Значительное место в комплексе работ по обеспечению необходимых вибрационных качеств надводных кораблей занимали также систематически проводившиеся вибрационные испытания головных кораблей. Были спроектированы и созданы ряд виброгенераторов большой мощности для лабораторных и натурных вибрационных исследований, стенды усталостных испытаний в агрессивной среде, имитирующей морскую воду, крупногабаритных образцов различных типов сварных соединений элементов корпусных конструкций, а также вибропреобразователи повышенной чувствительности в расширенном диапазоне частот. Руководителями и основными творческими исполнителями этих работ явились Е.Н.Щукина, Э.И.Иванюта, Ю.Н.Шавров, Ю.А.Никольский, О.Н.Лычев, В.И.Поляков, Ф.П.Щуйгин и др.
Необходимость активного воздействия на уровни вибрации корпусов подводных лодок обусловливалась увеличением скоростей их подводного хода, а также предъявлением к ПЛ повышенных требований в отношении их акустической скрытности. На начальном этапе для оценки ожидаемых уровней ходовой вибрации подводных лодок в процессе их проектирования использовались методы, разработанные для надводных кораблей, откорректированные с учетом наиболее существенных отличий.
С середины 60-х годов, в связи с общей проблемой повышения акустической скрытности ПЛ, выполнялись теоретические исследования распределения амплитуд ходовой вибрации совместности по длине корпуса одно- и двухвальных лодок, необходимые для оценки параметров их гидроакустических полей в инфразвуковом диапазоне частот и влияния на параметры этой вибрации совместности колебаний системы “гребной винт-валопровод-ГУЛ-корпус”. Были спроектированы и построены вибрационные машины специально для возбуждения колебаний лодочных корпусов при их акустических испытаниях, выполнена строгая расчетная оценка величин гидродинамических сил от работы гребных винтов и разработаны рекомендации по методам и средствам снижения ходовой вибрации.
В последующие годы изучалось влияние на вибрацию различных конструкций ПЛ скоростного потока, в частности, рассматривались вопросы возникновения гидроупругой неустойчивости обшивки наружного корпуса в потоке, на демпфирование колебаний корпусных конструкций, поведение в потоке выступающих частей и др. Одновременно продолжались исследования общей ходовой вибрации корпуса современных ПЛ и ее связи с их внешним гидроакустическим полем с учетом конструктивных особенностей лодок. Разрабатывались расчетные математические модели и программы практических расчетов.
Взрывостойкость
После окончания второй мировой войны были кардинально пересмотрены принципы защиты кораблей от поражающего действия морского оружия. В связи с появлением ядерного оружия основным видом защиты была признана противоатомная защита (ПАЗ), призванная обеспечить взрывостойкость корпуса корабля, защиту его оборудования от ударных нагрузок, защиту экипажа от светового излучения и радиоактивного заражения.
Исследования в области ПАЗ кораблей были развернуты в начале 50-х годов. Они проводились в ЦНИИ им.академикаА.Н.Крылова под руководством члена-корреспондента АНСССР В.В.Новожилова, в филиале 12-го НИИМО под руководством Ю.С.Яковлева, в 1-м ЦНИИМО под руководством Ф.С.Шлемова, а также в ряде других организаций промышленности и Минобороны. За короткий срок (5-7 лет) трудами перечисленных ученых и руководимых ими коллективов были разработаны теоретические основы воздействия основного поражающего фактора ядерного взрыва — ударной волны на корабельные конструкции, а также первые (временные) методики расчета динамической прочности и сотрясений корпусных конструкций кораблей от воздействия подводного и воздушного ядерного взрывов. Наибольший вклад в эти работы внесли, помимо вышеуказанных руководителей работ, А.А.Александрин, Ю.В.Горяинов, Б.В.Замышляев, И.И.Дехтяр, И.Л.Дикович, М.Н.Лефонова, К.В.Лопухов, Г.С.Мигиренко, И.Л.Миронов, И.Д.Пивен, А.К.Перцев, Л.И.Слепян, Л.В.Фремке.
Изучением параметров ударной волны ядерного взрыва, в том числе вблизи свободной поверхности, занимался Институт химической физики АН СССР (академики С.А.Христианович, М.А.Садовский). Результаты теоретических исследований в этой части были экспериментально проверены при проведении натурных испытаний кораблей на действие ядерных взрывов в 1955г.
В 1958-1959гг. были проведены уникальные испытания на взрывостойкость подводной лодки проекта 613 (С-45) под научным руководством Ф.С.Шлемова. При испытаниях впервые использовались шнуровые заряды; в последующих натурных испытаниях методика их использования для имитации ударной волны подводного ядерного взрыва неоднократно совершенствовалась. На основании результатов испытаний определен безопасный радиус для дизель-электрических лодок послевоенной постройки, выявлены их слабые места в корпусных конструкциях и оборудовании, откорректированы нормативно-методические материалы по оценке взрывостойкости при воздействии ударной волны подводного ядерного взрыва. Все это позволило при проектировании атомных подводных лодок первого поколения включать в тактико-техническое задание (ТТЗ) обоснованные требования по величине безопасного радиуса (по прочности корпуса) при действии подводного ядерного взрыва.
В 60-70-е годы был проведен комплекс теоретических исследований сотрясений оборудования и вооружения подводной лодки при подводном ядерном взрыве (Ю.С.Крючков, Н.Л.Мошенский, Н.С.Каратеев), а также натурных испытаний на взрывостойкость ПЛ и натурных стендов с комплексами ракетного оружия и энергетического оборудования. На основании результатов этих исследований и испытаний разработаны руководящие технические материалы (РТМ) по обеспечению взрывостойкости ПЛ, в частности:
требования ВМФ к противоатомной защите подводных лодок;
правила и методы расчета динамической прочности и сотрясений подводной лодки при действии ударной волны подводного ядерного взрыва;
конструктивные меры по защите ракетного оружия;
нормы ударостойкости механизмов и оборудования.
Использование РТМ, ОКР, выполненных в обеспечение конкретных проектов лодок, в практике проектирования атомных подводных лодок второго поколения позволило обеспечить определенный уровень взрывостойкости не только по корпусу, но и по кораблю в целом.
При проектировании третьего поколения подводных лодок в ТТЗ включался пункт о необходимости обеспечения безопасного радиуса. В связи с увеличением предельных глубин погружения, усложнением архитектуры и применением на ряде проектов новых корпусных материалов проведен большой объем НИОКР, в особенности по ПЛ проектов 941 и 945. В результате были разработаны методы расчета динамической прочности сложных узлов корпуса (крепление модулей, всплывающих камер и контейнеров, межкорпусные связи и др.), произведена их экспериментальная проверка на опытных крупномасштабных отсеках, предложены и проверены схемы конструктивной амортизации оборудования, подтверждена достаточная взрывостойкость корпусных конструкций из высокопрочных сталей и титановых сплавов.
Экспериментальные исследования проводились в основном на полигоне Ладожского озера в районе Лахденпохья. В 1982г. на территории ЦНИИ им.академикаА.Н.Крылова создан стенд для проведения испытаний масштабных конструкций на совместное воздействие гидростатичекого давления и взрывной нагрузки, что дало возможность отказаться от проведения глубоководных натурных испытаний (Н.С.Каратеев, В.А.Чернобыльский). Выполнение перечисленных работ и внедрение их результатов в практику проектирования ПЛ третьего поколения позволили решить задачу обеспечения их взрывостойкости на уровне требований ВМФ.
В целях обеспечения взрывостойкости НК исследования проводились применительно как к ядерному взрыву, так и к обычному (преимущественно для кораблей противоминной обороны). В 1957 г. 1-м ЦНИИМО с участием ЦНИИ им.академикаА.Н.Крылова проведены первые испытания на действие неконтактных подводных взрывов на тральщик проекта 254 (научный руководитель - А.Р.Миропольцев). Испытания позволили оценить фактическую взрывостойкость корабля в целом и его отдельных элементов, дали большой экспериментальный материал для разработки методов расчета взрывостойкости кораблей этого класса. В дальнейшем были проведены испытания на взрывостойкость натурных отсеков тральщиков с корпусом из дерева (проект 257Д, 1961г., научный руководитель - А.А.Александров) и стеклопластика (проект 1252, 1963г., научный руководитель - В.Г.Бессонов), испытания головного тральщика проекта 1256 (1976г., научный руководитель - В.М.Худов), а также испытания тральщика МТ-139 проекта 254 (1973 г., научный руководитель - К.Г.Абрамян) с большим объемом измерений параметров, характеризующих воздействие взрыва и реакцию на него корпуса и оборудования корабля. На основании результатов этих испытаний разрабатывались рекомендации по обеспечению взрывостойкости кораблей конкретных проектов, а также соответствующие методы расчета взрывостойкости. При исследовании подводного ядерного взрыва учитывалась отраженная от грунта ударная волна. Исследования выполнялись 1-м ЦНИИМО (разработка “Требований”), филиалом 12-го НИИМО (определение параметров внешних сил), ЦНИИ им.академикаА.Н.Крылова (разработка методов расчета и норм ударостойкости оборудования). Работы завершились составлением комплекса РТМ по обеспечению взрывостойкости надводных кораблей, аналогичного разработанным применительно к подводным лодкам, которые использовались при проектировании всех кораблей, включая авианесущие корабли проекта 1143.
Конструктивная защита
Опыт работы и появление в послевоенные годы новых видов противокорабельного оружия существенно повлияли на основные принципы, опытные работы и практическое применение на кораблях ВМФ конструктивной защиты от поражающих факторов морского оружия. Ушла в прошлое классическая броневая защита тяжелых кораблей от артиллерийских снарядов, противоминная конструктивная защита подводной части корабля стала противоторпедной (ТАВКР 1143.5). Большое внимание стало уделяться противоракетной защите кораблей среднего водоизмещения, а также противопульной защите десантно-высадочных средств.