Репортаж з верфі | Журнал Популярна Механіка

Щоб перетворити десятки тисяч тонн стали в найпотужніший бойовий корабель на світлі, творці нового авіаносця класу «Форд» широко використовують віртуальну реальність.

Цьому суперавіаносцу нового класу визначено стати наріжним каменем усієї військово-морської могутності США на найближчі півсотні років, а поки що його перші вузли та деталі лежать під відкритим небом на території верфі в Віргінії. Дрібний дощик мрячить над величезним полем, де в уявній безладді розкидані елементи надбудови, перегородок, штабеля труб і 200-тонні сегменти майбутнього корабельного корпусу. Враження, ніби якийсь дитина-гігант розламав свій іграшковий кораблик і розкидав його шматочки по підлозі.

Втім, персонал компанії Northrоp Grumman на верфі Newport News відмінно орієнтується в цьому безладі. Їм відомо, де що лежить і в якому порядку ці деталі будуть стикуватися. Будівництво авіаносця подібно складанню тривимірного пазла, тільки ця гра повинна розтягнутися на кілька років. До проектування окремих вузлів гіганта інженери приступили ще в 2000 році, а вся робота підійде до кінця не раніше 2015 року.

Рекордсмен вантажопідйомності 23-поверховий портальний кран, найбільший у всій західній півкулі, переставляє один з елементів корабельної конструкції на запропоноване місце.

Коли реалізують проект такої міри складності, у будівельників практично не залишається можливостей виправляти допущені помилки. Якщо який-небудь недогляд не буде відразу ж знайдений і усунутий, всього один незначний дефект може спричинити ускладнення, які в подальшому обійдуться в десятки мільйонів доларів, місяці роботи з металом, а можливо, і не одне людське життя. «Такі кораблі подібні збудованим з нуля містах», - говорить Ерік Уертхейм, редактор видання The Naval Institute Guide to Combat Fleets of the World (довідника по військовим флотам світу, що випускається Військово-морським інститутом).

Протягом останніх шести десятиліть американські авіаносці брали участь практично у всіх великих конфліктах - починаючи з Другої світової війни і аж до нинішніх військових дій в Іраку і Афганістані. Однак авіаносний флот Америки старіє з кожним днем. Проектування нинішніх кораблів класу «Німіц» почалося ще в 1964 році, і хоча вони регулярно модернізувалися, все одно їх катапульти з паровим приводом і тісні внутрішні приміщення здаються відлунням іншої епохи. Отже, вперше на пам'яті цілих двох поколінь військово-морський флот замовив новий авіаносець, який названий на честь президента Джеральда Форда, в роки Другої світової відважно служив на авіаносці «Монтерей». За традицією, що склалася кожен наступний корабель цієї серії буде ставитися до класу «Форд».

Нова ядерна силова установка. Два нових ядерних реактора A1B, розроблених компанією Bechtel. Вони видають втричі більше енергії, ніж силові установки існуючих авіаносців. Для обслуговування потрібна менша чисельність персоналу. Системи дозаправки і фільтрації авіапалива. Техніки палубних служб стежать за дозаправкою літаків з комп'ютерних терміналів. Удосконалена система фільтрації дозволяє очистити паливо від шкідливих забруднень. Електромагнітна система розгону літаків при зльоті. Потужний лінійний електромотор протягом трьох секунд видає потужність в 150 МВт. Він розганяє рухливу візок катапульти, яка викидає літаки в повітря. Удосконалена надбудова. Вона розташована ближче до корми і правому борту. За розміром вона менше, ніж у сучасних авіаносців, так що залишає більше місця на льотної палубі. На ній встановлено двохдіапазонний радар нового типу. Механізм гальмування літаків при посадці. Ця система повинна замінити сучасний гідравлічний поршневий механізм. В її основу ляжуть енергопоглощающие водяні турбіни. Вона буде забезпечувати посадку і пілотованих літаків, і безпілотних апаратів, забезпечених хвостовим гаком. Вантажні ліфти, що заощаджують час Тут все організовано за зразком сервісних майстерень ( «Пітстоп»), що діють на автогонках. За допомогою ліфтів і бойові літаки, і необхідні для них озброєння подаються в одне місце палуби. В результаті економиться час, необхідний для передстартової підготовки літака.

Всі світові флоти налічують зараз 21 авіаносець, 11 з них - американські. Монополії в американців немає, але ніхто поки не будував таких великих і таких досконалих кораблів.

Останній раз, ще в 1960-х роках, коли американські інженери з нуля створювали новий авіаносець, спочатку виготовлялися креслення і будувалися повномасштабні дерев'яні моделі для експериментальної перевірки технічних рішень. Потім черга дійшла до працівників верфі, яким потрібно було придумати, як краще зібрати весь корабель з безлічі окремих деталей. Зараз, в 2009 році, працюють трохи по-іншому. Тепер інженери і монтажники можуть бродити по макету корабля, що не взуття в робочі черевики і обходячись без касок. Потрібно лише начепити досить масивні чорні окуляри і, дивлячись на екран, сміливо зробити крок прямо всередину тривимірного креслення.

Традиційний склад авіаносної ударної угруповання ВМФ США

Сем Вріланд, керівний на верфі усіма будівельними роботами, видав і мені пару таких окулярів. Ми знаходимося в непримітному будинку на території верфі, в кімнаті з чорними стінами. У центрі кімнати стоїть екран висотою 2,5 м. Тут можуть зустрічатися інженери з усієї країни і перевіряти свої креслення і розрахунки за допомогою симуляторів, що діють у віртуальному світі. Для цього фахівцям навіть не потрібно залишати власні кабінети. Переді мною тривимірна віртуальна модель машинного відділення з усіма його насосами, трубопроводами, шайбами ​​і заклепками, зшиваючими сталеві листи перегородок. Кожен з цих віртуальних предметів забезпечений ярликом з номером деталі і назвою постачальника. «Ми вибрали такий підхід, оскільки тепер можна провести по всіх закутках корабля кого завгодно, включаючи і військових моряків, - каже Вріланд. - Замовнику тут все видніше, ніж на дерев'яному макеті ».

Чи здатний противник потопити авіаносці США наступного покоління? Відповідь на це питання не є таким вже очевидним, хоча немає ніяких сумнівів, що потенційні противники і розробляють, і експортують зброю, призначене для цього завдання. Розробляються і нові тактичні рішення. Професіонали з військової розвідки і штабні стратеги відстежують всі новини в військових журналах Китаю, намагаючись реконструювати по ним нові китайські підходи до завдань протистояння американським авіаносців. Розгадавши задуми потенційного противника, можна розробити нові прийоми захисту від майбутніх загроз.
1. Погроза: радіолокаційні пастки. Для того, щоб потопити авіаносець, насамперед потрібно внести сум'яття в його ескорт. Найдешевший спосіб досягти цієї мети - використання радіолокаційних пасток. На звичайних рибальських траулерах можуть, наприклад, ховатися команди диверсантів, які в потрібний момент почнуть скидати за борт радіобуї, запрограмовані на повторення локаційних радіосигналів з деяким запізненням. В результаті такої атаки група супроводу і прикривають літаки можуть втратити зв'язок і орієнтацію в просторі. Захист: E-2C Hawkeye. Для протистояння такій радіолокаційної атаці з авіаносця запускаються літаки-розвідники, забезпечені потужними радарами. Вони здатні засікти наближаються кораблі і літаки противника. Безперервно отримуючи в польоті нові дані, ці літаки можуть також управляти діями надводних кораблів і бойових літаків.
2. Загроза: антирадарна безпілотний літальний апарат. Безпілотний літак здатний засліпити кораблі в ескорті авіаносця. Так, наприклад, Harpy, безпілотний апарат, який Ізраїль продав Китаю в 2004 році, здатний баражувати над заданою областю, вишукуючи радари по випускаються ними сигналами. Піймавши мета, цей апарат подібно камікадзе здійснює самогубну атаку на виявлений радар. Після цього, втративши радарів, кораблі охорони вже не здатні виявити і збити протикорабельні ракети противника. Захист: есмінець «Арлей Берк». Інженери постійно модернізують системи стеження, встановлені на цьому есмінці. Тепер вони здатні засікти найменші цілі, включаючи і безпілотні апарати. Так, наприклад, радар з фазованими антенними гратами здатний відстежувати відразу 100 цілей. Він працює в S-діапазоні і ефективний при будь-яких погодних умовах. Оптимальна тактика - знайти і знищити всі безпілотники ще до того, як вони завдадуть удар.
3. Загроза: дизельний підводний човен. Це безшумний і смертельно небезпечний ворог. Йому легко сховатися, особливо на мілководді. Така човен може випускати крилаті ракети типу «Новатор» 3М54Е (Sizzler за класифікацією NATO), які розганяються над водою до надзвукових швидкостей. Іран має в своєму розпорядженні дизельні підводні човни, побудовані в Росії, Пакистан придбав французькі човни Scorpion. Найбільшу активність в цій сфері демонструє Китай - тільки в 2006 році там було побудовано 14 дизельних підводних човнів. Захист: SH-60 Seahawk. Вертоліт може використовувати гідроакустичні буї. Плаваючий в море буй фіксує звуковий слід підводного човна, роботу її ехолокатора, теплове і магнітне випромінювання. Подібні буї одноразового використання скидають в море з вертольотів Seahawk. Можна також використовувати дистанційно керовані човни. У пошуках ворожих підводних човнів вони буксирують за собою антенні решітки сонаров.
4. Загроза: Су-30МК. Ці російські літаки з самого початку створювалися в тому числі і для атак на авіаносні угруповання. Су-30МК - серйозний противник для авіаносця, і до того ж широко поставляється на експорт. Він може нести протикорабельні ракети. У 2011 році Росія припускає випустити на ринок модернізовану версію цього літака. Захист: F-35C Lightning II. Якщо справа дійде до захисту повітряного простору над авіаносцем, моряків повинні прикривати літаки F-35C. Цей літак, побудований за технологією stealth, повинен нападати на ворогів ще до того, як вони його побачать. З іншого боку, це вам не агресивний, забезпечений гарматою винищувач F-18A Super Hornet, спеціально заточений для ближнього повітряного бою. F-35 прийде на зміну винищувачу F-18A в 2015 році.
5. Загроза: протикорабельні балістичні ракети. До 2015 року китайці повинні обзавестися протикорабельними балістичними ракетами середньої дальності, здатними вражати авіаносці. Загоризонтна радар може виявляти кораблі на великих відстанях, використовуючи або відображення радіохвиль від іоносфери (просторові РЛС), або поширення хвиль над поверхнею океану (радари поверхневої хвилі). Ракети Dong Feng 21 мають власну радіолокаційну систему виявлення цілі і наведення. До своєї жертви вони наближаються на швидкостях, в кілька разів перевищують швидкість звуку. Захист: Крейсер «Aegis». Розміщуються на кораблях системи протиракетного захисту - це давно вже не новинка. На деяких крейсерах «Іджіс» (Aegis) класу «Тикондерога» встановлені ракетні комплекси SM-2, які здатні збивати наближаються боєголовки на останніх етапах польоту. Нова система SM-3 може вражати цілі ще раніше - на середньому етапі польоту.

Зліва на екрані з'являється Он Уіскер з Пенсільванського університету. Точніше, з'являється його образ (аватар) - одягнений в чорне і з неголеною пикою. Він махає нам рукою з університетського містечка, розташованого в 600 км від нас. У цифровому машинному відділенні цей віртуальний персонаж перевіряє стан труби, бажаючи переконатися, що її змонтували в правильному місці. Потім він обходить навколо насоса - треба перевірити, чи зможуть потім ремонтники, проводячи регламентні роботи, втиснутися між помпою і перебиранням.

Ще один клацання мишкою - і будь-який конструктор отримує доступ до файлів САПР (системи автоматизованого проектування), дивлячись на машинне відділення очима члена майбутнього екіпажу. Тепер відразу видно, чи не будуть якісь труби або відкинуті люки загороджувати циферблати приладів і аварійні індикатори, чи добре видно пости інших членів екіпажу і чи можна подати їм сигнал рукою. «Всі інженерні рішення повинні добре сполучатися один з одним», - говорить Лін «Янк» Резерфорд, колишній контр-адмірал, керівний тепер платформної інтеграцією.

Я простягаю вперед руку, намальовану безліччю дрібних пікселів, хапаю одну з помп і переставляю її в інший кут машинного відділення. Потім я сплутуватися електропроводи і перекошує палубу. Якби інженери з компанії Northrop захотіли втілити в життя мої дурощі, потрібно було б нові дані ввести в САПР, а потім перекачати результат за 4 км на інший кінець верфі, де в майстернях кроять метал в повній відповідності зі специфікаціями, заданими в цифрових кресленнях.

Є й інші дуже витончені програмні засоби, що допомагають узгоджувати конструкцію суднових механізмів з їх майбутнім використанням. Так, наприклад, на льотної палубі кораблебудівники перевіряють, як літаки будуть подаватися на палубу і готуватися до зльоту. На цьому авіаносці буде реалізована нова концепція роботи сервісних команд в дусі піт-стопів на автогонках. На авіаносцях класу «Німіц» літаки переміщують по всій льотної палубі для заправки паливом, завантаження озброєння і сервісних перевірок. На новому кораблі все обслуговування літака буде проводитися в одному місці. ВМС сподівається, що такий порядок дозволить збільшити кількість злетів як мінімум на чверть і виконувати до 270 польотів в день.

У проекті корабля все елементи проходять сімуляторние випробування. Перевіряється огляд палуби з капітанського містка, робота групи боротьби за живучість в машинному відділенні. Як каже керівник інженерного відділу Девід Роки, на імітаторах відпрацьовується навіть робота камбуза: «Нам потрібно знати, як швидко все команди можуть пообідати і повернутися на свої пости». Це майже як гра Sim-City, але тільки на прикладі авіаносця.

І настає час, коли віртуальний світ зустрічається з миром реальних речей. Разом з Вріланд ми заходимо в майстерні і бачимо, як привезені сюди залізницею листи металу перетворюються в деталі корабельного корпусу. У цеху, який займає більше 3000 м², звідусіль лунають гуркіт молотків, шипіння пневматики, сиплються іскри, під ногами хрумтить окалина і металева стружка.

На екрані комп'ютера виведені технічні параметри системи автоматичного проектування. Програма управляє рухом плазмового різака над довгою низькою ванній. Вода під плазмовим факелом вирує і відсвічує пурпуром. Коли її зливають, на дні оголюється сталева плита. В її центрі вирізаний великий косою овал, не рахуючи безлічі дрібних дірок, через які будуть пропущені трубопроводи і кабелі. Віртуальний авіаносець поступово знаходить справжню плоть.

Вийшовши з цеху, ми сідаємо в службовий автобус. Вріланд веде машину уздовж причалів, перескакуючи через іржаві рейки. Осторонь залишаються приземкуваті цегляні бараки і якісь ангари з гофрожелеза. Прямо на землі розкладені 200-тонні елементи корпусу, з одного боку вигнуті, а з іншого плоскі і закінчуються фігурними зубцями. Склади їх разом, і отримаєш секцію корабля, готовий модуль - елемент пазла, з якого буде зібраний весь авіаносець. Щоб склепати весь корабельний корпус, на верфі необхідно попередньо зібрати 162 таких модуля.

І ось ми бачимо єдину в світі машину, яка здатна маніпулювати такими величезними деталями. Зараз ми проїжджаємо під зеленувато-блакитним 23-поверховим портальних краном. Він роз'їжджає над складальної майданчиком по рейках довжиною в вісім футбольних полів. До його величезної прямокутної конструкції привішені три гака, і кожен з них здатний підняти більше 300 т. Саме цей кран буде тягати по майданчику деталі майбутнього корабля. Однак навіть його 900-тонної вантажопідйомності (це рекорд для всієї Західної півкулі) виявилося недостатньо для збірки «Форда». Компанії Northrop довелося допрацьовувати цей механізм, підвищивши його максимальну вантажопідйомність до 1050 т.

Все життя корабельної верфі підпорядкована безлічі різноманітніх мережевих графіків, что Цілком природно при віконанні будь-которого проекту, де задіяні Великі гроші. А Вже будівництво «Форда» - Це дійсно Великі гроші. Перший Авіаносець цього класу буде коштуваті $ 14 млрд, включаючі 5 млрд, вітраченіх на НДДКР. Військові обіцяють, что при випуску Наступний кораблів цієї Серії їх ВАРТІСТЬ винна знізітіся до $ 6 млрд за штуку. Всякі затримки (а їх в Програмі будівництва «Форда» набрав Вже сумарно на ціліх два роки) загрожують Втрата кваліфікованіх робітніків и ставлять під сумнів підтрімку з боку Конгресу и Пентагону. Ця програма є найдорожчих рядком в кораблебудівному бюджеті Пентагону, а тому более за других різікує постраждаті від рук борців за економію державних коштів. Деякі аналітики у військовій області вже не соромляться питати - а навіщо взагалі Америці цей 100 000-тонний гігант, якщо найсерйозніші з нинішніх ворогів США - це в основному терористи, невеликі партизанські загони і пірати на моторних човнах?

А ось ще одна тема для дискусій навколо програми будівництва нового авіаносця: настав час для розробки нових проектів? «Що ми зараз знаємо про майбутні загрози? - задає питання Уертхейм. - Ми навіть не знаємо, чи залишаться у нас до 2060 року пілотовані винищувачі. Адже саме зараз ми знаходимося на роздоріжжі ». Сам Уертхейм вважає, що з новою програмою будівництва авіаносців краще було б почекати років десять - поки не з'ясується, чи потрібні майбутньому такі кораблі. Проте він зазначає, що зараз програма будівництва просувається добре. «Поки все в порядку, - каже він, - хоча в таких великих проектах завжди трапляються якісь неув'язки. І коли вони виявляються, нікому в голову не приходить, що це означає крах всієї програми ».

Коли будівля «Форда» завершиться, на зовнішній погляд він не буде сильно відрізнятися від авіаносців епохи холодної війни. Всі принципові відмінності заховані усередині. На кораблі цього класу вперше здійснена спроба радикально позбавити авіаносець від всеосяжного парового господарства. Адже на кораблях класу «Німіц» пар робив всю роботу. І опалення кают, і сушка білизни, і обертання корабельних гвинтів, і отримання питної води, і запуск палубної авіації - все це робилося силою пара, який вироблявся ядерним реактором. Всюдисуща система паропроводів передбачала, що безліч моряків повинні бути задіяні в обслуговуванні вентилів, клапанів і паропроводів, контролі за показаннями манометрів і поточному ремонті приводів. На «Форді» більша частина допоміжних систем буде працювати на електриці.

Найцікавіше застосування електрики можна буде знайти на льотної палубі. Парові катапульти вже заслабкі для того, щоб забезпечити достатню прискорення для старту нових важких літаків, так що авіаносець повинен набрати достатньо високу власну швидкість, забезпечивши зустрічний вітер над злітною палубою. На кораблях класу «Форд» чотири лінійних електродвигуна будуть забезпечувати рух катапульт, так що кожен літак, відриваючись від палуби, отримає навздогін саме такий імпульс, який потрібно йому відповідно до його конструкцією і завантаженням. Приземлятися на палубу літаки будуть як раніше, чіпляючись гаком за гальмівний трос аерофінішера, проте система гальмування буде електромеханічної, а не простий гідравлікою. Всі ці нові технічні рішення несуть з собою певну частку ризику. Згідно з даними Управління державної відповідальності (до 2004 року - Головного бюджетно-контрольного управління), збої в розробці генератора системи запуску спричинили 15-місячне відставання від графіка.

ВМС сподіваються, що, ризикуючи на етапі розробок, вони будуть сторицею винагороджені надалі. На старих авіаносцях натовпу матросів переміщують по кораблю тонни їжі, білизни, запчастин і озброєння. На «Форді» матросів замінять електронавантажувачі. Керівники проекту стверджують, що на «Форді» буде служити на 700 осіб менше, ніж зараз на нинішніх авіаносцях. Одне це повинно привести до економії в $ 5 млрд в перерахунку на весь термін служби корабля.

Ще одне важливе завдання - забезпечення безпеки для численного екіпажу. Командування ВМС готове піти на все заради гарантії, що його авіаносці здатні витримати удар з боку противника. У 2005 році за дорученням командування військово-морських систем ВМС інженери протягом 25 днів методично проводили експериментальні вибухи на кораблі «Америка», авіаносці класу «Кітті Хоук», що служив і у В'єтнамі, і в Перській затоці. Зрештою приречений корабель затонув, але це був найбільший в історії експеримент по контрольованим руйнувань. Командування ВМС стверджує, що результати цих дослідів були активно використані в проектуванні «Форда».

Уже в кінці цього року описаний вище гігантський портальний кран опустить перший модульний блок на дно сухого доку, де повинна йти збірка «Форда». Адмірали, політики і керівництво компанії зберуться близько величезного шматка майбутнього корабля і скажуть тожественние мови, оркестри заграють військові марші. Потім нові крутобокі скибки майбутнього корабля будуть фаршировані трубопроводами, кабелями та іншою начинкою, яку можна в них впихнути ще до того, як вони ляжуть на дно дока. Вниз підуть один блок за іншим, і майбутній авіаносець ВМС США «Джеральд Форд» поступово почне набувати обрисів справжнього бойового корабля. Коли збірка корабля від днища до надбудови в загальних рисах завершиться, в сухий док пустять воду з річки Джеймс. Важенний, але поки порожній корпус корабля відбуксирують до однієї з причальних стінок верфі, де ще не один рік триватиме кропітка робота з проводкою, підключенням і узгодженням різних систем, а сухий док звільниться під складання наступного корабля цього класу. Весь цей процес так і буде тривати аж до 2058 года ... або поки не закінчиться фінансування.

А до тих часів кожен день на верфі в 12.30 звучать два пронизливих свистка. Всі робочі на території Ньюпорт-Ньюс - хто в комбінезонах і захисних касках, а хто і в окулярах для розглядання віртуальної реальності і в вільних брюках - розуміють, що обідня перерва підійшов до кінця. Народ розбрідається по різних кінцях верфі і знову береться за роботу.

Стаття опублікована в Журналі «Популярна механіка» ( №8, серпень 2009 ).