Как это ни странно, устройство подлодки ничуть не сложнее, чем ваша машина или космический корабль. Всё, что вам нужно сделать, чтобы стать профессиональным подводником, так это запомнить, как пользоваться 100 000 системами. В этой части вкратце приводится та информация, которую должен запомнить новичок в первые несколько месяцев своего нахождения ни борту подлодки.

Когда он усвоит эти премудрости, о нём уже не будут думать, что он просто так дышит воздухом инженерного отсека, ест припасы, пьёт воду команды и моется в их душе или спит в их каюте. Он будет уже вносить свою лепту в работу подлодки, неся вахту.

И когда приходит этот день, новичок становится настоящим подводником.

Итак, давайте учиться.

 

Глава 10

Системы датчиков

В этой главе

• Слушаем внимательно.

• Ищем иголку в стоге сена.

• Изолируем шумы.

• Смотрим внимательно.

На глубине 20–30 метров так темно, что мало что можно увидеть, используя видимый свет. Чтобы не блуждать в темноте, на всех этапах развития подлодок специалисты пытались разработать такой прибор, который помог бы экипажу подлодки «видеть в темноте». Результатом исследований явилась система датчиков, которая выступает в роли глаз и ушей судна.

Забудьте всё, что видели в кино

Во-первых, забудьте всё, что вы видели в кино. На подлодке нет никакого «радара», который указывает местоположение и расстояние до объекта, Прибор, больше всего напоминающий «радар» в том виде, как вы его себе представляете, это активный сонар. Сфера сонара в носовой части посылает звуковые импульсы в воду и затем выключается и ждет возвращения сигнала, отраженного от цели. Хотя эта система и установлена на подлодках и команда обучается пользоваться ею, в тактических условиях она почти бесполезна.

Посылка сигнала активным сонаром «выдаёт» подлодку, а в нашем деле главное — скрытность. Представьте грабителя, который залез к вам в дом кричит: «Эй, есть кто-нибудь дома?» Не очень хорошая идея, правда?

В некоторых тактических ситуациях можно выгодно использовать сонар. Например, когда противник знает, что вы где-то рядом, вместо того, чтобы вертеться вокруг него, вы посылаете сигнал сонара, чтобы установить его точное местоположение только для того, чтобы тут же выпустить в него торпеду Mark 48. Пульсация активного сонара движется в воде со скоростью звука, отражается от цели и возвращается. Обратный сигнал обрабатывается «ушами» подлодки, называемыми гидрофоном. Время между посылкой сигнала и его возвращением измеряется долями секунды. А так как компьютеру известна скорость звука в воде, расстояние до цели будет равно скорости звука, умноженной на время.

Это хорошо работает в теории, но не на практике. Цель «возвращает» эхо посланного сигнала, но сигнал отражается также от волн на поверхности и примесей, содержащихся в воде.

Фильтры Доплера помогают «отфильтровать» сигналы от реального объекта и эхо. Это электронные приборы, которые не принимают никакие сигналы, кроме посланных движением цели.

Эффект Доплера ощутим, когда поезд даёт гудок при своём приближении. Звуковая волна сжимается, делая звук более высоким, чем когда он проходит мимо. Когда поезд удаляется, то звуковая волна рассеивается, делая звук более низким. Также и в нашем случае: цель, приближающаяся к вам, повышает частоту звука, то время как удаляющаяся понижает её.

Когда компьютер выдает все частоты, близкие к посланному сигналу, цель появляется на экране. Результат, выводится на экран с прямоугольными координатами, а не с круговыми, как на экране радара.

Курс 000 (север) находится в центре, справа от него расположены деления от 0° до 180°. Деления от 181° до 359° находятся слева от центра. Интенсивность поступающего активного сигнала и расстояние рассчитываются вертикально с помощью точек. Направление с самым большим числом активных точек — активное направление возврата сигнала, а вертикальное деление с преобладанием активных точек — местоположение цели. В реальности, когда на кону стоит жизнь подлодки, пытаться прочитать информацию с активного сонара — это все равно что считать чайные листочки. Полученный результат порой не стоит затраченных вами усилий. Обычно лучше использовать пассивный сонар для проведения анализа движения цели.

Вероятность сбоя в системе сонара возрастает во время нахождения подо льдом, когда огромные глыбы льда отражают сигналы со всех сторон. У вас на экране появляется лишь расплывчатое пятно.

Русские довели сонар до совершенства. Они используют высокочастотный активный сонар, чтобы подтвердить расстояние до цели, за мгновение до того, как выпустить торпеду. Основной активный сонар проходит в классификации НАТО под названием «деревянная колода», потому что он издает звук, похожий на тот, который получается, если ударить одной деревяшкой о другую. Если вы услышали этот звук, то позовите дежурного офицера и скажите ему, что необходимо произвести быстрый пуск ракеты или торпеды, не тратя время на прицеливание, потому что вы в шаге от того, чтобы «поймать» русскую торпеду.

Преимущество подводника: пассивный широкополосный сонар

Пассивный сонар — преимущество подводника. Он состоит из комплекта микрофонов, которые «слушают» подводные звуки (знающие люди называют их гидрофонами). Пластинки гидрофонов располагаются поверх металлических пластин корпуса. Эти гидрофоны «слушают» звуки океана на всех частотах.

Сферическая поверхность с гидрофонами заключена внутри конуса из фибергласа в носовой части подлодки. Купол сонара — зона свободного затопления, поэтому сфера постоянно погружена в воду и слушает окружающие звуки на всех частотах. Слушание на всех частотах одновременно называется широкополосным. Это похоже на то, как если бы слушали радио, которое принимало бы все радиостанции одновременно, а вам бы нужно было выделить звук одной из всех других.

Если вы слушаете с помощью гидрофонов звуки на определённом направлении (сфера позволяет выбрать определенные пластинки, повернутые в нужном направлении), вы услышите шум дождя, журчание ручья, ветер в деревьях или шум волн, разбивающихся о берег, — всё это так называемые «белые шумы», или широкополосные шумы. Шум будет громким в направлении движения судна, близкого или далёкого.

Дисплей системы широкополосного сонара называют «водопадным». Просто потому, что он напоминает водопад. Обычно на нем отражаются звуки вокруг судна. Каждую секунду экран показывает звуки на всех направлениях. Некоторые из них громкие, другие тихие. Громкий звук отражается более яркой точкой, чем тихий. На экране по горизонтали отмечены курсы: 000 (север) в центре, курс 180 справа и курс 181–359° слева. Время отображается на вертикальной шкале, поэтому информация спускается каскадом вниз. Если одно судно находится на курсе 045, а другое на курсе 120, эти направления осветятся яркой линией, тянущейся вертикально вниз.

Только что пришедшая информация расположена внизу, а старая — вверху. Если судно на курсе 045 и только что было на курсе 040, то линия отклонится вправо (это называется правым отклонением от курса).

Недостатком пассивного сонара является то, что показывается лишь курс судна, а не расстояние до него. Когда я узнал это, я не мог поверить — какой толк от того, что вы знаете только курс судна? Оказывается, чтобы выяснить расстояние до цели, вам нужно маневрировать взад-вперёд, принимая информацию о цели, и смотреть за изменением курса. Вы, наверное, издеваетесь надо мной? Я спросил. У вас что, есть время двигаться туда-сюда и принимать информацию во время боя?

Ответ состоит из двух частей.

• Во-первых, да, у вас есть время. У вас есть звуковое превосходство над целью, поэтому вы услышите её задолго до того, как она услышит вас. Вы делаете все это скрытно.

• Во-вторых, вам требуется около 3–4 минут, и столько же времени нужно для того, чтобы привести в готовность торпеду и пусковую установку.

Определение расстояния до цели при помощи маневрирования называется анализом движения цели. Курс цели — главная переменная, которую мы определяем при маневрировании. Чем выше курс судна, чем более горизонтальной становится контактная линия на водопадном экране, тем ближе находится цель. Пример из сухопутной жизни; автомобиль со свистом проносится мимо вас на шоссе, в то время как далекий небоскреб остается, кажется, на одном и том же расстоянии от вас.

Водопадный экран обычно делится на три части:

• Верхняя часть отображает информацию за последний час.

• Средняя часть отображает информацию за последние 10 минут.

• Нижняя часть отображает информацию за последние 2 минуты.

Таким образом, контактное увеличение курса будет отображаться на кратковременном дисплее, тогда как изменение курса судна, находящегося на большом расстоянии, может быть показано на долговременном дисплее.

Морской патрульный самолет, такой как Р-3 «Орион», можно увидеть на кратковременном дисплее, когда тот пролетает над судном. Сонар может даже дать сигнал тревоги, когда подлодка находится под водой, если он засёк звук пропеллеров на близком расстоянии.

Гидрофоны — уши подлодки. В передней сферической части подлодки они напоминают плитки, которыми покрыта сфера; в корпусной части — они напоминают резиновые пластины; в задней же — толстые кабели.

И сказал Бог: «Да будет узкополосный сонар»

Широкополосный сонар был изобретением 1960-х годов. Тихая подлодка класса Sturgeon могла засечь громкую подлодку класса «Виктор» с помощью широкополосного сонара на расстоянии 6000–8000 ярдов (3–4 миль).

С применением современных технологий это смехотворно малое расстояние. В конце 1970-х годов Бог сказал: «Да будет узкополосный сонар», и понял он, что это хорошая вещь. У нас он был. У русских не было, поэтому мы их видели как на ладони.

Использование пассивного широкополосного сонара похоже на то, как если бы вы слушали все радиостанции одновременно. Представьте себе, сколько шума вы бы услышали — музыка, новости, реклама и так далее. То же самое и с морем. Оно полно различных звуков: шум волн, киты перекликаются, шум торговых судов и даже далёкая вулканическая активность — все это вы услышите. Теперь представьте, что вы знаете частоту радиостанции, которую вы хотите послушать. Вы можете просто настроиться на неё, избавившись от постороннего шума. Это как раз то, для чего служит узкополосный сонар. Если вы точно знаете, звук какой частоты производится целью, вы можете пробраться через дебри океанических шумов и услышать нужный объект за много миль. Мы можем услышать тихую подлодку противника на расстоянии 80 000 ярдов или 40 морских миль. Согласитесь, заметный прогресс по сравнению с расстоянием в 6000 ярдов, которое предоставляли нам широкополосные сонары.

Подобно широкополосному сонару, узкополосный сонар тоже «слушает», используя гидрофоны в обшивке корпуса подлодки. Узкополосный шлейф излучателей тянется за судном на кабеле длиной в милю. Гидрофоны выстроены в линию и похожи на очень толстый кабель. Они принимают звуки всех частот из окружающего океана. Но настоящим достижением является наличие компьютера, который носит название узкополосный процессор.

Этот сонар более эффективен благодаря наличию процессора обработки тональных сигналов. На любом судне полно вращающегося оборудования, в том числе винт, насосы морской воды, прочие насосы, турбины и дизельные силовые установки. Это оборудование вращается с фиксированной частотой, которую задает частота переменного тока (на западном оборудовании она составляет 60 Гц, на российском — 50 Гц). Это вращающееся оборудование посылает тональные сигналы в воду.

Единственный способ погасить такие тональные сигналы — закрепить оборудование на сложных звуковых кронштейнах, но это лишь делает сигнал тише. Оборудование все равно продолжает посылать их, а узкополосный процессор принимать сигналы.

Узкополосный процессор «снимает» сигналы с гидрофонов, расположенных позади подлодки, и выделяет лишь узкий диапазон частот, основываясь на частотах, излучаемых разными типами подлодок или других судов. Компьютер затем выводит график, на котором по горизонтали показана частота, а по вертикали — интенсивность сигнала. Информация выводится за 15 минут.

Если в течение 15 минут на экране остается горизонтальная линия, это означает отсутствие цели на данном участке на заданной частоте. Присутствие цели выводится в виде ломаной линии или последовательности на экране. Всплеск активности проявляется только в случае присутствия объекта, сделанного человеком. Вы уставились на экран с ломаными линиями, думая, что вы только что засекли свою первую подлодку противника. Эта мысль заставляет вас забыть о том, что экран не представляет из себя ничего интересного. Это не прошло бы в Голливуде, потому что тамошние режиссеры хотят, чтобы, глядя на похожие на радар экраны, человек знал, где находится цель.

Узкополосный процессор «изымает» из общего потока информации именно тот диапазон частот, который требуется. Диапазон — небольшой отрезок, включающий в себя определенные частоты, например, от 249 Гц до 251 Гц.

Тональный сигнал — просто звук определенной частоты, как звук музыкального инструмента.

Узкополосный парадокс

Это показывает парадокс в работе узкополосного сонара: вам необходимо знать частоту, чтобы обнаружить цель. Это является результатом ограничений, налагаемых бортовыми суперкомпьютерами. Они не могут слушать и анализировать сразу все частоты на всех направлениях. Этого не смог бы и самый мощный компьютер в мире. Вместо этого они слушают на определенной частоте и направлении выбранных операторами сонаров. Только в этом случае они эффективны.

Как, спросите вы, можно узнать нужную нам частоту? Её узнает американская подлодка, которая висит на хвосте новой подлодки противника, когда та отправляется в свое первое плавание. Американская подлодка проводит звуковой анализ, просто плавая кругами вокруг подлодки неприятеля. Позже записи анализируются ядром сонара, а затем анализируются частоты, излучаемые новой подлодкой противника.

Пример

Например, представьте себе, что 14 марта Национальное Агентство Безопасности получает информацию, что русская подлодка класса «Северодвинск» выйдет из дока Севмаш на севере России 1-го апреля или около того. Информация передается в Разведывательное агентство Министерства обороны, потом в Морскую разведку, затем Командующему морскими операциями, а затем командующему подлодками Атлантического флота. Оттуда сообщение передаётся на американскую подлодку «Оклахома Сити», которая осуществляет патрулирование в районе Кольского полуострова, колыбели российских баз подлодок и доков. Через несколько часов «Оклахома Сити» занимает позицию в районе проливов около бухты Севмаш, команда наготове.

1 апреля ничего не происходит, 2 апреля тоже тишина. Может быть, возникла проблема с детектором уровня парового генератора? 3 апреля — есть! Подлодка класса «Северодвинск» замечена через перископ, когда та покидала порт. «Оклахома сити» проследует её по пятам и осуществляет видеозапись внешних параметров подлодки во время того, как российская лодка находилась на поверхности. Также сонар записывает «голос» «Северодвинска», когда американская подлодка описывает круги вокруг нее. Как же получается так, что нас не замечает противник?

Два слова — акустическое превосходство. Американские подлодки тише русских, поэтому мы слышим их, а они нас — нет. «Оклахома Сити» преследует подлодку во время учений, а потом возвращается домой и привозит ценную информацию для дальнейшего анализа. Оказалось, что «Северодвинск» излучает двойной сигнал, на частоте 353,5 МГц и 354,6 МГц.

Эта информация передается на флот. В следующий раз, когда американская подлодка будет находиться в Баренцевом море и разведка укажет, что подлодка класса «Северодвинск» обнаружена в указанном районе, то команда сонара вводит «поисковый план» «Северодвинска» в компьютер, который ищет уникальный двойной сигнал на частоте 354 МГц. Как только процессор узкополосного сонара обнаруживает этот сигнал, они узнают, что подлодка класса «Северодвинск» где-то рядом.

Если вы не располагаете разведданными относительно данной подлодки, то у вас нет шансов обнаружить её с помощью узкополосного сонара. Чтобы найти иголку в стоге сена, вы должны точно знать, как она выглядит.

Низкочастотный анализ и определение расстояния до цели

Это грубый частотный анализ с помощью широкополосного сонара с целью найти сигнал, испускаемый винтом подлодки. У судов, плавающих на поверхности, винты такие шумные, что в этом случае вы можете проделать эту операцию, используя наушники и секундомер. Когда вы не уверены в точности полученной информации, в дело вступает компьютер. В результате вы получаете количество оборотов винта в минуту и количество лопастей винта.

Информация о количестве лопастей винта может быть чрезвычайна полезна, потому что торговые суда имеют 3 лопасти на винте, иногда 4. Пятилопастной винт всегда означает боевой корабль. Когда система определяет винт с 7 лопастями, команда приводится в боевую готовность, торпеды готовы к запуску независимо ни от чего: объект — подлодка.

R в аббревиатуре LOFAR ( англ. «low-frequency analysis and ranging») остаётся загадкой, потому что LOFAR не определяет расстояние до цели. Наверное, LOFAR звучит лучше, чем LOFA.

Скалы: подлёдный сонар

Навигацию подо льдом можно, но меньшей мере, назвать щекотливым моментом, а то и коварным. Подводники используют гидрофоны, расположенные на вершине паруса. Они посылают вверх короткие, высокочастотные сигналы. Один сигнал отражается от нижней части ледяного покрова, второй — от верхней. На экране отображаются оба сигнала, разница между ними и есть толщина льда над головой.

Этой информацией необходимо обладать, потому что толстый слой льда представляет опасность для подлодки. Тонкий слой льда, который называется полынья, это то место, где подлодка может подняться на поверхность вертикально вверх через лед. Специалисты высокого уровня могут обнаружить полынью. Это место фиксируется на экстренный случай, чтобы подлодка смогла сюда вернуться.

Такой экстремальной ситуацией может быть:

• пожар, в случае возникновения которого необходимо проветрить помещение, выпустив дым и СО наружу и впустив свежий воздух через мачту шноркели;

• неполадки в работе реактора, когда необходимо запустить дизельную силовую установку;

• экстренная ситуация медицинского характера, когда требуется эвакуация людей с подлодки.

Сонар на носу судна используется для того, чтобы помочь подлодке огибать ледяные рифы и сталактиты, столкновение с которыми даже на скорости 4 узла может стать причиной разрушения паруса или вывести из строя сферу сонаров. Носовой сонар является активным приёмо-передатчиком, который посылает и принимает сигналы одновременно. Это достигается путём посылки сигнала, частота которого постепенно возрастает и убывает, что похоже на полицейскую сирену. Таким образом, прибор определяет временной промежуток с того момента, как он получил обратно сигнал, который ниже по частоте, в то время как он посылает более высокий по частоте сигнал. Прибор также «освещает» 30-градусный сектор впереди подлодки.

Экран прибора напоминает дисплей радара, на котором точками отмечены места, где ледяные глыбы лежат на пути судна. Дежурный по судну управляет подлодкой, используя информацию, предоставленную подледным сонаром, и ведет судно вперёд медленно, маневрируя между ледяными глыбами.

Так как в системе используются высокочастотные сигналы, которые быстро гаснут в толще океанской воды, их трудно засечь с больших расстояний.

К тому же, сама толща льда производит много шума. Вы можете услышать его сквозь корпус подлодки «невооруженным ухом» (довольно жуткий звук). Поэтому подледный сонар представляет смертельную опасность, являясь активной системой.

Система электронного противодействия

Если бы только моряки судов и пилоты авиации ВМС знали, сколько информации подводники получают от радаров судов и самолетов, то прекратили бы их использование раз и навсегда. Каждый радар посылает сигнал на своей частоте, которая «выдает» передатчик — вы можете сказать, что каждый из них обладает собственным голосом.

Даже суда одного класса с одинаковыми передатчиками можно отличить друг от друга, потому что передатчики немного отличаются. Хороший оператор, отвечающий за обработку поступающих сигналов, может отличить два судна одного класса, используя характеристики сигнала радара.

Комната обработки поступающих сигналов расположена обычно рядом с радиокомнатой и центром управления. Антенна, которая принимает информацию, установлена на перископе, так что нет необходимости поднимать ещё одну радиомачту, которая стала бы объектом нежелательного в данной ситуации внимания.

Если требуется более детальный анализ сигнала, оператор, отвечающий за обработку поступающего сигнала, просит дежурного по судну поднять мачту обработки сигналов, толстый телефонный шест, установленный на парусе. Несмотря на свои габариты, ей нужно всего несколько секунд, чтобы получить картину электронной обстановки. Мачта поднимается, «нюхает» воздух и опускается вниз, готовая поделиться богатством полученной информации.

Дежурный по судну может сразу сказать, если перископ обнаружен лучом радара противника, потому что на перископе установлен специальный датчик. Вы можете быть уверены, что сложилась напряженная ситуация, когда вы погрузились на перископную глубину, а датчик кричит, как «сумасшедший». Когда он ведет себя таким образом, то перископ был обнаружен лучом специально разработанного для этой цели высокочастотного радара. В этом случае дежурный по судну обычно опускает перископ, чтобы уменьшить его видимую область. К счастью, перископ снаружи имеет антирадарное покрытие, которое поглощает лучи. Все же, когда вы наблюдаете за учениями китайских ВМС в заливе Бо Хай, приятно осознавать, что «плохие парни» ищут вас, а вы осторожно наблюдаете за ними из-за угла.

ESM — electronic signal measures (англ. «электронная обработка поступающих сигналов»). Большую часть времени техник занимается классификацией и распознаванием поступающих сигналов.

Инфракрасные лучи: поиск теплового излучения

Мачта с инфракрасным детектором иногда используется в качестве отдельной мачты, которая подключена к консоли в центре управления. Мачта фиксирует свет вне видимого спектра лучей в виде теплового излучения. Она различает тёплые и холодные предметы. На консоли имеется ТВ экран, изображение преобразуется с помощью компьютера. Это довольно странная система, потому что она видит сквозь предметы. Если мимо пролетает патрульный самолет, то вы можете видеть сквозь его обшивку: вы видите приборную доску, людей и разные части двигателя. Это очень похоже на рентгеновские лучи.

В случае судна на поверхности система показывает теплый контур корабля на фоне холодного моря. Эта система не очень широко применяется, потому что изображение получается более размытым, чем в объективе перископа, если только объект не находится на близком расстоянии. Пока никому не удавалось «обойти» перископ.

Визуальная система: перископ

Все знают, как выглядит перископ: окуляр с двумя рукоятками — одна слева, другая справа. Ручка управления увеличением изображения — справа, ручка изменения угла обзора — слева. Современные перископы являются также:

• принимающей радиоантенной,

• мачтой обработки поступающих сигналов,

• прибором, который может делать фото — и записывать видеоизображение.

Видеоповтор изображения с перископа транслируется на экраны в центре управления, в каюте капитана и в вахтенной комнате. Он показывает изображение с перископа, если тот поднят в дневное время (если задание не носит секретный характер). Фотографии могут быть драматичными. Капитаны подлодок любят посылать подписанные всеми членами экипажа фотографии с перископа в рамке своим коллегам, капитанам боевых судов, особенно когда подлодки выигрывают учения.

Режим недостаточной освещённости

Одним из малоизвестных свойств перископа является возможность переключения в режим недостаточной освещённости. Он тоже довольно редко используется, потому что может неверно указать расстояние и быть выведенным из строя слишком яркой вспышкой света, которая отображается в объективе перископа как ослепительно белая. Это может нарушить планы дежурного по судну воспользоваться прибором ночного видения. Но когда этот режим применяют, то он похож на прибор ночного видения, используемый в сухопутных войсках.

Очень интересно пользоваться этим режимом, когда перископ только опустился под воду, — вы можете смотреть вниз на корпус подлодки и видеть погрузившееся судно. Немного страшновато!

Лазерный дальномер

Это здорово: когда видна цель в окуляре перископа, можно не утруждать себя высчитыванием расстояния при помощи меток в объективе, а просто выпустите лазерный луч в цель и определить расстояние с точностью до сантиметра. У этого устройства есть и недостатки, как и у активного сонара: он излучает поток энергии, который не может взяться из ниоткуда, поэтому он ставит под угрозу скрытность судна. Он может быть обнаружен современным продвинутым оборудованием. Представьте себе, что вы «сидите на хвосте» судна и думаете, что вы видите его, а он вас нет. Вы пытаетесь определить расстояние до него с помощью лазера, а он неожиданно разворачивается и выпускает в вас целую очередь глубинных зарядов. Внезапно вокруг вашего судна начинают наблюдаться взрывы. Затем в вас выпускают торпеду, потом подводные ракеты. И всё кончено.

Вам лучше было воспользоваться «глазами моряка» для определения расстояния. Опытный офицер может с большой степенью точности определить дистанцию до цели, находящейся на поверхности. Насколько точно? Достаточно, чтобы прицелиться и поразить цель. Это называется «огневое решение».

Безопасный фатометр

Это ещё одна система, использующая активный сонар, но она установлена на киле подлодки, направлена вниз и посылает очень короткие по длительности сигналы высокой частоты и мощности. Их очень трудно обнаружить, но эта система всё равно не используется в тактической ситуации. Пульсации отражаются от дна и возвращаются. Разница во времени между тем моментом, когда был послан сигнал сонаром, и тем моментом, когда он возвратился, используется для расчета расстояния до дна. По традиции глубина под килем измеряется не в футах или метрах, а в фатомах.

Если приборы показывают, что глубина составляет менее 100 фатомов, то либо у вас большие неприятности, так как вы можете в любой момент сесть на мель, либо вы в тактической ситуации вошли в малые воды (глубина менее 100 фатомов, около побережья), пытаясь проникнуть в порт.

Фатом = 180 сантиметрам.

Датчики будущего

Оптические датчики, также называемые фотодатчиками, разрабатываются в настоящее время для подлодок класса «Вирджиния». Эта технология сделай ненужным перископ и позволит разместить центр управления не на верхнем уровне, а где-нибудь в другом месте.

С применением оптической технологии изображение сверху передается внутрь корпуса с помощью оптоволоконных кабелей вместо большой трубы с призмами. Это значит, что только один кабель теперь проникает сквозь корпус подлодки. Остальная часть оптоволоконной мачты будет установлена в парусе.

Сонарные системы будущего строятся на современных технологиях с большим уклоном в сторону компьютерного оборудования сонара. В настоящее время сонарные процессоры делят океан на сегменты и осуществляют поиск нужной частоты. Более мощные компьютеры могут осуществлять поиск частот во всём спектре. Для этого компьютер должен будет обрабатывать в несколько миллиардов раз больше информации в секунду, чем сегодня. Более продвинутые компьютеры позволят осуществлять поиск в широкополосном диапазоне по компасу, а не в каком-то конкретном секторе. В будущем система кормовых сонаров, тянущихся за подлодкой, будет артикулированной, где каждая частичка «знает» положение в пространстве относительно другой частички. Специальные датчики будут проводить пространственно-временной анализ для определения примерного расстояния цели, не требуя маневров от судна.

Внешние датчики обретут свой облик в следующее десятилетие, когда дистанционные сонарные системы будут запускаться судами или сбрасываться судами и вертолетами, или же будут существовать сонарные станции, прикреплённые к океанскому дну. Эта система способна контролировать определённый район и передавать информацию на большие расстояния. Также ведутся разработки в области систем вооружения, так что в скором времени подлодка со специальными датчиками сможет направлять оружие на тысячи миль. В будущем будут разработаны миниподлодки, которые смогут отправляться с борта большой подлодки и нести на борту оружие в отдаленные районы боевых действий, а большая подлодка будет использоваться в качестве командного и контрольного центра. К тому же оружие может быть развёрнуто в районе конфликта специальными средствами, внутри которых оно будет в безопасности и готово к применению, Оружие будет поддерживать связь с подлодкой, находящейся за тысячи километров, на случай необходимости применения. Эти две технологии будущего могут поставить под сомнение необходимость подлодок как таковых — с применением датчиков и средств доставки, действующих на большие расстояния, платформой управления может служить крейсер или эсминец, но учитывая тот факт, что платформа управления должна быть столь же незаметной, как оружие и датчики, можно утверждать, что в ближайшее время надобность в подлодках сохранится, потому что только подлодка обладает достаточной степенью скрытности.

Средства радиосвязи

Когда дело касается средств связи, то подлодки сильно отличаются от других судов. Командир подлодки — один из последних мировых тиранов: он один несет ответственность за судно и не получает постоянных директив из штаба. Это происходит потому, что подлодка большую часть времени не выходит на связь.

Только волны одной частоты могут проникнуть сквозь толщу океанской воды — волны сверхнизкой частоты. Атакующие подлодки могут принимать сигналы сверхнизкой частоты с помощью антенны в парусе. Проблема здесь состоит в том, что передатчики сверхнизкой частоты имеют поистине гигантские размеры, они требуют башни несколько сот метров в высоту и передатчики на берегу океана.

Скорость передачи данных на сверхнизкой частоте настолько мала, что для передачи одной буквы требуется 20 минут. Сверхнизкая частота остается единственной возможностью, которая может «вызвать» подлодку на перископную глубину, где можно воспользоваться уже всем электромагнитным спектром.

На перископной глубине радиоволны принимаются антенной, установленной в перископе. Лучшим принимающим устройством является AN/BRA-34, толстая телефонная балка, которая превосходно принимает волны сверхвысокой, высокой и ультравысокой частоты. Эти частоты имеют разные передающие характеристики. Высокая частота не всегда применима. Сигнал может пройти сквозь атмосферу: вы способны достичь Шанхая, но не услышать Норфолка, находясь недалеко от Чарльзтона. Ультравысокая частота обладает отличными передающими характеристиками, но радиус действия их ограничен видимыми пределами. Если вы видите объект, то можете посылать сигнал и принимать информацию, но она не работает, если вы хотите связаться с кем-то за линией горизонта. Но с помощью передающего спутника на орбите вы можете передавать информацию так, что противник её не перехватит. Такой способ передачи становится преимуществом. Плюс ко всему, сообщение доходит в очень короткие промежутки времени, вы можете получить информацию в течение нескольких секунд. Это сводит к минимуму время использования передатчика BRA-34, а соответственно, вы снижаете шансы вас засечь. К тому же время передачи информации на спутник очень коротко.

Если существует такая возможность, подводники стараются вообще не выходить на связь. Тишина в радиоэфире — один из основных факторов в деле сохранения скрытности, ведь лейтмотив подводного флота: «Оставаться незамеченным». Капитаны подлодок обожают такое положение вещей потому что они не получают постоянных приказов, требующих от них точного выполнения всех директив из штаба. Они командуют не только подлодкой, но и тактической ситуацией в целом. Капитаны подлодок сначала делают что-то, а потом докладывают об этом начальству. Ни один другой военный не может позволить себе подобных вольностей.

Может быть, жаль, что в настоящее время Пентагон разрабатывает средства связи с подлодкой в реальном времени, используя плавучие и сверхвысокочастотные антенны.

Сейчас можно осуществлять радиообмен, поднимаясь на перископную глубину каждые 8–10 часов через разные промежутки времени. На перископной глубине каждый выполняет свою работу: раз в неделю-две инженер хочет избавиться от вредных химикатов в паровых генераторах, каждый день офицер снабжения хочет выбросить мусор, навигатор — получить тактическую картину на поверхности, а радио-офицер — получить радиосообщения. На перископной глубине задача дежурного по судну — поднять антенну BRA-34 из воды за одну минуту до того, как спутник начнет передачу информации, что происходит 4 раза в час через определенные промежутки времени. Если он сделал это, то он знает, что спустя минуту спутник передаст сообщение, которое заносится в память компьютера. Затем специалисты по радиооборудованию опускают принимающую антенну, а дежурный офицер снова дает приказ на погружение.

Подлодки, несущие на борту баллистические ракеты, постоянно на связи, используя плавучие антенны, потому что в любой момент они могут получить приказ из Белого дома или Пентагона о запуске баллистических ракет, а исполнить приказ они должны немедленно. Если береговые передатчики подверглись нападению с применением ядерного оружия, то специальный самолет вылетает, чтобы передать сигнал подлодкам о запуске баллистических ракет.

В тактической ситуации при необходимости передачи информации командир подлодки использует подлодочный передатчик. Он имеет размеры бейсбольной биты. Компьютер дает сигнал передатчику на отправку закодированного сообщения на спутник. Передатчик располагается в одном из сигнальных маяков, представляющих собой нечто вроде торпедной пусковой установки, которая затапливается морской водой, чтобы вытолкнуть передатчик из корпуса подлодки. Передатчик поднимается на поверхность, ждет установленный временной промежуток (часа обычно бывает достаточно) и передает сообщение. Потом он снова затапливается и уходит под воду.

На стойке перископа находится красная коробка с красным телефоном на ней. Это спутниковая голосовая система безопасности «Нестор», которая использует сверхвысокие частоты, чтобы передать голосовое сообщение через кодирующее устройство. Передача через кодировщик занимает в среднем 1–2 секунды. Голос искажается, но устройство позволяет капитану подлодки переговариваться с противолодочным воздушным аппаратом Р-3 Orion о местоположении преследуемой подлодки. Одна подлодка может «передать» преследование подлодки противника другой подлодке, используя Р-3 и систему «Нестор».

Несколько слов о радиобезопасности: когда подлодка заходит в порт или покидает его, радиообмен происходит на международной сверхвысокой частоте. Ни при каких обстоятельствах подлодка не выдаёт своего типа или имени (это было бы непростительной ошибкой, потому что судно-шпион противника могло бы сопоставить номер борта и характеристики сигнала радара). Когда американская подлодка называет себя на небезопасной сверхвысокой частоте, она просто именует себя как «подлодка ВМС США».

Минимум того, что вам нужно знать:

• В 1960-е годы эффект использования широкополосного сонара был сродни поискам иголки в стоге сена.

• Современные технологии позволяют нам отсечь все посторонние шумы и слышать лишь то, что нам необходимо.

• Современные перископы позволяют выполнять гораздо больше функций, чем просто возможность дежурного по судну видеть то, что происходит на поверхности.

• Подлодки могут получать радиосигналы сверхнизкой частоты, потому что лишь они способны пробиться сквозь толщу океанской воды. Сигнал сверхнизкой частоты выполняет роль сигнала на пейджер, который говорит подлодке подняться на перископную глубину для получения сообщений со спутника сверхвысокой частоты.

 

Глава 11

Системы вооружений

В этой главе

• Совершаем нападение.

• Торпеды: внутри и снаружи.

• Пуск торпед.

• Управление вооружением и навигация.

Впервые вы совершили экскурсию по подлодке в главе 1. Теперь мы возвращаемся туда и рассмотрим подробнее системы вооружений подлодки.

Вы заходите в центр управления через передний вход, расположенный около входа в сонарную комнату и лестницы в тоннель, ведущий на мостик. Вы стоите спиной по направлению движения. Первое, что вы замечаете, это перископная платформа на рельсах и перископы типа 18 рядом с ней. Поддавшись искушению, вы подходите к платформе и заглядываете в окуляр перископа. Вы можете видеть все сквозь сетку окуляра вплоть до штата Мэрилэнд.

Устройство центра управления

Над головой у вас расположены видеоэкраны, которые повторяют изображение экранов сонаров. Они отображают показания в сонарной комнате, но вы можете выбрать, какой экран вы хотите увидеть: водопадный экран, экран узкополосного сонара или активный экран, показывающий соотношение курса и расстояния.

Также над вашей головой находятся несколько микрофонов, свисающих на проводах (система внутреннего оповещения подлодки 1МС, система 7МС для связи с мостиком во время нахождения на поверхности и с комнатой управления реактором), а также телефон для связи с капитаном. Красная коробка, находящаяся рядом, это голосовая система безопасности «Нестор», использующая сверхвысокую частоту, для связи с противолодочным воздушным аппаратом Р-3 Orion или для отсылки голосового сообщения на спутник. Наконец, электрическая цепь с микрофоном, связанная с сонарами, — подводный телефон UQT. Это просто система, которая превращает сонарную систему BQQ-10 в большой громкоговоритель для того, чтобы передать ваш голос в океан.

Когда вы поворачиваетесь назад и становитесь лицом по направлению движения, вы видите перед собой нечто, похожее на панель управления Боингом-747. Это панель управления судном. «Пилот» слева от нас — офицер, управляющий хвостовыми плавниками, справа — рулевой. На каждом пульте управления есть ручка, похожая на ту, которую вы можете увидеть в самолете. Вы скользите взглядом по панели. Консоль между ними имеет выступающие рычаги — экстренные гидравлические рычаги управления рулем, хвостовыми и носовыми плавниками.

На консоли также расположены рычаги управления гидравлическими клапанами. С их помощью вы можете переключаться с основной гидравлической системы на вспомогательную и с вспомогательной на экстренную. Панель сверху напичкана различными приборами, показывающими угол наклона подлодки, глубину погружения и угол поверхностей управления. По центру располагается цифровой прибор, показывающий глубину погружения.

Под правым рычагом находится переговорное устройство для связи с машинным отделением, с помощью которого офицерам в комнате управления реактором передаются конкретные параметры скорости. Кресло позади консоли принадлежит офицеру погружения, который контролирует работу персонала комнаты и докладывает дежурному по судну.

Далее по левому борту расположена панель управления балластными ёмкостями, откуда осуществляется контроль клапанов балластных ёмкостей, системы экстренного взрыва балластных ёмкостей, системы вертикального подъёма на поверхность, системы слива воды, системы внутреннего оповещения подлодки 1МС и контроль аварийной сигнализации. На этой панели отображается состояние баллонов со сжатым воздухом, а также отверстия подлодки. На панели, в шутку называемой «новогодней ёлкой», расположено множество круглых красных лампочек (они показывают открытые элементы подлодки) и зелёных лампочек (они сигнализируют о том, что данный элемент в структуре подлодки закрыт). На ней находится лампочка для каждого люка и клапана балластных ёмкостей. Когда на панели горят только зеленые лампочки, то подлодка может погружаться (в этой ситуации говорят, что дан зелёный свет), Старший вахтенный офицер тоже сидит в этой комнате и регулирует распределение баланса подлодки, следуя указаниям офицера погружения.

Позади кресла дежурного по судну по левой стороне центра управления располагаются консоли инерционной системы навигации судна и фатометр. Сразу за перископами находятся два одинаковых стола с чертежами, один для навигации, другой для систем наведения.

Подводный телефон UQT — довольно забавная штука. Когда ваш голос отражается от океанского дна, он звучит, как голос бога.

Центр нападения

В конце комнаты центра управления, по правому борту расположен ряд консолей с видеоэкранами. Это центр нападения. На переднем краю ряда расположена позиция 1, где сидит офицер и переставляет множество точек на экране, пытаясь навести орудия на цель. Следующая консоль — это позиция 2, сидя за которой офицер контролирует географическое положение. Затем идёт позиция 3 — ещё один человек, расставляющий точки. А затем идет уже центр управления вооружением, который используется для подготовки торпед к запуску, программирования торпедных пусковых установок и орудий. Когда торпеда запущена, он контролирует её статус и направляет, если это требуется (смотрите следующий раздел «Торпеды».

Когда не проводятся учения или команда не получает боевых заданий, по всему центру управления там и тут разбросаны тактические карты и доски, на которых что-то нарисовано карандашом, то комната становится похожа на Таймс Сквер во время боевых заданий или учений. Система кондиционирования центра управления призвана охлаждать приборы и два десятка человек, набившихся в это небольшое помещение. Потому, когда там находитесь лишь вы и вахтенные офицеры, комната напоминает морозильную камеру.

Аббревиатура WCP (weapons control panel) означает панель управления вооружением.

Торпеды

Вариант торпеды Mark 48 ADCAP, который сейчас преимущественно стоит на вооружении подлодок ВМС США, совершенствовался в течение долгих лет, пока не стал близок к идеалу. Если вы стоите в торпедном отсеке и похлопываете торпеду по её холодному, сверкающему зеленому корпусу, вы можете с уверенностью утверждать, что это убийца. Она имеет обтекаемый цилиндрический корпус 45 сантиметров в диаметре и 7 метров в длину. Нос ракеты имеет форму усечённого конуса, а зелёная сверкающая обшивка уступает место резиновому преобразователю.

Вы двигаетесь по направлению к заднему концу и видите, что он покрыт серым фибергласовым капсюлем. Если вы снимете капсюль, то обнаружите двигатель с реактивным насосом в оболочке, а также катушку с длинным стереопроводом.

Торпеда соединена с судном этой тонкой нитью, которая является проводником сигнала в обе стороны.

Если вы заглянете внутрь торпеды, то увидите, что 1/6 часть внутреннего пространства занята носовым передатчиком и компьютером системы наведения. За компьютером располагается боеголовка, 750 кг специального взрывчатого вещества высокой плотности. За боеголовкой располагается бак с горючим и, наконец, двигатель.

Двигатель внешнего сгорания торпеды

Наверное, самой интересной деталью торпеды является именно двигатель. Это двигатель внешнего сгорания, в котором горение топлива происходит вне самого двигателя. В вашем автомобиле установлен двигатель внутреннего сгорания, в котором горение топлива происходит непосредственно наверху поршней, приводящих в движение маховик и привод.

Реактивный двигатель — это двигатель внешнего сгорания. Топливо и воздух смешиваются и сгорают в камере сгорания, а горячие газы, получающиеся в результате горения, поступают в турбину, которая вращает компрессор. Потом они вырываются наружу, чтобы создать тягу (мы вернёмся к этому при рассмотрении ракет «Томагавк»).

Двигатель торпеды похож на реактивный двигатель. Топливу не нужно смешиваться с кислородом в камере сгорания, а потом воспламеняться от искры. Топливо, названное топливом Отто, — это производная пероксида. Оно уже содержит в себе кислород, поэтому ему не нужен кислород, поступающий извне. Это очень хорошо для торпеды, но да поможет вам Бог, если топливо прольётся в полости над дном подлодки и вспыхнет — вы не сможете потушить этот пожар (о пожарах на борту подлодки смотрите главу 5).

Постройка гидравлического мотора

Топливо Отто распыляется и возгорается от искры в камере сгорания. Горячие газы поступают в турбину. Но турбина не похожа на те, которые вы видели на реактивных самолетах. Она представляет собой гидравлический мотор, сделанный по технологии сервомотора. Два десятка маленьких поршней помещены в два десятка цилиндров. Цилиндры расположены по кругу и прикреплены к круглой пластине размером с обеденную тарелку. Поршни внутри цилиндров подсоединены ко второй пластине при помощи соединительных тяг. Эта пластина специально расположена под углом таким образом, чтобы при вращении агрегата поршни были бы в верхней части цилиндров в положении «3 часа» относительно пластины, к которой они прикреплены, и в нижней части цилиндров в положении «12 часов» относительно пластины, а потом снова в верхней части в положении «9 часов» и в нижней части в положении «6 часов».

Когда производится быстрый пуск торпеды без тщательного прицеливания, обычно в экстренной ситуации, эту операцию называют «мгновенная реакция».

Начало положено

Теперь проделайте отверстие в пластине, чтобы впустить горячие выхлопные газы в один из цилиндров в положении «3 часа». Горячий выхлоп, которому не терпится расшириться и совершить работу по движению поршня, преодолев сопротивление, попадает в один из цилиндров, где поршень близок к своему верхнему положению. Газ расширяется и толкает поршень вниз по цилиндру. Наклонная пластина установлена таким образом, что цилиндр увлекает все 24 цилиндра за собой и совершает цикл, в котором в положении «12 часов» цилиндр находится в своем нижнем положении. Ударная пластина присоединена к валу, который вращает винт.

Установка продолжает вращать ударную пластину и сжимает отработанные газы до давления, немного большего, чем давление морской воды. Пластина тратит на это энергию, но другие цилиндры приходят в такое положение, в котором газы «хотят» расшириться. Когда цилиндр проходит положение, в котором газы могут попасть внутрь, газ из цилиндра выходит наружу через отверстие, просверленное в пластине, и попадает в трубу, которая выводит его к заднему кожуху торпеды. Существует специальная форсунка, через которую газ выходит в воду, превращаясь в пузыри, делая торпеду менее заметной.

Орудие вашей подлодки называется «боевая единица». «Торпеда» — орудие подлодки противника. Никогда не говорите про свое орудие «торпеда», говорите «боевая единица» или «наша боевая единица». Если вы скажете «Торпеда по курсу 055», капитан поймет, что противник только что выпустил в вас торпеду и что он должен вступить в бой, чтобы спасти судно.

Заряжаем пусковую установку

Чтобы произвести загрузку торпеды в пусковую установку, вахтенный офицер сначала должен согласовать эту процедуру с центром управления, открыть затворную дверь с помощью панели управления торпедами, проверить на наличие неисправностей с помощью фонаря, а затем направить торпеду к гидравлическому поршню. Вахтенный офицер выбирает поршень на панели управления и начинает медленно двигать рукоять от себя. Под действием гидравлической силы торпеда будет загружена в пусковую установку до такого уровня, пока не останется виден серый капсюль.

Затем вахтенный офицер вынет силовой кабель из капсюля и присоединит его к двери. Потом он проделает ту же операцию с сигнальным кабелем, удостоверясь в том, что он аккуратно присоединен, и закроет дверь вручную.

На консоли управления торпедами блокиратор повернется над дверью, закрывая и задраивая ее. Теперь система готова к затоплению пусковой установки. Вахтенный офицер закрывает клапан вентиляции пусковой установки, связывающий её с торпедным отсеком, и открывает клапан затопления.

Теперь ничего, кроме этого, не разделяет команду подлодки и давление морской воды. Если возникнут неполадки в работе клапанов или блокиратора, то подлодку затопит.

Затопление в торпедном отсеке!

В этом случае вахтенный офицер хватает трубку системы внутреннего сообщения 4МС и кричит громко, но отчетливо: «Затопление в торпедном отсеке! Затопление в торпедном отсеке!»

Хотя это звучит странно, но это совсем не обязательно вина вахтенного офицера. А если он не смог остановить затопление и не оповестил команду, он только что убил 130 человек. Сейчас и только сейчас он закрывает вентиляционные клапаны (если пусковая установка затоплена, блокиратор дал сбой, то это не поможет).

Если и это не помогает, то вахтенный офицер бежит к пульту управления ручным закрытием изоляционных клапанов и смотрит, может ли он остановить затопление. Если это не сработает, то он отдаст приказ о приготовлении к затоплению и доложит ассистенту по устранению неисправностей.

Если блокираторы вентиляционных клапанов работают как положено, то вода полностью заполнит пусковую установку и затопление прекратится. Вахтенный офицер осмотрит затопленную ёмкость с водой в заднем конце торпеды. В пусковой установке есть отверстия, открывающиеся в эту ёмкость по команде системы ведения огня.

Теперь вахтенный доложит в центр управления, что с торпедой все в порядке. Они могут включить питание торпеды в установке. Если сложилась напряженная тактическая ситуация, то центр управления может создать давление в пусковой установке (снова открыть клапан затопления, оставив закрытым вентиляционный клапан) и открыть дверь дула.

В центре управления офицеры проделывают примерно такую процедуру при каждом запуске. Эта обыденная процедура заканчивается нажатием на спусковой механизм.

Эта дверь не похожа на крышку, а больше напоминает книжную полку из фильмов ужасов, которая вращается, когда кто-нибудь сдвинул голову статуи. Дверь поворачивается на 180 градусов, чтобы открыть отверстие в пусковой установке для доступа морской воды. Когда она возвращается в первоначальное положение, то подгоняется по обтекаемому контуру корпуса подлодки. Судно может продолжать движение с двумя открытыми дульными отверстиями, двумя торпедами, готовыми к запуску и нацеленными на противника. В этом случае, если противник задумает выкинуть какую-нибудь шутку, например, запустить межконтинентальную баллистическую ракету, направленную на американские города, вы угостите его парочкой торпед Mark 48.

Запуск торпеды

Когда центр управления принимает решение о запуске торпеды, воздух под давлением 2000 тонн на квадратный метр впускается в большой стальной гидравлический поршень через быстрый соленоидный клапан. Воздух поступает с одной стороны клапана гидравлического поршня, в то время как другая его сторона, мокрая, присоединена к ёмкости вокруг торпеды. Как только воздух под высоким давлением начинает давить на одну сторону поршня, клапан «хочет» расшириться, а расширяться ему некуда, кроме как толкать поршень, преодолевая сопротивление воды.

Давление в ёмкости вокруг торпеды «взлетает» до 200 атм. Если из-за поведения воды какая-то её часть испытывает давление, то весь объём испытывает то же давление. Люк в задней части пусковой установки открывается, и вода под давлением в торпедной ёмкости начинает толкать торпеду вперёд. Даже на тестовой глубине давление за бортом ниже, чем давление внутри ёмкости вокруг торпеды. Единственным препятствием, разделяющим области с высоким и низким давлением, оказывается торпеда. Она похожа на частичку, попавшую в соломинку, которая находится в бутылке с содовой. Ёмкость вокруг торпеды — рот мальчика, а вода за бортом — воздух комнаты. Торпеда вылетает из пусковой установки с сумасшедшим ускорением. Она набирает скорость до тех пор, пока двухтонная громадина не вылетает из установки со скоростью 25 узлов. Теперь начинается самое интересное. Двигатель сжимает топливо Отто, вырабатывается искра, и силовая установка начинает вращаться. При запуске двигателя торпеда сразу чувствует тягу от силовой установки. В этот момент срабатывает программа торпеды. Если сложилась напряжённая ситуация и вы не хотите, чтобы противник обнаружил вашу торпеду, вы запускаете её на низкой скорости и в пассивном режиме поиска. Но если противник уже обнаружил вас и вы находитесь в сложной ситуации (представьте, что вы попали в пьяную драку, но между подлодками), просто запустите торпеду на высокой скорости и в режиме активного поиска.

Во время пути под водой торпеда погружается на заданную глубину и ускоряется до определенной скорости (высокой, средней или низкой). Она путешествует «молча», разматывая сигнальный кабель, присоединенный с одного конца к хвосту торпеды и с другого — к подлодке. Если подлодка захотела изменить настройке — изменить скорость, курс или режим поиска, — сигнал идет по этому кабелю. Торпеда считает обороты винта и знает, сколько оборотов добавлять за милю. Она проверяет инструкции с борта подлодки и терпеливо идёт к цели, пока не достигает момента активации систем.

При достижении точки активации систем все начинает работать. Если торпеде дано указание осуществлять активный поиск, она начинает посылать высокочастотные сигналы, подобно подледному сонару. Она также осуществляет поиск. Торпеда ведет себя подобно змее: она поднимается вверх на 35–50 метров, затем снова погружается. Одновременно с этим она поворачивается вправо-влево по синусоиде, а сонар «освещает» область в форме конуса перед торпедой. Если же торпеда получила приказ о скрытном поиске, она только слушает (а потом она попадает в вас — сюрприз!). В режиме скрытного поиска она тоже ведет себя как змея. Торпеда продолжает свой поиск, двигаясь по спирали, до тех пор, пока что-нибудь не обнаружит.

Если команда ждёт слишком долго или тратит очень много времени на прицеливание и выверение данных и поэтому теряет прекрасную возможность для пуска торпед, говорят, что моряки полировали подшипники орудия (подшипники орудия работают хорошо, независимо от того, грязные они или нет). Это выражение применяют тогда, когда человек напрасно теряет драгоценное время в безнадежной ситуации вместо того, чтобы поспешить.

Преследуя цель

Хотя кажется, что после пуска торпеды можно успокоиться, но это похоже на то, как вы бросаете мяч в американском футболе. Вы кидаете мяч не непосредственно игроку, а в то место, где он будет, когда мяч прилетит туда. Иногда вы неверно рассчитываете скорость игрока или, что ещё хуже, он неожиданно поворачивает в сторону. Когда цель меняет курс или скорость, торпеда не попадает.

Если цель меняет свое местоположение, то необходимо изменить курс торпеды, иначе она промахнется. Если команда управления вооружением сможет назначить для торпеды другую цель, то они передают информацию в компьютер, управляющий торпедой. Если команда управления вооружением вовремя не получила информацию об изменении курса, а торпеда стоимостью миллион долларов уже запущена, то остаётся гадать, попала ли она в цель или нет. Офицер вооружений, по приказу координатора, дает команду торпеде на изменение курса. Экран компьютера не представляет собой ничего особенного — просто функциональный дисплей, на котором отображается курс торпеды и нужный угол поворота. Как только офицер вооружений отдает приказ торпеде о повороте, он тут же передается в компьютер торпеды. Сигнал путешествует по кабелю длиной несколько километров, Как только сигнал достиг торпеды, она тут же изменяет курс и начинает новый поиск.

После этого торпеда либо обнаруживает цель, либо нет. Если команда «изменить курс» дана верно, то торпеда обнаружит цель или у неё закончится топливо и она пойдёт на дно. Если она обнаруживает цель (обнаружение происходит подобно тому, как вы поворачиваете голову влево-вправо, пытаясь понять направление источника звука), то начинает наведение.

Сигнал об обнаружении цели передается по кабелю в центр управления подлодки. Офицер вооружений командует «Обнаружить!», и команда управления вооружением наблюдает за происходящим, затаив дыхание. В большинстве случаев торпеда обнаружит другую цель, если же нет, то она входит в режим «вторичного нападения», при котором она делает несколько кругов, пытаясь вновь навестись на цель. Второе наведение — очень хороший знак. При третьем цель — это судно с мертвецами. Офицер вооружений командует «Наведение!», и торпеда продолжает свой путь до тех пор, пока не сработают датчики близости цели.

Набор скорости до атакующего уровня

В момент наведения торпеда набирает скорость для достижения атакующей скорости, которая для торпеды ADCAP равна 63 узлам (скорость увеличивается с 45 до 63 узлов). Зверь, способный двигаться со скоростью 63 узла, был разработан для поражения подлодок класса «Альфа» — самых быстрых и глубоководных в мире, Торпеда также способна погружаться на беспрецедентные глубины, чтобы «Альфа» не смогла достичь аварийной глубины и протаранить американскую подлодку. Но к тому времени, когда торпеды ADCAP были поставлены на вооружение, стало очевидно, что «Альфа» уже не представляет опасности: на большей части из семи подлодок этого класса произошли аварии в реакторах, и они были списаны. Ничто не может обогнать торпеду на скорости 63 узла. Если торпеда обнаружила цель и у нее достаточно топлива, цель будет поражена.

При наведении торпеда приводит в готовность детонатор и блокирующую пластину между более мощным и менее мощным зарядами. Первый очень чувствителен, но не обладает большой разрушительной силой, второй же инертен в обычных условиях, но когда возгорается, разносит всё к чертям. Когда мощный заряд возгорается от менее мощного, то происходит то, что нужно.

Теперь полностью вооруженная и готовая торпеда ожидает сигнала от датчика близости цели. Этот датчик представляет собой прибор, который чувствует изменение магнитного поля Земли. В океанской воде эти магнитные волны равномерно распределяются. В непосредственной близости от подлодки или другого судна, тем не менее, магнитные волны концентрируются из-за наличия большого количества металла снаружи подлодки и воздуха внутри неё. Датчик определяет близость корпуса судна. Возгорается меньший по мощности заряд, затем детонирует основной заряд, и взрыв пробивает корпус судна противника. Плохо, что на борту нет пива — было бы веселей.

Крылатые ракеты

Есть два способа потопить судно: проделать брешь в дне, чтобы туда попала вода, или в верхней части судна. Крылатые ракеты подходят для второго способа. Если у противника есть флот из надводных судов, лучшим решением будет выпустить в него пяток ракет «Томагавк». Крылатые ракеты «Томагавк» класса «подлодка-поверхность» (крылатые ракеты для нападения на надводные суда противника) как нельзя лучше пригодятся вам, если вокруг рыскают суда противника, а торпеды вы бережете для подлодок.

Скорее всего, вы прибегнете к помощи «загоризонтной» системы наведения. В конце концов, это же надводные корабли, а любой самолёт или спутник может обнаружить его или другую подлодку. Вы получаете их координаты, вводите их на панели управления вооружением и выбираете тип оружия.

Существует два варианта ракет: капсюльный и запускаемый из пусковой торпедной установки. С целью экономии места для торпед система вертикального запуска установлена в передней балластной ёмкости. В случае с капсюльной ракетой вы готовите её к пуску так же, как и торпеду, и запуск производится из пусковой установки. Капсюль вылетает вертикально вверх по направлению к поверхности воды. Когда передний конец показался из воды, датчик определяет, что вокруг воздух, а не вода, и конусный наконечник отсоединяется от ракеты. Срабатывает первая ступень ракеты, и она вылетает из капсюля и поднимается на высоту до 1 километра.

Если ваш выбор пал на ракету вертикального запуска, процедура будет немного другой. Вы открываете дверь установки и запускаете газовый генератор внизу. Ракета надёжно защищена от морской воды мембранным колпаком в конце установки. Газовый генератор — заряд твёрдого ракетного топлива, поджигаемый под ёмкостью с водой.

Путь наверх

Ракетное топливо превращает топливо в пар, который расширяется и толкает ракету вперёд. Ракета проходит сквозь мембрану и поднимается над поверхностью воды в облаке пара. Когда ракета обсохла, срабатывает первая ступень, и снаряд поднимается, как и ракета, запускаемая из пусковой установки, на высоту до 1 километра.

В верхней точке параболической кривой полета ракеты первая ступень исчерпала свой запас топлива и откидывается. Это делается с той целью, чтобы раскрутить реактивный двигатель ракеты на пути вниз. Из-за большой скорости компрессор начинает вращаться, что создает давление в камере сгорания. При запуске все надеются, что активация двигателя ракеты пройдёт прежде, чем она упадет в море. Вращающийся компрессор повышает температуру в камере сгорания, и в нужный момент происходит впрыск топлива и, как следствие, возгорание. Результат достигнут, созданы огромные температура и давление на входе турбины. Турбина имеет небольшие размеры, достаточные для вращения компрессора, чтобы двигатель ракеты был независим. Оставшаяся после прохождения через турбину энергия горячих газов превращается в кинетическую энергию потока, вырывающегося из сопла, Высокая энергия выхлопа поддерживает движение ракеты до цели.

Путь вниз

На пути вниз по бокам ракеты выдвигаются крылья для управления. Теперь ракета движется со сверхзвуковой скоростью на высоте менее 15 метров, используя данные спутниковой системы навигации. Недалеко от цели ракета может послать несколько сигналов радара, чтобы ещё раз проверить местоположение цели, или же она может наводиться на сигнал радара цели.

После этого ракета производит последний подъём, потому что она может с большей точностью поразить цель сверху и потому что орудия судна ведут огонь в стороны, а не вертикально вверх. Ракета пробивает корпус судна и взрывается уже внутри. Ещё один неудачный день для одной из наших мишеней.

Представьте, что вам нужно уничтожить городок Вражинск в Стране Уродов. Вы вносите в программу ориентиры (сначала лететь на улицу Б, повернуть налево около дома 7–11, затем к магазину повернуть направо на втором повороте и прибыть к левому крылу Разведцентра, третьей двери слева). Для этого вам понадобится ракета «Томагавк» для атаки наземных целей. Как только программирование завершено, запуск ракеты напоминает запуск противокорабельной ракеты, за одним исключением: по пути ракета может использовать топографические свойства местности для вычисления местоположения цели. Вы можете запрограммировать «Томагавк» таким образом, что он взлетит в районе Средиземного моря и попадёт в выбранное вами окно в Кремле.

Вот мы и подошли к последнему варианту «Томагавка», — с атомной боеголовкой. Боеголовка имеет небольшие размеры, но это ведь водородная бомба, что вам ещё нужно?

Ещё одна новая система на подходе — противовоздушные ракеты, запускаемые с подлодок, которые могут быть запущены из паруса и поразить патрульные самолеты типа Р-3 Orion. В следующий раз, когда вы заметите его поблизости, то сразу подумаете об этих ракетах. Разумеется, он обнаружил вас, но не успел никому об этом рассказать.

Оружие будущего

Хотя торпеды и очень эффективны, вам придётся ждать целый час, прежде чем одна из них поразит цель на расстоянии 60 километров (торпеда путешествует со скоростью 63 узла только на начальном этапе, если, конечно, вы не запрограммируете её на движение с максимальной скоростью, но это сделает её менее скрытной для противника, да и расход топлива будет гораздо выше). Было бы здорово иметь что-нибудь побыстрее. К счастью, появление торпед нового поколения не за горами. На этот раз русские действительно изобрели их первыми, а мы просто украли у них технологию.

Новые ракеты работают на твёрдом ракетном топливе и имеют заострённый нос. Ракетное топливо делает своё дело и мгновенно доставляет ракету до цели. Пар начинает выходить из носа ракеты, пока он не покроет её до самого конца. В этот момент ракета обладает потрясающей проникающей способностью и разгоняется до скорости 300 узлов. Синий лазерный луч наводит её на цель. Если все прошло нормально, то кинетическая энергия ракеты, летящей со скоростью 300 узлов, и заряд большой мощности позаботятся о том, чтобы этот день стал самым чёрным днём в жизни противника.

Запуск такой ракеты может стать проблематичным. Если возгорание ракетного топлива произойдёт внутри пусковой установки, то внутри будет создано повышенное давление и установка разлетится на куски. Горячий газ ворвется в торпедный отсек и станет причиной детонации всего торпедного арсенала.

Некоторое время считалось, что причиной затопления подлодки «Курск» стала неудачная попытка запуска такой торпеды.

Контроль ведения огня, или

Как мне навести торпеду на цель

Подлодки в основном используют пассивные сонары, поэтому основную часть времени в приготовлении торпеды к запуску занимает вычисление расстояния до цели, её курса и скорости. Чтобы получить эту информацию, требуется много людей и оборудование стоимостью миллионы долларов.

Все эти показатели можно рассчитать и с помощью бумаги и карандаша. Командование ВМС также настаивает на том, чтобы информацию, полученную при помощи высокотехнологичного оборудования, перепроверяли, используя простые приборы. Оно настаивает и на обратной процедуре на случай, если «мудрёное» компьютерное оборудование выйдет из строя. Вообще, хороший вахтенный офицер может рассчитать все эти показатели в уме, используя перископ и показания сонара. Все основано на тригонометрии: в случае с отдаленным объектом, движущимся перпендикулярно относительно вас, если вы знаете уровень изменения его курса (как быстро изменяется расстояние до него в градусах/минуту) и его перпендикулярную скорость, то вы знаете расстояние до цели (расстояние = перпендикулярная скорость : курс судна).

Это начало расчёта расстояния с помощью метода Экелунда. Вообще это уравнение гласит, что расстояние до объекта примерно равно перпендикулярной скорости, деленной на изменение курса. От дежурного по судну требуется выполнение многоуровневых тригонометрических вычислений в уме. (Это проще, чем кажется, потому что берутся примерные значения тригонометрических функций синуса и косинуса, а расстояние по системе Экелунда тоже является приблизительной величиной.)

Вышеупомянутое уравнение является уравнением 1-ого уровня. Более точное расстояние можно получить при помощи уравнений 2-ого и 3-его уровней. Вы вычисляете положение цели с помощью уравнения 1-ого уровня за 2 минуты, а потом совершаете маневр. После того как вы получаете информацию из уравнения 2-ого уровня, вы берете изменение значения перпендикулярной скорости и делите его на изменение координаты, чтобы получить расстояние. Если вы хотите считать в уме, то можете использовать специальную линейку. Ни один младший офицер не может считать себя полноценным без неё.

Вы можете также определить курс и скорость объекта при помощи чертежного стола и линейки скорости. Имея информацию сонаров о количестве оборотов винта, опытная команда по управлению ведением огня может навести торпеду на цель, вообще не прибегая к помощи компьютеров.

Говорят, что компьютеры быстрее и точнее, но им всё равно нужен человек, который вводит примерные данные расстояния до объекта и его скорости. Без опытного оператора за пультом управления компьютеры просто выдают бесполезную информацию. Компьютер управления ведением огня вводит информацию сонаров в единицы данных фиксированного интервала, обрабатывая данные о курсе объекта с интервалом в 20 секунд. На экране с точками компьютер показывает вертикальную линию, состоящую из точек, которая образуется при обработке информации компьютера. Точки соберутся в одной области экрана, если введена верная «догадка» о положении и скорости объекта. После трех этапов пространственно-временного анализа (трех маневров вашего судна относительно линии горизонта) обычно только одна комбинация данных о скорости и курсе цели заставляет кривую в форме буквы Z превратиться в горизонтальную линию. Когда это происходит, вы получаете нужный результат.

А что если эта идеальная, выверенная прямая вдруг изменит своё направление? И офицер, контролирующий курс, заметит, что он вдруг изменился? Или если офицер, наносящий на чертеж данные о частоте узкополосного сигнала объекта и времени, неожиданно изменит показания? Любой из этих фактов свидетельствует о том, что объект совершил маневр. Один из вахтенных офицеров систем ведения огня говорит: «Возможная цель изменила курс», и вся команда делает все возможное, чтобы подтвердить или опровергнуть его слова. Если координатор считает, что объект изменил курс, то он отвечает: «Подтверждаю изменение курса объекта!» Если торпеда готова к запуску, капитан объявляет: «Отменить огонь!», что отменяет пуск торпеды. Затем проводится очередной этап пространственно-временного анализа, чтобы вновь собрать данные, необходимые для наведения торпеды на цель. Возникает вопрос: почему он совершил маневр? Он тебя обнаружил? Если так, то могут возникнуть неприятности. Вам, может быть, даже придётся уточнить информацию.

Как только вычисления закончены, помощник капитана говорит: «Капитан, мы вычислили цель» (обычно это говорится с гордостью и нетерпением атаковать. Вы говорите таким же тоном фразу: «Дорогая, стейки готовы»).

И начинается рок-н-ролл.

Существует только два типа судов — подлодки и мишени. Мишени, в свою очередь, делятся на два типа: подлодки противника, называемые «подводными мишенями», и надводные суда, которые называют «скользящими по поверхности» (в конце концов, они и в самом деле лишь скользят по поверхности). Обычно офицеров и моряков, которые плавают на надводных судах, вежливо называют «скользящими мерзавцами».

Навигация, или

«Где мы находимся, чёрт возьми?»

Этот сложный вопрос обычно задается за навигационным столом с чертежами. Ответ можно получить при помощи бумаги и карандаша и старого, доброго чертежа. Не важно, сколько технологии задействовано в этом процессе и плазменных дисплеев подключено к спутниковой системе навигации, ВМС США все равно будет продолжать использовать предметы, которые выиграли войну 1812 года, — чертёж, карандаш, компас и секундомер.

Если вы знаете свое точное местоположение в данный момент времени — скажем, около пирса № 22, — вы проводите прямую линию от вашего предыдущего местоположения до того места, куда вы прибыли. Так как расстояние равно произведению скорости и времени, то зная вашу скорость и время в пути, вы можете рассчитать длину вашей линии на бумаге. Это называется примерный расчёт позиции судна (неопытный моряк может сказать, что это точный расчет местоположения, потому что он не знает, откуда взялся этот термин). К сожалению, позиция, полученная в результате примерного расчета, может быть далека от реальной, потому что необходимо делать поправку на ветер, прилив и, что самое важное, течение.

Поэтому нам нужно точно знать, где мы находимся. Сейчас в нашем распоряжении есть Глобальная система навигации, которая представляет собой серию сигналов, посылаемых на Землю навигационными спутниками, чтобы дать информацию о нашем положении с точностью примерно 7–15 метров. Этого бывает достаточно, чтобы навести межконтинентальную баллистическую ракету и запустить её таким образом, чтобы она попала в самый центр бункера. Иногда мольба навигатора: «Мне нужно определить мое местоположение!» похожа на монолог героинового наркомана.

Это одна из причин, почему подлодка поднимается на перископную глубину. На перископной глубине перископная антенна получает навигационные сигналы со спутника и предоставляет вам необходимую информацию для определения положения объекта. Но как же быть все те 3 или 10 часов, когда вы находитесь глубоко под водой, не обладая этими данными? Примерная информация о местоположении судна может быть настолько неверна, что если вы двигаетесь на полном ходу, то диаметр района вашего примерного положения может достигать 20, а то и 30 морских миль. Однажды солнечным утром в Средиземном море подлодка врезалась в подводную скалу. Она осуществила экстренный подъём на поверхность, используя взрыв балластных ёмкостей, и кое-как доплыла до порта с выведенным из строя сонаром и повреждённой передней балластной ёмкостью. (Когда подлодка прибыла в итальянский порт, на пирсе её ждали новый капитан судна и адмирал. После этого старый капитан отправился «командовать» пыльной партой в подвале Главнокомандующего подлодками Атлантического флота).

Поэтому подводная навигация остается ключевым моментом. Эта проблема решается двумя путями. Первый — бортовая инерциальная система навигации. Она представляет собой гироскоп с множеством колокольчиков и свистков. Если с этим прибором обращаться аккуратно, то он даст навигатору вполне сносную информацию о местоположении. Но все равно к этим данным относятся с известной долей недоверия.

Второй прибор — это фатометр, или прибор для «простукивания» дна. Навигация контура морского дна работает превосходно, когда дно имеет отличительные особенности (как, например, в области Атлантического водораздела, делящего Атлантику пополам). Но если дно таковых особенностей не имеет, то эта система бесполезна. Если дно плоское и песчаное, то тут нам потребуется другая система. Вот почему мы изобрели систему контроля изменений магнитного поля.

Проблема с магнитной навигацией и системой контроля изменений гравитационного поля Земли состоит в том, что вам приходится тратить время — очень много времени, — плавая вокруг, собирая информацию, нанося её на чертёж, проверяя чертеж и снова выверяя его. Может быть, это является сложной задачей для многих ВМС других стран, но в США эта проблема решается просто: подлодкам, несущим на борту баллистические ракеты, во время стратегического патрулирования нечего больше делать, кроме как бродить по просторам океана, «прячась» от возможного противника (в своём желании остаться незамеченными они обрабатывают информацию с рыболовных судов, траулеров, яхт, торговых судов или любого другого судна, которое может их обнаружить). Во время путешествия оборудование подлодки обследует дно в поисках отличительных черт и контролирует изменения магнитного поля Земли.

Система контроля изменений магнитного поля всё ещё находится в разработке, но она основывается на изменениях в магнитном поле Земли, происходящих в районах концентрации железа. Четвёртый метод сейчас проходит начальное тестирование — измерение гравитации. Этот метод улавливает малейшие изменения в гравитационном поле Земли.

Минимум того, что вам нужно знать:

• Центр нападения расположен на правой стороне центра управления, где команда управления ведением огня делает свое дело — превращает суда в обломки.

• У торпеды есть свой собственный двигатель и свое топливо, которые доставляют её до цели.

• Современные подлодки могут производить запуск ракет для поражения наземных целей и надводных кораблей.

• Управление ведением огня — искусство, которое помогает вашему снаряду поразить цель.

 

Глава 12

Вырабатываем энергию, часть 1

В этой главе

• Теория относительности.

• Нейтроны заставляют винт вращаться.

• Горячая и холодная стороны дела.

• Не такие уж безопасные тесты на безопасность.

В этой и следующей главах мы рассмотрим силовую установку подлодки. Силовой установкой называют все, что обычно находится в задней части подлодки и состоит из реактора, парового двигателя и цепи зубчатых передач.

Офицеров и рядовых моряков, которые контролируют работу реактора, называют атомщиками. И довольно часто вы можете обнаружить надпись «Атомщикам вход запрещён» в том месте, где спят офицеры сонарной комнаты.

Заметка: не все моряки в передней части подлодки являются офицерами сонарной комнаты. Офицеры торпедного отсека составляют особую «касту». Когда подлодка останавливается в порту, где моряков отпускают в увольнение, они как раз то, кто попадают в местную тюрьму и вынуждают американского посла высказывать своё недовольство капитану. Неприятные инциденты за границей возникают, в основном, когда офицеры торпедного отсека избивают местных байкеров. Если когда-нибудь встретитесь с одним из них, соглашайтесь со всем, что он говорит.

Офицеров сонарной комнаты также называют «обитателями носа подлодки» (они работают в носовой части подлодки). Вообще эти офицеры могут провести неделю на вахте и даже не вспотеть или не испачкаться. Поэтому им дали прозвище «сонарные девочки». Хотя моряки машинного отделения или торпедного отсека выполняют более тяжёлую в физическом отношении работу, судно не способно выполнить задание без «сонарных девочек». Но давайте быть честными — душ три раза в день и одеколон никак не ассоциируется с моряками реакторного отсека.

Но основное отличие сонарных девочек от моряков реакторного отсека состоит в том, что сонарные девочки считают, что вся подлодка выполняет роль объекта для поддержания жизни их гидрофонов или предназначена для того, чтобы доставить их «уши» в новые интересные места. А офицеры-атомщики знают правду — без них подлодка представляла бы собой мёртвую темную трубу без воздуха внутри, затонувшую на глубине. «Сонарные девочки», обитающие в кондиционированном помещении, зачастую относятся к потным атомщикам, как хозяин к своему дворецкому. Когда судно останавливается в порту и команда сходит на берег, атомщики отправляются в ближайший бар байкеров, а «сонарные девочки» идут в музей. (Всем бывшим «сонарным девочкам»: пожалуйста, не приходите ко мне домой отомстить. Вы меня там не застанете, потому что я буду в баре байкеров вместе с другими атомщиками.)

Мы рассмотрели устройство носовой части подлодки, Теперь обратимся к хвостовой части. Проверьте показания вашего дозиметра и проходите в «Диснейлэнд» через люк, расположенный в дальнем правом углу кают-компании. Вы попадаете в экранированный тоннель, ведущий в реакторный отсек.

Вот как всё это работает.

Е = mс 2

Альберт Эйнштейн доказал уравнение связи энергии и массы. До того как это уравнение было сформулировано, существовало два «священных» закона: закон сохранения массы, который гласит, что масса тела в замкнутой системе не изменяется. Другой — закон сохранения энергии: энергия, подобно массе, не может исчезнуть и появиться из ниоткуда.

Наш друг Эйнштейн изменил мир, утверждая, что масса может исчезнуть в процессе реакции и перейти в энергию. Константа «с» обозначает скорость света, очень большую величину, а с2 и вовсе гигантская цифра. Это означает, что очень малую массу можно превратить в большой сгусток энергии. Возьмём один атом урана U-235. Если вы направите медленный нейтрон к его ядру, то оно распадется на два меньших ядра плюс 2 или 3 нейтрона. Дело тут в том, что если вы взвесите ядро урана и нейтрон до реакции, а потом 3 нейтрона и малые ядра, получившиеся в результате взаимодействия, вы обнаружите, что начальная масса оказалась больше конечной.

Но куда же делась остальная масса? Она превратилась в 200 мегаэлектронвольт кинетической энергии или теплоты. Итак, уран просто превратил свою массу в энергию в активной зоне реактора. Звучит просто, но подождите, пока вы ничего не знаете об оборудовании, необходимом для осуществления этой «нехитрой» на первый взгляд операции.

Ядерный реактор

В реакторном отсеке находится сам реактор, представляющий собой огромный цилиндр из магниево-молибденового сплава со стенками 18 сантиметров толщиной. Дно его имеет форму полусферы, из корпуса выходят 4 трубы, которые соединяют реактор с системой трубопроводов. Реактор представляет собой ёмкость, которая может выдержать высокое внутреннее давление.

Проблема коррозии

Коррозия представляет большую опасность в случае ядерного реактора, потому что частицы оксида железа или ржавчины попадают в активную зону реактора и становятся чрезвычайно радиоактивными. Большим плюсом использования воды в качестве модератора и охлаждающей жидкости является тот факт, что вода не может стать радиоактивной.

Но частицы, плавающие в ней, могут стать радиоактивными. Это, например, продукты коррозии или куски подшипников насоса. Самым плохим считается попадание в воду кобальта-60, который имеет очень большой период полураспада (время, в течение которого определенное количество радиоактивных атомов распадается, так что останется примерно половина радиоактивных атомов).

Рождение crud

Как раз эти мелкие металлические частицы и стали причиной рождения слова crud — технический термин для фильтрованной охлаждающей жидкости реактора, который впервые применили в Клинч Ривере. Crud образуется в охлаждающей жидкости реактора и становится чрезвычайно радиоактивным, создавая опасность для жизни, даже находясь за пределами экранированного реакторного отсека. Crud собирается в изгибах труб, в том месте, где труба совершает поворот. Когда запускают основные охлаждающие насосы, происходит резкая перемена в движении потока воды внутри труб, которые становятся причиной «взрыва crud». После этого происходит резкий скачок уровня радиации.

Для предотвращения этого процесса была установлена система очистки охлаждающей жидкости для отфильтровывания crud и очистки воды в реакторе. Ионизирующая решетка сделает воду сверхчистой и очищенной от crud, сводя к минимуму уровень радиации в машинном отделении.

Плохо то, что теперь у вас есть огромные объемы радиоактивных частиц внутри очистного оборудования. Раньше подлодки сбрасывали эти отходы в море. Теперь объем выбросов строго контролируется. Подлодки заходят в док и сбрасывают отходы в специальные свинцовые резервуары. Отходы с высоким уровнем радиоактивности отправляют на склад отработанного топлива в Айдахо Фоллз.

Модератор: замедляем нейтроны

Модератор — вещество, которое замедляет активные быстрые нейтроны, образующиеся при распаде урана в результате молекулярных столкновений. Это похоже на замедление бильярдного шара при столкновении его с другим шаром. Когда нейтроны замедляются, они способны стать причиной ещё одного распада. При отсутствии модератора, быстрые нейтроны просто «вырывались» бы наружу из активной зоны реактора. Это одно из обстоятельств, отличающих реактор от атомной бомбы, — утечка нейтронов.

В реакторе число реакций контролируется с помощью замедления быстрых нейтронов после каждого распада. А в бомбе вещество, использующееся для распада, имеет настолько большую плотность, что утечка нейтронов сведена к минимуму. Реакция происходит и при наличии быстрых нейтронов. В этом случае реакция является неконтролируемой, происходит увеличение мощности, пока бомба не взрывается.

Иногда уровень радиоактивности в реакторе становится настолько высоким, что он может достичь критической массы и при наличии быстрых нейтронов. В этом случае реактор выходит из-под контроля. В течение нескольких секунд он ничем не отличается от атомной бомбы. Но вместо продолжительной ядерной реакции энергия разрывает реактор на куски — это можно назвать «быстрым критическим распадом». В результате радиоактивные частицы разлетаются по окрестностям, заражая этот район, но, скорее всего, мощности взрыва недостаточно для того, чтобы стереть с лица земли целый город — по крайней мере, в большинстве случаев.

Хотя теория вероятности и второй закон термодинамики «не позволят» реактору взорваться подобно бомбе, вероятность такого поворота событий существует.

Вода, которая циркулирует через реактор к паровым котлам, а затем к рециркуляционным насосам реактора, а потом снова в реактор, называется основным охладителем. Он «основной», потому что он циркулирует в радиоактивной петле, что в свою очередь является одной из составных частей ядерного реактора.

Он отличается от «вторичного» охладителя, которым является пар, вырабатываемый паровыми котлами, чтобы поддерживать низкий уровень радиоактивности в машинном отделении. Эта жидкость не совсем охладитель — она не охлаждает реактор, потому что её задачей является поддержание рабочей температуры на отметке 315 °C. Точнее было бы назвать эту жидкость «переносчиком тепла». Она отводит тепло от реактора для использования в паровых генераторах. Тем не менее, быстрее сказать «охладитель», чем «жидкость для отвода тепла».

В корпусе реактора имеются два впускных патрубка, через которые поступает вода. Затем холодная вода попадает во впускной пленум, чтобы поступающая вода равномерно распределялась по дну реактора. Поступающая вода относительно «холодная» (после того, как паровые котлы забрали энергию из воды, она становится относительно холодной: её температура около 238 °C, что ниже 260 °C — температуры выходящей из реактора воды).

По мере того, как вода проходит вдоль внутренней стенки, она забирает тепло, выработанное в результате реакции.

Ограничивающий компонент

Внутреннее покрытие стенок реактора является ограничивающим компонентом, потому что оно поглощает настолько много радиации, что его прочность снижается со временем. В то же время, результатом взаимодействия воды с цирконием является выделение водорода (вот почему проблемы в системе охлаждения становятся не только результатом парового, но и водородного взрыва). Наличие водорода вызывает ломкость металла.

Каждый раз, когда реактор разогревается или охлаждается, металл расширяется или сжимается. При повышении давления стенки реактора будут расширяться, а при понижении — сжиматься, что может привести к трещинам в металле.

Вдобавок ко всему, нужно осознать, что внутренняя поверхность реактора испытывает наибольшее давление. (Представьте себе ствол орудия: металл с внутренней стороны ствола испытывает на себе гораздо большие нагрузки, чем металл снаружи ствола).

Поэтому внутреннее покрытие в данном случае является ограничивающим фактором, когда вы разогреваете или охлаждаете реактор. Вы же не хотите, чтобы в стенках образовались трещины в результате усталости металла и чтобы стенки реактора разлетелись на сотни мелких кусочков, когда вы попытаетесь разогреть его.

Холодная вода поступает в пленум, представляющий собой циркониевую тарелку с тысячами мелких просверленных отверстий. Вы можете промывать в ней макароны, как в дуршлаге, жаль, что он радиоактивный. Эти отверстия направляют поток воды к топливным модулям.

Это очень важно, потому что если один топливный элемент испытывает недостаток в притоке воды, то он может перегреться и расплавиться. Отказ топливного элемента является причиной утечки радиоактивных продуктов распада на судне.

Вода на выходе из топливных элементов поднимается под действием давления рециркуляционных насосов реактора через топливные модули, которые представляют собой циркониевые трубки с циркониевыми пластинами внутри. Вокруг пластин есть проход, через который течет вода. Внутри топливных пластин находятся небольшие керамические шарики с ураном и другие керамические сферы с горючим ядом.

Вода течёт по проходам в топливных модулях. Во время распада в топливных модулях уран отдает тепло. Охлаждающая жидкость поглощает тепло. Если она перестанет двигаться по трубопроводам, топливные модули продолжают отдавать тепло, и вода начинает кипеть. Пар плохо поглощает тепло, поэтому цирконий начинает плавиться и «выпускать» уран и высокорадиоактивные продукты распада в окружающую среду.

Но если всё идет по плану, то вода покидает топливные элементы, собирается в ёмкости вместе с водой, выходящей из других топливных элементов, и смешивается в выходном пленуме. Затем она покидает реактор при температуре на 4,5 °C выше, чем на входе. Хотя это может показаться ерундой, но помните, что менее чем за секунду через топливные элементы проходит огромный объем воды. Попробуйте поднять температуру воды в целом бассейне на 4,5 °C за секунду — вам потребуется обогреватель размером с четырёхэтажный дом.

Уровень реакции в активной зоне реактора, от которого зависит его мощность и который измеряется количеством нейтронов в реакторе, в свою очередь, зависит от плотности охладителя/модератора (первичной воды) и длины контрольной тяги за пределами реактора.

Ломкий материал обладает высокой прочностью, но малой упругостью. Это значит, что он вообще не способен изменять свою внутреннюю структуру, не может вытягиваться или деформироваться. Такие свойства обуславливают возможное появление трещин, а там, где появляются трещины, металл может внезапно ослабеть.

Вы теперь знакомы с законами распространения тепловой энергии: в следующий раз, когда вы не сможете открутить металлическую крышку банки, подержите её под струей горячей воды, но оставьте саму банку сухой. Крышка легко открутилась, не правда ли? Вы только что применили закон распространения тепловой энергии: крышка стала больше по размеру под воздействием высокой температуры.

Вы уже знакомы с усталостью материала. Помните, как вы ставите мамину кофейную чашку в морозильную камеру, а потом наливаете в нее горячий кофе? Чашка разлетается на куски, не правда ли? Керамический материал, из которого сделана чашка, пытался расшириться изнутри, но снаружи он был по-прежнему замороженным и нерасширившимся. Внутренние трещины заставили чашку разлететься на куски. Реактор тоже может поступить таким образом, вот почему его разогревают очень медленно. После длительного нахождения в приостановленном состоянии, например, в доках, старт реактора может занять несколько часов при очень малом темпе разогрева.

Вещество, отравляющее продукты распада, это ядра, образующиеся в результате распада атомов урана и поглощающие нейтроны. Ксенон является одним из них. Образование ксенона крайне нежелательно, потому что он создает вакуум вокруг нейтронов, дающих реактору мощность. Иногда разработчики специально вводят эти вещества в активную зону реактора. Они временно поглощают нейтроны, понижая температуру внутри активной зоны реактора. По мере «старения» реактора горючие « яды» разлагаются, допуская большее число реакций. Но это ничего, потому что атомы урана тоже не бесконечны.

Неполадки в топливных элементах являются серьёзной, но не очень сложной в устранении проблемой. В этом случае происходит утечка продуктов распада (атомы, которые легче, чем исходные атомы урана, и обладают высокой степенью радиоактивности) из топливных пластин в охлаждающую жидкость. Охладитель и система трубопроводов становятся более радиоактивными. В результате может потребоваться дорогостоящий ремонт. Каждый день берутся пробы охлаждающей жидкости на уровень радиоактивности и состав продуктов распада, чтобы убедиться в отсутствии неполадок в топливных элементах.

Контрольные тяги

Контрольная тяга — это брусок (в ВМС США контрольные тяги в разрезе имеют крестообразную форму), который вводят в активную зону реактора при определенном уровне радиоактивности. Тяга изготовлена из материала, который представляет собой «чёрную дыру» для нейтронов и который останавливает ядерную реакцию, забирая нейтроны, участвующие в реакциях. В ВМС других стран тяги сделаны из бария. В Америке они изготовлены из лучшего материала — гафния. Оказывается, адмирал Риковер предвидел большой потенциал этого материала и обратил на него внимание рынка.

Контрольные тяги должны быть вынуты из активной зоны реактора сверху (а введены туда снизу или сбоку). Реакторы обычно используют силы тяготения, чтобы помочь тягам «упасть» внутрь активной зоны во время безопасного путешествия или приостановки реактора. Реактор, приостанавливаемый путем введения контрольных тяг снизу при помощи мотора, не может «отказать» и при этом остаться безопасным, потому что тяга просто останется снаружи. Реакторы ВМС США обладают механизмами, которые отказывают и остаются безопасными: для приостановки реактора мотор нарочно теряет мощность и ослабляет электромагниты, которые находятся сверху механизма, держащего тяги. При этом пружины открывают затворы механизма, и тяги — под действием силы тяжести и при помощи пружин — попадают внутрь активной зоны реактора, приостанавливая его.

Эти пружины называются «пружинами приостановки работы реактора», Они обладают очень высокой прочностью и большой длиной (не забудьте, что раньше около реактора находился специальный человек, который приостанавливал реактор, обрубая веревки, на которых держались контрольные тяги).

В школе подготовки моряков-атомщиков, если студент засыпает во время занятий, то инструктор бросает пружину приостановки работы реактора на его парту. Она производит столько шума, что студент одновременно пугается и смущается. После этого он раз и навсегда запоминает, что спать во время занятий нельзя. Это сложнее, чем может показаться на первый взгляд, потому что студенты заступают на вахту длиной 12 часов и они всегда очень усталые.

Он продолжает работать, работать и ещё раз работать…

Сколько миль может проработать реактор? Некоторые реакторы являются одноразовыми и могут служить до 70 лет. Топливо в реакторе не закончится, пока судно не утилизируют. Но большинство реакторов на подлодках ВМС США нужно «заправлять» топливом каждые 8–10 лет. Жизнь реактора измеряется в часах эффективной работы на полную мощность. Когда реактор только изготовлен, он находится в начале своей «карьеры». После того, как он проработал 10–15 лет в напряженном режиме, он считается «пожилым».

Например, реактор рассчитан на 12 000 часов эффективной работы на полную мощность, это означает, что он может проработать на 100 % мощности в течение 12 000 часов или на 50 % мощности в течение 24 000 часов или на 25 % мощности в течение 48 000 часов. Уровень мощности реактора замеряется каждые 10 минут, в том числе для того, чтобы рассчитать оставшийся рабочий ресурс. Для сведения, во время 50-дневного патрулирования вы можете израсходовать лишь 300 часов. Атомная подлодка редко расходует более 500–700 часов в год.

В приведённом выше примере реактор проработает 17 лет. Потребление такое низкое, потому что обычно во время патрулирования подлодки используют реактор на 25 %, когда они просто курсируют по морю, наблюдая за обстановкой в районе и «слушая» подлодки противника. Единственный случай, когда реактор используется на 50 % мощности, это когда подлодка быстро выходит из порта, чтобы передислоцироваться в другой район, обещающий более крупную «добычу».

«Пожилые» реакторы

Такие реакторы могут доставлять проблемы в тактической ситуации. Представьте себе, что двигатель автомобиля скорой помощи отказал в экстренной ситуации. Таким же образом «пожилой» реактор может не запуститься из-за наличия ксенона.

Его образование не предвещает ничего хорошего, потому что он единственный из всех продуктов распада урана поглощает нейтроны, которые нужны для того, чтобы реакция продолжалась. Кроме всего прочего, это ещё и газ. Когда уран распадается и образуется ксенон, природа этого газа заставляет топливные элементы образовывать наросты. Иногда они могут создавать помехи движению воды и становиться причиной локального расплавления топлива или отказа топливного элемента, что повышает уровень радиоактивности на борту подлодки.

Хорошая новость: при большой мощности ксенон «сгорает» под действием нейтронов и разлагается на безобидные элементы. Плохая новость для «пожилого» реактора: когда реактор приостановлен, высокий уровень ксенона не дает запустить его снова, потому что число реакций недостаточно для того, чтобы «сжечь» ксенон. Реактор может работать нормально, когда вы находитесь на пути в порт, даже может выдавать 100 % мощности, но потом команда приостанавливает его работу и переводит в режим «горячего ожидания». Через 10 часов поступает приказ об экстренном развертывании и преследовании противника от Главнокомандующего подлодками Атлантического флота.

Ничего у нас не выйдет: ксенон препятствует запуску реактора, Вы можете пытаться, но все, что вы сможете сделать, это поднять контрольные тяги из реактора, а уровень мощности останется в промежуточном режиме и не войдет в рабочий режим. Это похоже на двигатель, который тарахтит, но не заводится. Но подождите 24 часа, пока ксенон разложится сам собой, и реактор запустится с пол-оборота.

Так как уровень ксенона после приостановки работы реактора зависит от уровня мощности реактора до приостановки, то с «пожилыми» реакторами стараются обращаться аккуратно и поддерживать мощность на низком уровне за сутки до приостановки, даже если он будет использован на 18 % в течение 20 часов нахождения. В этом случае моряки-атомщики остаются в заднем отсеке подлодки и потеют, добавляя пара в систему, тогда как вымывшиеся «сонарные девочки» спускаются на пирс и отправляются за покупками.

Главнокомандующий подлодками Атлантического флота — адмирал флота и командующий подводным флотом восточного побережья. Подлодки докладывают адмиралу или командующему эскадрой в порту, но в море судно докладывает непосредственно Главнокомандующему подлодками Атлантического флота. Когда подлодка приписана к какому-либо боевому подразделению, она выходит из-под его командования и поступает в распоряжение командующего подразделением.

Горячий режим ожидания

Это состояние приостановленного реактора (все контрольные тяги на дне реактора, приводы тяг разблокированы, предохранители инвертора удалены и заблокированы). Один из основных насосов системы охлаждения включен, остальные выключены, а паровые генераторы доверху заполнены водой.

Температура охлаждающей жидкости реактора понизилась до 176,5–204,5 °C и реактор «впадает в спячку». Мощность реактора снижается до промежуточного режима (10–3 в минуту), потом он медленно входит в стартовый режим, а затем доходит до очень низкого «нейтронного» уровня. Горячий режим ожидания используется для приостановки реактора на несколько недель. В этом состоянии его легко снова запустить (за несколько часов или быстрее) в отличие от того, когда реактор подвергся холодной мокрой приостановке.

Холодная мокрая приостановка реактора

Это состояние, в котором находится приостановленный реактор, охлажденный до комнатной температуры (38 °C), необходимо, чтобы можно было произвести ремонтные работы. Реактор приводится в это состояние, когда подлодка заходит в док. Чтобы запустить реактор, вам может потребоваться много времени (20–30 часов), потому что активную зону реактора нужно разогревать медленно во избежание появления трещин. Трещины стенок реактора могут возникать, скорее, вследствие быстрого охлаждения из-за разрушения материала температурной волной. Это может случиться, когда температура достигнет примерно 176 °C, при более низкой температуре стенки реактора перестают быть упругими, они становятся ломкими.

Мы узнали о переходе материала из упругого состояние в ломкое во время Второй мировой войны, когда мы построили все эти суда Освобождения. Они имели тенденцию раскалываться пополам во время нахождения в холодной воде. Другой пример: когда вы используете блокиратор на руле вашего автомобиля, его легко сломать, если вор распылит на него жидкость при низкой температуре. Когда температура падает до –17 °C, металл легко разрушается от несильного удара по нему молотком, потому что он переходит из упругого состояния в ломкое.

Петли охлаждения

В реакторе есть две петли охлаждения, или два круга трубопроводов, которые идут от реактора (температура выходящей жидкости высока — 260 °C) к паровым генераторам (паровым котлам), дальше к рециркуляционным насосам реактора, а оттуда к входу в реактор.

Более опытные атомщики называют рециркуляционные насосы реактора ещё основными охлаждающими насосами. Они качают воду через реактор и паровые котлы. Для этого требуются тысячи лошадиных сил. Основной охлаждающий насос по размеру можно сравнить с тремя холодильниками, это самый большой электрический прибор на судне. Вот почему очень тяжело запустить реактор от аккумуляторов — основные охлаждающие насосы высосут всю энергию из аккумуляторов за очень короткое время.

С ростом мощности реактора насосы нужно переключать на более высокую скорость, чтобы обеспечить больший приток жидкости к реактору. До 50 % мощности насосы работают довольно тихо, но если из центра управления поступил приказ «полный вперёд», то насосы нужно переключать на высокую скорость.

Некоторые насосы могут работать на пониженной частоте, замедляясь до очень медленного темпа. Это очень помогает во время выслеживания противника при помощи сонара, потому что при этом снижается общий уровень шума подлодки.

Когда мы обсуждали сонарные сигналы, мы не упомянули, что самые большие проблемы при попытке сделать подлодку тише доставляют именно основные охлаждающие насосы.

В каждой петле имеется 3 насоса, всего их 6. Четыре работают постоянно. Когда насосы работают на малой скорости, то в каждой петле задействовано по два насоса, Иногда всего один насос может работать в каждой петле, например, во время запуска реактора. В это время мощность реактора строго ограничена, и необходимо запустить турбинный генератор, чтобы можно было запустить второй насос в каждой петле.

Разработка основных охлаждающих насосов была очень проблематичной, потому что, в отличие от русских систем, адмирал Риковер потребовал, чтобы они были спроектированы таким образом, чтобы исключить течь. На большинстве насосов установлены водяные замки, которые позволяют вращаться валу с водяным колесом. Но водяные замки не могут удержать всю воду, сочащуюся при повороте металлического вала. Существующий на тот момент насос работал так, что просочившаяся основная охлаждающая жидкость собиралась в поддонных полостях реакторного отсека, что могло приводить к очень высокому уровню радиоактивности в отсеке. Риковер потребовал от своих инженеров полностью закрытый, законсервированный насос, который будет использовать основную охлаждающую жидкость для того, чтобы она циркулировала вокруг мотора. Конечно же, Риковеру сказали, что это невозможно. Адмирал обладал взрывным темпераментом и заставил своих инженеров работать ночами и в выходные дни, пока они не совершили невозможное и не создали американский насос охладительной системы, который остается инженерным триумфом и по сей день.

Поддонные полости — неиспользуемое пространство под килем судна, где собирается вода, вытекшая из водной системы. Это пространство очищается от воды сливной системой и откачивающим насосом. Если этот насос даёт сбой, то через некоторое время (недели или месяцы) судно будет полностью затоплено водой, просочившейся из трубопроводов. Насос, используемый для распределения воды между ёмкостями переменного балласта, заменяет откачивающий насос в случае его отказа.

Природная циркуляция

В её основе лежит принцип; теплая вода поднимается, а холодная вода опускается. Поэтому вода течет вверх через активную зону реактора благодаря плавучести горячей воды, проходит сквозь паровые котлы и заканчивает свой путь в нижней части активной зоны реактора, имея низкую температуру.

Для того чтобы заставить воду течь вниз через паровые котлы (вам нужно положить их на бок) и затем через насосы, потребуется сложная инженерная конструкция. Но благодаря природной циркуляции при низкой мощности, менее 35 %, вам вообще не нужны насосы основной охлаждающей системы. Вспомните о снижении шума, производимого вашим судном! Это одна из причин, почему подлодки классов «Огайо» и «Сивулф» остаются такими тихими.

Экстренное охлаждение

Система экстренного охлаждения использует тот же принцип. Если активную зону не удается охладить при помощи охлаждающей жидкости во время приостановки работы реактора, то используют экстренную систему охлаждения. Она забирает тепло от распада (около 8 % полной мощности), которое иначе расплавит топливо.

Вот как она работает; к одному из выпускных отверстий системы охлаждения реактора присоединён трубопровод, который идёт к ёмкости теплообменника на такой же высоте, как и активная зона реактора. Трубопровод соединён с несколькими трубами внутри теплообменника. Внутри ёмкости находится морская вода. Теплообменник обладает большой прочностью, чтобы выдержать давление воды. Холодная морская вода забирает тепло горячей охлаждающей жидкости в трубах теплообменника. Поэтому вода в нижней части труб намного холоднее, чем охлаждающая жидкость, входящая в трубы. Охлажденная основная жидкость опускается вниз и втекает в активную зону реактора через входное отверстие корпуса реактора. Охлаждающая жидкость охлаждает активную зону реактора, сама нагревается и поэтому поднимается вверх и вытекает из теплообменника, отдавая тепло, забранное от реактора, морской воде и в окружающую среду.

Подобным же образом устроен теплообменник экстренной системы охлаждения: горячая вода из ёмкости поднимается вверх и вытекает из теплообменника через клапан в его корпусе. Морская вода в ёмкость поступает через клапан в дне теплообменника. Горячая вода поднимается и создает всасывающий эффект, и холодная вода поступает внутрь через клапан.

На первый взгляд всё кажется очень простым и удобным, но это устройство может представлять смертельную опасность. Если вода, поступающая в активную зону реактора из системы экстренного охлаждения, будет иметь очень низкую температуру, то она может стать причиной не только разрушения реактора, но и неконтролируемой ядерной реакции (см. Главу 6). Поэтому руководство ВМС настаивало на установке в системе изоляционных клапанов, чтобы активировать её только при необходимости. Кроме того, ёмкость экстренной системы является и частью системы подачи морской воды — что если произойдет затопление на тестовой глубине в недоступном реакторном отсеке? Безопаснее будет закрыть клапаны системы подачи морской воды, когда судно находится под водой, чтобы предотвратить возможность затопления от треснувшего теплообменника экстренной системы охлаждения.

А что если судно находится в порту и произойдет отказ систем, так что не будут работать насосы системы охлаждения, а команда по какой-либо причине будет бездействовать (отравление пищей, террористический акт и так далее)? Активная зона реактора перегреется из-за недостатка охлаждения, повредит реактор и станет причиной ядерного взрыва. Отсюда следует вывод, что самым безопасным решением проблемы будет разработка такой экстренной системы охлаждения, которая включалась бы автоматически при отказе основной системы охлаждения, когда реактор приостановлен.

Каков же ответ? Сделать систему автоматической и допустить возможность ядерной аварии или закрыть все клапаны и допустить возможность ядерной аварии другого типа?

Опасность безопасности

Это само по себе проблема — безопасная система, которая может стать причиной крупной аварии. Лекарство может быть гораздо страшнее самого заболевания. Это реальность в деле атомной энергии. В конце концов во время аварии на Трёхмильном острове операторы отключили автоматические системы, которые работали в нормальном режиме спасения активной зоны реактора, и они сделали это в интересах безопасности!

И не забудьте, что самая страшная атомная авария всех времен — Чернобыль — стала результатом теста на безопасность! Инженер по безопасности настоял на том, чтобы протестировать основные охлаждающие насосы на случай потери электрического питания. Конструкция АЭС была основана на том, что турбинным генераторам хватит энергии, даже при её отключении, чтобы питать основные охлаждающие насосы, а значит, и снижать активную зону реактора достаточным количеством охлаждающей жидкости. Но эта система никогда не тестировалась, потому что это считалось слишком опасным.

Однако инженер оказался более убедительным, утверждая, что конструкции, которая никогда не проверялась, нельзя доверять. Был составлен протокол теста на безопасность. В 4 часа утра питание электростанции было умышленно отключено.

Это было роковой ошибкой. Насосы системы охлаждения не получили необходимое им количество энергии, и активная зона реактора — на полной мощности — оказалась отрезана от потока охлаждающей жидкости. Результатом оказался взрыв пара, который разорвал реактор на части. Начался пожар, в котором погибли десятки, а может быть, и сотни спасателей, а радиоактивные частицы разнеслись по всей Европе. Эта авария стала причиной многих тысяч раковых заболеваний и эвакуации целого города, который был заражен радиацией (говорят, что сам инженер по безопасности погиб во время аварии).

Но давайте вернёмся к устройству экстренной системы охлаждения. Командование ВМС пошло на компромисс. Когда судно находится в пределах 50-мильной зоны от берега, экстренная система охлаждения работает в режиме «нахождения в порту», при этом она может быть автоматически запущена. Автоматический клапан открывается, когда поток воды от основных охлаждающих насосов становится недостаточным, а также происходит открытие основных клапанов подачи воды экстренной системы охлаждения. Ёмкость для морской воды и аварийные клапаны открыты, чтобы активная зона реактора была защищена потоком холодной воды. Когда подлодка находится от берега на расстоянии, превышающем 50 миль, экстренная система охлаждения работает в режиме «нахождения в море», клапаны подачи морской воды закрыты, ёмкость экстренной системы охлаждения проветривается и автоматические клапаны экстренной системы охлаждения изолированы и деактивированы.

Горячая вода вытекает из реактора под действием силы основных охлаждающих насосов и попадает в паровые генераторы. Они представляют собой вертикальные ёмкости, разделенные на две части. Вода из первичной системы охлаждения попадает через впускное отверстие в пленум и затем через пластину коллектора во все 1800 трубочек U-образной формы парового котла. Эти трубочки являют собой перевёрнутую букву U, и вода сначала течёт по ним вверх, а потом вниз. Затем основная охлаждающая жидкость вытекает из трубочек обратно через пластину коллектора, потом в пленум на дне реактора, через выпускное отверстие и попадает в основные охлаждающие насосы. Снаружи трубочек в верхних 4/5 реактора охлаждающая жидкость из вторичной системы охлаждения впускается в другую часть парового котла. Горячие трубочки U-образной формы нагревают воду до кипящего состояния и превращают её в пар.

Петли охлаждения

Трубопровод системы охлаждения реактора состоит из двух петель, двух кругов, по которым вода проходит путь от реактора до паровых котлов и обратно. Но инженеры-атомщики называют его реактором, использующим воду под давлением, система охлаждения которого состоит из двух петель. Основная охлаждающая жидкость реактора никогда не контактирует с атмосферой. Она циркулирует, нагревается и нагревает воду во вторичной петле, пока она не превратится в пар. Поэтому паровая петля нерадиоактивна, что ведет к повышенной безопасности.

Но в реакторе, который использует кипящую воду, дело обстоит иначе: вода кипит в активной зоне реактора, и получающийся в результате этого пар поступает к турбинам. Это гораздо более сложная в обращении система, потому что паровая часть реактора имеет такую же степень радиоактивности, как и сам реактор. Кроме этого, паровая турбина требует проведения очистных процедур. ВМФ выбрал реакторы, использующие воду под давлением, а не паровые реакторы, потому что первые гораздо более стабильны в работе.

Оставаясь стабильным

Под стабильностью здесь понимается тот факт, что изменения в реакторе не ведут к его разрушению или неконтролируемой ядерной реакции. Например, обычный реактор, использующий воду под давлением, работает на 30 % мощности. Теперь попробуйте открыть дроссели и довести мощность до 50 %, забрав больше пара из паровых котлов. Когда вы проделываете это, паровые котлы забирают тепловую энергию из основной охлаждающей жидкости, поэтому жидкость, покидающая котлы, имеет более низкую температуру. Эта вода пониженной температуры попадает в реактор. Она имеет более высокую плотность, чем предыдущая порция жидкости, поэтому основная охлаждающая жидкость является ещё и модератором, то есть эта вода замедляет нейтроны, чтобы они могли участвовать в реакциях, и сводит к минимуму утечку нейтронов, вследствие этого меньшее количество нейтронов вырывается из активной зоны реактора, повышая мощность реактора.

Эффективное замедление нейтронов тоже повышает мощность реактора. При запуске дроссели открываются, повышая мощность активной зоны реактора. Другими словами, мощность реактора последовала за необходимостью подачи пара, и, следовательно, активная зона реактора остаётся стабильной.

С реактором, использующим кипящую воду, ситуация иная. В нем, когда дроссель открыт, давление в трубе, через которую из реактора выходит пар, надает. При этом в реакторе образуется больше пара, а значит, повышается мощность. Но подождите, ведь по сравнению с жидкой водой пар является плохим модератором, поэтому нейтроны начинают просачиваться из активной зоны реактора, меньшее количество нейтронов замедляется. Поэтому мощность реактора падает. Вы хотели больше мощности, а реактор выдает меньше! В этом случае вам придется вмешаться, используя клапаны повышенного давления Руба Голдберга, чтобы стабилизировать ситуацию.

А теперь представим ещё более ужасную ситуацию: вы требуете от реактора меньше пара. Если вы закроете дроссельные клапаны, забирая меньше пара, потому что вам необходимо меньше мощности, давление пара в реакторе возрастет и пузырьки пара в реакторе взорвутся. Что только что было паром, становится водой, а вода хороший модератор. Поэтому мощность реактора возрастет. Вы просили меньше мощности, а реактор выдает вам больше! Снова от вас требуется для стабилизации ситуации частичное вмешательство в систему. По мнению адмирала Риковера, такая система является менее безопасной.

Предотвращаем кипение воды: аппарат повышенного давления

Вы, наверное, заметили, что мы говорим о воде, имеющей температуру 260 °C, как будто таковая существует в природе. Но как же такое может быть? Вы слышали, что вода закипает при температуре 100 °C. Иначе как вы приготовите макароны?

Каким-то образом ВМФ удалось заставить воду оставаться в жидком состоянии при этой температуре. Как они этого добились? Часть ответа состоит в следующем: воде требуется очень обширное помещение, чтобы превратиться в пар, потому что пар занимает куда большее пространство, чем жидкость такого же объема. Представьте себе, что вы решили сварить макароны и налили воды до краев кастрюли, а потом приварили крышку. Когда температура воды повысится, там не будет никакого пара, потому что под крышкой слишком мало места для молекул воды, чтобы удалиться на достаточное расстояние. Вода останется жидкостью. Вообще-то вы могли бы и дальше нагревать воду до температуры 260 °C. Но тут существует один момент: вода внутри кастрюли будет испытывать огромное давление (оно повысится с атмосферного 1 атм до чудовищного давления 115 атм).

Поэтому в основной системе охлаждения есть специальная ёмкость, соединённая с системой трубой (вода переносит давление). Эта ёмкость называется аппаратом повышенного давления, и её основная функция состоит в том, чтобы поддерживать давление внутри системы на отметке 115 атм.

Нагреватели нагревают воду в аппарате повышенного давления и создают пузырьки пара внутри неё, где вода и пар сосуществуют при 325 °C и давлении 115 атм так же, как вода и пар сосуществуют при температуре 100 °C и давлении 1 атм.

Если нагреватели аппарата повышенного давления выйдут из строя, давление основной охлаждающей жидкости будет падать, пока реактор не начнет кипятить воду. Это неполадка в работе реактора, известная как «потеря давления»: она оказывает похожее воздействие на ситуацию, называемую «недостатком охлаждения».

Для предотвращения утечки охлаждающей жидкости и неполадок в системе охлаждения реактора в трубопроводе основной системы охлаждения были установлены специальные клапаны вблизи реактора. Если одна из петель системы охлаждения даст течь, оператор дает сигнал с панели управления реактором на закрытие прерывающих клапанов системы и предотвращает потерю охлаждающей жидкости. В результате этого при помощи гидравлического привода в трубопровод опускается большая пластина. Но система спроектирована таким образом, что вместо использования гидравлического масла, она использует саму охлаждающую жидкость, поступающую из клапана водяных, ёмкостей из нержавеющей стали, в которых вода находится под давлением. Для изоляции аппарата повышенного давления можно использовать при необходимости ещё один изоляционный клапан.

Минимум того, что вам нужно знать:

• Силовой установкой называют всё, что обычно находится в задней части подлодки и состоит из реактора, парового двигателя и цепи зубчатых передач.

• Модератор — вещество, которое замедляет активные быстрые нейтроны, образующиеся при распаде урана в результате молекулярных столкновений. Это похоже на замедление бильярдного шара при столкновении его с другим шаром.

• Риковер потребовал от своих инженеров полностью закрытый, законсервированный насос, который будет использовать основную охлаждающую жидкость для того, чтобы она циркулировала вокруг мотора.

• Вода в реакторе разогревается до гораздо больших температур, чем точка кипения, но она остается жидкостью из-за того, что находится под давлением.

 

Глава 13

Вырабатываем энергию, часть 2

В этой главе

• Как избежать риска воздействия радиации.

• Радиоактивность.

• Как дышать под водой.

• Смыв.

Вы можете избежать рисков, связанных с радиацией, тремя способами: это — время, расстояние и экранирование. Время: мы имеем в виду сведение к минимуму времени контакта с радиацией. Расстояние: мы имеем в виду тот факт, что уровень радиации в носовом отсеке подлодки ниже, чем в экранированном тоннеле реакторного отсека. Уровень радиации снижается с расстоянием. И, наконец, экранирование — это способ оградить ваше тело от прямого действия радиации.

Избегая свечения: экранирование

Одним из способов экранирования является использование свинца. Свинец не пропускает гамма-излучение, которое похоже на рентгеновские лучи. Гамма-лучи — это электромагнитные волны, которые разрушают ткани. Подобно тому, как раковые больные чувствуют слабость при лечебном облучении, гамма-излучение из реактора заставит вас чувствовать радиационную слабость, если вы не защищены свинцовым экраном или экраном из какого-либо другого тяжёлого элемента.

Нейтронное излучение можно оградить чем-то, содержащим водород Н2, потому что он представляет собой протон с вращающимся вокруг него электроном. Протон имеет такую же массу, как и нейтрон, а по законам физики объект замедляется лучше всего при столкновении с другим объектом такой же массы. Если вы хотите замедлить бильярдный шар, то попробуйте сначала ударить им о борт стола. Это столкновение с объектом большой массы нисколько не снижает скорость шара. Но когда вы ударяете шаром по скоплению таких же шаров, после нескольких столкновений он остановится, потому что шары поглощают кинетическую энергию шара.

Так же дело обстоит и с нейтронным излучением. Вам нужно использовать несколько протонов, а водород как раз содержит необходимое количество протонов. Это может быть вода или гидрокарбон, например, парафин, бензин или масло.

Наиболее практичные экраны на подлодках содержат воду (экран вокруг активной зоны реактора содержит воду для поглощения нейтронов и снижения уровня нейтронной радиации) и полиэтилен, вид пластика, который имеет форму блоков. Тоннель реакторного отсека экранирован слоем свинца толщиной 18 сантиметров и слоем полиэтилена толщиной 36 сантиметров.

В передней части реакторного отсека находится ёмкость с маслом для дизельной силовой установки. Ёмкость служит одновременно хранилищем масла и экраном. Ёмкость самовосполняющаяся: когда масло используется, то дно ёмкости заполняется морской водой, так что масло плавает сверху. При этом недостатка экранирования не произойдет, и команда не получит дозу радиации.

Основная опасность радиоактивности состоит в действии нейтронов, потому что они, подобно субатомным пулям, жестоко рвут ткани. Вы можете выжить после большой дозы гамма-излучения и даже рассказать об этом, но небольшой дозы нейтронного излучения будет достаточно, чтобы отправить вас на тот свет.

Первые русские подлодки класса «Ноябрь» имели настолько неэффективное экранирование, что лишь некоторые моряки-подводники, служившие на них, доживали до 50 лет — многие умирали молодыми от рака.

Ядерное измерительное оборудование, которое контролирует мощность реактора и уровень нейтронов, размещается в экранированной ёмкости. Оборудование выходит из строя вместе с экраном. Это оборудование — достижение инженерной мысли, отличающее американский флот от русского, на котором атомное оборудование редко работает так, как нужно.

Ядерное оборудование

Хватит о радиоактивности. Давайте вернемся к рассмотрению энергии и к тому, как подлодки её вырабатывают. Мы подошли к паровой установке. Основной частью паровой установки являются паровые генераторы или котлы. Горячая основная охлаждающая жидкость, поступающая из реактора в паровой котел, нагревает воду в нем до температуры кипения.

Вода в паровом котле имеет температуру 82 °C и давление 31 атм. Давление достигается за счёт впускового насоса котла, который представляет собой огромный многоосевой насос размером с холодильник.

В воде содержится большое количество химических элементов, которые предотвращают коррозию внутри котлов. Когда вода в котлах соприкасается с U-образными трубами, содержащими основную охлаждающую жидкость, имеющую температуру 260 °C, она начинает кипеть.

Поток воды должен пройти несколько крутых поворотов. Хотя пар может это сделать, капли воды не могут и падают обратно в котел. Пар из котла сначала проходит сквозь стенку между реакторным отсеком и машинным отделением, а потом сразу через изоляционный клапан. Один (MS-2) по левому борту, другой (MS-1) по правому.

Клапан закрывает трубопровод и предотвращает утечку пара. Пар проходит дальше к большим трубопроводам — один по левому борту, другой по правому, — потом к турбинам. Трубопровод делает виток перед поворотом вниз на пути к турбине. Поскольку вода нагревается выше температуры окружающей среды на 235 °C, труба расширяется на несколько сантиметров. Без этого витка трубы разрушались бы после нескольких циклов нагрева и охлаждения.

Трубы соединены с турбиной через клапаны, называемые дроссельными клапанами. Один открывается вручную оператором. Другой — автоматический дроссельный клапан, предназначен для того, чтобы поддерживать постоянную скорость турбины. Этот дроссель называют ведущим.

Дальше, ближе к верхнему концу турбинных генераторов, пенистая смесь воды и пара проходит сквозь шевронные сепараторы, которые названы так, потому что по форме напоминают знаки отличия сержантов « > ».

MS обозначает основной пар (англ. Main steam), вид пара под высоким давлением и имеющего высокую температуру. Пар меньшего давления и более низкой температуры называется вспомогательным паром.

Бортовой турбинный генератор

Первая турбина в системе трубопроводов — это бортовой турбинный генератор. Это большая коробка из изолированной стали, внутри которой находятся вращающиеся лопатки ротора, и статические лопатки, которые не вращаются. Можно сказать, что турбина — это чёрный ящик, который превращает тепловую энергию пара в механическую. Она проделывает это в две ступени.

Первая ступень является дискретной и работает на том же принципе, что и обычные водяное колесо. Поток пара проходит через ротор (вращающуюся часть турбины) и поворачивает колесо турбины.

Вторая ступень тоже дискретная. Пар проходит через статор (не вращающуюся часть) и ротор (вращающуюся часть), расширяясь и увеличивая скорость. И эта скорость направлена, так же, как в ракетном двигателе, на то, чтобы вращать ротор. После таких многократных ступеней турбина сбрасывает отработанный пар в конденсатор.

Ведущий клапан удерживает количество оборотов турбины на отметке 3600 оборотов в минуту, независимо от нагрузки генератора. Валы генератора и турбины соединены. Генератор — металлический ящик, внутри которого находятся статор с медной обмоткой. Внутри статора вращается ротор, который приводится в движение турбиной. Ротор также имеет медную обмотку.

Идея состоит в том, что при вращении проволочной петли внутри магнитного поля возникает электрический ток. Статор создает магнитное поле. При вращении ротора в магнитном поле в обмотке ротора вырабатывается электрический ток. Для этого требуется колоссальная вращающая сила, которую обеспечивает турбинная часть агрегата. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Следовательно, комбинация генератор-турбина преобразует тепловую энергию пара в электрическую.

Электроэнергия от генератора подается на не жизненно важные шины. Шина в данном случае представляет собой центр энергетической нагрузки. Примеры таких центров:

• Основные питающие насосы.

• Конденсационные насосы.

• Гидравлические насосы.

Не жизненно важные шины соединены с жизненно важными посредством размыкателя. Основные приборы, нуждающиеся в энергии, получают её от бортовых турбинных генераторов, если дела идут нормально. Но если происходит отказ турбины, то энергия поступает из мотора-генератора, который преобразует постоянный ток аккумуляторной батареи в переменный.

Вот несколько примеров приборов, которые жизненно необходимы подлодке:

• Основные охлаждающие насосы малой скорости.

• Основные насосы подачи морской воды.

• Бортовое освещение.

• Машина для приготовления кофе в вахтенной комнате.

Имеются два бортовых турбинных генератора — один по правому, другой по левому борту.

Основные двигатели

Вторая пара турбин в паровой системе состоит из основных двигателей — один по левому, другой по правому борту. У них есть режим движения вперёд и режим движения назад. Первый из них контролируется дросселем движения вперёд, второй — дросселем движения назад.

Стадии процесса такие же, как и у бортового турбинного генератора — импульсная и реакционная. Каждый из двигателей вращает свой вал, который связан с понижающей шестерней. Хотя они развивают колоссальную мощность (около 15 000 лошадиных сил каждый), они имеют небольшие размеры по сравнению с дизельной силовой установкой такой же мощности. Дизельная установка имела бы размер четырёхэтажного дома, может быть, в два раза больше дома, чтобы обладать подобной мощностью, тогда как основные двигатели не превосходят по размерам легковой автомобиль.

Разность в размерах настолько огромна отчасти оттого, что пар чрезвычайно эффективен. Но нужно также отметить, что основные моторы являются лишь частью цикла. Если вы сложите массу и объем реакторного отсека, бортовых турбинных генераторов, основного конденсатора и всего периферийного оборудования, то окажется, что огромная дизельная силовая установка занимает меньше места, чем атомное оборудование.

Основной конденсатор

Пар, выбрасываемый из основных двигателей и бортовых турбинных генераторов, имеет очень низкие давление и температуру. Их можно сравнить только с температурой и давлением, которые он имеет при входе в турбину (давление на входе в турбину 29 атм, температура на входе в турбину 235 °C; давление на выходе из турбины 0,33 атм, температура на выходе из турбины 71 °C).

Пар нужно либо выпускать за борт, иначе он заполнит все судно (открытый цикл), или он должен возвращаться в паровые котлы (закрытый цикл). Открытый цикл не имеет смысла, потому что вам тогда придется закачивать огромные объемы воды в паровые котлы. С практической точки зрения на судне лучше использовать закрытый цикл и многократно использовать пар из турбин. Опять же с практической точки зрения лучше конденсировать пар в воду и качать воду обратно в турбины.

Это производится в левом и правом основных конденсаторах. Конденсатор — огромный горизонтальный цилиндрический сосуд. Морская вода закачивается в трубы внутри него, их этих же труб выходит нар. Морская вода имеет обычно очень низкую температуру, около –2 °C, (содержание соли в ней позволяет ей иметь более низкую температуру, чем обычная температура замерзания свежей воды). Даже в тропиках морская вода достигает 21 °C, что всё равно гораздо холоднее, чем пар при температуре 76,5 °C.

В любом случае, при соприкосновении пара с холодной водой он конденсируется. Если вы вынете бутылку из холодильника в тёплый влажный день, то бутылка сразу покрывается влагой снаружи. Это как раз то, что происходит внутри конденсаторов.

Конденсат стекает вниз и собирается в ёмкости, называемой горячим колодцем, на дне конденсатора.

Основная система подачи морской воды

Она поставляет морскую воду внутрь корпуса подлодки через обратные клапаны и 48-сантиметровый трубопровод к основным насосам морской воды. Эти насосы качают воду извне через трубы конденсатора.

При отказе основного насоса подачи морской воды, конденсатор перестает работать, а впускной клапан турбины закрывается (потому что при неработающем конденсаторе пару некуда деваться).

Итак, основная система подачи морской воды необходима для сохранения хода. Но система с трубами такого большого диаметра, да ещё и испытывающая давление морской воды, способна затопить подлодку и потянуть её на дно за несколько минут. Поэтому запасные клапаны в комнате управления реактором могут изолировать корпус судна вместо основных клапанов трубопровода морской воды.

Конденсат, который скапливается в горячих колодцах конденсаторов, выкачивается оттуда конденсационными насосами. Насосы имеют относительно малую мощность, поэтому они просто перемещают воду к более мощным насосам.

Основная система подачи воды

Конденсат, который выкачивается насосами, отправляется к всасывающим клапанам основных подающих насосов, представляющим собой вертикальные 12-этапные осевые насосы, которые поднимают давление воды по пути к паровым котлам до давления около 30 атм. После прохождения через основной подающий насос вода больше не является конденсатом, теперь это вода паровых котлов.

Вода дальше проходит через регуляционный клапан, который либо открывается, либо закрывается, поддерживая необходимый уровень пара в паровом генераторе. Его роль достаточно важна, потому что если бы клапан был всё время открыт, то подающий насос переполнил бы паровые котлы водой.

Система контроля уровня воды в паровых генераторах использует датчики уровня и потока воды для того, чтобы верно задать положение регуляционного клапана.

Итак, вода, выходя из паровых котлов, делает полный круг — в турбины, в конденсатор, в горячий колодец, через конденсационные насосы, основной подающий насос, регуляционный клапан и обратно в паровой котёл.

Понижающая шестерня

Валы основных двигателей вращают шестерни внутри понижающей шестерни. Турбины основных двигателей эффективно работают на больших скоростях, а винт эффективен на малых скоростях. Чтобы эти два компонента совпадали, понижающая шестерня понижает обороты основных двигателей (10 000 оборотов в минуту) до оборотов винта (200 оборотов в минуту). Валы основных двигателей вращают малую шестерню, которая, в свою очередь, вращает большую шестерню около 5 метров в диаметре. Эта шестерня присоединена к валу.

Давайте заглянем в будущее: понижающая шестерня, хоть и является инженерным чудом, всё-таки чересчур шумна. Ей на смену придут электромоторы. В будущем основные двигатели будут представлять собой турбинные генераторы, которые будут вырабатывать переменный ток с помощью электрогенераторов. Электрический ток из этих генераторов будет подаваться к мотору, работающему на переменном гаке и расположенном снаружи корпуса судна. Он и будет вращать винт. Он будет куда более эффективным и менее шумным.

Только у инженера есть ключи для доступа к понижающей шестерне. Это предотвращает поломку шестерён вследствие попадания в них фонарей и инструментов. Это также предохраняет подлодку от саботажа: ключ, кинутый между шестерён, может поставить подлодку в док на год.

Сцепление

Оно ничем не отличается от сцепления на вашем автомобиле. Оно управляется с помощью гидравлики и предназначено для того, чтобы разъединять вал и понижающую шестерню, Как только понижающая шестерня и основные двигатели отсоединены от вала, зубчатая передача разгружается и её может провернуть аварийный мотор. В случае «потери» реактора судно может подняться на перископную глубину, запустить воздух через шноркель, запустить дизельную силовую установку и подать питание на аварийный мотор, Так можно продолжать двигаться, всплывая и снова погружаясь, со скоростью примерно 5 узлов.

Тяговый элемент

Многие новички ошибочно полагают, что это винт обеспечивает движение судна. Это не так. Винт движет тяговый элемент, который присоединен к корпусу судна. Он-то как раз и обеспечивает движение судна.

Этот элемент — один из факторов, ограничивающих скорость. Когда судно движется с максимальной скоростью, корпус дрожит, видимо, из-за перегрузки тягового элемента.

Аварийный мотор — огромный двигатель, который приводится в движение переменным током. Он позволяет судну двигаться, даже если произошла приостановка реактора. Для этого не нужно подниматься на поверхность — аварийная дизельная установка, получая воздух через шноркель, обеспечивает его необходимой энергией. Но если вам не удалось вновь запустить реактор, то вам предстоит довольно трудное путешествие назад в порт из-за запаха дизельного топлива на борту и из-за того, что вы можете скоро почувствовать морскую болезнь. Дизельный выхлоп будет всасываться через шноркель, и поэтому у всех членов команды начнет болеть голова. Оставаясь на перископной глубине 24 часа в сутки, вы сделаете из подлодки город больных морской болезнью, и все благодаря замечательному цилиндрическому корпусу подлодки.

Валовые водяные замки

Валовые водяные замки окружают 30-сантиметровый вал там, где он проходит сквозь корпус, чтобы не допустить морскую воду в населенный отсек подлодки. Сделать герметичным корпус легко, а вот сделать герметичным вращающийся вал очень сложно.

Валовые водяные замки делают это благодаря воде, которую выкачивают изнутри корпуса насосы вспомогательной водяной системы, потому что вода имеет более высокое давление, чем морская вода за бортом.

Электрическая силовая установка

Бортовые турбинные генераторы обеспечивают питанием нежизненно важные устройства. Прерыватели соединяют нежизненно важные устройства левого и правого борта с жизненно важными устройствами левого и правого борта, а последние с моторами-генераторами.

Моторы-генераторы просто соединяют сторону переменного тока электрической силовой установки со стороной постоянного тока через аккумуляторы постоянного тока. Чтобы батарея постоянного тока могла обеспечивать питанием устройства переменного тока, на стороне постоянного тока мотора-генератора находится мотор постоянного тока. Мотор постоянного тока соединен с валом, который присоединен к генератору переменного тока.

Постоянный ток превращается в механическую энергию в моторе, а механическая энергия превращается обратно в электрический ток, но на этот раз в переменный ток через сторону переменного тока генератора. Со стороны постоянного тока расположены устройства, работающие на постоянном токе и присоединенные к прерывателям мотора-генератора и аккумулятора.

Аккумулятор

Аккумулятор — лучший друг подводника. Он помогает ему выжить, когда ни один другой источник энергии не выручит. Он обитает под торпедным отсеком и состоит примерно из 100 секций. Хотя аккумуляторы обладают большим набором полезных свойств, существует одна неприятная тенденция: когда аккумулятор заряжается, вырабатывается водород.

Заряд аккумуляторов измеряется в ампер-часах, а разрядка зависит от нагрузки на него. Для восстановления реактора требуется включение двух основных охлаждающих насосов, конденсационного насоса и основного подающего насоса. Эти устройства разрядят аккумулятор меньше чем за полчаса. Если рестарт произведен непрофессионально, то может потребоваться использование дизельной силовой установки как дополнения к аккумулятору.

Известны случаи, когда водород, вырабатываемый во время зарядки аккумулятора, становился причиной гибели подлодок, например, подлодки класса «Гольф», поднятой со дна спасательным аппаратом «Гломар Эксплорер».

Выпариватель

Пресная вода вырабатывается специальным устройством, называемым выпаривателем. Морская вода из вспомогательной системы подачи воды поступает в ёмкость. Пар низкого давления из вспомогательной системы подачи воды пускается снаружи ёмкости. Морская вода кипит, пар выводится из ёмкости и конденсируется в конденсаторе вспомогательной системы подачи морской воды. Чистая пресная вода откачивается насосами и поступает в специальные ёмкости для пресной воды. Оставшаяся в ёмкости вода имеет очень высокий уровень содержания соли. Система выглядит очень простой, но она постоянно ломается.

Когда выпариватель выходит из строя, вместе с ним перестают работать души, стиральные машины, а затем и кухня. Команда сильно страдает от поломки выпаривателя. Отсутствие возможности сходить в душ, грязное постельное бельё и потные вещи — всё это не так уж весело. Поэтому механикам часто высказывают, порой в грубой форме, недовольство по поводу существующих неудобств и настаивают на том, чтобы те как можно скорее починили выпариватель.

Выпариватель выключают во время преследования другой подлодки, потому что паровое оборудование производит слишком много шума.

Громче всех на поломку выпаривателя жалуются сонарные девочки, которые принимают душ по два раза в день.

Охладительная установка

Паровая установка вырабатывает пар внутри трубопровода. Два типа охладительных установок используют, чтобы уменьшить количество пара. Это в большей степени делается для оборудования, чем для персонала, но «сонарные девочки» могут не согласиться.

Охладительное вещество, используемое в одном типе установок, загрязняет атмосферный воздух, поэтому экипажу подлодки придется несладко, когда она даёт сбой. Температура внутри подлодки поднимается до 55 °C, а экипаж вынужден носить кислородные маски во время устранения неполадок.

Система контроля атмосферного воздуха — как дышать под водой

Первое, что вам нужно, когда вы застряли внутри замкнутого пространства под водой, это кислород. Вы можете получить его из двух мест. Первое — кислородные ёмкости, в которых он хранится под большим давлением. Вы открываете клапан, чтобы выпустить кислород внутрь подлодки. Как же это приятно!

Ёмкости для хранения кислорода загружают с грузовиков, когда подлодка находится в порту. Эта процедура доставляет много хлопот, потому что трубопровод должен быть абсолютно герметичным, чтобы никакие микроскопические частички жира, даже жира с вашего пальца, не попали внутрь, когда вы будете закачивать кислород на подлодку. Процедура опасна. Водород доставляет много неприятностей, но и кислород не подарок. Подлодки «Хинденбург» и «Челленджэр» взорвались от утечки водорода, а смертоносный пожар, разгоревшийся на подлодке «Аполлон 1», явился следствием утечки кислорода.

Внутрь с хорошим воздухом…

Второй способ раздобыть кислород — из «бомбы» (неофициальное название генератора кислорода). Это достаточно тяжёлый и массивный ящик, который впускает внутрь дистиллированную воду из проканифоленной ёмкости и пропускает через неё постоянный ток очень высокого напряжения.

Кислород собирается на одном электроде, а водород — на другом. Этот процесс называется гидролизом (нет, это не имеет ничего общего с процессом избавления от волос на ногах вашей подружки). Несколько слов об опасности: кислородный генератор вырабатывает неустойчивую смесь кислорода и водорода, которая создаёт прекрасные предпосылки для химического взрыва и пожара.

От водорода избавляются путем растворения его в воде вспомогательной системы подачи морской воды как раз перед тем, как она покинет подлодку через обратные клапаны. Кислород в сжатом виде помещают в кислородные ёмкости под давлением.

…Наружу с плохим

Хватит о кислороде, который вы вдыхаете. А как насчёт углекислого газа, который вы тоже вдыхаете? Повышенный уровень содержания углекислого газа в воздухе может погубить экипаж подлодки. Чем дальше судно отплывает от порта, тем медленнее летают мухи на борту подлодки, а вы можете почувствовать головную боль или вялость. Это всё результаты повышенного содержания углекислого газа, которое выше, чем в природе.

Для того, чтобы избавляться от избытка углекислого газа, в машинном отделении есть устройства, называемые промывателями углекислого газа, в которых используются аминокислоты. Во время этого процесса углекислый газ улавливается из воздушного пара и выбрасывается за борт во вспомогательную систему подачи морской воды. Но на борту тогда пахнет аминокислотами.

А как насчёт оксида углерода, который образуется благодаря деятельности камбуза и дизельной силовой установки? И как быть с водородом, который образуется при зарядке аккумуляторов? Вот где в дело вступают сжигатели. Это приборы с маленькими проводками, которые горят ярко-красным светом из-за электрического тока, пропущенного через них. Они окисляют оксид углерода при высокой температуре и превращают его в углекислый газ.

Это жизненно необходимо, потому что оксид углерода — это сильный яд, который, не успеете оглянуться, превратит вас в идиота (хотя в случае с моряками торпедного отсека вы можете этого и не заметить).

А как насчёт масла в гидравлических системах и смазки турбин? Неприятная вещь, все эти гидрокарбоны становятся летучими и забираются к вам в лёгкие, где бы вы ни находились. Специальные приборы должны позаботиться об этом, отсасывая воздух с вредными парами и прогоняя его через воздушные фильтры и электростатические приборы, которые ионизируют масло, вследствие чего оно прилипает к электродам. Опять же эта система не является панацеей, поэтому на судне всегда пахнет маслом, особенно в заднем отсеке подлодки.

Вообще-то больше всего на борту подлодки вас беспокоит не уровень радиации, а плохой контроль состава атмосферного воздуха, стрессы и недостаток сна. Сорокалетние подводники выглядят на все 50, и виновата в этом прежде всего система контроля атмосферного воздуха.

По мнению офицеров-подводников, сжигатели — «лентяи» и выполняют свою работу плохо. Анализаторы состава атмосферного воздуха всегда показывают, что большую часть составляет оксид углерода. Сжигатели призваны решить проблему этого неприятного озона, но они едва ли справляются с этим.

Некоторые запахи на борту подлодки (при неработающих душах и стиральных машинах) могут быть ужасными. Ничто не сможет оградить вас от вони, исходящей от вашего коллеги.

Управление судном

Управление осуществляется при помощи гидравлики, то есть использования масла под большим давлением. Масляные насосы закачивают масло под высоким давлением в аккумуляторы, ёмкости с поршнями, внутри заполненными воздухом. Когда возникает необходимость передвинуть что-то, используя гидравлическое масло, аккумулятор сразу обеспечивает приток масла. Затем насос осуществляет перезарядку аккумулятора маслом.

Гидравлическое масло управляет плавниками и рулем при помощи огромных цилиндров с поршнями внутри них. Сделайте так, чтобы с одной стороны поршня оказалось масло под высоким давлением, а с другой — воздух под низким давлением, и масло будет толкать поршень внутри цилиндра. Если поршень соединён с хвостовыми плавниками, они будут двигаться вместе с ним.

Система распределения балласта и дренажная система

Система распределения балласта состоит из, насоса и нескольких труб, соединяющих балластные ёмкости переменного балласта. Балластная вода попадает внутрь судна около центра тяжести внутрь ёмкостей контроля глубины погружения. Затем насосы системы распределения балласта закачивают воду либо в передние балластные ёмкости, чтобы утяжелить нос подлодки, либо в задние балластные ёмкости, чтобы утяжелить хвост подлодки. Система распределения балласта может выкачать воду из ёмкостей контроля глубины погружения, если подлодка слишком тяжелая, или, наоборот, закачать в них воду, если массы подлодки недостаточно.

Дренажная система использует такой же насос, с одним лишь отличием: она откачивает воду из поддонных ёмкостей и выбрасывает её за борт. Если этого не делать каждый день или хотя бы три раза в неделю, то судно скоро заполнится водой, которая стекает из водяных замков и маленьких отверстий.

Если в одной системе возникли проблемы, то работающий насос можно переключить на другую систему. Это называется перекрёстным соединением. Насос системы распределения балласта не запускается? Настройте насос на выкачивание воды в дренажную систему. Сломался дренажный насос? Сделайте обратное действие.

Система вертикального подъёма

Она используется на атакующих подлодках для одной лишь цели: совершить вертикальное всплытие через слой арктического льда. Хорошо и для того, чтобы произвести впечатление на людей, отдыхающих на своих яхтах. При нейтральной плавучести и скорости равной нулю воздух осушает балластные ёмкости контроля глубины погружения, вода покидает ёмкости.

Судно становится легче и начинает подниматься. На скорости 0,5 метра в секунду парус проломит слой льда толщиной 30 сантиметров. Чтобы вновь погрузиться под воду, просто нажмите соответствующую кнопку на панели управления погружением, и вы станете опускаться, как скоростной лифт.

На панели управления балластными ёмкостями, за которой сидит старший вахтенный офицер, есть джойстик и компьютер управления системой вертикального подъёма. Поверните джойстик вниз, когда вам нужно погрузиться или поверните джойстик вверх, когда вам нужно подняться на поверхность.

Подлодки, на борту которых находятся баллистические ракеты, используют систему вертикального подъёма для подготовки пуска этих ракет. Вы останавливаетесь на огневой глубине, зависаете, открываете дверь пусковой шахты, загружаете ракету и нажимаете кнопку включения газового генератора. Ракета устремляется вверх, окутанная паром. Как только она покинула судно, загорается твёрдое ракетное топливо в двигателе, а дальше это не ваша проблема.

Еда и приготовление пищи

Еда на подлодке одна из лучших на флоте. Потребление пищи и просмотр кинофильмов — это два способа времяпрепровождения, которые губительны для фигуры. Морозильные камеры вмещают запасов примерно на 50–60 дней. Свежие фрукты расходятся быстро, потом наступает очередь консервов и стейков. Во время длительного плавания вы можете загружать огромные бочки с едой 30 сантиметров в диаметре со слоем дерева сверху. Сначала вы, сгорбившись, ходите по этим бочкам, а потом по мере того, как время проходит, вы «проедаете» себе путь до палубы.

Питание на борту четырёхразовое:

• завтрак (омлет),

• обед («скользуны», гамбургеры, которые настолько жирные, что вы не глотаете их, потому что они сами проскальзывают к вам в желудок),

• ужин (стейк или морепродукты),

• полночный рацион (чили, рис и бутерброды с арахисовым маслом).

Если вы следите за фигурой, вы можете сесть на диету, но в замкнутом пространстве судна вы чувствуете запах пищи и тут же прибегаете на него.

Туалеты

Это самая важная вещь, которую нужно понять новичку. Туалет выглядит как обычный туалет, отличие состоит в том, что он сделан из нержавеющей стали и на дне у него находится 20-сантиметровый шаровой клапан. Проходной запорный вентиль заполняет унитаз морской водой через 3-сантиметровую трубу.

Вы делаете свои дела, а потом встаете и тянете за длинную рукоять шарового клапана. Клапан открывается, соединяя туалет с санитарной ёмкостью, и отходы сливаются в нее по трубе. Ну и запах! Потом снова наполните чашу морской водой.

Санитарный слив

На подлодках старого образца, когда санитарная ёмкость заполнялась, в неё пускали воздух под давлением 46 атм, чтобы отходы покинули судно и оказались за бортом. Для этого на двери каждого туалета вешали табличку: «Осторожно — санитарный слив!»

Если вы видите эту табличку, НЕ СМЫВАЙТЕ! Если все-таки сделаете это, то вы получите по лицу отходами под давлением 46 атм. Иногда людям, которых не очень жалуют члены команды, специально подстраивают шутки, когда те заходят в туалет, на котором нет никакой таблички, и при смыве оказываются по уши в отходах.

На одной подлодке не очень любимый экипажем начальник всегда открывал шаровой клапан, сидя на «троне». Когда они «поймали» его, он открыл шаровой клапан, сидя в туалете, во время санитарного слива. Говорят, он летал по кабине, как теннисный мяч. Воздуху под большим давлением нужно было куда-то деваться — его нельзя было выпускать за борт, потому что вас могли бы засечь по звуку пузырьков. Поэтому — получите и распишитесь — воздух впустили внутрь. Для того, чтобы хоть как-то сделать запах менее резким, был использован угольный фильтр, но он забился в мгновение ока. Почему-то моя кровать всегда располагалась неподалеку от угольного фильтра. Фу!

Современные атомные подлодки находилось поршневыми санитарными насосами положительного водоизмещения, которые выкачивают отходы за борт. Это гораздо более сложный для управления механизм (кроме того, это выглядит не очень красиво!), насосы также производят много шума. Санитарный насос одной из подлодок был столь шумным, что её можно было услышать на расстоянии 40 морских миль.

Выброс мусора

Это не проблема. Вы используете устройство для выброса мусора. Это торпедная установка вертикального пуска торпед с затворной дверью недалеко от камбуза. Вы сбрасываете мусор в мусорный уплотнитель, который упаковывает его в пластиковые мешки с прикрепленным к ним свинцовым грузим весом 3 килограмма и придает им форму правильного цилиндра. Вы заполняете устройство доверху. Когда оно заполнено, на перископной глубине открывается люк в киле, установка заполняется морской водой, и мусор исчезает.

Но постарайтесь, чтобы у вас не закончился запас грузиков. Если у вас их не осталось, то вам придется складировать мусор на борту. Если путешествие было слишком долгим и у вас закончились грузики и опустела морозильная камера, то можете складывать в неё мусор.

Также будьте осторожны, постарайтесь не испортить блокираторы устройства для выброса мусора. Оно контролируется коками, и если вы умудритесь открыть внешнюю и внутреннюю дверь одновременно, то в населенном отсеке подлодки образуется 25-сантиметровая дыра. А внешний клапан может заклинить в открытом положении, если мусора слишком много. Это будет очень плохо!

Минимум того, что вам нужно знать:

• Основная охлаждающая жидкость циркулирует через реактор, нагревается и приводит к образованию пара в паровых котлах.

• Пар вращает турбины, которые вырабатывают электроэнергию, а также снабжают питанием вал, к которому прикреплен винт.

• Будьте осторожны с «бомбой» — она помогает вам дышать, но отнюдь не является вашим другом.

• Никогда не смывайте в туалете, когда подлодка производит санитарный выброс отходов. Запах не покинет судно очень долгое время!