Подводная лодка-аквамобиль
«Шельф-001»

«Шельф-001» - это экспериментальный подводный носитель для двух аквалангистов.

Он позволяет увеличить радиус действия подводников-исследователей с 400—800 м до 20 км, а физические усилия, затрачиваемые в настоящее время аквалангистами на передвижение к району исследований, направить на полезную работу.

Предполагаемые области применения нашего аппарата: перевозка пассажиров, оперативная связь между подводными объектами, обследование значительных по площади или протяженности подводных плантаций, исследовательские работы на глубинах до 50 м, подводная кино- и фотосъемка.

Если проводить чисто внешние аналогии, то «Шельф» можно сравнить с подводным двухмоторным «самолетом» небольших размеров со всеми присущими такой схеме органами управления. Суммарная мощность силовой установки около двух киловатт. Каждый электродвигатель вращает четырехлопастный винт и развивает тягу 25 кг. Источником энергии является аккумуляторная батарея, емкость которой позволяет двигателям работать не менее пяти часов.

Аквамобиль управляется (по курсу, крену и дифференту) только одним штурвалом. Исполнительными органами управления являются вертикальные поворотные рули направления (верхний и нижний) и элевоны, являющиеся рулями глубины при одновременном согласованном их отклонении, и элеронами — при взаимно противоположном.

Привод всех рулевых поверхностей — тягово-тросовый. Элевоны связаны со штурвалом тягами, а руль поворота — тросами. Штурвальную колонку можно отклонять от себя на 15° и на себя на 18° от нейтрального положения, что вызывает соответственное отклонение элевонов (в режиме рулей глубины) на 30° и 35°. Вращение же самого штурвала на ±60° от нейтрали вызывает соответственное отклонение руля поворота на ±35°.

Управление по курсу осуществляется верхним и нижним поворотными килями. Оба они крепятся консольно к двум валам, соединенным между собой фрикционной муфтой. В паз, образованный двумя половинами этой муфты, пропущен трос управления. Оба вала посажены во фторопластовые подшипники. Каждый киль прикреплен четырьмя болтами к накладке, приваренной к концу вала. Неподвижные части килей выклеены из стеклоткани и установлены непосредственно на каркас кормовой части носителя. Стабилизаторы пристыкованы к каркасу точно так же, как и неподвижные части киля. Аналогично рулям направления сделаны и элевоны. Соединение их со штурвалом — жесткими тягами.

Кстати, такая схема управления аквамобилем — элевонами и рулем поворота — впервые появилась только на «Шельфе». Мы пробовали управлять нашими лодками и струйными рулями, расположенными непосредственно за соплом водометного движителя, и поворотом винтомоторных установок. Но все эти схемы были либо слишком громоздкими, либо требовали затрат столь дефицитной на борту электроэнергии, либо не обеспечивали достаточной маневренности. Проблема выбора системы управления носителем долгое время оставалась открытой, поскольку мнения конструкторов по этому поводу разделились. Но однажды после достаточно «жесткого» спора кто-то робко предложил! «А почему бы не воспользоваться схемой управления «летающего крыла»?» Основные разработчики Алексей Помазкин и Виктор Майоров поначалу скептически восприняли эту мысль. Видимо, чересчур сильно довлела над ними идея управления аквамобилем с помощью поворотных двигателей, но после проработки ее за кульманом оказалось, что это обеспечивает и меньшее сопротивление движению, и неплохую маневренность, а конструктивное воплощение оказалось даже более простым.

Один из важных органов управления аквамобилем — балластная цистерна. Изменяя плавучесть аппарата, цистерна позволяет ему всплывать и погружаться. Правда, это можно делать и без балластной цистерны, за счет горизонтальных рулей, но такое возможно лишь в движении. Для погружения следует открыть верхний и нижний пневмоклапаны: при этом через нижний в цистерну проникает забортная вода, а через верхний выходит воздух. За изменением плавучести можно наблюдать по смонтированному внутри кабины стрелочному индикатору.

Немаловажной является проблема поддержания в балластной емкости давления, равного забортному. Дело в том, что тонкая оболочка цистерны не может противодействовать сколько-нибудь значительным внешним нагрузкам и на большой глубине может быть деформирована. Чтобы этого не произошло, на лодке предусмотрен автомат компенсации; при всплытии сжатый воздух постепенно стравливается через предохранительный клапан. Само же всплытие происходит за счет создания избыточного давления воздуха (продувки) а балластной цистерне.

Идея наддува балластной цистерны возникла не сразу. Первые наши лодки — в частности, МАИ-3 и МАИ-7 — автомата компенсации не имели, а внешнему давлению мы пытались противопоставить достаточно жесткую оболочку балластной цистерны. Но и вес при этом получался весьма значительным, и проблема ее стойкости на больших глубинах (на пятидесяти метрах внешнее давление — 5 атм!) оставалась открытой.

У нашего молодого конструктора Андрея Тетерятника возникло предложение сделать цистерну тонкостенной, из алюминиевого листа, а наружное давление нейтрализовать избыточным давлением воздуха в балластной емкости. Расчеты показали, что вес новой системы меньше, чем старой, а надежность ее стала практически стопроцентной.

Большинство систем на аквамобиле для большей надежности задублировано. Так, помимо основной, на лодке имеется система аварийного всплытия, которой можно воспользоваться при неполадках в балластной цистерне. При полном затоплении цистерны она позволяет аппарату приобрести положительную плавучесть.

В систему жизнеобеспечения входят: восемь семилитровых баллонов со сжатым воздухом (рабочее давление в каждом— 200 атм), запорный вентиль для перекрытия воздуха, поступающего к дыхательному автомату, и сам дыхательный автомат. Последний состоит из двух блоков: редуктора, понижающего давление воздуха до так называемого установочного (до 5—6 атм), и собственно дыхательного автомата, подающего аквалангистам воздух под давлением окружающей среды.

Корпус «Шельфа» — комбинированной конструкции. Каркас носовой части склепан из алюминиевых (сплав АМг-6) профилей и обшит листовым дюралюминием, толщиной 0,6 мм, а кормовой — сварен из труб (нержавеющая сталь) и облицован стеклопластиком толщиной 3,5 мм. Кабина, занимающая переднюю часть лодки, закрыта легким фонарем. Сиденья пилота и пассажира расположены в ней тандемом. Кормовая часть носителя отведена под аккумуляторную батарею, балластную цистерну, распределительный блок электрической системы и узлы крепления вертикального и горизонтального оперения.

«Шельф-001» выгодно отличают от предшественников хорошие гидродинамические формы, обеспечивающие малое лобовое сопротивление и прекрасную маневренность. Это заслуга нашего дизайнера и компоновщика Вячеслава Гасюнаса. Может создаться впечатление, что ему работать было проще всех: ну подумаешь, чего там, взял и нарисовал, чтобы было красиво! — но это далеко не так. Дело в том, что Славе все время приходилось сопоставлять несопоставимое и мирить непримиримое: каждый из конструкторов требовал соответствия общей компоновки именно его устройствам, иногда даже в ущерб другим. Объединить все противоречия, заключить все системы лодки в идеальный по обтекаемости корпус, скомпоновать пилотский и пассажирский посты так, чтобы экипажу было удобно и безопасно работать, — в этом-то и заключалась задача наших художников-конструкторов. И они ее успешно решили.

В этом году аквамобиль проходит всесторонние испытания на Черном море. Уточняются заложенные в проект характеристики, отрабатывались системы — особенно те, что отвечают за жизнеобеспечение, моделировались аварийные ситуации...

Мы верим: пройдет не столь уж много времени, и в прибрежных глубинах континентального шельфа носители, подобные нашему, станут столь же распространенными, как и автомобили на суше.

Чертежи подводной лодки-аквамобиля «Шельф-001»

Рис. 1. Компоновка двухместной подводной лодки «Шельф-001»:
1 — фара, 2 — гидролокатор, 3 — приборный щиток, 4 — обтекатель, 5 — аккумуляторная батарея, 6 — балластная цистерна, 7 — распределительный блок электрической системы, 8 — руль направления, 9 — киль, 10 — гидродинамическое кольцо, 11 — элевон, 12 — ходовой электродвигатель, 13 — руль направления (нижний), 14 — сбрасываемый аварийный балласт, 15 — диффефентная система.

Рис. 2. Балластная цистерна:
1 — пневмоклапан выпуска воздуха, 2 — предохранительный клапан, 3 — корпус цистерны, 4 — продувочный штуцер, 5 — пневмоклапан впуска воды, 6 — автомат компенсации забортного давления, 7 — датчик контроля плавучести лодки.

Рис. 3. Принципиальная схема штурвальной колонки.

Рис. 4. Исполнительные органы управления лодкой:
А — по глубине и крену: 1 — качалка, 2 — тяга, 3 — стабилизатор, 4 — элевон.
Б — по направлению: 1 — киль, 2 — рулевой вал, 3 — трос управления, 4 — фрикционная муфта, 5 — нижний руль направления, 6 — фторопластовая шайба, 7 — подшипники скольжения, 8 — дюралюминиевая накладка, 9 — болты крепления руля направления, 10 — верхний руль направления.

Рис. 5. Общий вид аквамобиля.

Рис. 6. Оборудование кабины аквамобиля:
1 — ручка управления заполнением балластной цистерны, 2 — кран подпитки балластной цистерны воздухом высокого давления, 3 — ручки управления оборотами двигателей, 4 — штурвал, 5, 11 — тахометры, 6 — выключатель бортового электропитания, 7, 9 — манометры высокого давления, 8 — гидролокатор, 10 — магнитный компас, 12 — глубиномер, 13 — кран подпитки системы жизнеобеспечения воздухом высокого давления, 14 — рукоятка сброса аварийного балласта.

Рис. 7. Фотография аквамобили перед транспортировкой на испытания.