1970. dubna 8, po ukončení vojenské služby ve Středozemním moři a vstupu do Atlantiku, zamířila sovětská jaderná ponorka K-627 projektu 12A na svou severní základnu. Náhle se v jejím třetím prostoru zapálila chemická regenerační patrona určená k čištění atmosféry lodi. Netrvalo dlouho a požár přerostl v rozhořelý požár. Podle očekávání fungovala havarijní ochrana reaktorů, turbíny se zastavily. Záložní dieselový generátor se nepodařilo spustit a jaderná ponorka zůstala bez elektřiny, což výrazně zkomplikovalo boj o přežití, který přesto trval více než tři dny. Po odpálení balastních nádrží se loď vynořila. Mezitím se oheň rozšířil po celé lodi. Ve dvou zadních oddílech vyhořela vnější těsnění (těsnění kabelů vystupujících ze silného trupu lodi). Do oddílů začala proudit voda, což vedlo ke vzniku rostoucího negativního trimu (náklonu k zádi). O dva dny později vyschla zásoba vysokotlakého vzduchu a proudění vody do oddělení nic nebránilo. Loď byla odsouzena k záhubě, bylo nutné zachránit posádku. Přibližující se povrchové lodě odstranily některé námořníky. A z centra dál přicházely kategorické rozkazy – bojovat do posledního o záchranu lodi. Ráno 52. dubna získal proces zvyšování sklonu lavinový charakter a loď, která zaujala téměř svislou polohu se sklopenou zádí, rychle klesla ke dnu a vzala s sebou životy XNUMX námořníků.
16 let po této tragédii byla další sovětská jaderná ponorka opět v nouzi ve vodách Atlantiku. Nyní to byl K-219, strategický člun nesoucí ve svých dolech 16 balistických raket s jadernými náložemi. 16. října 1986 vypukl požár v raketovém prostoru na člunu v bojové službě. Příčinou požáru je zničení rakety s následným porušením těsnosti miny a vniknutím součástí raketového paliva do prostoru. Dále se vývoj katastrofy odehrál podle již známého scénáře: požár se rozšířil přes oddíly, vyhořela vnější těsnění, do oddílů vnikla voda a v důsledku toho se zvýšilo seřízení, což vedlo ke ztrátě podélná stabilita lodi. Po 15hodinovém tvrdohlavém, ale neplodném boji o záchranu lodi byla rychle zaplavena. Tentokrát vzali v úvahu smutnou zkušenost K-8 a b? Většina posádky byla okamžitě transportována na blížící se lodě. Na lodi zůstalo jen devět lidí v čele s velitelem lodi. Pěti z nich se podařilo uprchnout, čtyři spolu s jadernou ponorkou spočívají na dně oceánu v hloubce asi 5000 m.
K-8
Sovětský projekt jaderné ponorky 627A "Kit". Do Severní flotily vstoupila 31. srpna 1960. Zemřela v Biskajském zálivu 12. dubna 1970.
K-219
Na lodi došlo k výbuchu balistické střely v jedné z min. O tři dny později, 6. října 1986, se loď potopila v Atlantském oceánu v hloubce 5500 m. B? Většina posádky byla zachráněna.
K-278 "Komsomolets"
Jediná loď projektu 685 "Fin". Je držitelkou absolutního rekordu v hloubce ponoru mezi ponorkami - 1027 m. Zemřela na následky požáru v Norském moři 7. dubna 1989.
Sovětské námořnictvo za necelé tři roky šokovala nová tragédie – smrt jaderné ponorky Komsomolec. Tato unikátní loď, postavená podle projektu 685 vyvinutého Rubin Central Design Bureau (kód "Fin"), vstoupila do Guinessovy knihy rekordů poté, co v roce 1985 vytvořila světový rekord v hloubce ponoru pro bojové ponorky (1027 m). 7. dubna 1989 v 11 hodin, když se jaderná ponorka v hloubce 400 m vracela ze své již páté autonomní plavby, vypukl v jejím zadním 7. oddělení požár. Po 11 minutách byla loď po provedení nouzového výstupu na hladině rozbouřeného Norského moře. Začal zoufalý boj o záchranu lodi. A opět, stejně jako v již popsaných případech, proudění vody do zadních oddílů vedlo ke vzniku negativního obložení.
O ponoru a přistání
Zde je nutné vysvětlit, proč je tento proces tak nebezpečný právě pro ponorky. Jednou z nejdůležitějších vlastností jakékoli výtlakové lodě je stabilita, považovaná za schopnost lodi vyvedené z rovnováhy vnějším vlivem vrátit se do ní po ukončení tohoto vlivu. Existuje příčná a podélná stabilita, to znamená schopnost obnovit rovnováhu po výskytu náklonu nebo trimu. Ponorka, jejíž vřetenovitý trup má délku podstatně větší, než je její šířka, je zvláště citlivá na trimování, tedy odchylky od vodorovné polohy v podélném směru. Když je loď v pohybu, trimy, které vznikají z toho či onoho důvodu, zhasnou působením jejích horizontálních hydrodynamických kormidel. Jenže na lodi, která nemá kurz, hydrodynamická kormidla samozřejmě nefungují. Trim lze řešit pouze přesunutím zátěže uvnitř lodi vzhledem k jejímu těžišti, jejím snížením ze strany, kde dochází k náklonu, nebo zvýšením zezadu, aby se loď vyrovnala. Ve skutečnosti tento postup spočívá ve vyfouknutí části a naplnění vodou dalších balastních nádrží umístěných na přídi, zádi a po stranách jaderné ponorky. Přirozeně, bez ohledu na to, na které straně těžiště se hmotnost zvyšuje, vede to ke zvýšení ponoru lodi - třetímu (spolu s rolováním a trimem) parametru, který určuje přistání lodi na moři. Přistání, které má provozuschopnou loď na klidné vodě, se nazývá rovnováha. Současně zcela chybí rolování a trim a ponor je takový, že loď je ponořena ve vodě podél designové (designové) vodorysky. Když je ponorka na hladině v rozbouřeném moři, vlny, které ji otřásají, neustále mění všechny tři parametry, které určují přistání. Pokud je ponorka v normálním (neporušeném) stavu a má potřebnou stabilitu, dochází k jejím výkyvům vzhledem k rovnovážné poloze a nepředstavují nebezpečí, pokud ovšem nepřekročí kritické hodnoty. Zcela odlišná je situace, kdy v důsledku havárie a z toho vyplývajícího poškození dojde u ponorky v hladinové poloze k přistání odlišnému od rovnovážného, to znamená, že i při absenci mořských vln dojde k náklonu resp. úhly sklonu lodi nejsou rovné nule a její ponor není podél projektované vodorysky. Tato okolnost musí být neustále brána v úvahu v průběhu boje o přežití nouzové ponorky. Při hašení požáru zaplavením nouzových prostorů, vyrovnáním náklonu nebo obložení, které vznikly vyfouknutím balastních nádrží (zejména těch, které se nacházejí na přídi nebo zádi lodi), je třeba pochopit, jak tato opatření ovlivňují změnu vyvážení. Není to vůbec snadné, protože subjektivní vnímání může selhat a není kde získat objektivní informace o skutečné prostorové poloze lodi.
Během komsomolecké katastrofy se téměř celý boj o záchranu jaderné ponorky odehrál na povrchu a trval téměř šest hodin. Požár, který se rozšířil do tří zadních oddílů, se podařilo uhasit. Ale v boji s ohněm se udělala řada chyb, které vedly k postupnému, ale trvalému nárůstu negativního trimu. Necelou hodinu před potopením jaderné ponorky se její záď ponořila do vody natolik, že pod vodou zmizel docela vysoký stabilizátor zádi. Do této doby zůstala velikost podélné stability lodi tak malá, že byl zřejmý další rychlý nárůst vyvážení a téměř tragický výsledek. Potvrdily to fotografie pořízené ze záchranného letounu, který přiletěl ze Severomorsku. V 17:08 se loď s trimem 80° (tedy téměř kolmo) ponořila do vody. Posádka, která byla na horní palubě, skončila v ledové vodě. Z 69 námořníků jich 27 přežilo.
Takže všechny tři katastrofy, počínaje požárem, skončily smrtí jaderné ponorky v důsledku ztráty podélné stability a okamžitých záplav. To bylo uvedeno v dokumentech vládní komise pracující na zjištění příčin smrti Komsomolců. Komise pověřila jeden z podniků ministerstva pro stavbu lodí, aby vyvinul sadu hardwaru určeného k objektivnímu sledování parametrů přistání jaderných ponorek v případě nouze. Výsledky vývoje byly plánovány pro použití v projektech jaderných ponorek nové generace.
Matematika prvků
Zadávací podmínky byly připraveny jedním z Central Design Bureau, který navrhl jadernou ponorku. Vývojové práce (R&D) začaly v roce 1993. Brzy se ukázalo, že hlavním problémem byl nedostatek algoritmu, který by mohl být použit k určení parametrů přistání lodi v podmínkách náhodných mořských vln. Proto výzkum a vývoj začal hledáním algoritmu. Na jeho vývoji se podíleli specialisté z mnoha předních vědeckých a konstrukčních organizací stavby lodí a námořnictva. Společně s nimi byly vytvořeny tři varianty algoritmu a testovány metodami matematického modelování a experimentálně. Jeden z nich (algoritmus profesora Sevastopolského institutu výroby nástrojů Yu.I. Nechaeva) získal souhlas vývojového zákazníka - Centrálního výzkumného ústavu pro stavbu lodí - a byl přijat k použití ve výzkumu a vývoji.
Nechaevův algoritmus byl vyvinut analýzou materiálů experimentů prováděných pomocí rádiem řízených modelů různých typů námořních plavidel na přírodních vlnách. Poté byl testován na jedné z lodí Černomořské flotily a na lodích transportní flotily.
Princip fungování KPORP vyvinutého v souladu s tímto algoritmem je založen na nepřetržitém sledování aktuálních hodnot tří parametrů přistání lodi: úhly náklonu a trimu a také ponor. Všechny tyto parametry pro nouzovou loď na rozbouřeném moři jsou náhodné. Data nashromážděná za určité období pro každý z parametrů jsou zprůměrována v čase a poté jsou získané výsledky doplněny o korekce vypočítané v souladu s přijatým algoritmem.
Ruská ponorková flotila se aktualizuje, zařazují se nové lodě nových projektů (na snímku jaderná ponorka Severodvinsk projektu 885 Yasen). Je docela možné, že lodě budoucích generací zavedou vývoj, který pomůže vyhnout se tragédiím na moři, jako jsou ty popsané v tomto článku.
Citlivé trubky
Implementace přijatého algoritmu KPORP se provádí pomocí sady senzorů pro aktuální hodnoty náklonu, trimu a ponoru. Pro měření úhlů náklonu a náklonu byly vyvinuty dva senzory, které jsou navzájem co nejvíce sjednocené, z nichž jeden (sklonoměr) je umístěn v rovině středového rámu (průměrný průřez trupu jaderné ponorky) a druhý (měřidlo sklonu) je ve střední rovině lodi. Princip činnosti snímače je založen na řízení tlaku nebo řídkosti, ke které dochází ve vnitřní dutině vysoce citlivé membránové skříně v důsledku naklonění trubky připojené k této dutině, naplněné speciální nemrznoucí kapalinou určitou hustotu. Když je během rolování (trimování) lodi konec trubky výše než membránová krabice, vzniká v dutině krabice určitý přetlak, úměrný délce trubky, násobený sinem úhlu sklonu a měrné hmotnosti kapaliny plnící trubici. Při naklonění v opačném směru padá konec trubice vzhledem k membránové skříni, což způsobuje vakuum úměrné stejným hodnotám v ní. K utěsnění dutiny naplněné kapalinou a také ke kompenzaci tepelné roztažnosti kapaliny se používá elastická membrána s téměř nulovou tuhostí, instalovaná na konci trubky proti membránové skříni. Slouží také ke kompenzaci kolísání tlaku vzduchu v komoře, který rovnoměrně působí jak zvenčí na membránový box, tak na pružnou membránu. Když v dutině membránového boxu dojde k tlaku nebo řídnutí (v důsledku sklonů), pružně se ohýbá a jeho střed pohybuje jádrem elektrického měniče jedním nebo druhým směrem, na jehož výstupu se objeví signál odpovídající polarity. . Snímače náklonu a trimu se od sebe liší pouze jednou základní velikostí - délkou trubice naplněné kapalinou, která je nepřímo úměrná sinusu mezní hodnoty řízeného úhlu. Vzhledem k tomu, že mezní hodnoty úhlů trimu jsou výrazně menší než náklon, pro získání stejného signálu na výstupu obou snímačů musí být trubice snímače trimu delší.
Měření ponoru je prováděno dvojicí snímačů tlakové ztráty, jejichž dynamická dutina je propojena s vnějším prostorem pod dnem jaderné ponorky a dutina statická s atmosférou. Používají se dva podobné snímače diferenčního tlaku s různými mezemi měření, umístěné ve stejné rovině a na stejné vertikále, ale v různých úrovních. V závislosti na skutečné hodnotě aktuálního tahu se odečítají údaje z jednoho ze snímačů (horní nebo dolní), čímž se dosahuje požadované přesnosti měření. Při převodu hydrostatického tlaku na ponor v souřadnicovém systému spojeném s trupem lodi se berou v úvahu aktuální hodnoty úhlů náklonu a trimu.
Součástí sady zařízení je také blok sekundárních převodníků výše uvedených senzorů a informačně-výpočetní jednotka (ICU), což je minipočítač. Výstupní data jsou odesílána do TBI, které implementuje algoritmus zadaný do jeho paměti a také zajišťuje provedení korekcí hodnot měřených parametrů.
Vzorek KPORP byl vyroben a pod dohledem mezirezortní komise prošel vícestupňovým zkušebním cyklem zahrnujícím zkoušky odolnosti vůči všem druhům mechanických a klimatických vlivů a také zkoušky na vícerozměrném pitchingu. Současně byla prověřována provozuschopnost KPORP při samostatném a současném působení dvou typů náklonů s nastavením úhlů náklonu a náklonu, simulujících nouzovou polohu lodi. Výsledky zkoušek potvrdily plnou shodu KPORP s požadavky TOR jak z hlediska přesnosti stanovení parametrů rovnovážného přistání, tak z hlediska odolnosti vůči všem typům lodních nárazů.
nátlaková hra
Komplex originálních technických řešení pomohl udržet neustálou automatickou kontrolu nad přistáním ponorky. Senzorový systém reaguje na změny tlaku kapaliny a vzduchu.
Princip činnosti sklonoměru a trimometru je založen na řízení tlaku, který vzniká v membránové skříni v důsledku sklonu trubice naplněné kapalinou.
Měření tahu je prováděno dvojicí snímačů tlakové ztráty připojených k vnějšímu prostoru a atmosféře.