Titanium đột phá vào chiều sâu và tương lai
Tàu ngầm "Pskov" trang 945A với thân tàu bằng titan. Ảnh của Alexander Merkushev.
Cuối những năm 50. là thời điểm đáng kinh ngạc của những đột phá khoa học và thành tựu kỹ thuật mới, đất nước vừa trỗi dậy từ đống tro tàn và sự tàn phá to lớn của Chiến tranh Vệ quốc Vĩ đại, đã thoát ra ngoài vũ trụ (vượt xa Hoa Kỳ giàu có và công nghệ tiên tiến hơn nhiều), đã đạt được những bước tiến lớn trong hàng không.
Một mặt trận mới của cuộc đối đầu quân sự và khoa học và công nghệ rõ ràng đã xuất hiện - dưới nước.
Và đối với không gian, hàng không và độ sâu, sự phát triển của các vật liệu kết cấu mới đã trở nên cực kỳ quan trọng, và một trong những lĩnh vực công việc hứa hẹn nhất đã trở thành hợp kim titan, có độ bền cụ thể tuyệt vời, không nhiễm từ và chống ăn mòn cao. .
Đầu tiên là dự án tàu ngầm hạt nhân tốc độ cao mang tên lửa 661 Anchar do N. N. Isanin thiết kế chính, sau đó được N. F. Shulzhenko thay thế.
Công việc về nó bắt đầu từ TsKB-16 (sau đó được hợp nhất với Malachite SPMBM) trên cơ sở nghị quyết của Ủy ban Trung ương của CPSU và Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô "Về việc tạo ra một tàu ngầm tốc độ cao mới, mới các loại nhà máy điện và việc phát triển công tác nghiên cứu, phát triển và thiết kế cho tàu ngầm ”ngày 28/1958/XNUMX.
Dự án Anchar bao gồm các đặc điểm tốc độ đặc biệt cao, hệ thống tên lửa chống hạm Amethyst mới nhất với khả năng phóng tên lửa dưới nước, thủy âm mới (tổ hợp Rubin với khả năng phát hiện cao) và một nhà máy điện hạt nhân hai trục mạnh mẽ với hai lò phản ứng nước điều áp.
Năm 1969, trong cuộc thử nghiệm cấp Nhà nước ở 80% công suất lò phản ứng, con thuyền đạt tốc độ 42 hải lý / giờ (thay vì 38 hải lý như quy định). Năm 1970, khi các lò phản ứng hoạt động hết công suất, tốc độ kỷ lục (cho đến nay) là 44,7 hải lý / giờ đã đạt được.
Làm chủ được việc sản xuất hợp kim titan và chế tạo các cấu trúc tàu phức tạp từ nó là rất khó, nhưng nhiệm vụ đã được toàn bộ chuỗi hợp tác giải quyết thành công.
PLA K-162 trang 661. Nguồn ảnh Wikipedia
Năm 1956, Nhà máy số 95 ở Verkhnyaya Salda (VSMPO-Avisma trong tương lai) bắt đầu làm chủ công nghệ sản xuất ống, thanh định hình, dập và rèn từ hợp kim titan. Vào ngày 17 tháng 1957 năm 1, thỏi titan đầu tiên của hợp kim VT 1-XNUMX được nấu chảy. Tổng giám đốc tương lai của VSMPO-Avisma, "tỷ phú nhân dân" V. V. Tetyukhin, đã chỉ đạo việc luyện kim.
Vladislav Valentinovich Tetyukhin, ảnh ural-clinic.ru
Bản thân con thuyền được đóng tại Sevmash ở Severodvinsk. Nhà máy trong thời gian ngắn nhất có thể giải quyết thành công tất cả các vấn đề công nghệ trong phát triển hợp kim titan (cùng với Viện Nghiên cứu Trung ương "Prometey", TsKB-16 và Viện Nghiên cứu Trung ương mang tên A. N. Krylov).
Cần lưu ý vai trò quan trọng của vật liệu làm vỏ tàu trong việc đạt được tốc độ cao dưới nước: bằng cách làm nhẹ vỏ tàu, có thể đặt một nhà máy điện với công suất tăng mạnh và đạt được kỷ lục tốc độ dưới nước.
Dự án tiếp theo là một loạt các tàu chạy bằng năng lượng hạt nhân tốc độ cao tự động nhỏ với lò phản ứng với chất làm mát bằng kim loại lỏng thuộc dự án 705 "Lira" (phát triển của SKB-142, trong tương lai là SPMBM "Malakhit"). Ý tưởng của dự án thuộc về A. B. Petrov, những người thiết kế chính là M. G. Rusanov (năm 1977 ông được thay thế bởi V. A. Romin). Sự thay đổi "chính" như vậy trong dự án phần lớn là hệ quả của những câu chuyện tạo một dự án 705 (xem Dự án "Cá vàng" 705: Sai lầm hay đột phá trong thế kỷ XXI?) và các yêu cầu quy định cực kỳ cao.
Một trong những giải pháp thiết kế để đạt được những yêu cầu này là sử dụng hợp kim titan cho thân tàu và nhiều kết cấu tàu. Ban đầu, tàu 705 (dự án 600 - 661 mét) đã hình thành độ sâu 400 mét, nhưng sau những tranh chấp gay gắt và các cuộc họp khó khăn, ban lãnh đạo ngành tàu thủy nhất quyết hạn chế xuống 400 m, kết quả là tàu titan “nhẹ”. đã phải được "tải" bằng gang ballast.
Con tàu dẫn đầu được chế tạo bởi Hiệp hội Hải quân Leningrad (LAO), và trong quá trình tạo ra nó, cần phải giải quyết tất cả các vấn đề của việc phát triển titan trong một sản xuất mới. Đơn đặt hàng đầu diễn ra rất khó khăn, hạm đội được chuyển giao vào năm 1971. Với một số hạn chế, và một năm sau đó, con thuyền bị rút khỏi Hải quân do chất làm mát (hợp kim bismuth-chì) của lò phản ứng bị đóng băng. Sau đó, sau khi những thiếu sót đã xác định được loại bỏ, việc chế tạo loạt tàu này được tiếp tục (thêm 3 tàu tại LAO và 3 tàu tại Sevmash ở Severodvinsk).
PLA K-373 trang 705, nguồn ảnh war-book.ru
Dự án titan tiếp theo không chỉ là “bước đột phá vào vực sâu”, mà còn là điểm khởi đầu cho những con tàu chạy bằng năng lượng hạt nhân thế hệ thứ 3 của chúng ta.
Công việc chế tạo tàu ngầm hạt nhân siêu sâu thuộc dự án 685 "Plavnik" bắt đầu tại TsKB-18 (TsKB MT Rubin trong tương lai) vào năm 1966, N. A. Klimov thiết kế chính. Mặc dù thực tế là dự án kỹ thuật đã được bảo vệ vào năm 1974, với sự ra đời của thiết bị, điện tử và vũ khí mới, con thuyền thực sự đã được thiết kế lại (đã được thiết kế bởi chính Yu N. Kormilitsin) và được đặt tại Sevmash vào năm 1978, được thông qua bởi Hải quân năm 1984 với tên gọi K-278 "Komsomolets".
Vào ngày 4 tháng 1985 năm 1, con thuyền dưới sự chỉ huy của Thuyền trưởng Hạng 1. A. Zelensky đã lập kỷ lục lặn sâu tuyệt đối thế giới - 027 mét. Thật không may, con tàu độc nhất đã chết vào ngày 7 tháng 1989 năm XNUMX khi đang trở về từ nhiệm vụ chiến đấu thứ ba của nó.
PLA K-278 "Komsomolets", dự án 685
Vào giữa những năm 70. tại Liên Xô, 3 phòng thiết kế "dưới nước" được thành lập: Leningrad "Rubin" (trong số các dự án có titan "Plavnik") và "Malachite" - với dự án "của nó" 705 và 661 TsKB-16, và Gorky ( Nizhny Novgorod) "Lapis lazuli".
Lý do cho sự phát triển của titan "Lazurit" là do yêu cầu đối với tàu ngầm đa năng thế hệ thứ 3 tăng mạnh, đặc biệt là đối với vũ khí và bí mật (đòi hỏi một phần đáng kể sự dịch chuyển của tàu ngầm và theo đó, sự gia tăng của nó). Đồng thời, cơ sở sản xuất của Lazurit, nhà máy Krasnoye Sormovo, có những hạn chế đáng kể về tổng thể và trọng lượng đối với việc chế tạo tàu ngầm (nếu có thể, hãy chuyển chúng dọc theo sông để hoàn thành và giao cho hạm đội). Không thể thực hiện các yêu cầu mới của hạm đội nếu không có titan đối với Lazurit và Krasnoye Sormovo, tàu ngầm hạt nhân đa năng mới thuộc đề án 945 Barracuda chỉ có thể làm bằng titan.
Nhiệm vụ tạo ra nó đã được giải quyết thành công. Đồng thời, Rubin đã hỗ trợ đắc lực cho Lapis Lazuli (Malachite, người đã xem một đối thủ trong dự án 945 là đối thủ cạnh tranh với các tàu chạy bằng năng lượng hạt nhân đa năng của mình, đã đối xử với cá nhồng titan bằng một sự ghen tị nhất định).
Tổng cộng, hai chiếc barracudas và hai chiếc nữa đã được đóng tại Krasnoye Sormovo theo dự án hiện đại hóa 945A Condor. Tàu ngầm dự án 945AB đã được đặt đóng, vốn được cho là sẽ chuyển sang thế hệ thứ 4, đã được dỡ bỏ liên quan đến những gì đã xảy ra vào năm 1991.
Ở đây, sẽ là thích hợp để rút ra một số kết luận từ kinh nghiệm đóng tàu titan, nhưng cần lưu ý ba yếu tố quan trọng.
Ngày thứ nhất. Dự án 945 hóa ra là không thể chịu đựng được về yêu cầu công nghệ đối với tất cả các nhà máy đóng tàu "dưới nước", và đối với loạt nhà máy Amur "Malakhit", một dự án thép 971 đã được phát triển (sau đó được tiếp tục ở Severodvinsk). Và chính 971 dự án đã trở thành tàu ngầm hạt nhân đa năng hàng loạt thế hệ thứ 3. Giá thành của hợp kim titan không mang tính quyết định ở đây: giá thành của Barracuda gần bằng với giá của các thanh (tên không chính thức của dự án 971, tên chính thức là Pike-B) - thân tàu đắt hơn một chút (thép đặc biệt của bản thân vỏ tàu ngầm đã rất đắt), nhưng trên "Bars" với vỏ rẻ hơn là chiếc đầu tiên mới hơn và đắt hơn trong tổ hợp sonar kỹ thuật số "Skat-3" của chúng tôi.
Thứ hai, hợp kim titan hóa ra lại cực kỳ quan trọng đối với hướng đột phá mới của việc đóng tàu dưới nước của cái gọi là “cơ sở kỹ thuật biển sâu” (trạm nước sâu hạt nhân), được tạo ra tại Malachite trong những năm 70-80 và sau đó nhiều năm.
Thứ ba: khi tạo ra dự án đầu tiên của thế hệ thứ 4 - 957 "Kedr", bản thân "Lazurit" đã quay trở lại với thép làm vật liệu chính của thân tàu. Điều này khiến cần phải tìm ra một giải pháp kỹ thuật duy nhất cho việc chế tạo những chiếc tàu ngầm này tại nhà máy Krasnoye Sormovo: ở Gorky, chế tạo riêng phần mũi và phần đuôi của tàu ngầm (có tính đến việc vận chuyển dọc theo các con sông) và gắn chúng lại với nhau đã có ở Severodvinsk. Tuy nhiên, những đại diện sáng suốt nhất của lãnh đạo Bộ Đóng tàu đã đề xuất việc tạo ra một phiên bản "titan" của dự án - 957T, nhằm bảo tồn những tồn đọng về công nghệ và kinh nghiệm với titan.
Kết luận từ điều này không đơn giản như nó có vẻ.
Đúng vậy, có vẻ như titan trên các tàu ngầm đa năng thông thường đã không tự biện minh cho mình. Có, các đặc tính cao hơn một chút, nhưng vấn đề giá cả cao hơn một chút và những khó khăn trong sản xuất buộc các tàu ngầm thép phải được lựa chọn cho hàng loạt.
Trong đó titan, tất nhiên, và về cơ bản vượt trội hơn thép là phương tiện kỹ thuật biển sâu.
Tuy nhiên, điều này chỉ đúng với tình hình trước đầu những năm 90, sự xuất hiện và phát triển của các phương tiện tìm kiếm tàu ngầm mới về cơ bản. Và ở đây, điều đáng trân trọng là sự sáng suốt của các nhà lãnh đạo Liên Xô, những người đã kiên quyết duy trì "phương hướng titan" - cho tương lai.
Từ cuốn sách của N. Polmar K. D. Moore “Tàu ngầm thời Chiến tranh Lạnh. Thiết kế và xây dựng tàu ngầm Mỹ và Liên Xô” (2004, dịch từ tiếng Anh bởi B.F. máy bay không người lái - St. Petersburg, Công ty cổ phần "SPMBM "Malakhit", 2011):
Năm 1988, hai sĩ quan hải quân Liên Xô có kinh nghiệm và hiểu biết đã lập luận rằng do thám vệ tinh (không gian) có nhiều chức năng, bao gồm cả việc phát hiện tàu ngầm "và radar trên máy bay và vệ tinh có thể được sử dụng để" phát hiện sóng đánh thức của tàu ngầm "(tuyên bố của Thuyền trưởng Hạng 1 E. Semenov - "Về sự ổn định của tàu ngầm trong trường hợp có mối đe dọa từ trên không" "Bộ sưu tập hàng hải" số 1 năm 1988 và người đứng đầu cơ quan tình báo của Hải quân, Chuẩn Đô đốc Yu Kvyatkovsky - "Tình trạng hiện tại và triển vọng của phát triển lực lượng, phương tiện tác chiến tàu ngầm ”“ Tư tưởng quân sự ”số 1 năm 1988).
Năm 1993, tạp chí "Tư tưởng quân sự" của Bộ Tổng tham mưu Nga (Ret. Major General M.A. Borshchev "Về tổ chức quân sự của SNG" số 3 1993) tuyên bố rằng "các vệ tinh trinh sát trong mọi thời tiết và các loại hỗ trợ không gian khác sẽ cho phép phát hiện tàu nổi và tàu ngầm bất kỳ lúc nào trong ngày với xác suất cao và cung cấp chỉ định mục tiêu cho vũ khí chính xác trong thời gian gần như thực.
Năm 1993, tạp chí "Tư tưởng quân sự" của Bộ Tổng tham mưu Nga (Ret. Major General M.A. Borshchev "Về tổ chức quân sự của SNG" số 3 1993) tuyên bố rằng "các vệ tinh trinh sát trong mọi thời tiết và các loại hỗ trợ không gian khác sẽ cho phép phát hiện tàu nổi và tàu ngầm bất kỳ lúc nào trong ngày với xác suất cao và cung cấp chỉ định mục tiêu cho vũ khí chính xác trong thời gian gần như thực.
Chỉ huy của hạm trưởng TAVKR "Kyiv" cấp 1 V. Zvada ("Bộ sưu tập Hải quân" số 9 năm 2021):
Phục vụ chiến đấu năm 1987 ... ở Biển Địa Trung Hải, một phương pháp phát hiện tàu ngầm độc đáo đã được sử dụng thành công bằng cách sử dụng trạm điều hướng của tàu và trạm radar của máy bay trực thăng Ka-27PL. Đây là một khu vực rất hứa hẹn về tác chiến chống tàu ngầm.
Có nghĩa là, các tài sản hàng không và vũ trụ đã xuất hiện, nói một cách hình tượng, có thể "nhìn sâu" và cung cấp khả năng phát hiện hiệu quả các tàu ngầm đang hoạt động mà không cần tính đến khả năng của các phương tiện tìm kiếm mới.
Một trong những khả năng "khôi phục khả năng tàng hình" rõ ràng của tàu ngầm là hoạt động của chúng ở độ sâu gia tăng. Ở đây cần phải làm rõ - trong hầu hết các trường hợp, không cần tăng độ sâu ngâm tối đa. Tuy nhiên, thực tế là hầu hết khi ở trên biển, tất cả các tàu ngầm hiện đại đều hoạt động ở độ sâu tương đối nông, lớp bề mặt mỏng, dày 100–200 mét. Vâng, hầu hết chúng đều có khả năng lặn sâu hơn. Tuy nhiên, ở đây đối với các trường hợp thép có một vấn đề cực kỳ nghiêm trọng về độ bền mỏi. Những chiếc tàu ngầm như vậy có thể nhiều lần đi đến độ sâu tối đa, nhưng số lần lặn xuống biển sâu như vậy bị hạn chế nghiêm trọng, cũng như thời gian dành cho ngay cả ở độ sâu hoạt động (ý kiến cho rằng đây là độ sâu mà tàu ngầm có thể "vĩnh viễn" là với một số "khám phá" rất khó chịu đã bị bác bỏ vào cuối những năm 80).
Đó là, vấn đề đảm bảo khả năng ở lại lâu của các tàu ngầm của chúng ta ở độ sâu tăng lên (từ bình thường) là cực kỳ cấp thiết - để đảm bảo khả năng tàng hình khỏi các công cụ tìm kiếm mới.
Và đây là lúc các tàu vỏ titan có nguồn tài nguyên lâu hơn nhiều có được lợi thế quyết định so với tàu bằng thép.
Với yếu tố này, trong mọi trường hợp, chúng ta không thể đồng ý với việc ngừng hoạt động của tàu Barracudas đã được thông báo trước đó, việc hiện đại hóa sâu của chúng là cần thiết (cũng như các tàu Condors mới hơn), bao gồm nghiên cứu các điều kiện và chiến thuật mới cho chiến tranh tàu ngầm và chống lại lực lượng chống tàu ngầm của đối phương. .
Vấn đề phát hiện tàu ngầm đã được tiết lộ chi tiết trong bài báo. "Phát hiện tàu ngầm"và tầm quan trọng của độ sâu lặn lớn như một phương tiện đảm bảo khả năng tàng hình - trong bài báo "Fin" / "Komsomolets" - một sai lầm hoặc một bước đột phá vào thế kỷ XXI ".
Tại đây, câu hỏi đặt ra về dự án tàu ngầm đa năng thế hệ thứ 5 "Husky" đầy hứa hẹn. Có tính đến khả năng mới và tăng mạnh của các công cụ tìm kiếm phi truyền thống, điều cực kỳ quan trọng là phải nghiên cứu phiên bản titan của dự án (đặc biệt là vì vũ khí mới có thể cung cấp sức mạnh tấn công cao một cách nhỏ gọn).
Và ở đây, xin gửi lời cảm ơn to lớn đến tất cả những ai, bất chấp những năm 90 khó khăn nhất, đã cố gắng duy trì (và phát triển!) “Định hướng titan” của chúng tôi.
Trong tương lai, yếu tố này sẽ càng trở nên quan trọng hơn khi tính đến sự đa dạng hóa và thị trường dân dụng. Việc cạn kiệt các mỏ dầu khí chính trên đất liền sẽ thúc đẩy sự phát triển tích cực của thềm, bao gồm cả các vùng biển phía Bắc. Và ở đây các vấn đề về môi trường và do đó, các vấn đề về khả năng chống ăn mòn của đường ống và phụ kiện là vô cùng nghiêm trọng. Có tính đến chi phí cao của các hợp kim thép đặc biệt, tính dễ bị ăn mòn của chúng và các vấn đề kiểm soát đáng tin cậy đối với các đường ống dài và phụ kiện chưa được giải quyết triệt để, việc sử dụng titan (mà chúng tôi đã bảo quản và có nền tảng tốt) dường như hứa hẹn ở đây là tốt.
tin tức