Проект 11357 «Буревестник-М»: эволюция вместо революции. Часть 7. Итоги.

Весовой баланс: куда исчезают тонны?

Итоговые характеристики проекта 11357 в сравнении с оригинальным 11351:

Состав вооружения

Новая дизель-электрическая установка, более эффективные генераторы и опреснитель позволили значительно снизить расход топлива. Освободившиеся объёмы находились главным образом в межшпангоутном пространстве и были малопригодны для размещения оборудования, зато их можно было использовать под жидкие запасы. Там разместили около 40 т пресной воды и 60 т авиационного керосина.

Благодаря этому удалось освободить прежние водяные и керосиновые цистерны внутри корпуса — около 100 и 27 т соответственно — и использовать их объём для оборудования. Сам запас пресной воды при этом был сокращён благодаря новой дублированной системе опреснения.

Методика расчёта. Для каждой снимаемой и устанавливаемой единицы оборудования задавались масса и координаты центра масс: по высоте — относительно базовой плоскости, по длине — относительно принятого центра плавучести.

Всё снимаемое и добавляемое оборудование сводилось в единую таблицу, после чего для каждой позиции рассчитывались весовые моменты по длине и высоте. Продольный баланс затем сводился к нулю.

Здесь особенно помогла электрическая архитектура ГЭУ: дизель-генераторы не были жёстко привязаны к валопроводам, поэтому их положение можно было выбирать с учётом общей развесовки корабля.

Для нового оборудования дополнительно закладывалась равная ему по массе прибавка на конструктивные усиления. После этого рассчитывались изменение положения центра масс по высоте и изменение осадки.

Положение центра плавучести определялось по гидродинамическому чертежу и 3D-модели.

Для сохранения метацентрической высоты на прежнем уровне около 1,4 м пришлось добавить 36 т балласта. В реальном проекте часть этой массы, вероятно, удалось бы компенсировать перераспределением оборудования и запасов, но для консервативности расчёта все 36 т сохранены.

Снимаем

Ставим

Именно на поздней стадии проектирования возник вопрос, который регулярно появляется при обсуждении небольших сильно вооружённых кораблей:

не слишком ли много всего установлено на 123 метрах корпуса?

На первый взгляд ответ должен был быть положительным.

Но подробный весовой анализ оказался менее очевидным.

Для независимой проверки размерений использовались критерии, приведённые в учебнике Practical Ship Design:

PDF

По ним были определены характерные диапазоны пропорций для сравнимых военных кораблей.

L — длина по ватерлинии, Length on Waterline, LWL;
B — ширина корпуса по ватерлинии;
T — конструктивная осадка;
D — конструктивная высота корпуса от основной плоскости, или киля, до верхней палубы;
∇ — объёмное водоизмещение в м³.

За рекомендуемый диапазон выходит только отношение ширины к осадке B/T. Оно тесно связано прежде всего с поперечной остойчивостью. Поскольку расчётная метацентрическая высота уже восстановлена балластом до принятого значения около 1,4 м, увеличивать ширину корпуса только ради приведения B/T к справочному диапазону смысла нет.

Главным врагом стала развесовка

Самым неприятным ограничением оказалась даже не общая масса оборудования, а то, где именно эту массу приходилось размещать.

Особенно чувствительной была продольная развесовка.

48-ячеечная УВП представляла собой крупный и тяжёлый объём в носовой части корабля. А-190 пришлось сдвинуть максимально вперёд, тогда как развитая надстройка, ангар и значительная часть энергетического оборудования, наоборот, тянули центр тяжести в корму.

Поэтому топливо, запасы, вспомогательное оборудование и даже балласт приходилось рассматривать уже не просто как тонны водоизмещения, а как инструмент управления положением центра тяжести.

Здесь ожидаемо помогла новая архитектура энергетической установки.

Тяжёлые гребные электродвигатели располагались низко и поэтому благоприятно влияли на остойчивость. Ещё важнее было другое: дизель-генераторы электрической части ГЭУ не были жёстко привязаны к линии валов.

Это давало проектировщику редкую свободу.

Электростанцию можно было размещать там, где это было выгодно не только с точки зрения энергетики, но и для общей развесовки корабля. Перемещение десятков тонн генераторного оборудования вдоль корпуса позволяло компенсировать тяжёлые носовые и кормовые нагрузки без бессмысленного добавления балласта.

В результате характер задачи постепенно изменился.

На раннем этапе вопрос звучал так:

«Можно ли вообще установить всё это на корпус 11351?»

На позднем этапе он стал значительно сложнее:

«Можно ли установить всё это именно там, где оно должно находиться, и при этом сохранить правильное продольное и вертикальное положение центра тяжести?»

Это уже была не задача размещения оборудования, а задача проектирования корабля как единой весовой системы.

Именно здесь 11357 окончательно переставал быть обычной модернизацией старого корабля.

В готовом корпусе больше нельзя было просто искать свободное место под очередную систему. Практически весь внутренний объём приходилось перекраивать заново, одновременно отслеживая массу, высоту её размещения и продольный момент.

Особенно наглядно это проявлялось с верхним весом.

Если дополнительно установить 1 т оборудования примерно на уровне верхней палубы, для сохранения прежней метацентрической высоты потребуется около 0,4 т низко расположенного балласта.

Если ту же тонну поднять ещё примерно на 10 м выше, компенсация возрастает уже примерно до 3 т балласта.

Разумеется, в реальном проекте далеко не вся такая компенсация должна выполняться свинцом или водой. Тот же эффект можно получить, перенеся вниз другое тяжёлое оборудование, изменив расположение цистерн или перераспределив массу энергетической установки.

Но принцип остаётся тем же:

на корабле тонна — это не просто тонна. Очень важно, где именно она находится.

Приблизительная схема размещения скрытого оборудования

Малозаметность без культа малозаметности

Внешне 11357 значительно отличался от предка.

Надстройка получала наклон бортовых поверхностей порядка 7°, интегрированные закрытые объёмы и минимальное количество случайных отражающих элементов.

Но целью не было превращение корабля в геометрический эксперимент.

Например, ради одной лишь малозаметности не предполагалось отказываться от «Фрегата» и немедленно переходить к совершенно новой четырёхпанельной многофункциональной радиолокационной станции.

Такой переход резко увеличивал технический риск.

Поэтому малозаметность рассматривалась как одно из требований, но не как самоцель.

Надстройка должна была стать заметно чище старой конструкции, однако оборудование, необходимое для боевой эффективности, сохранялось даже тогда, когда ухудшало идеальный радиолокационный портрет.

Это снова отличало 11357 от революционного конкурента.

Промежуточный итог: что получилось?

Получившийся корабль трудно отнести к одному традиционному классу.

По размерам и водоизмещению это всё ещё сравнительно небольшой фрегат.

По авиационным возможностям он приближается к значительно более крупным противолодочным кораблям.

По числу вертикальных ячеек и эшелонированию ПВО его вооружение выглядит непропорционально мощным относительно корпуса.

По энергетике и организации экипажа он, наоборот, оказывается ближе к следующему поколению.

В этом и заключалась суть проекта.

11357 не пытался стать маленьким 22350.

Он пытался ответить на другой вопрос:

какой максимально боеспособный океанский корабль можно построить, если считать снижение технического риска таким же важным параметром, как скорость, дальность или количество ракет?

Ответом стал корабль, в котором инновации появлялись там, где они давали особенно большой системный выигрыш.

Электродвижение освобождало объём и улучшало акустические характеристики.

Автоматизация уменьшала экипаж и возвращала жилые объёмы.

Новая архитектура директоров увеличивала канальность ПВО без множества тяжёлых радиолокационных постов по всей надстройке.

При этом директоры «Кинжала-М» переставали быть узкоспециализированными ракетными устройствами: радиолокатор, тепловизионный канал, телевизионная камера и лазерный дальномер превращали их одновременно в резервные средства управления артиллерией.

Прямые УВП «Кинжала-М» удваивали боекомплект при меньшей массе пусковых установок.

Унифицированная главная УВП позволяла менять соотношение ЗУР, ПКР и ПЛУР перед походом.

Один общий ангар позволял хранить рядом два Ка-27, а его теснота при стоянке обеих машин компенсировалась возможностью механизированно выкатывать одну машину на палубу и превращать освободившуюся часть ангара в полноценную рабочую зону для второй.

При этом корпус, значительная часть ракетной технологии, дизели, газовые турбины и базовые принципы радиолокации оставались эволюционными.

И тут появились ещё пять метров

К этому моменту проект считался практически замкнутым.

И именно тогда возник опасный вопрос:

а что, если корпус немного удлинить?

Не на двадцать метров.

Всего на четыре-пять.

При длине около 128 м корабль всё ещё оставался компактным и сохранял исходные инфраструктурные преимущества проекта.

Но для внутренней компоновки эти несколько метров давали непропорционально большой эффект.

Можно было значительно облегчить продольную балансировку.

Разнести крупные объёмы.

Вернуть запас будущей модернизации.

И главное — практически удвоить главный вертикальный боезапас, доведя его с 48 до 96 ячеек.

С инженерной точки зрения предложение выглядело почти неотразимым.

И одновременно именно здесь становилось понятно, почему современные фрегаты так легко вырастают до 6000–7000 т.

Пять метров корпуса дают место для дополнительных ракет.

Дополнительные ракеты требуют усиления конструкций.

Возросшая масса требует дополнительного водоизмещения.

Дополнительное водоизмещение позволяет взять больше топлива.

Большая дальность провоцирует увеличение автономности.

Большая автономность требует запасов и жилых объёмов.

Появившийся запас электромощности хочется использовать для новой РЛС.

Новая РЛС требует дополнительного охлаждения.

И очень быстро проектировщик обнаруживает, что он больше не удлиняет старый фрегат на пять метров.

Он проектирует совершенно новый корабль на семь тысяч тонн.

Поэтому базовый 11357 остался 123-метровым.

А четыре-пять дополнительных метров стали уже предложением по дальнейшему развитию проекта, а не условием его существования.

Удлинённый вариант добавлял около 4 м длины и примерно 200-260 т водоизмещения. Из них порядка половины (45% приняты в мировой практике) приходилось на конструкцию самого корпуса, около 85 т — на второй 48-ячеечный блок УВП вместе с боекомплектом. Часть оставшегося резерва возможно пришлось бы потратить на балласт для сохранения остойчивости. Остальное можно было использовать для некоторого увеличения жилых объёмов и облегчения общей компоновки.

Какой вариант больше нравится?

Почему победил «Буревестник-М»

В альтернативной истории проекта 11357 решение конкурса 2006 года иногда трактуют как победу консерваторов над сторонниками технического прогресса.

Это слишком простое объяснение.

«Буревестник-М» сам был весьма технологичным кораблём.

Электродвижение от высоковольтной общекорабельной сети, два типа гребных электродвигателей, компактный экипаж, развитая автоматизация, многоканальные фазированные директоры, композитная надстройка, универсальная установка вертикального пуска и два вертолёта на корпусе менее 4000 т трудно назвать консервативной программой.

Консерватизм проявлялся в другом.

Проектировщики старались не складывать все риски в одном месте.

РЛС «Урагана-М2» собиралась на основе технологий, уже существовавших в «Барсе» и «Буке-М2».

«Кинжал-М» опирался на радиолокационную школу «Тора», а его пассивный канал — на уже отработанную концепцию оптико-локационной системы Су-27.

«Фрегат» не выбрасывали ради совершенно новой обзорной станции — его переводили на новую элементную базу и включали в современную БИУС.

Для противолодочной ракеты не создавался отдельный погреб — использовалась общая УВП.

Для электрической части не проектировался новый дизель — использовался готовый тепловозный агрегат семейства Д49.

Для форсажа не создавалась новая турбина — применялась АЛ-31СТЭ.

Электродвижение отработано на ледоколах и сейнерах. ГЭУ заложена с запасом, который позволяет сохранить экономическую скорость при несимметричном выходе из строя половины агрегатов.

Для авиации не требовался новый вертолёт — корабль приспосабливали к существующему Ка-27, даже если это заставляло мириться с плотной двухместной стоянкой в одном ангаре и применять менее элегантную пяти-лебёдочную систему перемещения.

Ни одно из этих решений само по себе не было революционным.

Необычным был корабль, который получался из их сочетания.

Именно поэтому главный вопрос проекта 11357 состоял не в том, сколько ракет удастся впихнуть в корпус старого сторожевого корабля.

Он был значительно шире:

что важнее для массового боевого корабля — максимально возможный технологический уровень в момент закладки или способность построить серию вовремя, освоить её флотом и затем последовательно модернизировать?

В нашей версии истории российский флот в 2006 году выбрал второй вариант.

Так появился проект 11357 «Буревестник-М».

Не самый большой.

Не самый революционный.

Но достаточно современный, чтобы не устареть сразу после постройки, и достаточно осторожный, чтобы существовать не только на чертежах.

И, пожалуй, это и было его главным оружием.