Если посмотреть на современную подводную лодку сбоку, одна деталь сразу бросается в глаза: её нос, как правило, не острый, а почти полусферический или эллиптический. На первый взгляд это кажется странным. Автомобили, самолеты, скоростные корабли и даже многие морские животные имеют обтекаемые формы, которые помогают уменьшать сопротивление среды.
- Первые подводные лодки напоминали обычные корабли
- Атомный реактор изменил саму философию подводных лодок
- Первая атомная лодка буквально оглушала саму себя
- USS Albacore изменил облик подводных лодок
- Конический носик мог бы быть ещё более эффективным
- Внутри носа находится один из важнейших элементов корабля
- Для подводной лодки скорость — далеко не всё
С подводными лодками всё сложнее. Заострённый или конический нос действительно мог бы быть более выгодным с точки зрения гидродинамики, но максимальная скорость для такого корабля далеко не всегда является главным параметром. Гораздо важнее первым обнаружить противника.
Именно это во многом и определило привычный облик современных подводных лодок.
Первые подводные лодки напоминали обычные корабли
Подводные лодки времён Первой и Второй мировых войн выглядели совсем не так, как современные атомные подводные лодки.
Их корпуса во многом напоминали надводные корабли: узкий нос, выраженная палуба и конструкция, оптимизированная не только для движения под водой.
Причина была проста — большую часть времени такие подводные лодки вообще находились на поверхности.
Дизельные двигатели нуждались в воздухе, поэтому использовать их под водой было невозможно. После погружения лодка переходила на электродвигатели и аккумуляторы, запаса энергии которых хватало лишь на ограниченное время. Под водой такие суда двигались значительно медленнее.
Поэтому погружение чаще всего использовали во время атаки или для того, чтобы скрыться от противника.
В таких условиях форма корпуса, оптимизированная для движения по поверхности, имела смысл.
Ситуация радикально изменилась после появления атомных энергетических установок.
Атомный реактор изменил саму философию подводных лодок
Первой атомной подводной лодкой стала американская USS Nautilus, принятая на вооружение в 1954 году.
Атомная энергетическая установка дала подводным кораблям то, чего им раньше крайне не хватало: возможность чрезвычайно долго оставаться под водой и двигаться без необходимости регулярно всплывать на поверхность для работы дизелей.
В 1958 году «Наутилус» даже стал первым кораблём, прошедшим под Северным полюсом.
Теоретически запас энергии атомного реактора позволял годами обходиться без воздуха из атмосферы. На практике продолжительность походов, конечно, ограничивали запасы провианта, потребности экипажа и техническое обслуживание. Но главное изменение уже произошло: подводная лодка превратилась из надводного корабля, способного погружаться, в машину, созданную прежде всего для жизни под водой.
И тут возникла новая проблема.
Первая атомная лодка буквально оглушала саму себя
USS Nautilus был оснащён мощным для того времени сонаром, но конструкция корпуса во многом оставалась наследием предыдущего поколения подводных лодок.
При высокой скорости поток воды вызывал сильные вибрации корпуса.
Примерно через 7 узлов шум становился настолько сильным, что начинал мешать работе собственной гидроакустики корабля. Фактически подводная лодка могла двигаться быстрее, но при этом частично теряла способность нормально «слышать» окружающий океан.
Для военной подводной лодки это огромный недостаток.
Подводная лодка может обладать мощным вооружением и высокой скоростью, но если противник обнаружит её первым, эти преимущества могут оказаться бесполезными.
Поэтому американские инженеры начали экспериментировать с принципиально иной формой корпуса.
USS Albacore изменил облик подводных лодок
Одним из важнейших экспериментальных кораблей стал USS Albacore.
Он не имел атомной силовой установки и использовал традиционную дизель-электрическую схему, однако создавался почти исключительно в качестве платформы для исследования движения под водой.
Корпус имел округлое поперечное сечение, большой закруглённый нос и плавное сужение к корме. По форме он напоминал каплю.
Результат оказался настолько удачным, что «Albacore» был быстрее, маневреннее и тише «Nautilus», несмотря на менее совершенную силовую установку. Впоследствии подобную геометрию стали называть корпусом типа «Albacore».
Такая конструкция применялась на американских атомных подводных лодках класса «Skipjack», а аналогичные решения появились и в других странах.
Именно отсюда происходит характерный округлый силуэт многих современных подводных лодок.
Но здесь возникает интересный вопрос.
Конический носик мог бы быть ещё более эффективным
Гидродинамика не ограничивается каплеобразной формой.
Исследования показывают, что ещё более заострённый, а особенно конический нос может дополнительно снижать сопротивление воды. Потенциально это позволяет повысить максимальную скорость, снизить энергопотребление и даже уменьшить часть вибраций корпуса.
Подобные формы легко найти в природе: у многих быстрых морских животных передняя часть тела вытянута.
Почему же военные инженеры не применяют такое решение?
Потому что носовая часть подводной лодки нужна не только для того, чтобы рассекать воду.
Внутри носа находится один из важнейших элементов корабля
Главная задача боевой подводной лодки — оставаться незамеченной и обнаружить противника раньше, чем противник обнаружит её.
Для этого используется гидроакустический комплекс.
На современных подводных лодках именно в носовой части часто располагается огромная сферическая или дугообразная сонарная антенна. Чем больше её площадь, тем больше возможностей имеет система для приёма слабых акустических сигналов.
Инженерам необходимо найти компромисс: сделать корпус достаточно обтекаемым, но при этом оставить внутри носовой части много пространства.
Коническая форма в данном случае невыгодна — она постепенно сужается именно там, где желательно разместить крупный гидроакустический комплекс.
Округлый или эллиптический нос, напротив, обеспечивает значительный внутренний объём и в то же время остаётся достаточно эффективным с гидродинамической точки зрения.
Кроме того, конструкторам необходимо найти место для торпедных аппаратов и другого оборудования. В разных классах подводных лодок их расположение различается, но пространство в передней части корпуса остается чрезвычайно ценным.
Для подводной лодки скорость — далеко не всё
Именно поэтому форма современной подводной лодки является результатом компромисса, а не попыткой добиться минимально возможного сопротивления воды.
Острый нос теоретически мог бы дать несколько дополнительных преимуществ при движении. Но подводная лодка, которая немного быстрее, зато хуже обнаруживает противника, для военных может оказаться менее эффективной.
В подводном бою часто решающим фактором становится не то, кто быстрее движется, а кто раньше услышал противника.
Поэтому характерный округлый нос современных подводных лодок — не признак несовершенной аэродинамики или консерватизма конструкторов. Напротив, это результат десятилетий испытаний, в ходе которых инженеры поняли, что оптимальная форма подводной лодки определяется не только окружающей её водой, но и оборудованием, которое необходимо разместить внутри.
