На вахту заступает автоматика
На рубеже 50–60-х годов прошлого века в СССР активно велись разработки нескольких проектов атомных подводных лодок (АПЛ) II поколения. Разработки выполняли параллельно три профильных ЦКБ: Ленинградские «Малахит» (многоцелевые АПЛ) и «Рубин» (стратегические АПЛ – носители ядерного оружия), а также находящееся в Горьком «Лазурит» (АПЛ – носители крылатых противокорабельных ракет). Приведенные здесь и ниже названия всех организаций соответствуют настоящему времени.
На момент начала этих разработок в мировом океане уже несли боевую службу полтора десятка АПЛ I поколения.
Заданные научно-техническим руководством ВМФ технические и эксплуатационные характеристики лодок II поколения значительно отличались (по многим параметрам существенно превосходили) от аналогов I поколения.
Руководство ВМФ требовало, чтобы лодки II поколения оснащались самым грозным на тот момент оружием. При этом его боезапас на борту следовало значительно увеличить. Так, если стратегические АПЛ I поколения несли только 3 баллистические ракеты, то пришедшим им на смену аналогам II поколения предстояло принять на борт 16 ракет, а торпедистам помимо обычных торпед использовать ракетоторпеды, выстреливаемые под водой из стандартных торпедных аппаратов.
Лодки должны были быть оснащены новым мощным гидроакустическим комплексом и целым рядом новейших радиотехнических систем и устройств.
Кроме того, ВМФ настаивал на повышении не менее чем на 10 суток автономности АПЛ и, соответственно, дальности плавания. Исполнение подобных требований неизбежно влекло за собой увеличение объемов возимых средств жизнеобеспечения экипажа, а это, в свою очередь, вело к росту водоизмещения (и, соответственно, габаритов) корабля в целом. В результате при той же мощности главной энергетической установки (ГЭУ) АПЛ проигрывала бы в скорости, маневренности и, наконец, в стоимости.
Выход из этой цепочки объективных проблем напрашивался один: людей на лодке должно стать меньше хотя бы на 20–25% от численности экипажей АПЛ – аналогов из I поколения. И это тоже было предусмотрено техническими заданиями на новые корабли.
Но если так радикально сократить экипаж АПЛ, то кто же в этом случае будет обслуживать массу собранных на ней технических устройств, управлять движением и маневрами корабля, контролировать системы жизнеобеспечения, а в условиях войны или учений помимо этого решать еще и боевые задачи? Весь корпус АПЛ пронизан множеством кабельных трасс, а также воздушных и гидравлических трубопроводов, в которые врезаны сотни единиц арматуры – кранов, запорных клапанов и т.п. От того, закрыты они или открыты в нужный момент, зависит очень многое, в том числе безопасность корабля. Как с этим быть? Приставить к каждому клапану по матросу? Нереально. Правильным мог стать лишь один ответ: людей должны заменить, где это только возможно, умные автоматы, которым не требуется запасов провианта для питания, кислорода для дыхания, коек для отдыха, и которым не свойственны субъективные ошибки вследствие недостаточной компетенции, невнимательности или переутомления. Но такие умные автоматы еще предстояло создать. Все это прекрасно понимали во всех ЦКБ, взявшихся за проекты новых кораблей.
В каждом из них были сформированы группы специалистов (вскоре переросшие в отделы), на которые возлагалось решение всех проблем, связанных с автоматизацией технических средств будущих АПЛ. Передовиком в этом отношении стал «Малахит», выполнявший разработку АПЛ по проекту 671. Первый корабль будущей серии был заложен в апреле 1963 года, на год раньше лодок по проектам 667А и 670, разрабатываемым «Рубином» и «Лазуритом» соответственно. Поэтому, говоря о ходе и проблемах автоматизации АПЛ II поколения, мы будем опираться на опыт главным образом «Малахита», где решили начать с автоматизации общекорабельных систем (ОКС), ранее, как правило, управляемых вручную.
Следует пояснить: все системы и технические средства АПЛ разделены на две группы – боевые и повседневные. К числу повседневных относят и ОКС, предназначенные для выполнения следующих задач:
– осуществление маневра по переходу лодки из надводного положения в подводное и обратно (погружение – всплытие);
– дифферентовка АПЛ, не имеющей хода, то есть приведение и удержание ее в положении заданного дифферента;
– снабжение боевых и технических средств сжатым воздухом;
– удаление скопившихся трюмных вод и нечистот;
– обеспечение работы корабельных гидравлических приводов;
– поддержание необходимых параметров воздуха в помещениях лодки для обеспечения ее обитаемости.
Вновь созданному отделу автоматики предстояло разработать не имеющую пока аналогов систему централизованного управления большим количеством механизмов, устройств и арматуры (только арматуры насчитывалось не менее 220 наименований), рассредоточенных по всему кораблю.
В 1960 году были проработаны функциональные схемы управления ОКС, разработаны алгоритмы управления и определена номенклатура необходимых для их реализации источников информации и дистанционно управляемого оборудования. Также была предложена компоновка лицевых панелей пультов управления. В проработке давались предложения по использованию элементной базы, в общих чертах рассмотрены схемы отдельных узлов на основе полупроводников и магнитных усилителей, а также сделаны предложения по диапазонам измерения параметров контролируемых сред и способам установки датчиков и сигнализаторов на корабельном оборудовании.
Для того чтобы все это выполнить, исполнителям, главным образом инженерам-электрикам, пришлось глубоко изучить приборы и механизмы ОКС, в том числе режимы их функционирования в различных ситуациях. Исходными данными для выполнения этих проработок послужили требования к автоматизации ОКС, разработанные ЦНИИ Военного кораблестроения ВМФ.
На базе выполнившей упомянутые проработки группы в составе отдела был сформирован отдельный сектор автоматизации ОКС. Со временем его специалисты заняли ведущее положение в части определения общих принципов построения систем автоматического управления. Первый этап работ по автоматизации ОКС завершился передачей будущим разработчикам САУ пояснительной записки с альбомом схем и алгоритмами управления.
Поначалу работы по автоматизации АПЛ II поколения велись на конкурсной основе. Разработчиками стали ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова и созданное лишь в апреле 1961 года новое ОКБ морской автоматики «Секстан».
В ЦНИИ было принято решение строить систему в телемеханическом варианте с временным уплотнением каналов связи на феррит-диодных элементах. «Секстан» предложил проект комплексной САУ с радиальной передачей команд управления и фазовым уплотнением каналов сигнализации, построенной на основе магнитовентильных логических элементов с магнитными усилителями на выходе. Сравнительная простота такой системы и высокие показатели надежности ее элементной базы определили выбор для реализации в проекте 671 варианта, предложенного ОКБ «Секстан».
Системе был присвоен шифр «Вольфрам». С этим наименованием она просуществовала многие годы, входя после незначительной модификации в проекты АПЛ II поколения, разработанные как «Малахитом» (671РТ и 671РТМ), так и другими ЦКБ-проектантами (670 и 667 нескольких модификаций).
Характерно, что на АПЛ, проектируемых «Малахитом», комплексная САУ изначально была скомпонована таким образом, что все ОКС, включая кондиционирование и регенерацию воздуха в отсеках, управлялись с единого пульта одним оператором, тогда как на АПЛ, проектируемых в те же годы другими ЦКБ, в отсеках размещали отдельные системы дистанционного управления (СДУ) с собственными местными пультами. Примером такой рассредоточенной компоновки может служить система «Сартдуко», принятая на АПЛ проекта 661.
В ходе проектирования комплексной системы «Вольфрам» возникало много вопросов, связанных с выбором из числа существующих или, при отсутствии таковых, с новой разработкой оборудования, пригодного для адаптации к автоматическому управлению. Больше всего проблем было с самым многочисленным из корабельных технических средств – разного рода запорной арматурой, на тот момент рассчитанной на ручной привод. Решение этой проблемы существенно упростилось после того, как в ОКБ «Секстан» для информации о положении механизмов и арматуры, обеспечения блокировок и формирования сигналов управления по заданным алгоритмам были разработаны сигнализаторы положения механизмов (СПМ). В роли первичных приборов в их составе выступали бесконтактные датчики положения (ДБП), напрямую связанные с подвижными элементами арматуры и механизмов (например, выдвижными устройствами – перископами и антеннами или штоками гидроцилиндров).
Кроме сигнализаторов положения механизмов в ОКБ «Секстан» были разработаны во многом унифицированные с ними бесконтактные сигнализаторы параметров, таких как давление, перепад давлений, работы насосов (по сути, расхода жидкости), работы вентиляторов (по сути, скорости воздушного потока).