Подводное транспортное морское судно

Таинственные морские глубины, как и поднебесные выси, с незапамятных времен манят людей; проникнуть в обе эти стихии было давней мечтой человечества. Первые попытки погрузиться под воду с помощью специальных аппаратов описаны Геродотом еще в V веке до нашей эры. Первые опыты по созданию подводных лодок для военных целей были предприняты в начале XVIII века в Петербурге Петром I (Имеются в виду опыты с «потаенным» судном талантливого самоучки — корабельного плотника Ефима Никонова). Затем многие изобретатели разрабатывали проекты и строили опытные образцы подводных лодок. Наконец, в 1851 г. немецкий инженер Вильгельм Бауэр успешно испытал свою подводную лодку «Брандтаухер», выставленную ныне в Потсдамском военном музее. В. Бауэр в 1856 г. по заказу русского Морского министерства построил свою вторую подводную лодку, испытания которой, однако, не дали положительных результатов. Еще до опытов Бауэра в России в 1834 г. были проведены удачные испытания боевой подводной лодки, построенной по проекту русского военного инженера генерала К. А. Шильдера. Дальнейшее развитие конструкций подводных лодок определялось исключительно военными соображениями. Это относится, в частности, и к первому торговому подводному судну, задачей которого был прорыв морской блокады Антанты. Эта 2000-тонная транспортная подводная лодка «Дейчланд» в 1916 г. совершила два трансатлантических рейса, имея на борту стратегические материалы для кайзеровской Германии. Плавание ее проходило в основном в надводном положении. Длина лодки составляла 65 м, ширина 9 м, полезная грузоподъемность — 700 т. Однако рейсам этой подводной лодки не суждено было послужить началом торгового подводного мореплавания. Проекты подводных транспортных судов стали усиленно обсуждаться в печати лишь с начала 60-х годов, когда ядерная энергетика нашла широкое применение на американских и советских боевых подводных лодках. Длительное пребывание атомных лодок в подводном положении и большая их скорость по сравнению с надводными кораблями позволили составить представление об открывающихся новых возможностях. С внедрением ядерной энергетики начался качественно новый этап развития подводных лодок. Все построенные до того времени подводные суда представляли собой по существу ныряющие лодки, способные погружаться под воду лишь на весьма ограниченное время. Теперь же, наконец, появилась возможность перейти к подлинно подводному плаванию и совершать трансокеанские рейсы, не всплывая на поверхность воды. Военные преимущества этого качественно нового этапа развития очевидны. Но чем объясняется интерес к подводному плаванию в морском торговом судоходстве? И, поскольку до сего времени в морском торговом флоте нет ни одного подводного транспортного судна, возникает вопрос: могут ли суда такого типа обеспечить какие-либо преимущества с экономической точки зрения?

Подводный танкер

Речь не о том, что уже достигнуто сегодня, а о том, чего следует ожидать в будущем. Многочисленные и отнюдь не утопические проекты подводных транспортных судов дают достаточно оснований для того, чтобы поближе познакомиться с судами такого типа. Неслучайно, по-видимому, крупная американская фирма разработала, в частности, проект 170000-тонного подводного танкера. Подводные транспортные суда имеют определенные энергетические преимущества по сравнению с обычными торговыми судами. При движении надводного судна традиционного типа на поверхности воды создается волнение, на преодоление которого непроизводительно расходуется значительная часть энергии установки. Если же судно будет двигаться под поверхностью воды, то волновое сопротивление с увеличением глубины будет уменьшаться, а при глубине погружения примерно 100 м практически совсем исчезнет. Сказанное означает, что при равной мощности установки под водой можно двигаться быстрее, а это в конечном счете ведет к росту провозной способности судна. Но эффект уменьшения сопротивления судна с увеличением глубины погружения проявляется лишь при высоких скоростях, когда волновое сопротивление составляет основную часть полного сопротивления судна. При низких же скоростях, например, при 10—15 уз, доминирует сопротивление трения, пропорциональное площади смоченной поверхности судна. Но совершенно ясно, что смоченная поверхность у подводного судна будет больше, чем у надводного. Следовательно, при низких скоростях подводное транспортное судно не имеет пропульсивных преимуществ перед обычным надводным. Итак, подводное транспортное судно только тогда будет представлять собой интересное с экономической точки зрения транспортное средство, когда речь пойдет о высоких скоростях движения. В опубликованных до сего времени проектах подводных транспортных судов предусмотрены скорости от 20 до 40 уз. Из опыта эксплуатации боевых атомных подводных лодок известно, что скорости порядка 40 уз не являются редкостью. Теоретически достижимой является и скорость 60 уз. Разумеется, подобные цели можно будет ставить лишь тогда, когда появятся энергетические установки достаточной мощности. Некоторые цифры помогут уяснить существующую ситуацию. Подводное транспортное судно водоизмещением 20 тыс. м3 для движения со скоростью 30 уз требует мощности энергетической установки порядка 37 тыс. кВт. Сравнимое же надводное судно для достижения той же скорости требует уже по меньшей мере 55 тыс. кВт. Однако в качестве торгового такое маленькое подводное судно едва ли будет экономичным, так как при водоизмещении 20 тыс. м3 его грузоподъемность не превысит 10 тыс. т. Исследованиями установлено, что подводное транспортное судно становится экономически выгодным начиная с водоизмещения 100 тыс. м3. Но для движения такого судна со скоростью 40 уз на нем должна быть предусмотрена установка мощностью от 200 до 300 тыс. кВт, а это уже мощность городской электростанции!

вверху полупогруженное судно; внизу подводное транспортное судно

Есть и другая техническая проблема подводного плавания. Известно, что с увеличением глубины погружения на каждые 10 м действующее на корпус судна давление воды возрастает на 1 кг/см2. На глубине 100 м (а быстроходные подводные суда должны будут погружаться даже более глубоко) давление снаружи будет в 10 раз выше, чем внутри судна. Следовательно, корпус подводного судна можно уподобить некоему котлу, только нагруженному не изнутри, а снаружи. Чем больше забортное давление, тем сложнее, тяжелее и дороже будут конструкции судового корпуса. Именно в этом аспекте полупогруженные и полностью погруженные транспортные суда сильно различаются между собой. Для полупогруженных судов еще могут применяться корпусы с прямоугольными или овальными поперечными сечениями, в то время как у полностью погруженных судов прочные корпусы должны иметь цилиндрическую или сплюснутую, так называемую китообразную форму, что позволяет им лучше воспринимать большое наружное давление. Но при круговой форме поперечного сечения возникают трудности на ограниченных глубинах моря, так как осадка такого подводного транспортного судна после всплытия будет очень велика. Эта проблема в ряде случаев может быть решена путем применения составных конструкций подводных транспортных судов. Таким образом, подводные транспортные суда смогут заходить только в глубоководные порты. При равной грузоподъемности строительная стоимость подводного транспортного судна по современным оценкам будет в 3—5 раз больше по сравнению с обычным торговым судном. Эксплуатация подводных транспортных судов в морском судоходстве может быть экономичной лишь при значительном снижении соотношения строительных стоимостей, чего едва ли можно ожидать до конца текущего века.

С точки зрения назначения подводных транспортных судов внимание проектировщиков сосредоточено прежде всего на перевозках нефти. Это объясняется различными причинами. При перевозке жидких грузов, способных противостоять забортному давлению, грузовые танки подводного танкера могут иметь облегченную конструкцию. При балластном переходе забортное давление будет восприниматься водяным балластом. Часть грузовых танков, однако, обязательно должна иметь прочную конструкцию. В балластном пробеге, когда легкие грузовые танки заполнены не нефтегрузом, а более тяжелой забортной водой, баланс сил плавучести и веса, необходимый для возможности подводного плавания, сохраняется за счет оставления прочных грузовых танков пустыми. Следовательно, подводный танкер может иметь более простую конструкцию по сравнению с подводным сухогрузным судном, что приводит к снижению его строительной стоимости. Тем не менее, перевозки нефти на подводных танкерах между главными районами ее добычи и потребления даже в будущем едва ли окажутся целесообразными по экономическим соображениям. Это справедливо также в отношении полупогруженных танкеров, корпус которых движется в непосредственной близости к поверхности воды, а над волнами возвышается лишь ходовой мостик. Несмотря на более низкие скорости громадных надводных танкеров, перевозка нефти на них обходится много дешевле, за исключением случая, когда плавание проходит в арктических водах; здесь перспективы применения подводных танкеров выглядят совсем в другом свете. В Арктике уже известны многочисленные нефтяные месторождения и ожидается открытие новых. Использование этих месторождений зависит в первую очередь от транспортных возможностей. Для вывоза нефти, наряду с судами ледового плавания, о которых разговор пойдет ниже, могут быть использованы трубопроводы и подводные танкеры. Существует много проектов подводных танкеров с атомной энергетической установкой, предназначенных для вывоза нефти из Арктики. Это подводные суда дедвейтом до 300 тыс. т. Предпосылки надежной эксплуатации подводных танкеров сводятся к следующему. Подводные танкеры должны быть оборудованы эхолотами, направленными как вниз — в сторону морского дна, так и вверх — на ледовый покров. На морском дне по всему пути следования подводного танкера должна быть выставлена цепочка гидроакустических навигационных маяков. Порты погрузки нефти должны располагаться в местах с достаточными глубинами.

Полупогруженный танкер

Подводный танкер может грузиться и не всплывая на поверхность. Такая подводная погрузка возможна в районе моря, где имеется достаточная глубина для свободного маневрирования судна. Пока неясно, будет ли подводный танкер получать нефть из промежуточного нефтехранилища или непосредственно из устья нефтяной скважины. Установка больших подводных нефтехранилищ обойдется дорого и трудноосуществима в арктических условиях. Если же грузить подводный танкер непосредственно из устья нефтяной скважины, этот процесс займет много времени. Может быть именно по этим соображениям получит приоритет транспортная система с использованием подводных барж. Система представляет собой комбинацию из надводного и подводного судов. Мощный ледокол поведет за собой на длинном буксире несамоходную подводную баржу грузоподъемностью 250 тыс. т. Подводная баржа будет автоматически удерживаться на глубинах от 150 до 300 м и благодаря этому беспрепятственно пройдет под ледовым покровом. Мощность энергетической установки буксира должна составлять 120—140 тыс. кВт. Здесь уже не преследуется цель высоких скоростей, предусмотренные проектантами 20 уз, по-видимому, являются пределом. Главной задачей является обеспечение транспортировки больших количеств груза в покрытых льдами арктических морях с приемлемыми экономическими показателями. Подводная баржа во всяком случае обойдется дешевле, чем оснащенный, атомной установкой подводной танкер. Поэтому такую баржу и по экономическим соображениям будет целесообразно грузить прямо из скважины на морской буровой.

Подводная баржа на буксире у ледокола

Вывозом нефти с арктических нефтепромыслов, по-видимому, и ограничивается возможная сфера применения подводных транспортных судов. Все остальные транспортные функции, например, перевозка насыпных грузов, генеральных грузов или контейнеров, не станут задачей подводных судов и в отдаленном будущем, так как надводные суда смогут осуществить это намного лучше. Большое практическое значение подводные лодки имеют уже сегодня для исследования океана и освоения его богатств. Здесь уместно вспомнить о начавшихся в 1958 г. экспедиционных рейсах советской научно-исследовательской подводной лодки «Северянка». Малые подводные лодки оказались весьма полезными при исследованиях морских глубин, разведке подводных рудных месторождений, обнаружении рыбных косяков, наблюдении за состоянием подводных трубопроводов, обследовании подводной части морских буровых, а также на многих других работах.

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика