Проект 705: Атомные подводные лодки с реактором на свинцово-висмутовом теплоносителе

Введение

Ядерная подводная лодка класса "ударная"

Подводные лодки проекта 705 имели уникальную конструкцию среди других подводных лодок. Помимо революционного использования титана для корпуса, они использовали мощный реактор с охлаждением жидким свинцово-бисмутом в качестве источника энергии, что значительно уменьшило размер реактора по сравнению с традиционными конструкциями, тем самым уменьшив общие размеры подводной лодки и обеспечив очень высокие скорости. Однако это также означало, что реактор имел короткий срок службы и требовал поддержания температуры в режиме ожидания. В результате эти подводные лодки использовались в качестве перехватчиков, большую часть времени находясь в порту в готовности к быстрому выходу в Северную Атлантику.

Предварительная работа

Проект 705 был впервые предложен в 1957 году М. Г. Русановым, а первоначальные проектные работы под руководством Русанова начались в мае 1960 года в Ленинграде. Благодаря более высокой температуре теплоносителя их энергоэффективность до 1,5 раз выше. Срок службы без перезагрузки можно увеличить проще, отчасти благодаря более высокой эффективности. Жидкосвинцово-висмутовые системы не могут вызвать взрыв и быстро затвердевают в случае утечки, что значительно повышает безопасность. Реакторы с жидкосвинцово-висмутовым охлаждением намного легче и меньше, чем реакторы с водяным охлаждением, что было основным фактором при выборе энергетической установки для подводных лодок проекта 705. Несмотря на то, что технологии 1960-х годов едва позволяли создавать надежные ЛМР, которые и сегодня считаются сложными, их преимущества считались убедительными. Две энергетические установки были разработаны независимо: BM 40A ОКБ «Гидропресс» в Ленинграде и ОК-550 ОКБМ в Нижнем Новгороде, обе использовали эвтектический раствор свинца и висмута для первичного контура охлаждения и обе вырабатывали 155 МВт мощности. Проектная аварийная скорость в испытаниях составляла для всех кораблей, а скорости могли поддерживаться. Разгон до максимальной скорости занимал одну минуту, а разворот на 180 градусов на полной скорости – всего 40 секунд. Эта маневренность превосходила все другие подводные лодки и большинство торпед, состоявших на вооружении в то время. Действительно, в ходе учений лодки успешно уклонялись от торпед, выпущенных другими подводными лодками, что потребовало разработки более быстрых торпед, таких как американская ADCAP или британская Spearfish. Однако цена за это была очень высокий уровень шума на аварийной скорости. По данным военно-морской разведки США, тактическая скорость была сопоставима со скоростью в .

Project 705 was first proposed in 1957 by M. G. Rusanov and the initial design work led by Rusanov began in May 1960 in Leningrad

Due to higher coolant temperature, their energy efficiency is up to 1.5 times higher. Lifetime without refueling can be increased more easily, in part due to higher efficiency. Liquid lead bismuth systems can't cause an explosion and quickly solidify in case of a leak, greatly improving safety. Lead bismuth cooled reactors are much lighter and smaller than water cooled reactors, which was the primary factor when considering power plant choice for the Project 705 submarines. Even though 1960s technology was barely sufficient to produce reliable LMRs, which are even today considered challenging, their advantages were considered compelling. Two power plants were developed independently, BM 40A by OKB Gidropress (Hydropress) in Leningrad and OK 550 by the OKBM design bureau in Nizhniy Novgorod, both using a eutectic lead bismuth solution for the primary cooling stage, and both producing 155 MW of power. Designed burst speed in tests was for all vessels, and speeds of could be sustained. Acceleration to top speed took one minute and reversing 180 degrees at full speed took just 40 seconds. This degree of maneuverability exceeds all other submarines and most torpedoes that were in service at the time. Indeed, during training the boats proved able to successfully evade torpedoes launched by other submarines, which required introduction of faster torpedoes such as the American ADCAP or British Spearfish. However, the price for this was a very high noise level at burst speed. According to U. S. Naval Intelligence, the tactical speed was similar to s.

Propulsion was provided to the screw by a 40,000 shp steam turbine, and two 100 kW electric thrusters on the tips of the stern stabilizers were used for quieter "creeping" (low speed tactical maneuvering) and for emergency propulsion in the event of an engineering casualty. Electrical power was provided by two 1,500 kW turbogenerators, with a backup 500 kW diesel generator and a bank of 112 zinc silver batteries. The difficulties in the engineering became apparent in the first submarine that was quickly decommissioned after cracks developed in the hull. Later, metallurgy and welding technology were improved and no hull problems were experienced on subsequent vessels. American intelligence services became aware of the use of titanium alloys in the construction by retrieving metal shavings that fell from a truck as it left the St. Petersburg ship yard. The original test depth requirement specified for Project 705 was , but after the preliminary design was completed, SKB 143 proposed relaxing this requirement to Reducing test depth and thinning the pressure hull would make up for increases in weight of the reactor, sonar system, and transverse bulkheads.

Движение винта обеспечивала паровая турбина мощностью 40 000 л.с., а два электрических движителя мощностью 100 кВт, расположенные на концах кормовых стабилизаторов, использовались для более тихого «ползания» (низкоскоростного тактического маневрирования) и аварийного движения в случае неисправности. Электрическая энергия обеспечивалась двумя турбогенераторами мощностью 1500 кВт, резервным дизель-генератором мощностью 500 кВт и аккумуляторной батареей из 112 цинково-серебряных элементов. Сложности в проектировании проявились на первой подводной лодке, которая была быстро выведена из эксплуатации после появления трещин в корпусе. Впоследствии металлургия и технология сварки были улучшены, и на последующих кораблях проблем с корпусом не возникало. Американские спецслужбы узнали об использовании титановых сплавов в конструкции, обнаружив металлические опилки, выпавшие с грузовика, покидавшего судостроительный завод в Санкт-Петербурге. Изначальное требование к глубине испытаний для проекта 705 составляло , но после завершения предварительного проектирования СКБ-143 предложило снизить это требование до . Уменьшение глубины испытаний и уменьшение толщины прочного корпуса компенсировали бы увеличение веса реактора, гидроакустической системы и поперечных переборок.