină. Deoarece acesta nu este un sistem de propulsie închis, acesta poate oferi doar un interval limitat în dimensiunile unui submarin nuclear. Printre metodele de propulsie independentă de aer (AIP) utilizate până în prezent, nu există un generator de gaz, doar pentru câteva tipuri de torpile care se află la doar câteva zeci de kilometri. Nu este surprinzător că au ajuns să rămână la sursa de energie nucleară.

Un altul, nr. 855-201, emis în 1961. decizia a autorizat o echipă condusă de Alexandrov, mai largă decât proiectanții SZKB-143, să „abate de la procedurile standard de construcție a navelor de război” pentru a crea noul tip ambițios. Tot în ’61, Proiectul 673 a fost abandonat definitiv, astfel încât resursele sale au fost date SzKB-143. Ideile inițiale prezentate până acum au fost astfel foarte mult schimbate din mers, dar următoarele au fost puse în aplicare neschimbate.

Astăzi, etapele complete ale turbinelor cu gaz (tehnologia blisk) sunt decupate dintr-un singur bloc de titan cu o mașină cu fascicul de electroni 3D. Cu toate acestea, în anii ’50, sovieticii au acumulat complet necazurile sovieticilor în aplicația lor tehnică cu un metal de tranziție excelent în aproape toate proprietățile sale mecanice (sursă)

După cum sa menționat deja, cea mai mare problemă a conceptului a fost imediat clară din toate acestea: submarinul va fi foarte tare la 40 de noduri. Acest lucru, la rândul său, a spus ideea, nu este nici o problemă, deoarece atunci când nava accelerează, oricum a intrat deja în contact de luptă; patrulele nu sunt cu adevărat planificate cu acest tip. Desfășurarea tipică într-un război ar fi fost o plecare fulgerătoare de la baza avansată și sosirea într-o zonă de luptă. Pe de altă parte, deoarece uneori este necesară o mișcare ușoară, precum și o manevră fină ocazională, un angrenaj mai mic a fost plasat în exteriorul celor două ghidonuri de scufundare spate, rotind elice cu două brațe. Un alt scop, derivat direct din ideea defensivă SSBN originală, a fost motoarele auxiliare. Proiectul 705s a trebuit să poată rămâne fără port fără întârziere imediat ce au primit alerta. Prin urmare, nici ei nu mai puteau aștepta remorchere, ci trebuiau să se manevreze în porturile lor posibil înguste, ceea ce necesită (de asemenea) o propulsie precis controlabilă.

Reactor nuclear răcit cu plumb-bismut, unul dintre fundamentele proiectului 705

Tehnologie reactor răcit cu metal lichid

Uniunea Sovietică a început proiectarea reactorului său răcit cu metal lichid în scopuri navale (militare) la începutul anilor 1950. Primul, proiectul 627 și 658, a folosit o tehnologie relativ simplă a apei sub presiune. După cum sa discutat în seria despre crucișătoarele de luptă Kirov, apa este circulată între tijele de combustibil într-un astfel de reactor. Apa moderează (încetinește) neutronii, permițând (printre mulți alți factori, desigur) menținerea reacției în lanț și, de asemenea, disipând căldura generată. Pentru ca sistemul să fie construit în acest mod să fie suficient de eficient, apa trebuie menținută sub presiune ridicată pentru a preveni fierberea.

Datorită ciclului său de funcționare mai zgomotos, un reactor cu apă clocotită nu este utilizat în scopuri marine, deși, în principiu, este o tehnologie cu un design mai simplu. Un alt argument important împotriva contaminării turbinei în această soluție este că, de exemplu, este foarte recomandat să minimizați zonele radioactive pe submarinele mici.

La fel ca centralele nucleare care folosesc apă în primul circuit de răcire (circuitul primar), reactoarele de apă sub presiune au parametri de abur mai răi decât cazanele cu combustibil fosil. Acest lucru este exacerbat de o serie de compromisuri din cauza lipsei de spațiu, rezultând în general o eficiență de 20-25%.

Recunoscând toate acestea, sovieticii au căutat un agent frigorific alternativ. Gama nu este foarte largă, mai ales pentru un tip folosit pe o navă de război. Așa au ajuns să folosească metale lichide, dintre care multe sunt, de asemenea, excluse. Deși eutecticul de sodiu potasiu lichid (NaK-78) a fost ales pentru utilizarea spațiului la -11 ° C în cazul sistemului satelit Legenda, eutecticul de plumb-bismut (44,5) a fost ales pentru navele în care condițiile nu erau atât de extreme. % Pb și 55,5% Bi). Prin comparație, SUA au ales un tip răcit cu sodiu, General Electric S2G, pentru SSN-575 Seawolf contemporan. Sodiul are proprietăți de coroziune și termohidraulice favorabile; ambele sunt extrem de importante în funcționarea reactoarelor nucleare. Aceste beneficii oferă, de asemenea, o ușurare semnificativă a materialelor structurale și a combustibililor. Cu toate acestea, reacționează violent cu aerul și apa, care sunt omniprezente pe un submarin.

SSN-575 Seawolf cu un reactor răcit cu sodiu este un desen deosebit. Nava este similară cu proiectele contemporane 627 și 645, dar se poate distinge de acestea prin turnul său în trepte. De altfel, nava este o rudă apropiată cu SSN-571 Nautilus, primul submarin nuclear din lume (sursă)

Cu toate acestea, în timpul funcționării, poloniul 210 se formează din izotopul 209 al bismutului prin iradiere cu neutroni, care este unul dintre cei mai periculoși izotopi radioactivi din punct de vedere biologic. Printre principalele dezavantaje se află natura extrem de corozivă a eutecticii, astfel încât circuitul primar necesită materiale structurale de bună calitate. Din acest motiv, parametrii chimici ai agentului frigorific, în special puritatea acestuia, trebuie păstrați în limite stricte și este foarte important să eliminați oxizii metalici formați în timpul funcționării. Un alt negativ minor este că bismutul, spre deosebire de plumb, este, de asemenea, foarte scump.

Având în vedere toate acestea, greutatea totală mai mică disponibilă (-300 tone) a decis rapid în favoarea reactorului răcit cu plumb-bismut, spre deosebire de un tip de apă sub presiune capabil de aceeași putere (40 mii de cai putere pe arbore).

Implementarea noului reactor: K-27

Logo-urile de astăzi ale IPPE, Gidropress și OKBM. Institutele de odinioară independente fac acum parte din conglomeratul de stat (civil și militar) al industriei nucleare, Roszatom (surse: IPPE, Gidropress, OKBM)

NITI a fost înființată în 1962 ca parte a Institutului Kurchatov, special pentru testarea reactoarelor nucleare marine, în Sosnovy Bor lângă Leningrad, care a fost fondată cu patru ani mai devreme ca oraș închis. Gidropressz - acum cu zeci de ani de experiență în posesia sa - dezvoltă reactoare cu apă sub presiune ale centralei electrice VVER, inclusiv vechiul și noul tip Paks.

Pentru început, atât Gidropress, cât și NITI au construit un reactor experimental, fostul 27/VT și cel din urmă KM-1. Construcția modelului 27/VT a început în 1953, la doar un an după tipul de submarin sub presiune. Unitatea termică de 70 MW conținea 2.735 tije de combustibil uraniu-beriliu, a căror disipare a căldurii ar putea fi influențată de 16 tije de control din carbură de bor. Fidel unui dispozitiv experimental, temperatura dintre ramurile de intrare (235 ° C) și ieșire (440 ° C) a crescut cu doar 205 ° C.

Următorul pas a fost în 1962, când a fost lansat K-27, singurul membru al clasei Project 645. Unitatea modificată, bazată pe clasa Project 627A/noiembrie, a fost echipată cu două reactoare RM-1 (în altă parte VT-1), fiecare cu o putere termică de 73 MW, fabricate de Gidropressz și IPPE. A fost demonstratorul tehnologic al răcirii cu plumb-bismut. Nava avea probleme mecanice continue, dar s-a dovedit a fi potrivită pentru repetiții. În 1967, chiar și combustibilul a fost schimbat, ceea ce este dificil pe de o parte și mai ușor pe de altă parte, deoarece designul ridică esențial zona reactorului unul câte unul și o pune în poziție, adică nu trebuie să se ocupe cu ansamblurile de combustibil unul de unul. Cu toate acestea, nu s-au putut bucura mult timp în noua zonă, deoarece în 1968 reactorul de stânga a fost distrus. Acest lucru va fi discutat în detaliu mai târziu.

În orice caz, K-27 a arătat calea către proiectul 705, dar la prima vedere au reprezentat și un salt generațional în comparație cu acesta.

Astfel, RM-1 nu a putut fi transferat în compartimentul care conține reactorul, care nici măcar nu a fost vizitat de numărul mic de personal așa cum era planificat pentru întreaga desfășurare, doar către departamentul de la distanță - ar fi trebuit să fie mult mai fiabil . Sub supravegherea lui Lejpunsky, care lucra atunci la Institutul de Energie Fizică (FEI), au fost dezvoltate două tipuri de reactoare. Probabil cu același tip de sisteme auxiliare, dar nu toate, puterea de căldură preconizată în ambele cazuri a fost de 155 MW. La TVEL, Elektrostál, combustibilul a fost închis într-un oțel inoxidabil, tip pastilă, ca un aliaj de uraniu și beriliu. Aproximativ 90% din conținutul de uraniu era U-235, sursa primară de energie, ceea ce înseamnă că îmbogățirea era de calitate pentru arme. Desigur, acest lucru s-a datorat rezervelor de energie suficiente pentru o durată de viață de 15 ani. Masa totală a uraniului este de aprox. A fost de 200 kg, deci este foarte semnificativ în comparație cu această calitate. În cazul modelului RM-1, au fost utilizate tije de control europium, probabil și în cele două modele utilizate pe proiectul 705. Acestea au fost activate foarte puternic în timpul funcționării din cauza radiației neutronice.

Mai sus: întrucât nu există nicio imagine a reactoarelor în sine (au fost făcute numai în timpul scoaterii din funcțiune, vezi mai târziu), în schimb o fotografie nu mai puțin interesantă arată intrarea stângă a apei care răcește reactoarele. Mai jos: schița circuitului de răcire extern și a unității auxiliare

Imaginea arată compartimentul care conține reactorul, dar, din păcate, nu se observă prea multe despre dispunerea reală (generatoare de abur, compensator de volum, pompe principale de circulație etc.)

Un tip de reactor este cel care a fost finalizat mai devreme OK-550 a fost din care N. M. Carev și Afrikantov însuși au fost proiectanții șefi, așa că OKBM a lucrat la asta. La fel ca și celălalt tip, proiectarea zonei active aici a fost realizată în primul rând de Institutul de Energie Fizică (FEI). OKBM și Gidropress au proiectat de fapt elementele mecanice aferente. Circuitul primar al OK-550 a constat din fire triple divizate, dar nu există mai multe informații despre acesta. Acest lucru înseamnă probabil că vasul reactorului a fost rupt într-un singur loc pentru agentul frigorific și că duza de ieșire a fost ramificată în trei direcții. Acest lucru este avantajos pentru rezistența containerului, deși uniformitatea sarcinii de căldură s-ar fi putut deteriora în acest fel. Un alt motiv poate fi faptul că nu au putut sau nu au vrut să folosească o singură pompă din alte motive, așa că au fost necesare trei piese pentru cele trei secțiuni separate ale conductei. (Această soluție nu este necunoscută nici pentru alte tipuri de reactoare, este de obicei utilizată datorită puterii reduse a pompelor disponibile.)

Concurentul OKB Gidropressz, sub conducerea lui V. V. Stekolnikov și cu participarea fabricii de mașini Podolsk, a proiectat BM-40A reactor. Aici, două linii de circuit primar separate în mod normal și o pompă de circulație principală au fost folosite pentru a curge eutecticul. Tipul generatorului de abur este MP-7M. Deși tipul a fost un succesor al RM-1, cu siguranță au învățat din defectele sale. Unele dispozitive (probabil pompele în primul rând) au fost așezate pe amortizoare pneumatice pentru a reduce vibrațiile transmise la corp, cu alte cuvinte zgomotul produs de submarin.

Pe site-ul Gidropress, un scurt raport despre reactoarele răcite cu plumb-bismut, care prezintă atât Proiectul 645, cât și 705, oferă această imagine. În dreapta este cu siguranță o secțiune a BM-40A, chiar dacă nu foarte bine. Aceasta poate fi singura imagine a reactorului pe net (sursă)

Amabilitatea lui K0C1, un videoclip adăugat în mai 2020, cu o serie de detalii minunate. După cum a subliniat în comentariul său, reactorul apare la 1:12 și 1:31. Deoarece titlul videoclipului menționează K-64 (vezi mai târziu), acesta trebuie să fie OK-550