Độ lặn sâu tối đa của tàu ngầm Nga, Mỹ và Nhật

Bài đăng trên “Bình luận quân sự” ngày 19/10/2019. Chúng tôi có lược hoặc “nôm na hóa” một số chi tiết quá sâu về kỹ thuật, xin bạn đọc thông cảm và nếu có sai sót xin chỉ giáo. Sau đây là nội dung bài viết:

“Sự xuất hiện của một quả cầu lặn chinh phục được vực sâu nhất của đại dương đã cung cấp thêm một luận chứng thuyết phục chứng minh tính khả thi về mặt kỹ thuật về khả năng có thể chế tạo được những thiết bị có người điều khiển lặn xuống bất kỳ độ sâu nào dưới đại dương.

Nhưng tại sao lại không có một tàu ngầm hiện đại nào có thể lặn xuống độ sâu gần được như thế- thậm chí chỉ là 1.000m cũng không được?

Nửa thế kỷ trước đây, một quả cầu lặn làm bằng thép thông thường và mica tiêu chuẩn đã chạm đáy rãnh Mariana (còn gọi là vực, đáy Mariana- nơi sâu nhất của Thái Bình Dương-ND). Và nó có thể tiếp tục lặn xuống nữa nếu còn độ sâu lớn hơn trong tự nhiên. Độ sâu an toàn ước tính cho (quả cầu lặn) “Trieste” này là 13 km!

Hơn 3/4 (diện tích) các đại dương là vùng nước sâu: độ sâu từ hơn 3.000 m trở lên. Một không gian hoạt động thực sự lý tưởng cho các hạm đội tàu ngầm! Tại sao không ai tận dụng các khả năng này?

Chinh phục độ sâu lớn không hề liên quan gì đến độ bền của vỏ tàu ngầm “Akula”, “Borey” (Nga) và “Virginia” (Mỹ). Vấn đề nằm ở chỗ khác. Và “tấm gương” quả cầu lặn “Trieste “ hoàn toàn không có ý nghĩa gì ở đây.

Chúng giống như các máy bay và các khinh khí cầu

Quả cầu lặn- đó là một kiểu “phao nổi”. Một xi-téc đựng xăng, với một xuồng kín (viên nang kim loại) chở kíp thủy thủ gắn phía dưới. Khi đưa các balat (tấm dằn, tải trọng dằn) lên, kết cấu có độ nổi âm và chìm xuống sâu. Khi bỏ ballat – nó lại nổi lên mặt nước.

Khác với quả cầu lặn, tàu ngầm cần phải liên tục thay đổi độ sâu trong một lần lặn xuống. Để lặn xuống, cần bơm đầy các khoang dằn bằng nước lấy từ bên ngoài tàu, còn để nổi lên- đẩy nước ra bằng không khí.

Thường thì trên tàu ngầm sử dụng ba hệ thống không khí: không khí áp suất cao, không khí áp suất trung bình và không khí áp suất thấp. Ví dụ, trên các tàu ngầm hạt nhân hiện đại của Mỹ, không khí nén được trữ trong các xi lanh ở áp suất 4.500 psi/ Inch vuông.

Hoặc, để ai cũng có thể hiểu, khoảng 315 kg /cm2. Tuy nhiên, không có một hệ thống tiêu thụ không khí nào lại sử dụng trực tiếp khí nén áp suất cao như vậy. Sử dụng trực tiếp khí nén ở áp suất trên 300 atm sẽ rất nguy hiểm cho tàu ngầm.

Khí nén áp suất cao sau khi đi qua hệ thống van giảm áp, được đưa vào sử dụng ở áp suất còn khoảng 200 kg/cm2. Chính đây là khí ép được sử dụng để bơm nước ra từ các khoang dằn chính.

Để đảm bảo hoạt động của các bộ phận còn lại của tàu, phóng vũ khí (tên lửa, ngư lôi) ...., không khí được sử dụng để “làm việc” thường có áp suất còn thấp hơn nữa, còn khoảng 100-150 kg /cm2.

Và đến đây các luật của bộ môn kịch nói có hiệu lực!

Cứ lặn xuống sâu 10 m, áp suất tăng thêm 1 atm

Ở độ sâu 1.500 m, áp suất là 150 atm. Ở độ sâu 2.000 m, áp suất là 200 atm. Các chỉ số này tương ứng với giá trị cực đại của khí nén áp suất trung bình và áp suất thấp trong các hệ thống máy của tàu ngầm.

Tình hình trở nên trầm trọng hơn bởi lượng khí nén hạn chế trên tàu. Đặc biệt là nếu sau một thời gian dài hoạt động dưới nước. Ở độ sâu 50 mét, lượng khí nén đang có trên tàu đủ để bơm hết nước từ các khoang dằn, nhưng ở độ sâu 500 mét, cũng lượng khí đó chỉ đủ để bơm 1/5 dung tích. Ở các độ sâu lớn luôn tiềm ẩn nhiều rủi ro, cần phải hành động hết sức cẩn trọng.

Trong những ngày này, đang tồn tại một khả năng thực tế là có thể chế tạo được tàu ngầm với vỏ tàu được thiết kế “chịu được” độ sâu 5.000 mét. Nhưng để bơm các khoang dằn ở độ sâu như vậy sẽ cần không khí nén áp suất trên 500 atm.

Thiết kế các đường ống, các van và phụ kiện cho một áp suất như vậy, trong khi vẫn phải duy trì một trọng lượng (của tàu) ở mức hợp lý và loại trừ tất cả các nguy hiểm có liên quan, hiện vẫn đang là một nhiệm vụ không thể giải quyết được về mặt kỹ thuật.

Các tàu ngầm hiện đại được chế tạo theo nguyên tắc cân bằng một cách tối ưu tất cả các tính năng. Ví dụ, làm một cái thân tàu ngầm độ bền cao có thể chịu được áp lực nước ở độ sâu 1 km để làm gì nếu các hệ thống làm nổi tàu chỉ được thiết kế cho độ sâu ít hơn nhiều. Nếu tàu đó lặn xuống độ sâu 1 km, số phận nó coi như đã được định đoạt trong bất kỳ trường hợp nào.

Tuy nhiên, trong lĩnh vực này, cũng có những anh hùng lẫn những người kẻ bị chối bỏ.

Những “người đứng ngoài cuộc chơi” truyền thống trong cuộc đua lặn sâu luôn là các thủy thủ tàu ngầm Mỹ

Vỏ các tàu ngầm Mỹ trong nửa thế kỷ qua được làm bằng hợp kim HY-80 với những đặc tính “tầm tầm bậc trung”. Hợp kim này có độ bền đủ chịu được áp suất 550 MPa.

Theo ước tính, độ sâu làm việc (độ sâu mà tàu có thể hoạt động trong một thời gian dài, và có thể thực hiện bất kỳ động tác cơ động cần thiết nào) đối với các tàu ngầm Mỹ không vượt quá 400 mét. Độ sâu lặn tối đa là 550 mét.

Việc sử dụng hợp kim HY-80 giúp giảm chi phí và đẩy nhanh tiến độ lắp ráp các kết cấu trúc tàu, - thêm một ưu điểm nữa là chất lượng các mối hàn loại thép này luôn rất tốt.

Đối với những người hoài nghi (tại Nga), có lẽ họ sẽ tuyên bố ngay rằng hạm đội (tàu ngầm) của “kẻ thù tiềm năng” luôn được tăng cường ồ ạt một đống “đồ bỏ đi”, nhưng họ cần lưu ý những chỉ tiết sau. Những khác biệt trong tốc độ đóng tàu giữa Nga và Mỹ có nguyên nhân không chỉ trong việc (Nga) sử dụng các loại thép tốt hơn để đóng tàu ngầm, mà còn do nhiều nguyên nhân khác nữa.

Ở bên kia đại dương (Mỹ), người ta cho rằng các siêu nhân là không thực sự cần thiết. Vũ khí ngầm cần phải có độ tin cậy tối đa, độ ồn tối thiểu và với số lượng tối đa. Và trong quan điểm này- dĩ nhiên là có nhiều phần sự thật.

"Komsomolets "

Tàu ngầm “Mike” không bao giờ bị bắt (K-278 theo phân loại của NATO) đã lập kỷ lục tuyệt đối về độ sâu lặn trong số các tàu ngầm – 1.027 mét.

Độ sâu lặn tối đa của “Komsomolets”, theo tính toán- có thể tới 1.250 m.

Có khả năng phóng ngư lôi từ độ sâu lớn (tới 800 mét). Có thiết bị cứu hộ nổi kiểu capxun. Và ưu thế nổi bật- hệ thống bơm đẩy nước khỏi khoang dằn khẩn cấp bằng máy tạo khí.

Để có các ưu điểm trên, các kỹ sư Liên Xô sử dụng hợp kim titan làm vỏ tàu.

Tự thân titan không phải là thuốc chữa bách bệnh để chinh phục độ sâu đại dương. Điểm chính quyết định khả năng của tàu ngầm lặn sâu “Komsomolets 'là chất lượng lắp ráp và hình dạng thân tàu chắc chắn.

Hợp kim cường độ cao titan 48-T với khả năng chịu áp suất 720 MPa chỉ “nhỉnh hơn” một chút so với thép HY-100 (690 MPa) mà người Mỹ dùng để đóng các tàu ngầm (lớp) “Sea Wolf”.

Nhưng ưu điểm “được phong tặng” khác của vỏ titan như từ tính thấp và ít bị ăn mòn- thực sự là không đáng với số tiền (rất lớn) bỏ ra. Đo từ chưa bao giờ là một phương pháp ưu tiên để phát hiện tàu ngầm; ở dưới nước, mọi việc đều do âm học quyết định. Còn về vấn đề ăn mòn biển, người ta đã giải quyết trong hơn hai trăm năm nay bằng các phương pháp khác đơn giản hơn nhiều (là dùng hợp kim titan) .

Theo quan điểm của ngành đóng tàu ngầm Nga, titan có HAI ưu điểm thực thụ: a) Nhẹ, thành thử vỏ tàu (bằng titan) cũng nhẹ hơn. Phần trọng lượng “đôi dư” được sử dụng cho các hạng mục tải trọng khác, ví dụ, cho động cơ có công suất lớn hơn.

Không phải ngẫu nhiên mà các tàu ngầm có vỏ titan (705 (K) Lira, 661 “Anchar”, “Condor” và “Barracuda” được chế tạo để chinh phục tốc độ.; b) Trong số tất cả các loại thép và hợp kim cường độ cao (chịu lực tốt), hợp kim titan 48-T là thích hợp nhất trong gia công và lắp ráp các kết cấu thân tàu.

Thích hợp nhất- không có nghĩa là dễ nhất. Nhưng chất lượng mối hàn titan ít nhất cũng cho phép tiến hành lắp các kết cấu tàu.

Phía bên kia đại dương (người Mỹ) có một cái nhìn lạc quan hơn về việc sử dụng thép. Để gia công vỏ các tàu ngầm mới thế kỷ 21, thép cường độ cao thương hiệu HY-100 đã được giới thiệu sử dụng. Năm 1989, Mỹ khởi công đóng chiếc “SeaWolf” đầu tiên. Hai năm sau, tinh thần lạc quan biến mất. Vỏ “Sea Wolf” buộc phải tháo dỡ để làm việc khác và công việc lại bắt đầu lại từ đầu.

Hiện nay, nhiều vấn đề công nghệ đã được giải quyết và những hợp kim thép có tính chất tương đương với HY-100 được sử dụng rộng rãi hơn trong đóng tàu. Theo một số thông tin, một loại thép như vậy (WL = Werkstoff Leistungsblatt 1.3964) đã được sử dụng trong để gia công vỏ cứng của tàu ngầm phi hạt nhân của Đức “Type 214”.

Còn có những hợp kim khác bền hơn có thể để gia công vỏ tàu, ví dụ, hợp kim thép HY-130 (900 MPa). Nhưng do chất lượng mối hàn kém, các công ty đóng tàu đã từng khẳng định rằng không thể sử dụng HY-130 để đóng tàu. Cho đến khi có tin đến từ Nhật Bản.

耐久 (nguyên văn tiếng Nhật trong bài báo) có nghĩa là siêu cứng

Như một câu tục ngữ cổ từng nói: "Dù bạn có làm điều gì đó tốt đến đâu đi nữa, vẫn sẽ luôn có một người châu Á nào đó làm việc đó tốt hơn bạn".

Trên các nguồn mở có cực kỳ ít thông tin về các tính năng của các tàu chiến Nhật Bản. Tuy nhiên, các chuyên gia không chịu dừng lại trước các rào cản ngôn ngữ và tính kín đáo đến mức không tưởng vốn có của Lực lượng Hải quân hùng mạnh thứ hai trên thế giới này (Hải quân Nhật Bản).

Từ những nguồn thông tin tiếp cận được, người ta được biết rằng các Samurai không chỉ sử dụng kiểu chữ tượng hình của mính, họ còn sử dụng rất rộng rãi tiếng Anh. Trong bản mô tả kỹ thuật các tàu ngầm (Nhật) có chữ viết tắt NS (Naval Steel - thép hải quân), cùng các mã số kỹ thuật 80 hoặc 110.

Trong hệ thống đánh số chỉ mác thép, rất có thể con số “80” có nghĩa là thép cường độ cao 800 MPa. Thép cường độ cao NS110 còn tốt hơn nữa- 100 MPa.

Vở kịch câm

“Kawasaki” và “Mitsubishi Heavy Industry” dù không đưa ra bất kỳ lời tuyên bố đao to búa lớn nào và cũng không quảng cáo một “Poseidon” nào (ý không đưa vũ khí tối tân mới ra đe dọa như Nga khoe “Poseidon - ND) nhưng họ đã học nhuần nhuyễn được cách chế tạo vỏ tàu từ những vật liệu mà trước đây được xác định là không thể hàn được và không thể sử dụng được khi chế tạo tàu ngầm.

Những dữ liệu được dẫn trên tương ứng với các tàu ngầm đã cũ động cơ AIP lớp “Oyashio”. Trong biên chế Hải quân Nhật Bản có11 chiếc lớp này, trong đó 2 chiếc được điều chuyển chuyên làm nhiệm vụ huấn luyện- đào tạo năm 1998-1999.

“Oyashio” có vỏ thân tàu được làm bằng thép cường độ cao NS110 bền nhất.

Các tàu ngầm hiện đại của Nhật Bản lớp “Soryu” được coi là các tàu cải tiến từ lớp “Oyashio” những vẫn giữ những giải pháp kỹ thuật thiết kế cơ bản ưu việt được thừa hưởng từ “người tiền nhiệm”.

Với lớp vỏ chắc chắn được làm bằng thép NS110, độ sâu làm việc của “Soryu” được ước tính ít nhất là 600 mét. Tối đa là 900m.

Nếu tính tới những bối cảnh đã nói ở trên, Hải quân Lực lượng phòng Nhật Bản, thì vào thời điểm hiện tại đang sở hữu Hạm đội tàu ngầm tác chiến hoạt động ở độ sâu lớn nhất.

Người Nhật “ vắt kiệt” tất cả mọi thứ có thể từ những gì họ có. Sẽ là một câu chuyên khác nếu đặt câu hỏi là liệu chuyện đó có thể giúp gì trong một cuộc xung đột trên biển. Để đối đầu dưới biển sâu, cần phải có động cơ hạt nhân.

Nhưng mặt khác, sự chú ý truyền thống của người Nhật đến từng chi tiết vụn vặt bao giờ cũng giúp người Nhật có được lợi thế hơn trước kẻ thù. Còn sự xuất hiện của một động cơ hạt nhân cho Hải quân Nhật Bản – với người Nhật, đó chỉ là vấn đề thời gian.

Liệu đã có ai khác trên thế giới này có được công nghệ chế tạo được vỏ tàu siêu bền bằng thép cường độ cao 1100 Mpa chưa?

Lê Hùng- Nguyễn Hoàng (dịch)