Нереализованные амбиции: Проект шведской атомной подводной лодки A-11
Интересная статья, которая, думаю, заинтересует коллег.
Многие слышали, что у Швеции когда-то была передовая ядерная программа. Менее известно, что она включала как гражданскую, так и военную составляющую, предполагавшую создание плутониевых тактических зарядов и средств их доставки. Историю эту можно довольно легко нагуглить, но лично мне нравится вариант от 
ezyk091978 в его цикле про "Виски со льдом" ("Шведский комсомолец…" и "Взорванная пасха…").Жалко только, что многие фотографии и рисунки больше недоступны, а их восстановлением и сохранением коллега совершенно не занимается. Увы.
Между тем, даже у него нет никаких упоминаний еще об одном направлении шведских исследований – подводные лодки с ядерными энергетическими установками (ЭУ).
Англоязычный блогер H I Sutton в прошлом году собрал всю найденную им информацию по этой тематике в статье Swedish SSN, кратко изложив основные вехи перехода от разработки ядерных и воздухонезависимых ЭУ к дизель-электрическому проекту A-11 Sjöormen.
Насколько я знаю, в рунете пока никто не озаботился переводом этого материала. Рекомендую. Наиболее информативные изображения кликабельны.
Ранний официальный эскиз концепции ПЛ проекта A-11A с ЯЭУ
Сегодня Швеция известна своими разработками подводных лодок с воздухонезависимыми ЭУ (AIP – Air Independent Power). Но к их использованию пришли параллельно с разработкой атомных ПЛ, которую одними из первых в мире начали еще в 1957 году по проекту A-11. Эта программа подразделялась на три отличающихся силовыми установками проектных потока. Хотя они обозначались латинскими буквами A, B и C, порядок приоритетов не соответствовал алфавиту, а был следующим:
- • A-11C – воздухонезависимая ЭУ
- • А-11А – ядерная ЭУ
- • A-11B – обычная (дизель-электрическая) ЭУ
И все равно наибольшее внимание инженеры уделяли именно атомному варианту A-11A. Ведь в те годы все вокруг ожидали, будто в ближайшем обозримом будущем буквально все корабли, автомобили, самолеты и поезда будут приводиться в движение ядерной энергией. При этом в США 21 января 1954 года уже спустили на воду первую в мире атомную подводную лодку USS Nautilus, а первую советскую типа Novemeber 9 августа 1957 года.
Вскоре собственные программы ПЛА начались в Великобритании и Франции. Вслед за ними увязалась Италия, хотя позже отказалась от своих намерений [В некоторых источниках упоминается также голландский проект атомной подводной лодки — А.К]. Не хотела отставать и Швеция, одна из немногих среди стран, строивших в то время подводные лодки. Поэтому ЯЭУ рассматривалась в качестве одного из вариантов двигателей для проекта подводной лодки следующего поколения А-11.
Шведские подводные лодки способны действовать в сложных ледовых условиях, но не постоянно под льдами. На фото ПЛ проекта А-10 © Fredrik Granholm
Скорее всего, потребность Швеции в ПЛА не связывалась с ведением подледных операций в Северной Балтике. Их подводные лодки не имели ледовых подкреплений и могли быть повреждены при попытке всплытия во льдах. Вместо этого ядерная энергия рассматривалась как возможный способ достижения значительной скорости и дальности плавания, позволяя относительно небольшой субмарине решительно противостоять флоту вторжения (советскому).
Немного о проекте A-10
До того момента все шведское подводное кораблестроение в значительной степени основывалось на немецких достижениях Второй Мировой войны. Перед ее окончанием Швеция приобрела одну лодку в Германии, и хотя должна была отдать ее по требованию США, но сделала это не раньше, чем местные инженеры смогли изучить передовые технологии. Построенные по проекту A-10 ПЛ Hajen-III вступили в строй между 1957 и 1960 годами, воплотив в своей конструкции все полученные знания. Для своего времени это были довольно современные корабли. При водоизмещении в 720 тонн они стали крупнейшими подводными лодками шведской постройки, но все же одними из самых маленьких на мировой арене.
Несмотря на то, что в Швеции испытывали большое влияние от немецких и американских проектов, значительные усилия по сокращению экипажей для небольших ПЛ привели к тому, что скандинавские инженеры смогли самостоятельно выдать несколько совершенно новаторских и оригинальных решений. Например, уже на A-10 Швеция внедрила вращающийся торпедный магазин револьверного типа:
1956 эскизный проект A-11
Подпроекты лодок A-11A, B и C должны были иметь одинаковую конструкцию носовой части, отличаясь только кормой, начиная от рубки и до редуктора винта. В соответствии с первоначальными планами, наибольший диаметр корпуса лодок составлял 6,1 м (20 футов), а общая длина его всего 42 м (138 футов). То есть, они были небольшими даже по шведским меркам. Одна из возможных причин заключается в том, что, как и в некоторых последующих концепциях, не предусматривалась перезарядка торпед, что позволило отказаться от традиционного торпедного отсека, уменьшив тем самым размеры и сократив потребности в экипаже.
Реконструкция по сохранившимся фрагментам чертежей из шведских архивов
Высоко обтекаемый корпус и необычной формы горизонтальный руль в задней части рубки, несомненно, навеяны изображениями USS Albacore, детали конструкции которой американцы держали в секрете. Спущенная на воду в 1953 году, эта лодка имела революционно новую форму корпуса, которая позволяла ей двигаться под водой быстрее, чем в надводном положении
USS Albacore (AGSS-569)
Однако у шведов была не простая копия. В отличие от американской лодки, их была однокорпусной и имела в нижней части корпуса очень большие носовые вертикальные рули, больше похожие на крылья. Наклоненные вниз на 15,5 градусов, кроме использования для управления глубиной хода, они дополнительно имели элероны, что позволяло изменять крен лодки и поворачивать быстрее – по-самолетному, в вираже.
При этом у лодки отсутствовали какие-либо кормовые гидродинамические поверхности, зато был массивный пятилопастной винт большого диаметра. Одним из возможных объяснений столь заметных особенностей является попытка шведских инженеров полностью отказаться от кормовых рулей. Их должны были заменить элероны на крыльях и горизонтальный руль на рубке, возможно, в совокупности с переходом от конструкции "простого" винта регулируемого шага (ВРШ) к управлению его вектором тяги. Предполагалось, что угол поворота каждой лопасти можно будет изменять независимо, как у несущего винта вертолета. Это позволило бы существенно увеличить маневренность подводной лодки. Но, вероятно, из-за сложности реализации такого решения, от него впоследствии отказались.
Важной конструктивной особенностью носовой части лодок проекта А-11 стал вращающийся в балластной цистерне магазин на 20 400 мм электрических противолодочных торпед Tp41 'Harold' с пассивным самонаведением "выстрелил-и-забыл". Для стрельбы прямо по курсу предназначались два люка, по одному с каждого борта. Далее в нос по оси магазина стояли шесть неподвижных 533 мм торпедных аппаратов (ТА) для тяжелых керосиновых торпед Tp27, которые позднее заменили перекисно-водородными Tp61. Эти торпеды управлялись по проводам – тоже совершенно новая технология для того времени.
Хотя загрузка торпед в 533 мм ТА производилась из носового отсека подводной лодки, перезарядка их после стрельбы в море не предусматривалась. Это позволяло отказаться от компенсационных цистерн и вообще от торпедного отсека, что существенно экономило внутреннее пространство, уменьшало водоизмещение и сокращало экипаж.
Поскольку все свободное пространство в носовой части корпуса занимали торпеды, поэтому и активную, и пассивную гидроакустические станции пришлось вынести на "балкон" в рубке (надстройке), придав передней части ее профиля характерный излом, который сохранился и у построенных A-11.
1957 подпроект A-11А с ЯЭУ
Характеристики:
Надводное водоизмещение 965 тонн
Длина 48,5 м
Ширина 6,4 м
Экипаж 20 чел
Скорость более 25 узлов
Вооружение: 6×533 мм ТА без перезарядки и 20×400 мм легких торпед во внешнем вращающемся магазине.
Первые детальные планы проекта атомной ПЛ относятся к 1957 году. В них прослеживается явное сходство с эскизами 1956 года, по-прежнему выделяясь огромными "крыльями" в нижней части корпуса. Зато в корме перед характерным ВРШ большого диаметра появились еще и крестообразные рули без стабилизаторов, что для того времени являлось весьма передовым дизайном (первой подводной лодкой с цельноповоротными вертикальными рулями и одним гребным винтом стала USS Skipjack, спущенная на воду через год в 1958 году!).
Гидродинамические испытания конструкции модели ПЛ проекта А-11 в опытовом бассейне
Несмотря на то, что A-11A была больше, чем любая предыдущая шведская подводная лодка (самые крупные из них, проекта A-10, имели всего 720 тонн), ее водоизмещение по-прежнему составляло всего лишь примерно треть от ПЛА типа Skipjack ВМС США. Это означало, что радиационная защита реактора должна была быть сведена к минимуму, определявшемуся только безопасностью экипажа в других отсеках. Поэтому реактор не мог безопасно эксплуатироваться при маневрировании в порту. Для этого предполагалось использовать дизельный генератор.
А в море, чтобы добраться до кормового машинного отделения на прохождение через служебный туннель над реактором членам экипажа отводилось не более 3-5 секунд (!), иначе они могли получить смертельную дозу радиации. И даже максимально допустимое время нахождения в турбинном отсеке составляло всего 3,5 часа в сутки. Такие безопасные нормы устанавливались стандартами 1960-х годов, а сегодня они стали бы еще короче.
1958 подпроект ПЛА A-11А
Характеристики:
Надводное водоизмещение 660 тонн
Длина 43,5 м
Диаметр корпуса 5,8 м
Мощность ЯЭУ 4000 л.с. при 200 об/мин
Вооружение: 6×533 мм ТА без перезарядки и 20×400 мм легких торпед во внешнем вращающемся магазине.
Водоизмещение стало ещё меньше, всего лишь 660 тонн. Но этот вариант по-прежнему во многом походил на предыдущий проект 1957 года. Торпедная загрузка осталась такой же. При этом ВРШ уже заменили винтом фиксированного шага гораздо меньшего диаметра.
Проект NEPTUNE – ядерная энергетическая установка
В основе проекта NEPTUNE лежала разработка ядерного реактора и турбины мощностью 5000 л.с. совместным предприятием NAVALATOM group в составе компаний Kockoms AB и Stal-Laval AB. В первую очередь, установка предназначалась для надводных кораблей (как гражданских, так и военных) с возможностью установки на подводных лодках в качестве удачного дополнительного варианта использования. Поэтому военно-морское управление финансировалось в третью очередь, а весь проект был несекретным.
Слева направо: реактор, парогенератор, эскиз сталеводной биозащиты
В те времена Kockums являлась крупным мировым и главным шведским судостроителем, известным своими танкерами и другими грузовыми судами, а подводные лодки являлись для них всего лишь небольшим "делом на стороне". Но тогда только-только начиналась заря "атомного века", и поскольку повсеместно считалось, что скоро все более крупные суда будут с ядерными двигателями, поэтому в Kockums хотели быть на переднем крае.
Немного о проектах A-12 и A-13
Четыре ПЛ проекта A-12 в надводном положении © Fredrik Granholm
Из-за затягивавшейся разработки перспективной А-11, до её завершения в Швеции успели ввести в эксплуатацию два "временных" (промежуточных) проекта, в которых частично использовали новые наработки, заодно проверив их на практике. A-12 стали прямым продолжением A-10, получив ту же носовой часть с вращающимся торпедным магазином. Но на корме уже были крестообразные рули и малооборотный винт очень большого диаметра, аналогичный ранним концепциям A-11, за исключением того, что он был фиксированного, а не регулируемого шага. Обратите внимание, что его лопасти выступали над поверхностью воды, когда лодка шла в надводном положении:
А малые ПЛ проекта A-13 стали радикальным возвращением к концепции и дизайну "прибрежных лодок" проекта A4 Kustbatar времен Второй Мировой войны, только с гидролокатором в носовой части, новой рубкой (надстройкой) и совершенно новой кормовой секцией.
ПЛ проекта A-13 © Fredrik Granholm
От A-11 проекту A-13 достался вращающийся магазин на десять 400 мм торпед. Но его разместили не в носовой, а в кормовой балластной цистерне. Стрельба велась вперед под углом.
Для проекта A-12 сперва также рассматривали возможность установки такой системы, но позднее от этого решительно отказались. Конструкция внешнего 400 мм торпедного магазина оказалась не очень удачной. Постоянно возникали проблемы с техническим обслуживанием и ремонтом сложных механических, электрических и гидравлических систем внутри балластной цистерны. Регулярно выявляли нарушения электрической изоляции. Кроме того, оказалась невозможно адаптировать систему к следующим поколениям шведских легких противолодочных торпед, которые в 1970-х годах все стали управляемыми по проводам.
Проверка на практике решений, поначалу казавшихся перспективными, привела к внесению изменений в концепцию проекта A-11.
1962 подпроект ПЛА A-11А
Характеристики:
Надводное водоизмещение 1170 тонн
Длина 51,2 м
Диаметр корпуса 6,04 м
Мощность ЯЭУ 7000 л.с. при 150 об/мин
Экипаж 21 чел.
Вооружение: 4×533 мм ТА, боекомплект 8 торпед, 2×400 мм ТА, боекомплект 16 легких торпед
К 1962 году отказались от вращающегося магазина и вернулись к гораздо более традиционному способу перезарядки. Поэтому у лодки появился торпедный отсек, а водоизмещение выросло почти вдвое.
Основные отсеки жесткого корпуса стали одинакового диаметра (как впоследствии на всех ПЛА ВМС США), а хвостовые рули приобрели X-образную форму (такое перспективное решение потом испытывали на на USS Albacore).
И тогда же в 1962 году подпроект A-11A с ЯЭУ закрыли по ряду причин, включая политическое давление и растущий скептицизм в отношении ядерных технологий (особенно ядерного оружия). Начиная с 1960 года подводные лодки ВМС США с баллистическими ракетами Polaris действовали вблизи территориальных вод Швеции при полной осведомленности об этом шведских официальных властей (такую практику позже прекратили с ростом дальности стрельбы ракет, что позволило использовать более удаленные операционные зоны). Но в то время Швеция пока еще продолжала свою далеко идущую и хорошо развитую программу тактического ядерного оружия. Наработанный в реакторах А-11А плутоний как раз предназначался для этого ядерного оружия. Однако и эта программа впоследствии также была закрыта…
Подпроект ПЛ A-11С с ВНЭУ
Как упоминалось выше, фактически основным дизайном A-11 изначально был подпроект A-11C с воздухонезависимой ЭУ (ВНЭУ). Такое решение на практике впервые удалось реализовать в Германии во Второй Мировой войне, что обеспечивало лодкам намного бóльшую скорость под водой, чем позволяла аккумуляторная батарея. Развитие концепции продолжалось в 1960-х годах в Великобритании и США в качестве альтернативы ядерной энергетике, в основном, с использованием перекиси водорода. А Россия фактически создала целый класс небольших подводных лодок типа QUEBEC с ВНЭУ.
Разработанный совместно Motala Verkstäder и Kockums AB двигатель замкнутого цикла должен был работать на спирте и жидком кислороде. В отсеке за двигателем располагалась большая цистерна для его хранения, по центру шел узкий тоннель для линии вала. Компенсационная цистерна постепенно заполнялась водой по мере расходования кислорода, чтобы не нарушать дифферентовку. Через небольшой лаз можно было ползком пробраться в кормовой машинный отсек.
Подпроект A-11C был почти готов к производству, но он вызывал все больше сомнений, поскольку флот становился излишне зависимым от береговых пунктов дозаправки жидким кислородом, уязвимых в военное время. А еще лодка получилась слишком шумной. Тишина только что была признана критическим фактором подводной войны – услышать врага раньше, чем он услышит, как ты к нему подбираешься. Швецию по секрету приобщили к этому знанию коллеги из флота Её Величества и ВМС США – Советскому союзу понадобилось еще десять лет, чтобы прийти к такому открытию самостоятельно.
Когда из-за проблем с шумностью пришлось отказаться от спирто-кислородной ВНЭУ, стали рассматривать гораздо более продвинутые, но менее отработанные варианты. Новая технология уже отдаленно походила на некоторые современные ВНЭУ, хотя это еще не были двигатели Стирлинга, используемые сегодня на ПЛ ВМС Швеции. Компания ASEA разработала топливные элементы для А-11С и построила полномасштабный действующий прототип топливной системы. Но за день до того, как ее должны были продемонстрировать руководству шведского флота, установку уничтожил пожар. Это стало приговором концепции ВНЭУ.
A-11В с обычной ЭУ
К тому времени НИОКР по всем вариантам двигателей обошлись Швеции в огромную сумму, поэтому проект A-11 полностью переключили на изначально резервную концепцию обычной дизель-электрической ПЛ A-11B. Первую лодку этого проекта Sjöormen ввели в эксплуатацию в 1968 году, примерно за 8 лет до того, когда могла бы быть построена атомная лодка, если бы продолжалась ее разработка.
Подводная лодка типа Sjöormen проекта A-11
