Изображение

Подлодке К-162 проекта 661 «Анчар» принадлежит рекорд подводной скорости – 44,7 узла (80,4 километра в час). Ее появление в середине 70-х годов XX века ознаменовало новый этап в строительстве советских подводных лодок – рождение отрасли морских титановых сплавов. 

Первая в мире титановая субмарина – легендарная «Альфа» в марте 1989 года исключена из состава ВМФ, а в 2010-м утилизирована. На ней было решено много технических, конструкторских, научных и теоретических проблем, во многом благодаря ей созданы титановая промышленность, наука прочности и проектирования, наука технологии и материаловедения. Она обеспечила огромный вклад в общую культуру человечества потому, что ради ее создания трудились люди Москвы и Свердловска, Ленинграда и Киева, Новокузнецка и Ленинабада, Читы и Хабаровска – множество жителей нашего многонационального государства СССР, вложивших в нее душу и знания. Созданное после К-162 – подлодки проектов 705, 945, энергоустановки и многие другие системы, вобравшие наработки «Анчара», – живет и приносит пользу России.

Проект «Анчар» был необычен не только корпусом из титанового сплава. На лодке впервые были применены ПКР «Аметист» с подводным стартом и забортным расположением шахт, созданы гидроакустическая станция и гидроакустический комплекс, которые в сочетании с торпедными аппаратами предопределили совершенно новую форму носовой оконечности – шаровую вместо привычно остроносой. Это логично привело к каплевидной форме корпуса до кормы. Двойная энергоустановка с двумя турбозубчатыми агрегатами и двумя линиями гребных валов привела к новой форме кормовой оконечности (так называемые штаны), когда два длинных конуса заканчивались гребными винтами.

Изображение

Большим событием после глубоководных испытаний была так называемая мерная миля. Скоростное испытание показало, что на титановой лодке достигаются максимальные скоростные характеристики (более высокие, чем на стальных лодках). И когда при глубоководных испытаниях этой подводной лодки была получена рекордная скорость подводного хода (43 узла), все убедились, что СССР в очередной раз доказал миру свое техническое превосходство: глубже всех и быстрее всех. О нашей подводной лодке «Альфа» узнал весь мир, и сенат США начал всерьез обсуждать проблему подводного противостояния России.

В начале 50-х годов XX века военно-политические доктрины сверхдержав обосновывали построение двух основных систем: аэрокосмической для завоевания превосходства в воздухе и космосе, а также морской, обеспечивающей ракетный щит. Необходимым условием решения первой задачи был прорыв в области создания материалов с высокой удельной прочностью для всех типов летательных аппаратов. Ведущим направлением в этой области являлась технология производства изделий из титановых сплавов. Известно, что американский инженер Кроль запатентовал метод получения компактного титана в 1940 году.

Уже через несколько лет производство титана было освоено в СССР, причем на более высоком уровне. На Украине, Урале, в Казахстане были созданы производства по получению титановых концентратов и губчатого титана марок ТГ-1, ТГ-2. При этом советские специалисты, как правило, шли оригинальным путем. В Гиредмете (ныне ОАО «Гиредмет» ГНЦ РФ, ведущая научно-исследовательская и проектная организация материаловедческого профиля) и на Подольском химико-металлургическом заводе с привлечением ученых ЦНИИ КМ «Прометей» были разработаны различные технологии производства слитков. К середине 1955 года специалисты пришли к окончательному выводу: плавить титан нужно в дуговых печах, предложенных «Прометеем». Затем эту технологию передали на Верхне-Салдинский металлообрабатывающий завод (ВСМОЗ) в городе Верхняя Салда на Урале.

Для строительства подводной лодки длиной около 120 метров необходима была радикальная перестройка титановой индустрии. Инициатором в этом направлении выступило руководство ЦНИИ КМ «Прометей» – директор Георгий Ильич Капырин и главный инженер Игорь Васильевич Горынин, их решительно поддержал министр судостроительной промышленности Борис Евстафьевич Бутома. Эти люди проявили огромную дальновидность и гражданское мужество, принимая такое эпохальное решение. В качестве объекта для применения титана выбрали проект 661 разработки СПМБМ «Малахит» (в те времена ЦКБ-16). Одной из целей была отработка применения ПКР П-70 «Аметист» – первой в мире противокорабельной крылатой ракеты с «мокрым» стартом. Авторы проекта подлодки – Н. Н. Исанин, Н. Ф. Шульженко, В. Г. Тихомиров встретили предложение о его переработке в титановом исполнении без всякого энтузиазма. Титан для них был полной неизвестностью: меньший, чем у стали, модуль упругости, «холодная» ползучесть, иные методы сварки, полное отсутствие опыта применения в морских условиях. В таком же положении находились специалисты ЦНИИ имени академика А. Н. Крылова, ЦНИИ технологии судостроения, работники судостроительных верфей.

Тем не менее в 1958 году началась кардинальная перестройка титановой индустрии в стране. В ЦНИИ КМ «Прометей» появилось соответствующее подразделение – вначале отдел № 8, а затем отделы №№ 18, 19. Команда видных ученых создала научное направление – морские титановые сплавы. Коллективы титаномагниевых комбинатов Запорожского (ЗТМК) и Березниковского (БТМК) совместно со специалистами Всесоюзного алюминиево-магниевого института (ВАМИ), Гиредмета и при активном участии ученых ЦНИИ КМ «Прометей» провели большую работу по совершенствованию технологии производства титановой губки. Отечественная промышленность смогла производить крупные слитки массой четыре – шесть тонн для подлодок. Это была крупная победа. Следующей решалась проблема получения бездефектных слитков высокого качества.

Источников дефектов много – неправильный режим плавки, твердосплавные включения (карбиды вольфрама, окисленная губка, высокое содержание отходов в электродах и т. д.), усадочная рыхлость и возникновение раковин. Все эти сложности больших масс перешли к металлургам от «авиаторов». После реорганизации индустрии увеличивались объемы производства, размеры и развесы слитков. Их масса достигала четырех тонн и более.

Борьба за повышение качества губчатого титана и слитков обернулась для нас другой стороной. Снижение содержания примесей и включений привело к повышению пластичности, вязкости, уменьшению трещин в сварных соединениях – это был большой успех. Но одновременно снизилась прочность сплава. При строительстве подводной лодки проекта 661 предел текучести сплава марки 48-ОТЗ после «очистки» от вредных примесей уменьшился на десять процентов. В одной из партий листов были пропущены поверхностные дефекты («птички»), обнаруженные специалистами Севмаша (СМП), где строилась лодка. Позже начальник отдела Главного технического управления Госкомитета по судостроению А. С. Владимиров оперативно согласовал все вопросы по безвозмездному и срочному восполнению забракованной партии с Министерством авиационной промышленности, в ведении которого был ВСМОЗ.

Необходимо было решить, как восстановить предел текучести, не потеряв при этом достигнутых пластичности, вязкости и свариваемости. В кратчайшие сроки провели исследования влияния различных легирующих элементов на механические свойства сплавов системы Тi–Аl (и был выбран ванадий), разработаны технология изготовления алюминиево-ванадиевой лигатуры и введения ее в слиток, технология ковки слитка и прокатки листов, термообработки. Сплав получил наименование 48-ОТЗВ (с ванадием).

Для этого сплава были гарантированы необходимый предел текучести, достаточно высокие пластичность, вязкость, хорошая технологическая пластичность, свариваемость. Однако уже в самом начале выяснилось, что в нашей стране нет ванадия в тех количествах, которые необходимы для серийного производства сплава. Пятиокись ванадия марки ЧДА (чистый для анализа) импортировалась из Финляндии, и необходимо было решение Госплана СССР о закупке ее в больших количествах. Предлагалось альтернативное решение: эффективнее и дешевле (без импорта) вводить в сплав элементы, которые считались вредными: кислород, железо, кремний, но делать это строго регламентированными методами.

Снова неоценимую помощь оказал Владимиров. На совещании в Госплане он доходчиво объяснил, что ЦНИИ КМ «Прометей» не только решает задачу повышения прочности сплава, но учитывает свариваемость, технологичность, агрессивность среды и многие другие факторы. Поэтому его решение по легированию ванадием правильное. Впоследствии идея создания группы сплавов Ti–Al–V постоянно поддерживалась учеными авиационной промышленности. В конце концов сплав марки 48-ОТЗВ обрел права гражданства. С этого момента проблема ванадиевых лигатур стала главной для наших металлургов. Прошло немного времени, и было организовано их производство в Узбекистане и Таджикистане (Ленинабад, Чорух-Дайрон). Таким образом, наша страна перестала зависеть от поставок из-за границы.

Получение слитка, химический состав, примеси, лигатуры – эти проблемы бесконечны, но подводная лодка, как и любое крупное инженерное сооружение, строится не из слитков, а из листов, поковок, профилей, труб, отливок. Возможности Верхне-Салдинского предприятия по листам исчерпались очень быстро, и необходимо было организовывать новые производства. Ленинградский совнархоз в 1959 году принимает постановление о развитии производственной базы по титану на Ижорском заводе и заводе «Большевик».

В чем была сложность? В Ленинградском совнархозе был один большой прокатный стан «Дуо-4000» с двумя валками длиной четыре метра. Приводился в движение паровой машиной, пущенной в 1903 году. На нем катали листы для постройки легендарной «Авроры» и других крейсеров этой серии. Этот стан был снабжен огромными мазутными печами, тихоходными рольгангами и кранами. В то время как зарубежные ученые писали (а мы у них учились), что титан нужно производить в «белых перчатках», нагревать в вакуумных печах или печах с контролируемой средой (аргон), мы решились на организацию производства титана в «стальных» условиях. Это позволило организовать серийное производство крупногабаритных листов массой до четырех и поковок массой до шести тонн, полностью обеспечив потребность в металле для строительства подводной лодки.

Другой задачей была организация производства тонких листов. В авиации лист толщиной пять-шесть миллиметров – это толстый, более 20 – уже плита. В судостроении толщина пять – десять миллиметров – тонкий лист, 40–100 – нормальный. Итак, нужно было организовать производство тонких листов шириной 1500–1700 миллиметров, длиной пять-шесть метров. Вместе с работниками нашего филиала в Жданове (ныне Мариуполь) специалисты ЦНИИ КМ «Прометей» радикально изменили технологию изготовления листов и полностью устранили такое явление, как водородное растрескивание. Комплекс «антиводородных» мероприятий был внедрен на всех заводах, производящих или перерабатывающих титан. В результате самоотверженной работы была достигнута надежная гарантия отсутствия трещин в сварных соединениях.

В подводной лодке, как на любом корабле, имеется большое количество труб. Это осушительные системы гидравлики, пожаротушения, забортной и пресной воды. Традиционно такие системы изготавливались из меди, медно-никелевых сплавов, углеродистой или нержавеющей стали. В титановом корпусе применять эти материалы нецелесообразно, так как в контакте с титаном при наличии морской воды эти металлы подвергаются усиленной гальванической коррозии.

Вначале была предпринята попытка производить трубы в Верхней Салде методом прессования. Однако в прессованных титановых трубах из-за низких антифрикционных свойств возникало большое количество дефектов. Поэтому в дальнейшем перешли на прокатные методы, а в Верхней Салде производили обточенную трубную заготовку. На Челябинском трубопрокатном заводе (ЧТПЗ) было организовано производство горячекатаных труб диаметром до 470 миллиметров, которые использовались как в трубных системах, работающих на полное забортное давление, так и в системах воздуха низкого, среднего и высокого давления (до 400 атмосфер). Из этих труб на волгоградском заводе «Баррикады» изготавливали баллоны ВВД (воздуха высокого давления).

А далее пошли другие задачи. Кингстоны и другие клапаны, крышки торпедных аппаратов, приводы торпедных аппаратов, тарельчатые и витые пружины, амортизаторы и множество других изделий, которые на флоте именуются дельными вещами.

                                                                                              «Военно-промышленный курьер»
№ 1 (469) за 8 января 2013 года

1 комментарий »

  1. К теме сегодняшнего праздника! С проекта К-162 началась эра ТИТАНА, как стратегического металла! По запасам диоксида титана Россия занимает второе место в мире после Китая 😉 их количество достигает 490 млн т TiO2. Более половины запасов (57%) сконцентрировано в Республике Коми, ещё почти 40% – в Мурманской, Челябинской и Читинской областях. Так вот уж если говорить об экономических санкциях к России, ради Украины, то дело не в испуге по поводу газа и материалов для гражданских самолетов, который вдруг перестанут поставлять, а в том, что ответные меры могут нанести серьезный удар по разработке и строительству подводных и надводных судов США и стран НАТО.( Это к вопросу о Мистралях). Сейчас без морской составляющей армии могут быстро превратиться в «банду ряженых индейцев», плавающих на надувных пирогах с бензиновым моторчиком… :-)))

    Нравится

Добавить комментарий

Please log in using one of these methods to post your comment:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s