|
Разработка в США подводных аппаратов для подводных лодок
Капитан 1 ранга В. Константинов
Автономные и привязные подводные аппараты (ПА), представляющие собой особый вид морской техники, в последние два-три десятилетия получили широкое распространение не только в гражданских областях (исследования океана, обслуживание нефтегазовых промыслов), но и в военном деле. Первоначально они нашли применение в качестве противоминных средств надводных кораблей и средств спасения экипажей аварийных подводных лодок, а в перспективе их предполагается использовать в качестве разведывательных и боевых средств. По мнению командования ВМС США, достижения в области миниатюризации радиоэлектронных средств, источников энергии, а также оружия позволяют создать подводные аппараты, пригодные для применения с ПЛ, что позволит значительно увеличить дальность действия бортовых гидроакустических и других средств освещения обстановки, а в дальнейшем и оружия, обеспечив одновременно повышение безопасности действий носителя ПА.
Специалисты научно-исследовательского центра управления кораблестроения и вооружения ВМС США разработали план развития необитаемых подводных аппаратов для оснащения ими американских кораблей, и в первую очередь атомных подводных лодок (ПЛА). В документе под названием «The Navy UUV Master Plan» рассмотрены результаты исследований и работ, выполненных в 90-е годы, и определены, в частности, основные направления технологических разработок и программ создания систем минной разведки для ПЛ и экспериментальной базы.
В 1999 году фирма «Нортроп-Грумман» поставила на вооружение ВМС систему NMRS с планируемым сроком службы шесть лет. Ее комплект состоит из двух ПА и обеспечивающего бортового оборудования, размещаемых на период выполнения задачи в торпедном отсеке ПЛА вместо семи торпед. Установка системы не требует постановки лодки в док и занимает несколько суток. Бортовое оборудование, предназначенное для обеспечения выхода/возвращения ПА через торпедный аппарат (ТА) и сопряжения с корабельными системами, включает также аппаратуру для планирования задачи, сбора, распределения, обработки и отображения данных, выполнения технического обслуживания ПА и проведения тренировок личного состава.
Корпус ПА длиной 5,23 м имеет торпедообразную форму и выполнен из алюминиевого сплав.
Энергетическая установка, состоящая из серебряно-цинковой аккумуляторной батареи, электродвигателя и двух гребных винтов противоположного вращения, обеспечивает скорость хода 4 уз в течение 4-5 ч.
Аппарат способен осуществлять поиск мин в районах с глубинами 12-60 м. Он оснащен среднечастотной гидроакустической станцией (ГАС) переднего обзора, предназначенной для обнаружения препятствий, донных и якорных мин или миноподобных объектов. Излучающая антенна ГАС формирует восемь лучей, с помощью которых обследуется водное пространство и дно. Оператор назначает такие параметры работы станции, как длительность, мощность и частота повторения импульса, с учетом глубины места. Для классификации обнаруженного на дне объекта как миноподобного применяется ГАС бокового обзора, имеющая более высокую разрешающую способность.
Управление аппаратом и передача с него на ПЛА данных об обнаруженных объектах осуществляются по волоконно-оптическому кабелю, часть которого находится на катушке в ПА, а часть - на катушке буксировочно-стыковочного устройства. Последнее обеспечивает отведение ПА от корпуса лодки после его выхода из торпедного аппарата (ТА), буксировку в течение заданного времени, связь после отделения и в ходе выполнения задачи, привод, стыковку и втягивание в ТА с помощью троса и лебедки. На случай обрыва кабеля предусмотрен выход аппарата в заранее назначенную точку встречи.
Единственный комплект системы NMRS передан флоту в 1999 году и применялся в ходе опытовых учений первоначально с борта обеспечивающего судна, а затем с ПЛА «Сан-Франциско» и «Провиденс». Эксплуатация NMRS подтвердила ее способность обнаруживать мины и миноподобные объекты в результате обследования в течение суток района площадью 10 кв. миль. Вместе с тем были выявлены такие недостатки, как частые обрывы волоконно-оптического кабеля, большое количество ложных тревог, недостаточная точность навигации, отсутствие средств батиметрии. Систему планируется снять с вооружения после того, как фирма «Боинг» завершит создание более совершенной системы минной разведки - LMRS, получившей обозначение AN/BLQ-11.
 Комплект данной системы также будет состоять из двух ПА торпедообразной формы (рис. 1), корабельного и берегового оборудования. Подводные аппараты и корабельное оборудование на период выполнения задачи будут размещаться на стеллажах торпедного отсека ПЛА типов «Лос-Анджелес» и «Виргиния», что уменьшит количество принятых торпед на 8-10 единиц.
В состав корабельного оборудования входят: устройство для обеспечения выхода и возвращения ПА через торпедный аппарат, аппаратура сбора, обработки, отображения данных и связи между ПА и ПЛА, а также запасные аккумуляторные батареи для подводных аппаратов. Для возвращения аппарата используются два ТА одного борта. В верхнем размещается телескопический манипулятор, осуществляющий захват ПА и направляющий его в нижний торпедный аппарат.
Береговое оборудование предназначено для обеспечения ремонта и технического обслуживания системы, обучения личного состава, подготовки системы к развертыванию, ее транспортировки и установки на ПЛА. Оснащение подводной лодки системой не требует постановки в док; оно может осуществляться в передовых пунктах базирования и занимает с учетом выполнения функциональных и диагностических проверок несколько суток.
Согласно заданию на разработку возможности системы AN/BLQ-11 определяются следующим образом. Площадь района, обследуемого в течение одного цикла использования системы и предусматривающего шесть индивидуальных выходов ПА, 400-650 кв. миль, суточная производительность 35-50 кв. миль, продолжительность одного выхода от 40 до 60 ч при скорости хода 4 уз, максимальное удаление ПА от точки начала обследования района при условии возвращения в ту же точку 75-125 миль.
Обнаружение объектов производится с помощью ГАС переднего обзора, обеспечивающей ширину полосы поиска до 500 м. При этом объект, находящийся в толще воды и сохраняющий стационарное положение относительно дна, определяется как миноподобный, если его сила цели и размеры совпадают с характеристиками мин. Для классификации донных объектов (также по силе цели, размерам и форме) намечено применять ГАС бокового обзора, имеющую дальность действия до 100 м. Аппаратура ПА должна обеспечить точную классификацию с вероятностью не хуже 0,9. Допустимая вероятность ложной классификации (когда мина определяется как не миноподобный объект) не хуже 0,01.
Навигационная аппаратура ПА позволит определять координаты объектов и выход аппарата к границе ранее обследованного района с точностью не хуже 70 м. Плавание ПА осуществляется по введенной программе с периодическим (через 12 ч) уточнением местоположения по данным космической радионавигационной системы (КРНС) NAVSTAR.
Для связи между ПЛА и ПА предусмотрены два канала: акустический и радиоканал.
Первый (с дальностью около 1 000 м) обеспечивает двустороннюю подводную связь для передачи команд оператора и данных о состоянии ПА на начальной и конечной стадиях выполнения задачи, второй - дуплексную или полудуплексную связь между ПЛА и ПА непосредственно либо через спутник. Этот канал предназначен для периодической передачи с ПА на подводную лодку полученных данных об обнаруженных объектах, их местоположении и характеристиках, а также о маршруте и состоянии ПА; в обратном направлении могут передаваться уточнения к заданию на разведку. Сеансы связи продолжительностью 5-10 мин совмещаются со всплытием ПА для использования данных КРНС NAVSTAR.
Командование ВМС США планирует приобрести от 6 до 12 комплектов системы AN/BLQ-11. Принято решение в 2002-2006 годах реализовать программу усовершенствования этой системы как в ходе работ по созданию очередных ее комплектов, так и путем модернизации переданных флоту. Программой предусматривается оснащение ПА системой прецизионного картографирования PUMA, гидроакустической станцией с синтезированием апертуры SAS и новыми источниками энергии.
Система PUMA, разрабатываемая лабораторией Техасского университета, с помощью ГАС переднего обзора и процессоров создает детальную картину морского дна и находящихся на нем объектов в полосе шириной 900-1 450 м. Значительный объем получаемой информации потребует ее обработки средствами подводного аппарата до передачи на ПЛА, надводный корабль или береговой узел связи.
Разрабатываемая фирмой «Рэйтеон» и Пенсильванским университетом гидроакустическая станция SAS позволит повысить возможности системы AN/BLQ-11 по классификации донных объектов. ГАС имеет следующие основные ТТХ: рабочий диапазон 8-55 и 180 кГц, разрешающая способность 2,5 см, дальность действия (в зависимости от скорости хода ПА и его возвышения над дном) от 195 до 450 м.
Планируемое переоснащение ПА возобновляемыми источниками энергии будет способствовать уменьшению массогабаритных характеристик комплекта в целом благодаря исключению из него запасных батарей.
В случае успешной разработки фирмой «Оринкон» ГАС AAMHS (Active Acoustic Mine Hunting System), способной обнаруживать заглубленные в грунт (на 0,5 м) объекты, эта станция также будет включена в программу усовершенствования системы AN/BLQ-11.
Подводные аппараты системы AN/BLQ-11 предназначаются для использования в районах с глубинами от 12 до 300 м. При выполнении поиска они должны размещаться на расстоянии 30 м от дна, а при проведении классификации - на 9-12 м. Поэтому они не пригодны для действий в районах с очень малыми глубинами (от 3 до 12 м), обнаружение в которых минных заграждений, естественных и искусственных препятствий имеет важное значение при подготовке и проведении десантной операции.
В связи с этим научно-исследовательское управление ВМС США в конце 90-х годов инициировало разработку малогабаритных ПА, опытные образцы которых начиная с 2000 года уже проходят демонстрационные испытания. Так, фирма «Блюфин роботикс» представила аппарат BPAUV (Battlespace Preparation Autonomous Underwater Vehicle) с серебряно-цинковыми батареями, способный поддерживать скорость хода 3 уз в течение 10 ч и обследующий 0,12 кв. мили в час. Его длина 3 м, диаметр 0,53 м, масса 220 кг. ПА оснащен многолучевой сканирующей ГАС бокового обзора (рабочая частота 455 кГц), инерциальной навигационной системой, доплеровским лагом. При максимальной глубине погружения 274 м аппарат может использоваться и на мелководье.
Во флоридском атлантическом университете создан мини-ПА «Морфей», собирающийся из стеклопластиковых секций и в зависимости от их числа имеющий длину от 1,2 до 2,4 м. В состав оборудования кроме ГАС бокового обзора входит видеокамера.
Продемонстрированный Вудсхолским океанографическим институтом ПА «Ремус» имеет модульную конструкцию (масса 29-49 кг, диаметр корпуса 0,2 м, длина 1,35-1,77 м). Он может действовать в районах с глубинами от 3 до 150 м, доставляется к побережью ПЛ либо подводным средством доставки боевых пловцов типа ASDS или Мк 8 и помимо ГАС несет аппаратуру для сбора батиметрических и гидрологических данных.
Выбор по результатам проведенных и запланированных испытаний конкретного образца малогабаритного ПА для запуска в производство и принятия на вооружение подводных лодок намечен на 2004 год.
Наряду с НИОКР по созданию системы AN/BLQ-11 командование ВМС США утвердило программу разработки многоцелевых необитаемых подводных аппаратов MRUUV (Multi-mission Reconfigurable Unmanned Undersea Vehicle), предназначенных для применения с подводных лодок и способных (в отличие от создаваемой системы минной разведки) благодаря наличию сменной полезной нагрузки обеспечивать решение широкого круга задач в интересах корабля-носителя, оперативных формирований и высшего командования.
Программу намечено реализовывать в два этапа.
В ходе первого этапа предусматривается разрабатывать ПА на основе аппаратов системы минной разведки в целях обеспечения возможности применения из ТА подводных лодок. Поскольку их диаметр не превысит 533 мм (21 дюйм), они получили обозначение MRUUV-21. Этот этап программы должен завершиться в середине 2003 года выдачей заказа на разработку его проекта, а первый комплект системы, состоящий из двух аппаратов, корабельного и берегового оборудования, поступит на вооружение ПЛА в 2007-м.
Для ПА MRUUV-21 сформулирован предварительный перечень приоритетных задач: ведение разведки с помощью радиотехнических и оптоэлектронных средств в прибрежных районах; обследование заданного района, обнаружение и классификация обнаруженных объектов, включая мины; картографирование морского дна; выполнение океанографических исследований; участие в развертывании и функционировании подводных телекоммуникационных и навигационных сетей. Все эти задачи были предусмотрены ранее разработанным генеральным планом развития подводных аппаратов.
Дополнительно в упомянутый перечень включена задача выполнения мероприятий по обеспечению противодействия распространению оружию массового поражения. Определение состава необходимой аппаратуры и способов решения этой задачи возложено на рабочую группу, включающую специалистов управления по снижению угрозы МО, отдела сигнатурно-измерительной разведки MASINT, научно-исследовательского управления ВМС и лаборатории прикладной физики Пенсильванского университета.
Из-за ограниченности внутренних объемов аппарата многоцелевой характер его применения может быть обеспечен сменной полезной нагрузкой. При этом установленная на ПА аппаратура позволит в одном выходе одновременно выполнять две задачи, например ведение разведки и обеспечение противодействия распространению ОМП, картографирование дна и обследование района, океанографические исследования и развертывание подводной телекоммуникационной сети.
В состав постоянного оборудования ПА MRUUV-21 предполагается включить управляющий процессор, гидроакустическую станцию переднего обзора, ГАС с синтезированием апертуры, инерциальную навигационную систему, доплеровский лаг, приборы управления движением по курсу и глубине.
Для связи между ПЛА и ПА предусмотрены два канала: акустический, обеспечивающий двустороннюю подводную связь для передачи команд оператора и данных о состоянии ПА на начальной и конечной стадиях выполнения задачи, а также радиоканал, обеспечивающий дуплексную связь между ПЛА и ПА непосредственно или через спутник. Этот канал предназначен для периодической передачи с ПА на подводную лодку данных об обнаруженных объектах, излучениях или изображениях, их местоположении и характеристиках, а также о параметрах движения и состоянии ПА. В обратном направлении могут передаваться уточнения к заданию на выход. Сеансы связи совмещаются с подвсплытием ПА для использования выдвижных антенн и уточнения места по данным КРНС NAVSTAR.
В состав переменной полезной нагрузки могут, в зависимости от решаемых задач, включаться система прецизионного картографирования морского дна, разведывательная аппаратура, средства для сбора батиметрических и гидрологических данных, выставляемая связная и навигационная аппаратура.
По оценке разработчиков концепции, благодаря перекомпоновке основных узлов ПА системы LMRS и применению нового модульного движителя IMP (Integrated Modular Propulsor) в габаритах 533-мм аппарата может быть получено 142 дм3 дополнительного объема для сменной полезной нагрузки общей массой 45 кг, из которых 4,5 кг придутся на антенный блок, размещаемый на выдвижном устройстве высотой 1 м. Этому способствуют также жесткие требования к габаритам аппаратуры: блок спутниковой связи должен быть размером не более 25,4 х 10,2 х 10,2 см, а разведывательной аппаратуры - 25,4 х 15,2 х 53,3 см.
Энергосиловая установка должна обеспечить потребности ПА в энергии в пределах до 2 кВт/ч. В качестве наиболее вероятного источника энергии на ПА MRUUV-21 рассматривается литиевая аккумуляторная батарея, возможности уже существующих образцов которой оцениваются следующим образом:
аппарат будет способен совершить переход в течение 8 ч со скоростью 4 уз, находиться в назначенной точке 168 ч, потребляя при этом в среднем 250 Вт/ч на работу бортовой аппаратуры, и с интервалом 8 ч совершить 22 цикла «всплытие - погружение», потребляя при этом до 1,5 кВт/ч.
Исходя из прогнозов совершенствования и повышения емкости аккумуляторной батареи, разработчики считают, что тактический радиус действия перспективного ПА составит 75 миль, а автономность - 8-10 сут.
Всего для ПЛА типов «Лос-Анджелес» и «Виргиния» планируется приобрести 12 подводных аппаратов MRUUV-21 и по шесть комплектов корабельного и берегового оборудования. Для размещения в торпедном отсеке ПЛА двух ПА, устройства для их выпуска и приема, аппаратуры управления и запасных батарей отводится не более 10 стеллажей.
Стоимость жизненного цикла такой системы, включающая расходы на проектирование, разработку, производство, эксплуатацию и утилизацию, составляет 260 млн долларов. , Значительно большими возможностями будет обладать крупный ПА MRUUV-L, разработкой и производством которого планируется заниматься на втором этапе рассматриваемой программы (2007-2014).
Согласно разрабатываемой концепции автономный ПА MRUUV-L, имеющий, по предварительным оценкам, длину 10-11 м, ширину 1,5-2 м, массу около 70 т и оснащенный энергетической установкой, способной развивать скорость хода 18-25 уз, сможет наряду с выполнением перечисленных выше задач привлекаться к противолодочным действиям, выступать в качестве носителя малогабаритных беспилотных летательных и подводных аппаратов, выставлять многочисленные подводные датчики, более эффективно, чем 533-мм аппарат, вести сбор и передачу разведывательных данных. Считается, что ПА MRUUV-L будет способен обнаруживать с помощью низкочастотной ГАС, градиометра и магнитометра заглубленные в грунт мины (на 0,3-0,9 м в песке, на 0,9-3 м в иле), а также осуществлять их нейтрализацию. Тактический радиус его действия составит 150 миль, время нахождения на позиции - 14 сут.
Такими ПА предполагается вооружить четыре ПЛАРБ типа «Огайо», переоборудуемые в подводные лодки с крылатыми ракетами. Для хранения, пуска и возвращения ПА может использоваться ракетная шахта. Эта возможность получила подтверждение в ходе демонстрационных испытаний с борта ПЛАРБ «Флорида» крупногабаритного океанографического ПА «Сихорс» (длина 8,5 м, диаметр 0,97 м). Кроме того, носителями ПА MRUUV-L могут стать ПЛА «Джимми Картер» (благодаря наличию дополнительного отсека) и ПЛА типа «Виргиния» следующих подсерий, если в проект будет внесено изменение, предусматривающее создание крупной шлюзовой камеры в кормовой оконечности или в ограждении выдвижных устройств.
 Помимо перечисленных выше работ центр подводных систем вооружения (Ньюпорт, штат Род-Айленд) в рамках принятой во второй половине 90-х годов концепции продолжает работы по созданию необитаемого боевого подводного аппарата (БПА) «Манта» (рис. 2). Он предназначается для вооружения перспективных ПЛА и выполнения ряда задач: ведение разведки в прибрежных районах в интересах корабля-носителя, авианосной ударной группы или объединенного оперативного формирования; поиск и уничтожение подводных лодок противника; обнаружение минных заграждений; сбор океанографических данных.
По мнению разработчиков, в нишах носовой оконечности перспективной ПЛ могут размещаться до четырех БПА, имеющих форму корпуса и не нарушающих гидродинамических характеристик и акустическую сигнатуру носителя. Считается, что подобный аппарат сможет нести шесть укороченных вдвое торпед или две стандартные и две укороченные торпеды, восемь устройств для пуска 152-мм ракет или средств гидроакустического противодействия. На подъемно-мачтовом устройстве помимо связных антенн будут размещены антенны средств радио- и радиотехнической разведки. БПА предполагается оснастить также ГАС, навигационным комплексом и аппаратурой звукоподводной связи.
 Для подтверждения реализуемости концепции, отработки и интеграции необходимых технологий уже создана демонстрационная модель аппарата, получившая обозначение MTV (Manta Test Vehicle). Ее масса 7,5 т, длина 11 м. Прочный корпус модели (рис. 3) собран из трех цилиндрических секций диаметром 533 мм. Средняя (самая длинная) секция состоит из двух частей. В носовой размещается полезная нагрузка, в кормовой - аккумуляторная батарея напряжением 144 В, обеспечивающая работу всех систем, аппаратура управления, электродвигатель постоянного тока и движитель насосного типа. В состав навигационного комплекса входят инерциальная навигационная система, доплеровская ГАС и приемник КРНС NAVSTAR. Балластные цистерны выполнены в виде сфер, закрепленных на оконечностях боковых секций, в которых размещена АБ (288 В), обеспечивающая ход модели со скоростью 5 уз в течение 13 ч. Наибольшая скорость MTV 10 уз. Легкий корпус выполнен из стеклопластика.
Оснащение ПЛА перспективными подводными аппаратами, по замыслу разработчиков, существенно повысит их боевые возможности и боевую устойчивость, особенно при действиях в прибрежных районах.
Зарубежное военное обозрение №5 2003 С.51-55
Смотрите также
|
