Проблема обеспечения борьбы за живучесть на современных кораблях

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Проблема обеспечения борьбы за живучесть на современных кораблях

На основе "процессного" подхода обоснованы понятия, связанные с обеспечением борьбы за живучесть (БЗЖ) современных кораблей. Рассмотрены концепции БЗЖ и обоснована необходимость разработки автоматизированной системы управления (АСУ) БЗЖ на основе концепции "БЗЖ в назначенных зонах поражения" при комбинированных каскадных аварийных процессах.

Серия катастроф кораблей ВМФ с негативным для России мировым резонансом резко обострила проблему исключения тяжелых аварий и катастроф кораблей ВМФ в мирное время как проблему обеспечения их живучести на всех этапах жизненного цикла.

Проблема решается путем создания трех "рубежей обороны". Первый рубеж – обеспечение безопасности корабля в боевой и повседневной деятельности соответствующими мерами. Второй рубеж обеспечивается стойкостью элементов структуры корабля и применением противоаварийных средств и систем, что позволяет подавить начавшийся процесс поражения с минимальным ущербом для боеспособности корабля. Третий "рубеж обороны" должен обеспечить борьбу экипажа корабля с развивающимся нормированным процессом поражения. Далее – спасение экипажа.

Эту последовательность этапов возникновения и развития процесса поражения и противодействия ему прекрасно представлял адмирал С.О. Макаров. Под его руководством решена актуальнейшая для своего времени проблема непотопляемости кораблей при получении ими повреждений корпуса. Удивительно, что в своих предложениях уже в то время С.О. Макаров учитывал динамику затопления корабля. А разрабатывая вопросы обеспечения устойчивости управления эскадрой в бою путем спасения штаба во всплывающей рубке, он предвосхитил установку всплывающей камеры (ВСК) на современных атомных подводных лодках (АПЛ), не забывая при этом о "спасении команды". Методология решения проблемы С.О. Макаровым не утратила своего значения и в наши дни.

Катастрофы самых передовых в научно-техническом отношении кораблей ВМФ – свидетельство того, что именно третьего "рубежа обороны" на этих кораблях нет. Поэтому бессмысленно требовать от экипажей "на ходу" решать задачи, которые не по силам целой государственной системе кораблестроения, да и мирового кораблестроения в целом. Об этом свидетельствует тот факт, что, достигнув уровня автоматизации и имея современные тренажеры для отработки боевых действий совместно с борьбой за живучесть (еще в прошлом веке), в ВМС НАТО не сокращают численности экипажей. Ставка делается на гарантированное обеспечение высокого уровня безопасности и неуязвимости кораблей. В судостроении эту проблему обходят путем страховки экипажа и груза.

Корабли по определению должны иметь этот третий "рубеж обороны". Для его создания необходимо предпринять серьезные усилия для развития теории живучести современных кораблей. И прежде всего – правильно сформулировать эту назревшую проблему на основе уточнения содержания привычных понятий и учета особенностей БЗЖ автоматизированных кораблей.

Эволюция термина "живучесть"

Термин "живучесть" введен адмиралом С.О. Макаровым: "Живучесть – это способность корабля вести бой, имея повреждения в различных боевых частях" (1894 г.). Интересно отметить, что понятия "живучесть" и "непотопляемость" трактовались им как равнозначные.

Академик А.Н. Крылов: "Живучесть – выносливость корабля относительно повреждений" (1903 г.).

Руководство по борьбе за живучесть: "Живучесть – способность корабля противостоять боевым и аварийным повреждениям, восстанавливая и поддерживая при этом в возможной степени свою боеспособность" (1982 г.). Это определение уточняется путем введения "элементов живучести". Непотопляемость связывается с конкретным источником поражения – поступлением забортной воды, взрыв и пожар – с безопасностью, живучесть оружия и технических средств определяется напрямую, иначе, чем живучесть корабля, а "живучесть" экипажа как определенной организационной структуры сведена к "защите личного состава".

Определенные таким образом "элементы" сами по себе отражают отдельные направления деятельности, связанные с обеспечением живучести корабля, но не дают полного представления о ней. Попытки уточнить уставное определение в проекте замены "РБЖ" на "РОЖ" пока привели лишь к тому, что термин "безопасность" исключен путем замены его на "защищенность". Это новшество не решает никаких проблем, имитирует бурную деятельность, заставляет вносить изменения в документы, привыкать к новой терминологии весь ВМФ. Можно прослыть оригиналами, так как весь мир использует термины "безопасность" и "техника безопасности". В целом это неудачная попытка, но сам факт попытки совершенствовать "РБЖ" можно только приветствовать.

Существуют более шестидесяти определений живучести объектов, что говорит о неослабевающем интересе к этой области знаний и практической деятельности. Из трех приведенных выше определений видно, что живучесть связывается с повреждениями корабля и является его способностью (свойством). Можно видеть, что эти определения существенно отличаются друг от друга. Каждое из них явно проистекает из области деятельности авторов, отражает их взгляд на проблему и озабоченность боеспособностью кораблей, строительством живучих кораблей и снижением аварийности на флоте. Очевидно, что понятие живучести эволюционирует, наполняется новым содержанием. Обилие определений свидетельствует об отсутствии обоснования подхода или, возможно, удачно выбранной точки зрения на проблему.

"Процессный" подход к аварии как основание для формулирования понятий "живучесть" и "безопасность"

Волюнтаризм в использовании термина "живучесть" достиг такого накала, что С.О. Макаров наверняка написал бы статью, подобную статье К. Шеннона "Бандвагон" по поводу термина "информация" и его количественной оценки. В этой связи оправданной была бы его замена, например, адаптированным иностранным термином с измененным содержанием. Однако этот подход повлечет за собой массу негативных последствий. Кроме того, термин введен великим русским флотоводцем, авторитет которого в этой области признан во всем мире. Уточним содержание этого базового термина, приведя его в однозначное соответствие со сложившейся практикой применения в ВМФ, на основе "процессного" подхода.

Рис. 1. Аварийный процесс (авария)

Живучесть проявляется в аварийном процессе (аварии), представляющем собой результат взаимодействия во времени двух процессов: процесса поражения объекта и контрпроцесса (реакции объекта), понимаемого как процесс "борьбы за живучесть". Аварийный процесс (рис.1) конкретен. В нем подразумевается наличие источника и объекта поражения. Его развитие обусловлено диалектическим переходом: объект поражения (ОП) – источник поражения (ИП) вследствие поражающих воздействий (ПВ).

Источник поражения обладает способностью поражать (наносить повреждения). Эта способность определяется через "поражающие факторы", то есть потенциальные поражающие воздействия. Диалектический переход – поражающее воздействие происходит в результате "активации" источника поражения.

"Живучесть" – от корня "жив". А для корабля жить – значит быть способным воевать, то есть быть боеспособным. Однако живучесть является не синонимом боеспособности, а лишь ее составляющей. Поэтому определение живучести должно четко выявить ее отличительные черты.

Из анализа аварийного процесса следует: чтобы быть способным "жить" при наличии как угрозы поражения от источников, так и самих поражающих воздействий объект поражения должен быть способен адекватно реагировать на них. Эта способность и есть "живучесть". В реакции на объект поражения можно выделить такие составляющие: "предупреждать", "противостоять" и "противодействовать".

Действия (меры), направленные на предотвращение активации возможного источника поражения – это действия в обеспечение безопасности объекта поражения, входящие в его реакцию на этот источник как превентивные действия. Безопасность обеспечивается объектом поражения в интересах сохранения своей "жизни". Безопасность присуща объекту поражения как свойство (способность) и является составляющей свойства живучести.

Далее в логике рассуждений возникают определенные сложности. Понятно, что ракета является источником поражения корабля, но ее уничтожение происходит на другом уровне – боевых действий, а не на уровне борьбы за живучесть. Этот пример еще раз показывает, что к обоснованию содержания понятия "живучесть" нужно подходить диалектически, а для внесения ясности в разумной мере использовать ограничивающие свойства терминов как таковых. В принципе, процессный подход позволяет установить связь аварийного процесса на корабле с другими тесно связанными с ним процессами: боевых действий, оказания помощи извне и спасения экипажа.

На основании процессного подхода введем следующие определения.

Повреждение – это разрушение элемента структуры объекта или связи между элементами.

Живучесть корабля – способность предупреждать, противостоять и противодействовать процессу поражения вследствие боевых и аварийных повреждений.

Безопасность объекта поражения – способность исключать возможную активацию источников его поражения.

Борьба за живучесть корабля – действия, направленные на ослабление, подавление и ликвидацию последствий конкретного процесса поражения.

Обеспечение живучести корабля – организационно-технические меры, направленные на придание и сохранение живучести в течение жизненного цикла.

Обеспечение безопасности корабля – организационно-технические меры, направленные на предупреждение активации возможных источников поражения.
Классификация источников поражения и поражающих воздействий

Источники поражающих воздействий можно разделить на три группы: боевые; навигационные и внутренние.

Следствием их воздействия на объект поражения является появление боевых и аварийных повреждений (разрушений).

Поражающие воздействия по наблюдаемым физическим признакам их проявления можно классифицировать следующим образом.

Высвобождение энергии: взрыв; пожар; др.

1. Истечение агрессивных сред воды; пара; газа; масла; др.
2. Излучения: радиационное; ЭМИ; "помехи"; др.
3. Нарушение условий функционирования: отсутствие охлаждения, смазки и т.п.; снижение сопротивления изоляции; отсутствие функциональной или информационной связи; др.
4. Комплексные (например, как следствие ядерного взрыва).

Даже из этой (возможно, неполной) классификации видно, что в "РБЖ" крайне сложно (практически невозможно) представить рекомендации по всем "элементам живучести" корабля с учетом всех возможных источников поражения и их поражающих воздействий. Этот основополагающий документ корректируется, как правило, после катастроф и серьезных аварий. Правильно говорят, что он написан кровью. Сейчас пытаются писать руководства и инструкции для БЗЖ при "наложении" аварий (по опыту ПЛА "Комсомолец"). Это полезно для развития теории, но бесперспективно для практики. Очередная авария будет другой. Нужны исчерпывающие решения по организации обеспечения БЗЖ при любых нормированных, (то есть связанных с заданной нормой живучести) комплексных авариях.

Следует также обратить внимание на отсутствие в "РБЖ" упоминания источников поражения, например, в определениях "борьба за живучесть" и "главное направление БЗЖ". "РБЖ" требует корректировки прежде всего в том смысле, что в нем не культивируется (изначально отсутствует) представление о БЗЖ как реакции всего экипажа корабля на любую аварийную ситуацию. Чтобы убедиться в этом, достаточно изучить оглавление.

Из изложенного выше ясно, что борьба за живучесть должна обеспечиваться с учетом конкретности процесса поражения и широкого внедрения автоматизации процессов управления. Необходимо разбираться: почему тяжелые аварии, начавшись с "пустяка", превращаются в каскадные и комплексные.

Повреждение корабля

Корабль – это сложный эргодический объект, состоящий из пяти основных частей ("элементов"): экипажа, корпуса, оружия, вооружения и технических средств.

Каждая из этих частей может рассматриваться как относительно самостоятельная, поэтому к ним применимы изложенные выше определения и рассуждения. Как эргодический объект можно рассматривать любую боевую часть корабля. Обособление части объекта из целого целесообразно при решении конкретных частных задач. Например, задач боевой подготовки, в том числе по БЗЖ.

При решении задач борьбы за живучесть необходимо в первую очередь иметь в виду наличие обратных связей в сложной иерархической структуре корабля. Именно они определяют каскадный характер и пространственный размах процесса поражения. Развивающийся аварийный процесс порождает новые источники поражения со свойственными им поражающими воздействиями. Поэтому аварийный процесс практически всегда является комплексным.

Понятия "повреждение" и "поражение" важно формализовать для четкой постановки задач обеспечения живучести и математического описания объекта поражения для решения этих задач. Поскольку результат аварийного процесса до его завершения неизвестен, "повреждение" и "поражение" достаточно считать синонимами.

При повреждении объекта необходимо определять его состояние. В целом состояние объекта характеризуется его структурой, координатами и параметрами. Структура – это совокупность элементов объекта и связей между ними. Координаты – это текущие физические характеристики процессов в объекте (уровень мощности, обороты, температура, давление и т.д.). Параметры – это величины, характеризующие свойства объекта в целом (к.п.д., уровень ограничения мощности, уровень ограничения скорости и т.п.).

Повреждениям подвергаются элементы и связи структуры как материальные объекты, а величины координат и параметров – это информация о состоянии объекта и его изменении. Повреждение корабля – это разрушение элементов его структуры.

Синонимом повреждения является "выход из строя". Для развития аварийного процесса первопричина в принципе значения не имеет. Важен сам факт выхода элемента из строя. Поэтому "отказ" тоже можно использовать как синоним повреждения, в том смысле, что ненадежность элемента может стать причиной начала аварийного процесса.

Реальное поражающее воздействие на корабль приводит к появлению комбинации поврежденных элементов. Вследствие этого обеспечить и организовать борьбу за живучесть при этом условии – задача существенно более сложная, чем при отказе (одиночном) ненадежного элемента. Это положение является принципиальным (определяющим) при формулировании практически любой проблемы или задачи, связанной с живучестью корабля.

Живучесть как сложное свойство объекта поражения

Чтобы иметь способность предотвращать, противостоять и противодействовать повреждениям (процессу поражения), объект поражения должен обладать соответствующими свойствами живучести, обеспеченными конструктивно и организационно.

Такими свойствами живучести (соответственно) являются: безопасность; стойкость; структурная устойчивость и восстанавливаемость (рис. 2).

Рис. 2. Составляющие свойства живучести объекта поражения

Безопасность – способность исключать возможность активации конкретного источника поражения.

Стойкость – свойство выдерживать поражающие воздействия определенного уровня и определенной интенсивности без разрушения.

Структурная устойчивость – конструктивно обеспеченная путем резервирования и рационального размещения элементов структуры возможность формировать работоспособные структуры из оставшихся в строю элементов после нанесения повреждений объекту поражения.

Восстанавливаемость – это способность поврежденного объекта к структурной самоорганизации, то есть способность восстанавливать в максимально возможной степени функционирование путем изменения структуры, введения ограничений параметров ("переключений") и ремонта.
Содержание борьбы за живучесть корабля

Адмирал С.О. Макаров прославил свое имя не только введением понятия "живучесть" и предложениями по ее конструктивному обеспечению. Вице-адмирал Ю.А. Пантелеев в статье "Выдающийся русский флотоводец С.О. Макаров" так оценивает его вклад: "Своими изысканиями Макаров впервые в истории положил начало научному обоснованию и практической организации борьбы за живучесть корабля, которые в дальнейшем были развиты великим русским кораблестроителем А.Н. Крыловым. Вскоре эти идеи Макарова проникли за границу и были использованы в английском и других флотах".

Непотопляемость корабля – область, в которую оба ученых внесли основой вклад и которую С.О. Макаров не относил к живучести. Скорее всего, по причине новизны и исключительной важности проблемы для кораблестроения того периода. Важно отметить, что именно С.О. Макаров придавал огромное значение "практической" организации борьбы за живучесть. Как флотоводец он отлично представлял, что главное – это эффективно использовать имеющиеся возможности (конструктивное обеспечение борьбы за живучесть) в конкретной обстановке аварии. Сформулированные великими учеными проблемы в новых условиях приобретают новое содержание.

Борьба за живучесть корабля начинается с момента возникновения процесса поражения как процесс противодействия ему. Он представляет собой совокупность следующих процессов:

• управление БЗЖ;
• ограничение распространения (локализация) процесса поражения;
• ослабление и подавление процесса поражения;
• формирование работоспособных структур из оставшихся в строю (работоспособных) элементов;
• введение ограничений;
• ликвидация последствий аварии.

Замечание. Ослабление процесса поражения в процессе борьбы за живучесть осуществляется путем реализации мер безопасности: "отключение", "разгрузка", "обесточение", "удаление", "прекращение", "изменение" и т.д., предотвращающих активацию источников поражения. "Процессный" подход к изучению аварии дает возможность понять диалектическую взаимосвязь понятий "живучесть" и "безопасность": применение противоаварийных средств и систем при борьбе за живучесть подавляет процесс поражения и одновременно обеспечивает безопасность неповрежденной части корабля. Очевидно: в аварийном процессе безопасность – составляющая свойства живучести.

Обеспечение безопасности как относительно самостоятельную область деятельности можно рассматривать применительно к неповрежденному объекту. Эта деятельность ликвидирует угрозу "жизни" объекта, тем самым существенно (определяющее) влияя на уровень его живучести. Следовательно, безопасность является одной из составляющих свойства живучести и рекомендации по мерам безопасности правомочно включены в "РБЖ".

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману