Первый атомный корабль
Первый атомный корабль
Научные работы по созданию первого пробного атомного двигателя для подводной лодки, проводившиеся Комиссией по атомной энергии США, были в основном завершены еще в 1948 г. В это же время соответствующие заказы поступили и в промышленность. В начале 1949 г. приступили к монтажу прототипа корабельного реактора — Mark I (SIW). Монтаж и опробывание установки длились до марта 1953 г. В июне того же года двигатель был подвергнут прогонке, длительность которой соответствовала времени пересечения Атлантики в подводном положении без всплытия. При этом была замерена и интенсивность радиоактивного излучения. Данные этих измерений были использованы впоследствии для создания на корабле защитной экранирующей системы.
Далее следовало выяснить, как ведет себя реактор при внезапных изменениях нагрузки, как функционирует система очистки тракта циркуляции воды и т. д. Что же касается обучения будущего обслуживающего персонала, то здесь на арене истории мореплавания вновь повторился в модернизированном виде тот самый древнеримский спектакль, когда обучение моряков происходило на сухом берегу.
Впервые на службу кораблю была поставлена энергия, не обязанная своим происхождением ни мускулам, ни ветру, ни ископаемому горючему. То был совершенно новый, нехимический, источник энергии, в основе которого лежало явление распада элементов. Эта первозданная энергия позволяла сделать явью миф о Летучем Голландце, вечно скитающемся по морям и не нуждающемся в гаванях. Однако это требовало поначалу самых фундаментальных испытаний на суше. Соответствующая береговая установка и до сих пор служит еще для обучения экипажей атомных подводных лодок.
В январе 1954 г. атомный Наутилус сошел со стапеля. Но приказ о проведении испытаний лодки флотское командование подписало лишь в декабре. Задержка объясняется тем, что сварные трубы всей паропроводной системы следовало заменить бесшовными.
Во время первого плавания, которое состоялось лишь в 1955 г., новый Наутилус оставил за кормой свыше 1000 морских миль и совершил 50 погружений. На втором пробном походе планировалась отработка подводных маневров на высоких скоростях, а также погружения и стоянки на больших глубинах.
Водоизмещение Наутилуса составляет 2900 т в надводном положении и 4000 т — в подводном. В длину лодка имеет 90 м, в ширину — 7 м; двигатели ее развивают мощность от 15 000 до 20 000 л. с. Максимальная скорость под водой составляет 21 узел.
Помещения для команды на Наутилусе окрашены в радостные, светлые тона и оборудованы весьма комфортабельно: его создатели стремились хотя бы частично снять с людей ту огромную психическую нагрузку, которой они подвергаются в течение многих суток, а то и недель, непрерывного подводного плавания.
Основным узлом атомной подводной лодки является цилиндрический реактор, охлаждаемый водой под давлением и забранный в кожух из толстых листов углеродистой стали. Диаметр его почти два, а высота примерно три метра. Каналы реактора состоят из циркония. Проницаемость этого металла для нейтронов в шестнадцать раз больше, чем у нержавеющей стали. Кроме того, он не подвергается коррозии, не чувствителен к ударам и обладает хорошей теплопроводностью.
Реактор окружен цилиндрическим котлом, в который нагнетается под давлением морская вода, для защиты экипажа от радиоактивного излучения. Диаметр этого котла 2,7 м, высота — 7,6 м. Автоматические приборы, связанные со счетчиком Гейгера, регулируют спуск радиоактивной воды. Одновременно вода отделяет реактор от теплообменника. Специальные приборы показывают степень радиоактивного заражения в тракте циркуляции пара, не имеющем системы защиты от излучений.
В качестве теплоносителя используют обычно дистиллированную воду. Замедлителем для торможения нейтронов служит графит или тяжелая вода. Питается реактор стержнями из урана-238, обогащенного ураном-235. Урановые стержни вставляются коаксиально в холодные трубки, через которые протекает теплоноситель, вся же система таких трубок размещается в активной зоне реактора, заполненной замедлителем.
Корпус реактора покрыт изнутри слоем вещества, отражающего нейтроны обратно в активную зону. Как уже упоминалось, снаружи реактор закрыт кожухом из углеродистой стали, окруженным первичным экраном биологической защиты. Этот экран абсорбирует проникающие сквозь отражатель нейтроны и гамма-лучи.
В процессе ядерной реакции выделяется тепло, которое передается теплоносителю (в данном случае теплоносителем служит дистиллированная вода). Эта нагретая до весьма высокой температуры вода прокачивается циркуляционным насосом по замкнутому циклу через трубопровод в парогенератор, отдающий в свою очередь тепло во вторичный контур. Отсюда вода попадает обратно в теплонакопитель и поднимается по трубкам к тепловыделяющим элементам, которые вновь доводят ее до перегретого состояния.
Из парогенератора пар устремляется в сепараторы, а оттуда, по главному паропроводу, — к машинам. Отработанный пар идет в конденсатор. Этим заканчивается вторичный цикл.
Чтобы перегретая вода не обратилась в пар еще в первичном контуре, ее следует нагнетать под высоким давлением. Высокая скорость циркуляции воды обеспечивает интенсивную теплоотдачу.
Энергетическая установка подводной лодки занимает довольно много места: примерно половину общего объема внутренних помещений корабля. Габариты реактора таковы, что ширина атомной подводной лодки оказывается существенно большей, чем у дизельных лодок.
Прочный корпус разделен водонепроницаемыми переборками на носовой торпедный отсек, носовое жилое помещение, аккумуляторный отсек, центральный пост и другие посты управления, реакторный отсек, турбинный отсек и кормовое жилое помещение.
В качестве вспомогательных двигателей служат дизели и питаемые от аккумуляторов электромоторы. Решающим для экипажа является обеспечение свежим воздухом в подводном положении. Эта задача решается системой регенерации и кондиционирования воздуха. Ее фильтры поглощают все запахи, проникающие из турбинного отсека, трюмов и камбуза. Нагретый воздух, поступающий из реакторного и турбинного отсеков, доводится до комнатной температуры. В соответствии с установленной нормой поддерживается постоянной и влажность воздуха.
Воздух, поступающий на регенерацию, проходит через абсорбционный фильтр, задерживающий углерод. Специальный регулятор периодически подает в атмосферу подводной лодки свежий кислород, хранящийся в баллонах, либо добываемый путем электролиза морской воды.
Все морские державы непрестанно ведут самые интенсивные исследования, направленные на повышение мореходных качеств подводных судов с атомным приводом.
Ученые, инженеры, конструкторы стремятся отыскать наиболее оптимальную форму подводных лодок, наиболее эффективную конструкцию рулей направления, рубки и т. д.
В процессе исследований было установлено, что отношение длины лодки к ее ширине должно составлять приблизительно 6:1. Весьма важным считается, чтобы палуба лодки не имела выступающих деталей, ограждение рубки было по возможности более обтекаемым, а число отверстий во внешней обшивке — минимальным. Корма должна быть остроконечной. Исследование формы винтов показало, что наиболее эффективными являются пятилопастные винты сравнительно большого диаметра. Бросается в глаза необычная конструкция кормовой рулевой группы, напоминающая систему управления цеппелина. Более всего оправдали себя формы корпусов, выполненных по образу и подобию тел самых крупных обитателей моря — кита и акулы. Все эти мероприятия не только улучшают маневренные свойства лодки, но и уменьшают сопротивление воды ее движению.