АННОТАЦИЯ. Рассматриваются проблемы обеспечения живучести кораблей и судов Военно-Морского Флота (ВМФ) по направлениям непотопляемости, пожаробезопасности, живучести оружия и технических средств, а также информационной и интеллектуальной поддержки принятия решений при борьбе за живучесть корабля. Предлагаются нетрадиционные пути решения этих проблем.

SUMMARY. The problem of ensuring the survivability of ships of the Navy (Navy) in the areas of floodability, fire safety, survivability of weapons and technical means as well as  informational and intellectual support of decision­making within struggling for ship survivability. Innovative and alternative solutions of these problems.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ кораблей и судов ВМФ (далее — кораблей) показывает, что существует ряд проблем обеспечения их живучести, которые все еще далеки от своего разрешения. Более того, изменение характера современной войны, развитие технологий, применяемых в кораблестроении, и другие факторы обусловливают появление новых требований к живучести и, в частности, к ее конструктивному обеспечению. Здесь можно выделить следующие основные составляющие живучести: непотопляемость; пожаробезопасность; живучесть оружия и технических средств (ТС); ТС информационной и интеллектуальной поддержки экипажа корабля при борьбе за живучесть и спасение.

Конструктивное обеспечение непотопляемости — это, пожалуй, наиболее разработанное направление обеспечения живучести кораблей. Вместе с тем анализ аварий и катастроф показывает, что утрата кораблем непотопляемости, которая может привести к тяжелым последствиям, вплоть до его гибели, в подавляющем большинстве случаев происходит не из-за конструктивных недостатков, а по причине слабого понимания командиром и экипажем значения мореходных качеств корабля, прежде всего остойчивости. Отсюда, невнимание или недооценка важности ее контроля, соблюдения правил по поддержанию и сохранению непотопляемости в различных условиях плавания и боевой обстановки.

Поэтому необходимо уделять самое пристальное внимание профессиональной подготовке личного состава кораблей в вопросах обеспечения остойчивости и непотопляемости, пониманию важности и жизненной необходимости поддержания непроницаемости корпуса корабля, его помещений, а также постоянной исправности всех ТС борьбы за живучесть.

Иная ситуация сложилась с пожаробезопасностью (ПБ) кораблей. В отличие от непотопляемости, проблемы конструктивного обеспечения ПБ кораблей все еще ждут своего окончательного решения. Это  обнаружение и распознавание возгораний и пожаров в отсеках и помещениях корабля, создание эффективных средств пожаротушения.

Рассматривая первую проблему, следует отметить, что в настоящее время разработаны и проверены на практике достаточно эффективные системы обнаружения, использующие информацию датчиков, которые реагируют на изменение физико-химических параметров газовоздушной среды (ГВС) помещений и отсеков корабля (температуры, пламени, дыма, наличия различных газов и т. д.). Однако общий недостаток таких систем состоит в том, что их эффективность во многом зависит от количества и места размещения. Это объясняется тем, что физико-химические параметры ГВС в аварийном отсеке крайне неравномерны (особенно на ранней стадии развития пожара, а также в условиях затесненности корабельных помещений оборудованием). Следовательно, и эффективность системы обнаружения пожара будет во многом зависеть от общего количества датчиков и их пространственного размещения по отсекам и помещениям.

Представляется перспективным использовать для раннего обнаружения пожара давление среды в аварийном помещении (отсеке), а точнее, скорость его изменения во времени. В отличие от других физико-химических параметров, давление ГВС распределено наиболее равномерно по помещению (отсеку) корабля. Поэтому нет необходимости в размещении большого количества датчиков в системе обнаружения пожара. Более того, как показали теоретические исследования и многочисленные эксперименты1, скорость изменения ГВС в отсеке корабля позволяет не только обнаружить возгорание (пожар) на самой ранней стадии, но и достаточно надежно оценить его масштаб (площадь горения и его интенсивность). Это дает возможность командиру корабля быстро выбрать правильную тактику борьбы с пожаром, а экипажу без задержек приступить к ее реализации.

Очевидно, что обнаружение и оценка масштаба пожара по данному параметру на открытых палубах и пространствах невозможны. В этой связи его применение целесообразно в первую очередь на подводных лодках (ПЛ) и в газоплотных помещениях надводных кораблей.

Вторая проблема связана с международным запретом производства и применения хладонов, которым до сих пор не найдена полноценная замена как основному средству объемного пожаротушения. В настоящее время ведутся научные и технические разработки по использованию в качестве альтернативы тонкораспыленной воды, порошков и других средств, которые также обладают некоторым эффектом объемного тушения. Однако следует отметить, что как по огнетушащим, так и по массогабаритным показателям они уступают хладонам. В этой связи целесообразно рассмотреть варианты тушения корабельных пожаров с помощью систем и устройств, предназначенных для других целей.

Современный боевой корабль — это настолько сложное и самодостаточное инженерное сооружение, что многовекторное использование его отдельных ТС оправданно и объективно необходимо. Иначе мы обречены на дальнейшее загромождение помещений и усложнение конструкции корабля, а значит, снижение его боевой эффективности.

Так, на ПЛ, где имеется большой запас воздуха высокого давления (ВВД), можно заполнять баллоны ВВД атмосферным воздухом с пониженным (до 5—6 %) содержанием кислорода. Такая смесь, состоящая на 94—95 % из азота — достаточно надежное средство тушения очагов возгорания. Для подготовки смеси и заправки системы ВВД ПЛ предлагается использовать мембранную технологию разделения газов с помощью газоразделительных установок, производство которых давно и хорошо отлажено в нашей стране2. Предварительные оценки показывают, что данное оборудование годится для установки и на строящихся, и на действующих ПЛ: оно компактно и не требует серьезных конструктивных изменений действующих систем ВВД корабля.

Теоретически и экспериментально показано, что для эффективного тушения или снижения интенсивности пожара можно использовать корабельные дизели для вакуумирования помещений, а также принудительное снижение концентрации кислорода в них, забрасывая выхлопные газы корабельных механизмов.

Обеспечение живучести оружия и ТС направлено на выполнение ими своих функций в любых условиях обстановки, в том числе при воздействии противника, а также неблагоприятных факторов окружающей среды (морской воды, повышенной температуры и др.). Установлено, что у многих ТС и их элементов есть неиспользуемые резервы. В частности, проведенные исследования3 элементов общекорабельных систем вентиляции, электропитания, систем управления энергетической установкой и других ТС показывают, что их стойкость к кратковременному воздействию высокой температуры (при пожаре) значительно превышает заявленную техническими условиями. Поэтому определение фактической термостойкости корабельной техники, выявление при этом наиболее уязвимых узлов и элементов (с их последующей заменой или дополнительной защитой) может позволить значительно повысить живучесть наиболее важных ТС и систем в целом к воздействию такого опасного фактора, как пожар или повышенная температура в корабельном помещении.

Значительного повышения термо­ и пожаростойкости оружия и ТС можно достичь путем тепловой защиты наиболее уязвимых элементов с помощью плавящихся аккумуляторов. Плавящиеся аккумуляторы (например, на основе парафинов или металлов с низкой температурой плавления) в данном случае наиболее оптимальны, так как позволяют за счет поглощения тепловой энергии пожара обеспечить (хотя бы на непродолжительное время) нормальный температурный режим уязвимого элемента, а значит, и работоспособность ТС (системы) в целом4, что может оказаться решающим в борьбе за живучесть корабля. Плавящиеся аккумуляторы могут быть особенно эффективны при пожаре в герметичных (или газоплотных) помещениях подводных лодок и надводных кораблей, так как его продолжительность в этом случае достаточно кратковременна из-за быстрого выгорания окислителя (кислорода воздуха) или применения активных средств пожаротушения.

Существуют определенные возможности и резервы повышения стойкости некоторых ТС и к такому неблагоприятному фактору как морская вода. В частности, на примере паротурбинной силовой установки и корабельного электропривода было показано, что их способность «противостоять» затоплению морской водой может быть значительно повышена за счет подбора составляющих элементов с одинаковой стойкостью, либо путем незначительных конструктивных изменений.

При возникновении серьезной аварии на корабле (боевого или эксплуатационного характера) начинается борьба за его живучесть. При этом эффективность действий экипажа как правило снижается из-за недостатка или полного отсутствия объективной информации о повреждениях, о состоянии помещений корабля, его технических средств и т. п. С другой стороны, даже при наличии некоторых сведений трудно правильно использовать их ввиду психологического стресса, уникальности каждой конкретной аварийной ситуации, ее постоянного изменения и дефицита времени на принятие решений и их реализацию при борьбе за живучесть. Поэтому в последнее время развивается еще одно направление обеспечения живучести корабля — создание системы ТС информационной и интеллектуальной поддержки при борьбе за живучесть (ИИП БЖ) корабля. Это направление включает ряд аспектов, которые еще далеки от совершенства.

Во-первых, функционирование системы ИИП БЖ возможно при наличии объективных исходных данных об аварии, что требует наличия мониторинга всех корабельных помещений и постов. Мониторинг может осуществляться экипажем и периферийными техническими устройствами (датчиками).

Во-вторых, необходимо математическое и программное обеспечение обработки исходной и текущей информации для оценки состояния корабля и динамики развития аварии. Это обеспечение должно быть специфичным для каждого типа аварий (затопление, пожар, взрыв и т. д.), так как в противном случае система ИИП БЖ не сможет выработать конкретных предложений, а ограничится лишь набором общих рекомендаций, которые не будут иметь практической пользы для повышения эффективности борьбы за живучесть. Разработка такого обеспечения потребует глубокого изучения и понимания основных процессов, происходящих во время аварии, создания их математических моделей, способных к адаптации в зависимости от объема исходных и текущих данных (мониторинга). Более того, программное обеспечение и заложенные в него алгоритмы и модели должны обладать способностью не только оценивать, но и прогнозировать развитие аварии, последствия действий экипажа, а также состояние жизненно важных механизмов и систем корабля.

В настоящее время на некоторых современных ПЛ используются системы ИИП БЖ (в случае поступления воды или возникновения пожара). В ходе их создания был реализован новый подход аппаратного мониторинга при пожаре, который позволяет контролировать не только традиционные параметры ГВС отсеков и помещений корабля (наличие пламени, повышенной температуры, изменение концентрации газов СО, СО2, О2 и других), но и упомянутый ранее — давление и скорость его изменения во времени.

Разработчики новой системы ИИП БЖ исходили из того, что математическое моделирование развития пожара должно базироваться только на тех исходных параметрах, которые могут быть измерены или идентифицированы в аварийном отсеке ПЛ, моделей оценки (возможных сценариев) развития пожара должно быть несколько, а конкретный сценарий выбирается автоматически. При этом чем подробнее исходные данные об аварии, полученные при аппаратном мониторинге помещений, либо от членов экипажа корабля, тем более детальный и обоснованный сценарий развития событий должен быть использован. Учитывая сложность и непредсказуемость корабельного пожара, необходимо, чтобы систематическая ошибка оценки конкретной ситуации при ее моделировании гарантированно исключала негативное воздействие на предлагаемые рекомендации и решения по борьбе за живучесть.

С учетом вышеизложенных обстоятельств были разработаны математические модели развития пожара и его воздействия на оборудование и ТС, которые были использованы при создании системы ИИП БЖ ПЛ.

Несмотря на то что в настоящее время достигнут значительный прогресс в вопросах конструктивного обеспечения живучести кораблей, многие идеи и разработки, в том числе и кратко изложенные в данной статье, все еще находятся лишь на стадии теоретических и экспериментальных исследований. Существующие наработки необходимо «переводить» в практическую плоскость, учитывая их при проектировании новых (модернизации) кораблей ВМФ.

 

1 Никитин Е.В., Родин А.А. Обоснование принятия решений по тушению пожаров в корабельном помещении. Сборник «Повышение эффективности эксплуатации судовых энергетических установок». Севастополь, 1991. С. 77—79; Nikitin Y.V. Indirect Method of Estimating a Fire Pool Area in a Closed Compartment // Journal of FIRE SCIENCES. 1999. Vol. 17(1). January/February. P. 97—102.

2 Мембранные азотные установки. URL: http://www.grasys.ru/products/gas/nitrogen (дата обращения: 30.05.2016).

3 Никитин Е.В., Свешников В.В. Экспериментальное исследование стойкости корабельного электропривода к воздействию пожара. Сборник «Живучесть корабля», Севастопoль, СВВМИУ. 1986. С. 35—40; Никитин Е.В. Работоспособность элементов систем управления в условиях воздействия повышенной температуры среды. Сборник тез. докл. ВВМИУ им. Ф.Э. Дзержинского. Ч. II. Ленинград, 1983. С. 36; Никитин Е.В. Модель поражения пожаром аппаратуры систем управления и разработка методики оценки времени ее функционирования. Сборник тез. докл. «Экспериментальные исследования и количественная оценка живучести ТС судов». Севастополь, 1983. С. 26—28; Мартынов Г.С., Никитин Е.В. Теплостойкость тиристорних агрегатов типа ВАКС­1­30. Судпром, сер. «Судовая электротехника и связь». 1990. Вып. 14. С. 37—40.

4 Радзиевский С.М., Гох В.А., Никитин Е.В. Способ тепловой защиты радиоэлектронных блоков. Авторское свидетельство СССР. 1981. № 921131.

Капитан 1 ранга запаса Е.В. НИКИТИН,

доктор технических наук

Предыдущая запись

Следующая запись