Какова потребность российского флота в ДЭПЛ с воздухонезависимой установкой?

«Две дизель-электрические лодки проекта 677 «Лада» будут переданы российскому флоту в 2018-2019 гг. Следующие лодки будут строиться по новому проекту «Калина». Проект «Калина» разработки ЦКБ МТ «Рубин» уже есть, но он пока не одобрен и не согласован с Минобороны. Главными особенностями этого проекта станет штатная анаэробная (воздухонезависимая) энергетическая установка» (РИА «Новости»).

“Не одобрен” и “не согласован” означает, что сроков нет.
Долгая и безрезультатная эпопея с созданием отечественной ДЭПЛ с воздухонезависимой установкой (ВНЭУ) наводит на простую мысль: нужна ли она вообще?

Во-первых, не получается.
Во-вторых, какова потребность в лодках, оснащенных ВНЭУ, для российского флота?

Что касается первого пункта, то в России объективно наблюдается отсутствие технологической базы для производства анаэробных силовых установок (разумеется, при наличии массы патентов и идей). Вы много слышали про отечественные топливные элементы? Попытки делались неоднократно. В 2005 году усилиями Российской академии наук и компании "Норильский никель” была учреждена Национальная инновационная компания “Новые энергетически проекты” (НИК НЭП) в области водородной энергетики и топливных элементов. Как и любая компания, содержащая в своем названии “инновации”, НИК НЭП быстро ликвидировалась (в рамках решения “Норникеля” по избавлению от убыточных активов).

Энергетическая установка — самый сложный элемент, определяющий параметры любой системы. Единственным конкурентоспособным российским изделием в области корабельных силовых установок является ядерный реактор. Но об этом поговорим чуть позже.

На сегодняшний день появление электрохимических генераторов российского производства похоже на научную фантастику. Менее сложный по конструкции двигатель Стирлинга имеет свои проблемы (охлаждение, жидкий кислород), при том объективно создает вчетверо больший уровень шума, чем ЭХГ.

Отечественные аналоги паротурбинной установки закрытого цикла (ПТУЗц) по типу французской MESMA также отсутствуют. Ко всему, такой двигатель — не лучшее решение; ПТУЗц обеспечивает вдвое меньшую дальность хода по сравнению с ЭХГ.

Необходимость?
Дизель-электрические ПЛ каждые 2-3 дня всплывают на поверхность для подзарядки аккумуляторных батарей. От использования шноркеля (РДП, для работы дизеля на перископной глубине) в боевых условиях лучше отказаться. Лодка становится беспомощной; из-за грохота дизелей она не слышит ничего, а её слышат все.
Большой противолодочный корабль и "Варшавянка"

Идея об оснащении ДЭПЛ гибридной силовой установкой (дизель + вспомогательная анаэробная ЭУ), которая сможет продлить нахождение в подводном положении, родилась далеко не сегодня. Первые экспериментальные образцы (например, советский проект А615, построено 12 лодок) использовали дизельную ЭУ закрытого цикла с сжиженным кислородом и поглотителем углекислого газа. Практика показала высокую пожароопасность такого решения.

Современные неатомные подлодки используют значительно менее мощные, но более безопасные ВНЭУ, примеры которых были рассмотрены выше. Стирлинг, ЭХГ или ПТУЗц.

При экономичном расходе химсоставов и окислителя они способны непрерывно находиться под водой на протяжении 2-3 недель. При этом лодка не лежит на грунте, а может непрерывно двигаться на 5 узлах. С точки зрения специалистов, этого вполне достаточно для скрытного патрулирования в указанном квадрате и «подкрадывания» к проходящим мимо позиции вражеским кораблям.

Главная проблема — стоимость. Сравнительный анализ зарубежных НАПЛ показывает, что современная лодка с ВНЭУ обходится военному флоту по цене 500-600 млн. евро за штуку.

Как показывает мировая практика, примерно за такую же сумму можно построить лодку, способную находиться под водой не 2-3 недели, а пару месяцев. При этом ей не требуется ползать 5-узловым ходом, экономя окислитель.

Оперативная скорость 20 узлов на протяжении большей части похода. Скрытное развертывание в любой точке океана. Неограниченный маневр и сопровождение корабельных ударных групп.

Это “Рубин”. Серия из шести французских АПЛ, ставших самыми маленькими атомными подлодками в мире. При длине корпуса 74 метра их надводное водоизмещение составляет всего 2400 тонн (подводное — 2600 т).
 

По официальным данным, малютка “Рюби” получилась в шесть раз дешевле американского “Сивулфа” (≈350 млн. долл. в ценах 1980-х гг.). Даже с поправкой на инфляцию сегодняшняя стоимость такой лодки может сравниться с самыми “продвинутыми” НАПЛ стран Европы и Дальнего востока. Немецко-турецкий контракт — 3,5 млрд. евро за шесть субмарин с ЭХГ; Япония — 537 млн. долл. за подлодку “Сорю” с более простым и дешевым двигателем Стирлинга.

“Рубин”, этот миниатюрный атомоход, не является супергероем, способным сокрушить любого и безраздельно доминировать в морских глубинах. Один из многих типов АПЛ третьего поколения со скромным набором характеристик. Но даже при своих компромиссах “Рубин” на голову превосходит по боевым возможностям любую “дизелюху” со вспомогательной ВНЭУ.

Подобно тому, как надводные корабли с тепловым двигателем (дизель — КТУ — ГТУ) абсолютно превосходят морских средства с альтернативными источниками энергии (ветер, солнечные батареи и т.д.). Слишком слабые и ненадежные полумеры, неспособные обеспечить длительную и надежную выработку требуемого кол-ва энергии.

Под водой дизели не работают. Единственным источником, способным обеспечить сравнимый уровень обеспечения энергией, был и остается ядерный реактор.
 

В 2009 году АПЛ "Изумруд" (фр. Emeraude) была привлечена к сканированию океанского дна и поиску обломков Эйрбас А330, разбившегося Южной Атлантике. Хороший пример, описывающий возможностей и операционную зону действия атомных ПЛ.

Скрытность
Как и любое техническое решение, ВНЭУ имеет свои преимущества и недостатки. Одним из главных “плюсов” движения под водой с использованием Стирлинга и ЭХГ называется повышенная скрытность лодки. Параметр, от которого зависит все.

Во-первых, меньшие габариты, а следовательно, меньшая площадь смачиваемой поверхности и меньшие гидродинамические шумы при движении. Продиктованные меньшими размерами неатомных подлодок.

Но, как указывалось выше, атомоход “Рюби” мало отличается по размерам от ДЭПЛ. По длине французская АПЛ идентична “Варшавянке”. Причём ширина корпуса “Рюби” меньше на два метра.

Тем не менее, наиболее заметным источником шума (особенно при малых скоростях), является силовая установка. Неатомные подлодки лишены гудящих насосов, обеспечивающих круговорот теплоносителя в реакторе. У них нет турбозубчатых агрегатов и мощных холодильных машин — только бесшумные аккумуляторы. Воздухонезависимая установка при работе не создает заметного шума и вибраций.

Все это, разумеется, верно: крадущаяся в глубине ДЭПЛ тише самого тихого атомохода. С одной поправкой: это различная техника для решения различных задач. Какая польза от высокой скрытности НАПЛ, если она просто неспособна в подводном положении пересечь океан? Так же, как неспособна сопровождать эскадру (АУГ или КУГ), идущую крейсерским ходом 18-20 узлов.

Два разных вида техники.

Выбор зависит от концепции применения ВМФ. Несмотря на очевидные преимущества ДЭПЛ (повышенная скрытность “черных дыр”, относительно низкая стоимость), США перестали строить “дизелюхи” еще 60 лет назад. По их мнению, оборонять побережье им не от кого. Все боевые действия ведутся на удаленных морских ТВД в европейских водах, Азии и на Дальнем Востоке. Там, куда могут добраться в срок только подводные атомоходы (не теряя скрытности и ни разу не поднимаясь на поверхность).

Аналогичного мнения придерживается Великобритания, где последние ДЭПЛ были сняты с вооружения в 1994 году. В настоящее время британский подводный флот полностью состоит из атомоходов (11 единиц в строю).

Шум — один из демаскирующих факторов в подводной войне.

Другой перспективный способ обнаружения связан с тепловым следом подлодки. Субмарина с реактором тепловой мощностью 190 МВт отдает морской воде 45 млн. калорий в секунду. Это повышает температуру воды в непосредственной близости от ПЛ на 0,2°С. Разница температур, достаточная для внимания чувствительных тепловизоров.

Шведская НАПЛ типа “Готланд” оперирует мощностями иного порядка. Два “Стирлинга” вырабатывают под водой полезную мощность 150 кВт, с учетом КПД, тепловая мощность машин составит 230...250 кВт.

190 и 0,25 мегаватт. У вас еще остались сомнения?

Правильно, сравнение некорректно. Вывод реактора лодки на полную мощность возможен только при исключительных обстоятельствах. На малых скоростях (5 узлов) атомные подлодки используют считанные проценты номинальной мощности реактора. Так, стратегическому 667БДР хватает 20% мощности реактора, причём только одного борта (18% — автоматическое ограничение системы управления и защиты реактора “Бриг-М”). Реактор другого борта держат в “холодном” состоянии.

Итого: из двух ЯР используется только один (90 МВт), на минимальной мощности (около 20%).

В дальнейшем основная часть этих мегаватт “теряется” на турбине. Джоули теплоты конвертируются в джоули полезной работы. Подводный ракетоносец высотой с 7-этажный дом приводится в движение. Перегретый пар (300°) на выходе из турбины превращается в 100-градусный “кипяток”, который направляют в конденсатор. Там он охлаждается, но не до абсолютного нуля, а всего лишь до 50°С. Вот эту разницу температур и требуется “рассеять” в забортном пространстве.
 

Японская НАПЛ типа "Сорю" с анаэробным двигателем Стирлинга

На практике тепловая следность подлодки определяется не тепловыми выбросами двигателя, а перемешиванием водных слоев при прохождении ПЛ. В этом смысле атомные ПЛ даже имеют преимущества перед НАПЛ. Форма их корпуса идеально подобрана для подводного хода, в то время, как большинство “дизелюх” вынужденно имеют выраженные “надводные” очертания (там, где они проводят половину своего времени).

Выводы
Среди стран-эксплуатантов ПЛ с воздухонезависимым двигателем — Израиль (тип “Долфин”), Швеция (“Готланд” и Проект А26), Греция, Италия, Турция, Ю. Корея и Португалия (немецкая ПЛ тип 214), Япония (тип “Сорю”), Бразилия, Малайзия, Чили (французский “Скорпен”). Примечательно, что сами французы, строящие отличные НАПЛ для других стран, полностью отказались от неатомных подлодок в пользу атомоходов (10 единиц).

Высокий спрос на ПЛ с анаэробной ЭУ формируют страны, желающие иметь современный и боеспособный флот, но не имеющие возможности построить и эксплуатировать АПЛ.

Атомная лодка — это не только корабль. Это сопутствующая атомная отрасль, технологии перезарядки ЯР, выгрузки и утилизации отработанного топлива. Инфраструктура базирования с особыми мерами безопасности и контроля.

У России, США, КНР, Франции и Великобритании эти технологии накапливались десятками лет. Остальным пришлось бы начинать все сначала. Поэтому для Греции, Малайзии и Турции иллюзия выбора между АПЛ и “дизелюхой” со вспомогательной ВНЭУ (по цене атомохода) имеет единственное решение. Неатомный подводный флот.

У России все иначе.

По состоянию на 2017 год военно-морской флот располагает 48 атомными подводными лодками и 24 ДЭПЛ, в т.ч. шестью новыми “Варшавянками” с обновленным гидроакустическим комплексом и крылатыми ракетами “Калибр”.
 

Атомные “акулы” предназначены для действий в любой точке Мирового океана. Дизель-электрические “Варшавянки” — рациональное решение для ближней морской зоны. Для действий в районах, для которых предназначены эти подлодки, наличие ВНЭУ не имеет большого значения. Двигаясь под водой самым медленным, 3-5 узловым ходом, “Варшавянка” переползет Черное море (от Крыма до побережья Турции) всего за одни сутки. Причём сделает то максимально тихо, в отличие от Стирлинга. Аккумуляторы не создают никакого шума.
 

Черноморский театр

Выбор между дорогостоящей ПЛ с анаэробной ЭУ и миниатюрным атомоходом (по типу французского “Рюби”) для России не имеет большого значения. В существующих реалиях и текущей концепции применения ВМФ для них просто не находится места.

Автор: Олег Капцов.