1970 kwietnia 8 roku, po zakończeniu służby wojskowej na Morzu Śródziemnym i wejściu na Atlantyk, radziecki atomowy okręt podwodny K-627 projektu 12A skierował się do swojej północnej bazy. Nagle w jej trzeciej komorze zapalił się nabój do regeneracji chemicznej, przeznaczony do oczyszczenia atmosfery statku. Po niedługim czasie ogień przerodził się w ogień w pełnym zakresie. Zgodnie z oczekiwaniami zadziałała ochrona awaryjna reaktorów, turbiny zatrzymały się. Zapasowego generatora diesla nie można było uruchomić, a atomową łódź podwodną pozostawiono bez prądu, co znacznie skomplikowało walkę o przetrwanie, która jednak trwała ponad trzy dni. Po wysadzeniu zbiorników balastowych łódź wynurzyła się. Tymczasem ogień rozprzestrzenił się po całym statku. W dwóch przedziałach rufowych wypaliły się uszczelki zaburtowe (uszczelki kabli wychodzących z mocnego kadłuba łodzi). Do przedziałów zaczęła napływać woda, co doprowadziło do pojawienia się narastającego ujemnego trymu (pochylenia do rufy). Dwa dni później wyschły dopływ powietrza pod wysokim ciśnieniem i nic nie było w stanie powstrzymać przepływu wody do przedziałów. Statek był skazany, trzeba było ratować załogę. Zbliżające się statki nawodne usunęły część marynarzy. Z centrum nadal napływały kategoryczne rozkazy - walczyć do końca, by uratować statek. Rankiem 52 kwietnia proces podwyższania trymu nabrał lawinowego charakteru, a łódź, zajęwszy niemal pionową pozycję rufą w dół, gwałtownie opadła na dno, zabierając ze sobą życie XNUMX marynarzy.
16 lat po tej tragedii kolejny sowiecki atomowy okręt podwodny ponownie znalazł się w niebezpieczeństwie na wodach Atlantyku. Teraz był to K-219, strategiczna łódź przewożąca w kopalniach 16 rakiet balistycznych z ładunkami nuklearnymi. 16 października 1986 r. w przedziale rakietowym w łodzi pełniącej służbę bojową wybuchł pożar. Przyczyną pożaru jest zniszczenie rakiety, a następnie naruszenie szczelności kopalni i przedostanie się składników paliwa rakietowego do przedziału. Co więcej, rozwój katastrofy przebiegał według znanego już scenariusza: pożar rozprzestrzenił się przez przedziały, wypaliły się uszczelnienia zaburtowe, do przedziałów dostała się woda, a w rezultacie coraz większe wykończenie, które doprowadziło do utraty stateczność wzdłużna łodzi. Po 15-godzinnej upartej, ale bezowocnej walce o uratowanie statku, został on szybko zalany. Tym razem wzięli pod uwagę smutne doświadczenia K-8 ib? Większość załogi została szybko przetransportowana na zbliżające się statki. Na łodzi pozostało tylko dziewięć osób, dowodzonych przez dowódcę statku. Pięciu z nich zdołało uciec, czterem wraz z atomową łodzią podwodną spoczywają na dnie oceanu na głębokości około 5000 m.
K-8
Projekt radzieckiego atomowego okrętu podwodnego 627A „Kit”. Weszła do Floty Północnej 31 sierpnia 1960 roku. Zmarła w Zatoce Biskajskiej 12 kwietnia 1970 roku.
K-219
Na łodzi w jednej z min doszło do wybuchu pocisku balistycznego. Trzy dni później, 6 października 1986 roku, łódź zatonęła w Oceanie Atlantyckim na głębokości 5500 m. B? Większość załogi została uratowana.
K-278 „Komsomolec”
Jedyna łódź projektu 685 „Fin”. Posiada absolutny rekord głębokości nurkowania wśród okrętów podwodnych - 1027 m. Zginęła w wyniku pożaru na Morzu Norweskim 7 kwietnia 1989 roku.
Niecałe trzy lata później marynarką sowiecką wstrząsnęła nowa tragedia - śmierć atomowego okrętu podwodnego Komsomolec. Ten wyjątkowy statek, zbudowany według projektu 685 opracowanego przez Centralne Biuro Projektowe Rubina (kod „Fin”), wszedł do Księgi Rekordów Guinnessa po ustanowieniu rekordu świata w głębokości nurkowania dla bojowych okrętów podwodnych w 1985 roku (1027 m). 7 kwietnia 1989 o godzinie 11, kiedy atomowy okręt podwodny, znajdujący się na głębokości 400 m, wracał z już piątej autonomicznej żeglugi, w jego rufowym 7 przedziale wybuchł pożar. Po 11 minutach łódź po wykonaniu awaryjnego wynurzenia znalazła się na powierzchni wzburzonego Morza Norweskiego. Rozpoczęła się desperacka walka o uratowanie statku. I znowu, jak w opisanych już przypadkach, przepływ wody do przedziałów rufowych doprowadził do pojawienia się negatywnego wykończenia.
O zanurzeniu i lądowaniu
Tutaj trzeba wyjaśnić, dlaczego ten proces jest tak niebezpieczny, szczególnie dla okrętów podwodnych. Jedną z najważniejszych cech każdego statku wypornościowego jest stateczność, rozumiana jako zdolność statku wytrąconego z równowagi przez wpływ zewnętrzny, do powrotu do niej po ustaniu tego wpływu. Istnieje stabilność poprzeczna i wzdłużna, czyli możliwość przywrócenia równowagi po wystąpieniu odpowiednio przechyłu lub trymu. Okręt podwodny, którego kadłub w kształcie wrzeciona ma długość znacznie większą niż jego szerokość, jest szczególnie wrażliwy na przegłębienia, czyli odchylenia od położenia poziomego w kierunku wzdłużnym. Gdy łódź jest w ruchu, trymery, które powstają z tego czy innego powodu, są wygaszane przez działanie jej poziomych hydrodynamicznych sterów. Ale na łodzi, która nie ma kursu, stery hydrodynamiczne oczywiście nie działają. Trymowaniem można zająć się tylko poprzez przesunięcie ciężarów wewnątrz statku względem jego środka ciężkości, zmniejszenie ich od strony, w której występuje przechylenie, lub zwiększenie ich od tyłu, aby wypoziomować łódź. W rzeczywistości procedura ta polega na wydmuchaniu niektórych i napełnieniu wodą pozostałych zbiorników balastowych znajdujących się na dziobie, rufie i wzdłuż burt atomowego okrętu podwodnego. Oczywiście bez względu na to, po której stronie środka ciężkości wzrasta ciężar, prowadzi to do zwiększenia zanurzenia statku – trzeciego (obok przechyłu i trymu) parametru, który decyduje o lądowaniu statku na morzu. Lądowanie, które ma sprawny statek na spokojnej wodzie, nazywa się równowagą. Jednocześnie całkowicie nie ma kołysania i trymowania, a zanurzenie jest takie, że statek jest zanurzony w wodzie wzdłuż projektowej (projektowej) wodnicy. Gdy łódź podwodna znajduje się na powierzchni na wzburzonym morzu, fale, kołysząc nim, nieustannie zmieniają wszystkie trzy parametry, które decydują o lądowaniu. Jeśli okręt podwodny jest w stanie normalnym (nienaruszonym) i ma niezbędną stateczność, to jego wahania występują względem położenia równowagi i nie stanowią zagrożenia, o ile oczywiście nie przekraczają wartości krytycznych. Zupełnie inna sytuacja ma miejsce, gdy w wyniku wypadku i otrzymanego uszkodzenia okręt podwodny w pozycji powierzchniowej ma lądowanie inne niż równowagowe, czyli gdy nawet przy braku fal morskich kąty statku nie są równe zeru, a jego zanurzenie nie leży wzdłuż projektowej wodnicy. Ta okoliczność musi być stale brana pod uwagę w trakcie walki o przetrwanie awaryjnego okrętu podwodnego. Gaszenie pożaru poprzez zalewanie przedziałów awaryjnych, wyrównywanie przechyłu lub przegłębienia powstałego w wyniku wydmuchania zbiorników balastowych (zwłaszcza znajdujących się na dziobie lub rufie łodzi), należy zrozumieć, jak te środki wpływają na zmianę przegłębienia. Nie jest to wcale łatwe, ponieważ subiektywna percepcja może zawieść i nie ma nigdzie obiektywnych informacji o rzeczywistym położeniu przestrzennym łodzi.
Podczas katastrofy Komsomolec prawie cała walka o uratowanie atomowej łodzi podwodnej odbywała się na powierzchni i trwała prawie sześć godzin. Pożar, który rozprzestrzenił się na trzy przedziały rufowe, został opanowany. Jednak w walce z ogniem popełniono szereg błędów, które doprowadziły do stopniowego, ale stałego wzrostu ujemnego trymu. Niecałą godzinę przed zatonięciem atomowego okrętu podwodnego jego rufa zatonęła w wodzie tak bardzo, że pod wodą zniknął dość wysoki stabilizator rufowy. W tym czasie wielkość stateczności wzdłużnej łodzi pozostała tak mała, że dalszy szybki wzrost trymu i bliski tragiczny wynik był oczywisty. Potwierdziły to zdjęcia wykonane z samolotu ratunkowego, który przyleciał z Siewieromorska. O 17:08 łódź z przegłębieniem 80° (czyli prawie pionowo) zatonęła w wodzie. Załoga, która znajdowała się na górnym pokładzie, znalazła się w lodowatej wodzie. Z 69 marynarzy przeżyło 27.
Tak więc wszystkie trzy katastrofy, począwszy od pożaru, zakończyły się śmiercią atomowego okrętu podwodnego w wyniku utraty stateczności podłużnej i natychmiastowego zalania. Zostało to odnotowane w dokumentach rządowej komisji pracującej nad ustaleniem przyczyn śmierci Komsomolec. Komisja zleciła jednemu z przedsiębiorstw Ministerstwa Przemysłu Okrętowego opracowanie zestawu sprzętu przeznaczonego do obiektywnego monitorowania parametrów lądowania atomowych okrętów podwodnych w sytuacji zagrożenia. Wyniki prac rozwojowych planowano wykorzystać w projektach atomowych okrętów podwodnych nowej generacji.
Matematyka pierwiastków
Specyfikację zadań przygotowało jedno z Centralnego Biura Projektowego, które zaprojektowało atomowy okręt podwodny. Prace rozwojowe (B+R) rozpoczęły się w 1993 roku. Bardzo szybko okazało się, że głównym problemem był brak algorytmu, który mógłby posłużyć do określenia parametrów lądowania statku w warunkach losowych fal morskich. Dlatego właśnie od poszukiwania algorytmu rozpoczęły się prace badawczo-rozwojowe. W jego rozwój zaangażowani byli specjaliści z wielu czołowych organizacji naukowych i projektowych przemysłu stoczniowego i Marynarki Wojennej. Wraz z nimi stworzono i przetestowano trzy warianty algorytmu metodami modelowania matematycznego oraz eksperymentalnie. Jeden z nich (algorytm profesora Sewastopol Instrument-Making Institute Yu.I. Nechaev) otrzymał aprobatę klienta rozwojowego - Centralnego Instytutu Badawczego Budowy Okrętów - i został przyjęty do użytku w R&D.
Algorytm Nieczajewa został opracowany na podstawie analizy materiałów z eksperymentów przeprowadzonych z wykorzystaniem sterowanych radiowo modeli różnych typów statków morskich na falach naturalnych. Następnie został przetestowany na jednym ze statków Floty Czarnomorskiej i na statkach floty transportowej.
Opracowana zgodnie z tym algorytmem zasada działania KPORP opiera się na ciągłym monitorowaniu aktualnych wartości trzech parametrów lądowania statku: kątów przechyłu i przegłębienia oraz zanurzenia. Wszystkie te parametry statku ratunkowego na wzburzonym morzu są losowe. Zgromadzone w pewnym okresie dane dla każdego z parametrów są uśredniane w czasie, a następnie otrzymane wyniki uzupełniane są poprawkami wyliczonymi zgodnie z przyjętym algorytmem.
Rosyjska flota okrętów podwodnych jest aktualizowana, oddawane są do użytku nowe okręty nowych projektów (na zdjęciu atomowy okręt podwodny Siewierodwińsk projektu 885 Yasen). Całkiem możliwe, że łodzie przyszłych pokoleń wdrożą rozwiązania, które pomogą uniknąć tragedii na morzu, takich jak te opisane w tym artykule.
Wrażliwe rurki
Implementacja przyjętego algorytmu KPORP odbywa się za pomocą zestawu czujników dla aktualnych wartości przechyłu, przegłębienia i zanurzenia. Do pomiaru kątów przechyłu i przegłębienia opracowano dwa najbardziej zunifikowane ze sobą czujniki, z których jeden (inklinometr) znajduje się w płaszczyźnie ramy śródokręcia (średni przekrój kadłuba atomowej łodzi podwodnej), a drugi (miernik przegłębienia) znajduje się w płaszczyźnie symetrii statku. Zasada działania czujnika opiera się na kontroli ciśnienia lub rozrzedzenia, które powstaje we wnęce wewnętrznej bardzo czułej skrzynki membranowej w wyniku pochylenia rury podłączonej do tej wnęki, wypełnionej specjalną niezamarzającą cieczą o pewna gęstość. Gdy podczas toczenia (wyważania) statku koniec rurki znajduje się wyżej niż skrzynka membranowa, we wnęce skrzynki powstaje nadciśnienie proporcjonalne do długości rurki pomnożone przez sinus kąta nachylenia i ciężar właściwy cieczy wypełniającej rurkę. Przy przechyleniu w przeciwnym kierunku koniec rury opada względem skrzynki membranowej, co powoduje powstanie w nim podciśnienia proporcjonalnego do tych samych wartości. Aby uszczelnić wnękę wypełnioną cieczą, a także skompensować rozszerzalność cieplną cieczy, stosuje się elastyczną membranę o prawie zerowej sztywności, zainstalowaną na końcu rury naprzeciwko skrzynki membranowej. Służy również do kompensacji wahań ciśnienia powietrza w komorze, które równomiernie działa zarówno z zewnątrz na skrzynkę membranową, jak i na elastyczną membranę. Gdy we wnęce skrzynki membranowej występuje ciśnienie lub rozrzedzenie (z powodu zboczy), zgina się ono elastycznie, a jego środek przesuwa rdzeń konwertera elektrycznego w jednym lub drugim kierunku, na wyjściu którego pojawia się sygnał o odpowiedniej polaryzacji . Czujniki przechyłu i trymu różnią się od siebie tylko jednym podstawowym rozmiarem - długością rurki wypełnionej cieczą, która jest odwrotnie proporcjonalna do sinusa wartości granicznej kontrolowanego kąta. Ze względu na to, że wartości graniczne kątów trymu są znacznie mniejsze niż przechyłu, aby uzyskać ten sam sygnał na wyjściu obu czujników, rurka czujnika trymu musi być dłuższa.
Pomiar ciągu jest realizowany przez parę czujników spadku ciśnienia, których wnęka dynamiczna jest połączona z przestrzenią zaburtową pod dnem atomowej łodzi podwodnej, a wnęka statyczna jest połączona z atmosferą. Stosowane są dwa podobne czujniki różnicy ciśnień o różnych granicach pomiarowych, umieszczone w tej samej płaszczyźnie i na tym samym pionie, ale na różnych poziomach. W zależności od aktualnej wartości aktualnego ciągu odczyty pobierane są z jednego z czujników (górnego lub dolnego), osiągając wymaganą dokładność pomiaru. Przy przeliczaniu ciśnienia hydrostatycznego na zanurzenie w układzie współrzędnych związanym z kadłubem statku brane są pod uwagę aktualne wartości kątów przechyłu i przegłębienia.
W skład zestawu urządzeń wchodzi również blok konwerterów wtórnych ww. czujników oraz jednostka informacyjno-obliczeniowa (ICU), czyli minikomputer. Dane wyjściowe przesyłane są do TBI, który implementuje wprowadzony do jego pamięci algorytm, a także zapewnia dokonywanie korekt wartości mierzonych parametrów.
Próbka KPORP została wyprodukowana i przeszła wieloetapowy cykl testowy pod nadzorem komisji międzyresortowej, obejmujący testy odporności na wszelkiego rodzaju wpływy mechaniczne i klimatyczne oraz testy na wielowymiarowym stanowisku uchylnym. Jednocześnie sprawdzono operacyjność KPORP przy oddzielnym i jednoczesnym działaniu dwóch rodzajów pochylania z ustawieniem kątów przechyłu i przegłębienia, symulując położenie awaryjne statku. Wyniki badań potwierdziły pełną zgodność KPORP z wymaganiami TOR zarówno pod względem dokładności wyznaczenia parametrów lądowania równowagowego, jak i odporności na wszelkiego rodzaju uderzenia statku.
gra ciśnieniowa
Kompleks oryginalnych rozwiązań technicznych pomógł utrzymać stałą automatyczną kontrolę nad lądowaniem okrętu podwodnego. System czujników reaguje na zmiany ciśnienia płynu i powietrza.
Zasada działania inklinometru i trymometru polega na kontrolowaniu ciśnienia, jakie powstaje w skrzyni membranowej w wyniku pochylenia rurki wypełnionej cieczą.
Pomiar ciągu jest realizowany przez parę czujników spadku ciśnienia połączonych z przestrzenią zaburtową i atmosferą.