Op 1970 april 8, na het voltooien van zijn militaire dienst in de Middellandse Zee en het binnenvaren van de Atlantische Oceaan, ging de Sovjet K-627 nucleaire onderzeeër van project 12A op weg naar zijn noordelijke basis. Plotseling ontbrandde in haar derde compartiment een chemische regeneratiepatroon, ontworpen om de atmosfeer van het schip te reinigen. Het duurde niet lang of de brand escaleerde in een volledige brand. Zoals verwacht werkte de noodbescherming van de reactoren, de turbines stopten. De back-up dieselgenerator kon niet worden gestart en de nucleaire onderzeeër zat zonder elektriciteit, wat de strijd om de overlevingskansen aanzienlijk bemoeilijkte, die niettemin meer dan drie dagen duurde. Nadat de ballasttanks waren opgeblazen, kwam de boot boven water. Ondertussen verspreidde het vuur zich door het hele schip. In twee achterste compartimenten waren de buitenboordafdichtingen doorgebrand (afdichtingen van kabels die uit de sterke romp van de boot kwamen). Er begon water in de compartimenten te stromen, wat leidde tot het ontstaan van een toenemende negatieve trim (helling naar de achtersteven). Twee dagen later droogde de toevoer van hogedruklucht op en was er niets dat de waterstroom naar de compartimenten tegenhield. Het schip was gedoemd, het was nodig om de bemanning te redden. Naderende oppervlakteschepen verwijderden enkele matrozen. En categorische bevelen bleven uit het centrum komen - om tot het laatst te vechten om het schip te redden. Op de ochtend van 52 april kreeg het proces van het vergroten van de trim een lawine-achtig karakter en de boot, die een bijna verticale positie had ingenomen met de achtersteven naar beneden, zonk snel naar de bodem en nam het leven van XNUMX matrozen mee.
16 jaar na deze tragedie verkeerde een andere Sovjet-kernonderzeeër opnieuw in nood in de wateren van de Atlantische Oceaan. Nu was het K-219, een strategische boot met 16 ballistische raketten met nucleaire ladingen in zijn mijnen. Op 16 oktober 1986 brak er brand uit in het raketcompartiment in een boot in gevechtsdienst. De oorzaak van de brand is de vernietiging van de raket, gevolgd door een schending van de dichtheid van de mijn en het binnendringen van raketbrandstofcomponenten in het compartiment. Verder verliep de ramp volgens een al bekend scenario: de brand verspreidde zich door de compartimenten, de afdichtingen van de buitenboordmotor waren doorgebrand, er kwam water in de compartimenten en als gevolg daarvan een toenemende trim, wat leidde tot het verlies van de langsstabiliteit van de boot. Na een koppige maar vruchteloze strijd van 15 uur om het schip te redden, liep het snel onder water. Deze keer hielden ze rekening met de trieste ervaring van K-8 en b? Het grootste deel van de bemanning werd prompt naar de naderende schepen vervoerd. Slechts negen mensen bleven op de boot, onder leiding van de commandant van het schip. Vijf van hen wisten te ontsnappen, vier, samen met de nucleaire onderzeeër, rusten op de oceaanbodem op een diepte van ongeveer 5000 m.
K-8
Sovjet kernonderzeeërproject 627A "Kit". Ze ging de Noordelijke Vloot binnen op 31 augustus 1960. Ze stierf in de Golf van Biskaje op 12 april 1970.
K-219
Op de boot was er een explosie van een ballistische raket in een van de mijnen. Drie dagen later, op 6 oktober 1986, zonk de boot in de Atlantische Oceaan op een diepte van 5500 m. B? Het grootste deel van de bemanning werd gered.
K-278 "Komsomolets"
De enige boot van project 685 "Fin". Ze heeft het absolute record voor duikdiepte onder onderzeeërs - 1027 m. Ze stierf als gevolg van een brand in de Noorse Zee op 7 april 1989.
Minder dan drie jaar later werd de Sovjet-marine opgeschrikt door een nieuwe tragedie - de dood van de kernonderzeeër Komsomolets. Dit unieke schip, gebouwd volgens het project 685 ontwikkeld door het Rubin Central Design Bureau (code "Fin"), ging het Guinness Book of Records binnen na het wereldrecord voor de duikdiepte voor gevechtsonderzeeërs in 1985 (1027 m). Op 7 april 1989 om 11 uur, toen de kernonderzeeër, op een diepte van 400 m, terugkeerde van zijn reeds vijfde autonome navigatie, brak er brand uit in het achterste 7e compartiment. Na 11 minuten bevond de boot zich na een noodopstijging op het oppervlak van de stormachtige Noorse Zee. Een wanhopige strijd om het schip te redden begon. En nogmaals, zoals in de reeds beschreven gevallen, leidde de stroom van water in de achterste compartimenten tot het verschijnen van een negatieve trim.
Over diepgang en landing
Hier is het noodzakelijk om uit te leggen waarom dit proces zo gevaarlijk is, specifiek voor onderzeeërs. Een van de belangrijkste kenmerken van alle verplaatsingsschepen is stabiliteit, beschouwd als het vermogen van een schip, dat door een externe invloed uit evenwicht is geraakt, om daarnaartoe terug te keren na beëindiging van deze invloed. Er zijn transversale en longitudinale stabiliteit, dat wil zeggen het vermogen om het evenwicht te herstellen na respectievelijk het optreden van een rol of trim. Een onderzeeër waarvan de spoelvormige romp een lengte heeft die aanzienlijk groter is dan de breedte, is bijzonder gevoelig voor trims - afwijkingen van de horizontale positie in de lengterichting. Wanneer de boot in beweging is, worden de trims die om de een of andere reden ontstaan, gedoofd door de werking van de horizontale hydrodynamische roeren. Maar op een boot die geen koers heeft, werken hydrodynamische roeren natuurlijk niet. Trim kan alleen worden aangepakt door de gewichtslasten in het schip te verplaatsen ten opzichte van het zwaartepunt, ze te verminderen vanaf de kant waar de kanteling plaatsvindt, of ze vanaf de achterkant te vergroten om de boot waterpas te zetten. In werkelijkheid bestaat deze procedure erin een deel uit te blazen en de andere ballasttanks in de boeg, achtersteven en langs de zijkanten van de kernonderzeeër met water te vullen. Natuurlijk, ongeacht aan welke kant van het zwaartepunt het gewicht toeneemt, leidt dit tot een toename van de diepgang van het schip - de derde (samen met rol en trim) parameter die de landing van het schip in zee bepaalt. Landing, die een bruikbaar schip op kalm water heeft, wordt evenwicht genoemd. Tegelijkertijd zijn rol en trim volledig afwezig en is de diepgang zodanig dat het schip langs de ontwerp (ontwerp)waterlijn onder water komt te staan. Wanneer de onderzeeër aan de oppervlakte is in een stormachtige zee, veranderen de golven, die hem wiegen, voortdurend alle drie de parameters die de landing bepalen. Als de onderzeeër zich in een normale (intacte) staat bevindt en de nodige stabiliteit heeft, treden de schommelingen op ten opzichte van de evenwichtspositie en vormen ze geen gevaar, tenzij ze uiteraard de kritische waarden overschrijden. Een geheel andere situatie is wanneer, als gevolg van een ongeval en de daaruit voortvloeiende schade, de onderzeeër in de oppervlaktepositie een landing heeft die afwijkt van de evenwichtsstand, dat wil zeggen, wanneer zelfs bij afwezigheid van zeegolven het rollen en trimhoeken van het schip zijn niet gelijk aan nul en de diepgang ligt niet langs de ontwerpwaterlijn. Met deze omstandigheid moet voortdurend rekening worden gehouden in de strijd om de overlevingskansen van een noodonderzeeër. Brandbestrijding door het overstromen van noodcompartimenten, het egaliseren van de rol of trim die is ontstaan door het uitblazen van ballasttanks (vooral die in de boeg of achtersteven van de boot), men moet begrijpen hoe deze maatregelen de verandering in trim beïnvloeden. Het is helemaal niet eenvoudig om dit te doen, aangezien subjectieve waarneming kan mislukken, en er is nergens objectieve informatie te krijgen over de werkelijke ruimtelijke positie van de boot.
Tijdens de ramp met de Komsomolets vond bijna de hele strijd om de nucleaire onderzeeër te redden plaats aan de oppervlakte en duurde bijna zes uur. Het vuur, dat oversloeg naar de drie achterste compartimenten, werd getemd. Maar in de strijd tegen brand werden een aantal fouten gemaakt, wat leidde tot een geleidelijke maar gestage toename van de negatieve trim. Minder dan een uur voor het zinken van de kernonderzeeër zonk de achtersteven zo ver in het water dat een vrij hoge achterstevenstabilisator onder water verdween. Tegen die tijd bleef de grootte van de longitudinale stabiliteit van de boot zo klein dat een verdere snelle toename van de trim en een tragische afloop duidelijk was. Dit werd bevestigd door foto's genomen vanuit een reddingsvliegtuig dat vanuit Severomorsk arriveerde. Om 17:08 zonk de boot met een trim van 80° (dat wil zeggen bijna verticaal) in het water. De bemanning, die op het bovendek zat, kwam in ijskoud water terecht. Van de 69 matrozen overleefden er 27.
Dus alle drie de rampen, beginnend met een brand, eindigden in de dood van de nucleaire onderzeeër als gevolg van verlies van longitudinale stabiliteit en onmiddellijke overstromingen. Dit werd opgemerkt in de documenten van de regeringscommissie die bezig was de doodsoorzaken van Komsomolets vast te stellen. De commissie gaf een van de ondernemingen van het ministerie van Scheepsbouw de opdracht om een set hardware te ontwikkelen die is ontworpen om de landingsparameters van nucleaire onderzeeërs in geval van nood objectief te bewaken. De resultaten van de ontwikkeling waren gepland om te worden gebruikt in de projecten van de volgende generatie nucleaire onderzeeërs.
Wiskunde van de elementen
De taakomschrijving is opgesteld door een van de Central Design Bureaus die de nucleaire onderzeeër heeft ontworpen. Ontwikkelingswerk (R&D) begon in 1993. Al snel werd duidelijk dat het grootste probleem het ontbreken van een algoritme was dat kon worden gebruikt om de landingsparameters van een schip te bepalen in omstandigheden van willekeurige zeegolven. Daarom begon R&D met de zoektocht naar een algoritme. Specialisten van vele vooraanstaande wetenschappelijke en ontwerporganisaties van de scheepsbouw en de marine waren betrokken bij de ontwikkeling ervan. Samen met hen werden drie varianten van het algoritme gemaakt en getest door methoden van wiskundige modellering en experimenteel. Een van hen (het algoritme van de professor van het Sevastopol Instrument-Making Institute Yu.I. Nechaev) kreeg de goedkeuring van de ontwikkelingsklant - het Central Research Institute of Shipbuilding - en werd geaccepteerd voor gebruik in R&D.
Het algoritme van Nechaev is ontwikkeld door de materialen te analyseren van experimenten die zijn uitgevoerd met behulp van radiogestuurde modellen van verschillende soorten zeeschepen op natuurlijke golven. Daarna werd het getest op een van de schepen van de Zwarte Zeevloot en op de schepen van de transportvloot.
Het werkingsprincipe van de KPORP ontwikkeld in overeenstemming met dit algoritme is gebaseerd op continue monitoring van de huidige waarden van drie scheepslandingsparameters: rol- en trimhoeken, evenals diepgang. Al deze parameters voor een noodschip in ruwe zee zijn willekeurig. De gegevens die over een bepaalde periode voor elk van de parameters zijn verzameld, worden over de tijd gemiddeld en vervolgens worden de verkregen resultaten aangevuld met correcties die zijn berekend in overeenstemming met het aangenomen algoritme.
De Russische onderzeeërvloot wordt bijgewerkt, nieuwe schepen van nieuwe projecten worden in gebruik genomen (afgebeeld is de kernonderzeeër Severodvinsk van project 885 Yasen). Het is goed mogelijk dat boten van toekomstige generaties ontwikkelingen doorvoeren die tragedies op zee helpen voorkomen, zoals beschreven in dit artikel.
Gevoelige buizen
De implementatie van het aangenomen KPORP-algoritme wordt uitgevoerd met behulp van een set sensoren voor de huidige waarden van rol, trim en diepgang. Om de rol- en trimhoeken te meten, werden twee sensoren ontwikkeld die het meest met elkaar verenigd waren, waarvan er één (de inclinometer) zich in het vlak van het midscheepse frame (de gemiddelde dwarsdoorsnede van de romp van de kernonderzeeër) bevindt, en de tweede (de trimmeter) bevindt zich in het middenvlak van het schip. Het werkingsprincipe van de sensor is gebaseerd op de regeling van druk of verdunning die optreedt in de interne holte van een zeer gevoelige membraandoos als gevolg van de helling van een buis die op deze holte is aangesloten, gevuld met een speciale niet-bevriezende vloeistof van een bepaalde dichtheid. Wanneer tijdens het rollen (trim) van het schip het uiteinde van de buis hoger is dan de membraandoos, ontstaat er enige overdruk in de holte van de doos, evenredig met de lengte van de buis vermenigvuldigd met de sinus van de hoek van helling en het soortelijk gewicht van de vloeistof die de buis vult. Wanneer het in de tegenovergestelde richting wordt gekanteld, valt het uiteinde van de buis ten opzichte van de membraandoos, wat een vacuüm veroorzaakt dat evenredig is met dezelfde waarden erin. Om de met vloeistof gevulde holte af te dichten en om de thermische uitzetting van de vloeistof te compenseren, wordt een elastisch diafragma van bijna nulstijfheid gebruikt, geïnstalleerd aan het uiteinde van de buis tegenover de membraandoos. Het dient ook om schommelingen in de luchtdruk in het compartiment te compenseren, die zowel van buitenaf op de membraandoos als op het elastische membraan werken. Wanneer druk of verdunning optreedt (als gevolg van hellingen) in de holte van de membraandoos, buigt deze elastisch en verplaatst het midden ervan de kern van de elektrische omzetter in de ene of andere richting, aan de uitgang waarvan een signaal met de overeenkomstige polariteit verschijnt . De rol- en trimsensoren verschillen slechts van elkaar in één basismaat - de lengte van de buis gevuld met vloeistof, die omgekeerd evenredig is met de sinus van de grenswaarde van de gecontroleerde hoek. Omdat de grenswaarden van trimhoeken beduidend kleiner zijn dan rol, moet de trimsensorbuis langer zijn om hetzelfde signaal aan de uitgang van beide sensoren te krijgen.
Diepgangmeting wordt uitgevoerd door een paar drukvalsensoren, waarvan de dynamische holte is verbonden met de buitenboordruimte onder de bodem van de kernonderzeeër, en de statische holte is verbonden met de atmosfeer. Er worden twee vergelijkbare drukverschilsensoren met verschillende meetlimieten gebruikt, geplaatst in hetzelfde vlak en op dezelfde verticaal, maar op verschillende niveaus. Afhankelijk van de werkelijke waarde van de huidige diepgang, worden metingen genomen van een van de sensoren (bovenste of onderste), waardoor de vereiste meetnauwkeurigheid wordt bereikt. Bij het omzetten van hydrostatische druk in diepgang in het coördinatensysteem dat is gekoppeld aan de scheepsromp, wordt rekening gehouden met de huidige waarden van de rol- en trimhoeken.
De set apparaten omvat ook een eenheid van secundaire omzetters van de bovengenoemde sensoren en een informatieverwerkingseenheid (IVB), een minicomputer. De outputgegevens worden naar de TBI gestuurd, die het in het geheugen ingevoerde algoritme implementeert en er ook voor zorgt dat de waarden van de gemeten parameters worden gecorrigeerd.
Het KPORP-monster werd vervaardigd en doorstond een testcyclus in meerdere fasen onder toezicht van een interdepartementale commissie, inclusief tests van weerstand tegen alle soorten mechanische en klimatologische invloeden, evenals tests op een multidimensionale pitching-standaard. Tegelijkertijd werd de bruikbaarheid van de KPORP gecontroleerd onder afzonderlijke en gelijktijdige actie van twee soorten pitching met het instellen van de hellingshoeken en trim, waarbij de noodpositie van het schip werd gesimuleerd. De testresultaten bevestigden de volledige overeenstemming van de KPORP met de vereisten van de TOR, zowel wat betreft de nauwkeurigheid van het bepalen van de evenwichtslandingsparameters als wat betreft weerstand tegen alle soorten scheepsbotsingen.
druk spel
Een complex van originele technische oplossingen hielp om een constante automatische controle over de landing van een onderzeeër te behouden. Het sensorsysteem reageert op veranderingen in vloeistof- en luchtdruk.
Het werkingsprincipe van de hellingmeter en trimmeter is gebaseerd op het regelen van de druk die in de membraankast ontstaat als gevolg van de helling van een met vloeistof gevulde buis.
Diepgangmeting wordt uitgevoerd door een paar drukvalsensoren die zijn verbonden met de buitenboordruimte en de atmosfeer.