Материал опубликован в журнале «Арсенал Отечества» № 5 (55) за 2021 г.
Павел Новичихин, Андрей Амельченко
Появление и развитие подводных лодок (ПЛ) как самостоятельного и достаточно успешного рода сил флотов ведущих морских государств ознаменовало собой очередной пересмотр и изменение основ ведения морского боя. Поначалу достаточно неуклюжие и больше «ныряющие», чем подлинно «подводные», усилиями конструкторов и инженеров они постоянно совершенствовались, повышая боевой потенциал. Уже в ходе Второй мировой войны эти «акулы из стали» играли заметную роль на всех морских и океанских театрах военных действий.
Такое положение дел потребовало выработки концепции противолодочной обороны сил флота и гражданского судоходства от новой угрозы. В начале 40-х годов XX века бурно развивались средства освещения надводной и подводной обстановки, которыми оснащались боевые надводные корабли и самолеты морской авиации.
Это позволило значительно уменьшить преимущество подводных лодок в скрытности. Если, например, до середины 1943 г. немецкие подводные лодки доминировали в войне на Атлантике, то впоследствии в борьбе на океанских коммуникациях Германия в среднем теряла столько же подлодок, сколько вводила в строй.
Неудачи 1943 года вынудили конструкторов разрабатывать пути совершенствования характеристик морского подводного оружия и повышения боевой устойчивости подводных лодок. Соответственно, изменилась и тактика действий как ПЛ, так и противолодочных кораблей. В середине XX века в военно-морских силах ведущих мировых держав начались работы по созданию дрейфующих и самоходных приборов для постановки помех гидролокационным станциям кораблей противника и отведения противолодочных торпед с гидроакустической аппаратурой самонаведения. В дальнейшем эти работы продолжились в направлении создания самоходных имитаторов ПЛ для отвлечения противолодочных сил противника на ложные направления и противодействия системам наведения торпед, либо для уничтожения вражеской торпеды.
В качестве примеров можно привести самоходный имитатор подводной лодки (СИПЛ) типа Sea Horse, изготовленный по заказу Океанографического управления ВМС США, автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) типа Autonomous mobile periscope system (AMPS), французский АНПА – имитатор подводной лодки CALAS. Эти АНПА имитируют различные физические поля подводной лодки. Последний воспроизводит «акустический портрет» в диапазоне частот от 300 до 800 Гц (первичное акустическое поле) и способны переизлучать зондирующие сигналы в полосе от 4 до 33 кГц (вторичное акустическое поле).
Однако общим недостатком таких приборов является низкая достоверность имитации первичного гидроакустического поля подводной лодки вследствие значительного шумоизлучения собственного движителя.
На вооружении Военно-Морского Флота России состоят приборы гидроакустического противодействия МГ-44, МГ-74, МГ-104, МГ-114. С началом широкой эксплуатации они имели соизмеримые с зарубежными аналогами характеристики. Вместе с тем следует отметить, что с момента принятия на вооружение изделия практически не претерпели каких-либо модернизаций и улучшений. В условиях современного морского боя эти приборы не способны эффективно решать возложенные на них задачи.
Современные СИПЛ, особенно их последние модификации, достаточно эффективно выполняют задачи по противодействию подводным лодкам, кораблям с подкильными гидролокационными станциями (ГЛС) и противолодочной авиации. Вместе с тем они не могут быть использованы в качестве средства имитации подводной лодки в обширном районе на длительное время. Это обусловлено, во-первых, недостаточной автономностью существующих приборов и, во-вторых, ограниченными возможностями по имитации акустического поля низкой частоты.
Суть проблемы и возможные пути ее решения
Из анализа возможностей дрейфующих и самоходных приборов гидроакустического противодействия (ГПД) и имитаторов подводной лодки очевидным образом вытекает необходимость создания принципиально новых самоходных имитаторов, обладающих достаточной автономностью (от нескольких суток и более). Для одновременного решения взаимоувязанных задач маневрирования (по заданной программе или с учетом анализа внешней обстановки) и имитации физических полей подводной лодки целесообразно создавать АНПА на основе робототехнических комплексов (роботизированных платформ). Это позволит обеспечить требуемый уровень напряженности противолодочных сил противника в заданном районе Мирового океана и отвлечь их на ложные направления.
Для реализации этой идеи самоходный имитатор подводной лодки должен обладать рядом принципиально новых характеристик:
- высокими показателями автономности, скорости и глубины хода;
- возможностью излучать акустические поля, имитирующие первичное акустическое поле малошумной атомной или дизель-электрической подводной лодки в диапазоне частот от десятков герц до 3–4 килогерц;
- постоянной работой дежурных акустических приемников, сопряженных с аппаратурой обработки принятых сигналов и мгновенной выдачей команды на переизлучение принятых гидролоцирующих сигналов заданных параметров (при решении задач противодействия противолодочным силам (ПЛС) с подкильными и опускаемыми ГЛС и отведения противолодочных торпед);
- возможностью имитации гидродинамического поля движущейся подводной лодки;
- возможностью имитации выдвижных устройств подводной лодки на перископной глубине, а также радиосвязи в КВ-, ДЦВ- и УКВ-диапазонах;
- поддержанием магнитного поля вокруг прибора, имитирующего поле современных подводных лодок;
- модульным принципом построения с возможностью смены модулей (блоков) в условиях корабля, в зависимости от решаемой задачи.
Наиболее сложными с технической точки зрения представляются излучение относительно небольшим подводным аппаратом достаточно мощного низкочастотного акустического поля и создание значительного гидродинамического возмущения водной среды вокруг себя в процессе движения. Определенную сложность также представляет увеличение автономности аппаратов. Возможные пути решения этих проблем следующие:
- возложение задач имитации деятельности подводных лодок в заданном районе Мирового океана на АНПА «тяжелого» класса (водоизмещением до 10 тонн и более);
- проведение исследований по вопросам увеличения потенциала силовой энергетической установки (ЭУ) существующих самоходных приборов на один–два порядка;
- одновременное применение двух и более АНПА разного типа или различной компоновки, генерирующих все или несколько физических полей подводной лодки с заданными параметрами постоянно либо длительное время.
Для определения облика и тактико-технических характеристик перспективного многофункционального АНПА-имитатора подводной лодки целесообразно обобщить и проанализировать опыт строительства и применения подводных приборов различного назначения.
Энергетическая установка
Работы по увеличению потенциала ЭУ самоходного прибора в габаритах торпеды диаметром 53 см проводились в различных странах. Рассмотрим характеристики торпеды Mk-48 последней модификации. На высоких скоростях хода (55–60 узлов в режиме атаки) торпеда способна пройти на небольших глубинах до 20 км в течение 10–12 минут. В режиме телеуправления (около 28 узлов) дальность хода возрастает до 40 км, что соответствует времени хода 45–50 минут. На торпеде применяется аксиальный поршневой двигатель, работающий на унитарном топливе.
Таким образом, на данный момент ЭУ на основе двигателя внутреннего сгорания следует признать наиболее предпочтительной с точки зрения энергоемкости. При этом характеристики торпеды Mk-48, по-видимому, являются предельными для самоходного прибора диаметром 53 см с данным типом ЭУ, что не может быть признано удовлетворительным с точки зрения требований по времени работы и мощности акустического излучения.
Отметим, что наличие на подводных лодках ВМФ проектов 949А(АМ), 971(М) торпедных аппаратов калибра 65 см может дать ощутимый выигрыш при создании более автономного и дальноходного прибора-имитатора.
Активно осваивается принцип движения АНПА в толще воды за счет изменения плавучести. Устройства на таком принципе движения принято называть «планеры», или «глайдеры». Такие аппараты давно выпускают в США и в ряде других стран.
В нашей стране разработка собственных аппаратов этого типа началась сравнительно недавно. В августе прошлого года на Балтике прошли испытания АНПА «Морская тень» (рис. 1). В отличие от глайдеров, построенных по «классической» схеме без двигателя на борту, «Морская тень» оснащена также винтом, который при необходимости помогает роботу бороться с течением.
«Морская тень» способна работать в автономном режиме 6–8 месяцев, скорость плавания — до 2 узлов.
Из анализа скоростных характеристик подводных глайдеров видно, что их применение для отведения противолодочного оружия либо при отрыве подводной лодки от преследования противолодочными силами малоэффективно. Вместе с тем в настоящее время только АНПА-глайдеры обладают автономностью до полугода и более. Сочетание в одном аппарате различных принципов движения, переключаемых управляющим процессором, одновременно способно повысить как длительность применения имитатора, так и правдоподобность имитации (при переходе на движение повышенными ходами при контакте с ПЛС).
Первичное акустическое поле
Несмотря на сложившуюся практику первичного обнаружения и, особенно, слежения за подводными лодками РФ по низкочастотным дискретным составляющим акустического спектра, излучение сплошной части спектра акустического поля, имитирующего движение подводной лодки, является необходимым условием для перспективного имитатора. Представляется также целесообразной проработка вопроса использования в качестве резонатора-излучателя всего (или части) корпуса АНПА как достаточно крупного объекта.
К перспективному имитатору также может быть применимо требование имитации акустического «портрета» определенного типа подводного объекта или даже конкретной подводной лодки. В настоящее время это требование вполне реализуемо технически. Оно подтверждает упомянутый выше тезис о необходимости создания АНПА на базе роботизированных комплексов, имеющих программное управление с элементами искусственного интеллекта.
Возмущения водной среды
Имитация гидродинамического поля представляется необходимой для решения подводными лодками–носителями самоходных имитаторов достаточно узкого круга задач (рис. 2). Например, для самостоятельного форсирования миноопасного участка, перекрытого противолодочными или донными минами. Имитатор, генерирующий акустическое, магнитное и гидродинамические поля, должен вызывать срабатывание неконтактного взрывателя мины, то есть иметь возможность выступить в качестве минного прорывателя. Отметим, что такая функция необходима, в первую очередь, прибору, применяемому с борта подводной лодки и решающего задачи противоминной разведки и охранения.
Прочие демаскирующие признаки
Имитация выдвижных устройств подводной лодки, равно как и ложные выходы в радиоэфир, являются крайне желаемыми качествами для АНПА-имитатора. Береговая система радиоразведки ВС США и группировка разведывательных космических аппаратов позволяют засекать и пеленговать с удовлетворительной точностью работающие радиопередатчики практически в любой точке мира.
Кроме того, АНПА при выходе в эфир будет иметь возможность передавать на командный пункт флота накопленную разведывательную информацию.
Также целесообразно оснащать АНПА-имитатор средствами, создающими оптическую иллюзию погруженной подводной лодки. В качестве таких средств могут выступать, например, черное полиэтиленовое полотно с отрицательной плавучестью либо облако черной взвеси, распыляемое из АНПА и имеющее время жизни (растворения в морской воде до прозрачного состояния) несколько минут.
Дополнительную ложную информацию для противолодочных сил противника может дать распыление по ходу движения АНПА химического реагента, повышающего температуру воды. Целесообразно имитацию теплового следа производить в сочетании с имитацией корпуса подводной лодки, что рассмотрено выше.
Многофункциональность АНПА
Обращает на себя внимание, что работы по оснащению АНПА значительным набором функций и, как следствие, решению круга задач активно ведутся в ВМС различных государств. Так, в США ведется разработка экспериментальных образцов АНПА UUV (Unmanned Underwater Vehicle, необитаемый подводный аппарат), предназначенных для ведения противолодочной и противоминной борьбы в Арктическом бассейне. АНПА UUV длиной 11 м, диаметром 1,12 м, массой 6,8 т оснащен фото- и видеоаппаратурой, набором тактильных датчиков, гидролокаторами, устройством лазерной подсветки телевизионной камеры.
Французская фирма ECA Group разработала подводного робота с длительным временем работы AUV A27-M, предназначенного для операций по борьбе с подводным минированием (рис. 3). На сегодня это самый большой автономный подводный робот из семейства AUV, предназначенный для противодействия минированию, способный к обнаружению, классификации и локализации мин. Время автономной работы — более 35 часов. Робот оснащен сонаром с управляемой апертурой и системой подводного запуска и приема на борт (LARS), что позволяет использовать систему в самых разных условиях на поверхности.
Значительный выигрыш в расширении обследованного пространства и осуществлении радиосвязи (либо имитации выхода в эфир подводной лодки) без всплытия АНПА может дать оснащение аппарата собственными подводными дронами, как правило, решающими узкий спектр задач. Также дополнительную правдоподобность имитации действий ПЛ, уклоняющейся от обнаружения, могут придать приборы гидроакустического противодействия (ГПД) и набор ложных радиолокационных целей, аналогичных находящихся в настоящее время на вооружении.
В российском ВМФ в стадии натурных испытаний находится АНПА «Суррогат», робот-цель, способный имитировать различные подводные лодки и предназначенный для учений сил флота или испытаний специальной аппаратуры (рис. 4).
«Суррогат» способен имитировать атомную и дизель-электрическую подводные лодки, воспроизводя, в частности, их маневрирование. Благодаря этому можно будет использовать этот аппарат для имитации подводной лодки на учениях.
Аппарат способен преодолеть до 600 миль на ходу 5 узлов, имитировать акустическое и электромагнитное поля подводной лодки, погружаться на глубину 600 м. Отметим, что в «Суррогате» реализовано такое важное для АНПА-имитатора качество, как способность на определенное время увеличивать ход до 24 узлов, имитируя отрыв подводной лодки от преследования. Аппарат обладает модульной схемой построения. Бортовое питание — литий-ионные аккумуляторы.
Требования к перспективному АНПА-имитатору
На основании вышеизложенного можно сформировать требования к подводному аппарату, решающему задачи имитации деятельности подводной лодки в заданном районе Мирового океана, ведения разведки, исследования дна и акватории, противоминного охранения и др. Достаточно полным набором перечисленных функций может обладать только АНПА «тяжелого» типа. Вместе с тем, силам флота необходимо иметь на вооружении аппараты (комплексы) в габаритах торпеды калибром 533 мм или 650 мм. Это обусловлено необходимостью применения АНПА с подводной лодки, корабля (судна) или летательного аппарата.
По мнению авторов, требования к АНПА-имитатору подводной лодки, имеющему диаметр 533 мм, следующие:
- скорость хода — до 24 узлов;
- время функционирования в режиме «имитатор» — не менее 3–4 часов при маневрировании большими скоростями; не менее 12 часов на малом ходу;
- излучение акустического поля в диапазоне частот от десятков герц до 3–4 килогерц;
- переизлучение гидролокационных сигналов в диапазоне частот от 2,5 до 80 килогерц;
- формирование магнитного поля, имитирующего магнитное поле современных подводных лодок;
- имитация гидродинамического поля движущейся подводной лодки;
- имитация выдвижных (подъемно-мачтовых) устройств подводной лодки со значением эффективной поверхности рассеивания от 0,1 до 0,5 м2;
- имитация радиосвязи подводной лодки в различных диапазонах;
- модульная конструкция аппарата с возможностью смены функциональных модулей в условиях корабля;
- самостоятельное (автономное или по заданной программе) изменение режимов работы при изменении внешних условий.
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы.
Оснащение сил ВМФ современными самоходными комплексами гидроакустического противодействия с функцией имитации соответствующих физических полей повысит боевую устойчивость подводных лодок в условиях современного морского боя.
Проблемы повышения характеристик указанных приборов для отвлечения ПЛС на ложные направления в течение длительного времени в обширном районе Мирового океана не решены ни в одном флоте мира.
Представляется целесообразным оснастить силы флота самоходными приборами, способными решать широкий спектр задач — как имитации в течение длительного времени физических полей заданных параметров, так и возможности самостоятельного ведения разведки. Также следует решить проблему возвращения прибора на подводную лодку-носитель.
Все изложенное выдвигает требование обосновать концепцию «робототехнического комплекса» — сложной информационно-боевой системы, решающей рассмотренные в данной статье задачи в полном или назначенном объеме, обладающей значительной автономностью и обратной связью с носителем, способной действовать самостоятельно по заданной программе или в полуавтономном режиме.
Авторы:
Новичихин Павел Иванович, капитан 1 ранга, начальник отдела штаба Тихоокеанского флота
Амельченко Андрей Сергеевич, капитан 1 ранга преподаватель кафедры тактики ВМФ Военного учебно-научного центра ВМФ «Военно-морская академия»
