Как подлодка держится в воде
Устройство и принцип работы подводной лодки
Первым упоминанием о далеком «предке» современных субмарин считается германское сказание «Салман и Моролф», датированное 1190 годом. Его главный герой – Моролф сумел построить лодку из кожи и скрыться от преследования вражеских кораблей, погрузившись на дно, где он пробыл две недели. Как утверждает автор сказания, все это время Моролф дышал через длинную трубку.
Чертежи подводных аппаратов встречаются у гениального Леонардо да Винчи. Первым судном, способным передвигаться в подводном положении стала подводная лодка из дерева и кожи, построенная по проекту Корнелиуса Ван Дребеля в 1620 году, у которой в качестве передвижения использовался шест – с его помощью можно было отталкиваться от дна.
Принцип работы подводной лодки
Принцип погружения и всплытия
Для погружения под воду специальные цистерны на борту субмарины заполняются балластом (забортной водой). Все в соответствии с законом Архимеда – для полного погружения необходимо уровнять вес лодки с весом вытесненной воды.
При всплытии осуществляется обратный процесс – продув балласта, вследствие чего вода вытесняется из цистерн сжатым воздухом. В подводном положении лодка может менять глубину погружения с помощью рулей.
Ёмкости, заполняемые забортной водой, носят название цистерны главного балласта (ЦГБ). Они разделены на три группы – носовую, среднюю и кормовую. ЦГБ заполняются в зависимости от выполняемого ПЛ маневра. К примеру, при срочном погружении балластом заполняется цистерна быстрого погружения.
Как плавает подводная лодка
Подводная лодка в надводном положении плывет с открытыми кингстонами (клапанами для приема или откачки забортной воды) и аварийными захлопками (клапанами, через которые при заполнении цистерн водой выходит воздух). Вентиляционные клапаны закрыты. Лодка держится на поверхности за счет воздушной подушки в ЦГБ. В подводном положении кингстоны и аварийные захлопки открыты, а клапаны вентиляции закрыты.
Прочность и водонепроницаемость
От этих важнейших характеристик зависит живучесть ПЛ. Их обеспечивает особая конструкция корпуса субмарины, который в свою очередь может состоять из двух корпусов – прочного и легкого или только из прочного. В первом случае речь идет о российских подводных лодках, во втором – об американских.
Прочный корпус принимает на себя давление воды, для чего ему придается специальная оптимальная форма. Внутри прочного корпуса находятся все основные системы и устройства подводной лодки. Для создания прочных корпусов используются в основном высокопрочные легированные стали и титановые сплавы. Толщина обшивки прочного корпуса при диаметре 8-12 м может составлять от 40 до 60 мм и более.
Легкий корпус обеспечивает оптимальное обтекание во время плавания. Для обеспечения радиолокационной невидимости его «одевают» в специальное противорадиолокационное, звукоизолирующее резиновое покрытие. Внутри легкого корпуса размещаются балластные и топливные (для ДЭПЛ) цистерны, рулевые тяги и гидроакустические антенны.
В подводном положении межкорпусное пространство заполняется водой. Так-как давление на легкий корпус снаружи и изнутри уравновешено, нет необходимости делать его прочным. Толщина обшивки легкого корпуса составляет, как правило, от 8 до 16 мм.
Разделение на отсеки обеспечивают подводной лодке дополнительную живучесть. Отсеки отделены друг от друга водонепроницаемыми дверями-переборками с быстродействующими запирающими устройствами.
Примерный перечень отсеков ДЭПЛ: носовой и кормовой торпедные отсеки; отсек главных гребных электродвигателей и электростанция; машинный отсек; жилые помещения команды; центральный пост.
Атомные подводные лодки
Первая в мире атомная подводная лодка – «Nautilus» была принята на вооружение в США в сентябре 1954 года. Спустя почти 5 лет, в январе 1959 года вступила в строй советская АПЛ К-3 проекта 627. По многим характеристикам, в частности, водоизмещению, скорости, числу гребных валов, автономности и численности экипажа они были схожи. И все же советская АПЛ имела на один реактор больше. Она превосходила американскую по мощности более чем в 2 раза и по скорости на 6 узлов.
Чтобы понять, как устроена атомная подводная лодка, следует уяснить главное ее отличие от обычной: это субмарина с ядерной силовой установкой, что дает ей ряд уникальных преимуществ:
Мощное вооружение современных российских АПЛ – баллистические и крылатые ракеты различных типов многократно повысило боевые возможности подводного флота, сделав его одной из важнейших составляющих ядерной триады.
Как всплывает подводная лодка?
Субмарины являются выдающимися достижениями технологии.
Для того, чтобы подводные лодки или любые корабли могли держаться на плаву, вытесняемость воды должна соответствовать весу корабля. Такое вытеснение воды создает подъемную силу, которую называют выталкивающей силой и которая противоположна силе притяжения, что заставляет подводную лодку опускаться на дно. В отличие от корабля, подводная лодка может регулировать свое надводное положение, что позволяет ей при необходимости погружаться и всплывать на поверхность. Для того, чтобы подводная лодка могла регулировать свое надводное положение, она оснащена балластовыми цистернами и вспомогательными, или дифферентными цистернами, которые поочередно могут заполняться водой или воздухом ( показано на картинке ниже).
Когда подводная лодка находиться на поверхности воды, балластовые цистерны наполняют воздухом и общая плотность субмарины становиться меньше, чем плотность окружающей ее воды. Когда субмарина начинает погружаться, балластовые цистерны наполняются водой, выпуская воздух до тех пор, пока общая плотность лодки не станет больше плотности воды и подводная лодка начинает погружаться (так называемая «отрицательная плавучесть»).
Когда подводная лодка всплывает на поверхность, сжатый воздух с воздушных резервуаров перетекает в балластные цистерны; удаление воды происходит до тех пор, пока общая плотность не станет меньше плотности воды (положительная плавучесть) и начнется всплытие подводной лодки. Глиссера установлены под углом, поэтому вода двигается вверх по корме и таким образом сама корма наклоняется вниз, и субмарина начинает всплытие. В случае опасности, балластные цистерны могут быстро наполниться высоким давлением и сразу же поднять лодку на поверхность.
Сжатый воздух, необходимый для дыхания и использования в балластных цистернах, поставляют на подводную лодку в воздушных резервуарах. Помимо этого, на корме субмарины находится подвижный комплект коротких «крыльев». называемых глиссерами, которые помогают регулировать угол погружения. Глиссера с воздушным винтом установлены под определенным углом, так чтобы вода проходила над кормой, что заставляет корму подниматься вверх. За счет этого подводная лодка опускается вниз.
Для того, чтобы удерживать подводную лодку на определенном уровне глубины, необходимо поддерживать баланс воздуха и воды в дифферентных цистернах — ее общая плотность должна быть равна плотности воды ( так называемая «нейтральная плавучесть»). Когда подводная лодка опускается до необходимой глубины, глиссера устанавливают на определенном уровне, чтобы субмарина могла плыть сквозь воду. Для поддержания субуровня вода также проходит между дифферентными цистернами носовой части и кормы. Управлять субмариной под водой можно за счет хвостового руля ( для поворота направо или налево) и глиссера, который регулирует продольный угол лодки. Помимо этого, многие субмарины оснащены мощным электродвигателем вспомогательной гребной установки, который может развернуть лодку на 360 градусов.
Как глубоко должна находиться подводная лодка, чтобы не пострадать в морском шторме
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
В 1805 году известный ирландский гидрограф Фрэнсис Бофорт разработал и предложил для всеобщего использования эмпирическую шкалу, которая позволяла рассчитывать высоту волны, опираясь на значения скорости ветра. Первоначальная версия шкалы Бофорта оказалась не слишком-то удобной, точной и простой в использовании, а потому на протяжении последующих двух десятков лет ее создатель занимался активным процессом улучшения своего творения. Принята на вооружение в большинстве морских держав шкала Бофорта была только в 1830 году.
Шкала состояла из 17 баллов для обозначения грозности морских волн (или их полного отсутствия). Для большинства ситуаций в море (в том числе штормовых) нужно было только первые 12 значений шкалы. Баллы 13-17 были актуальны лишь для Тихого океана с его регулярными тайфунами. Система Бофорта позволяла рассчитывать скорость, величину и силу волны исходя из скорости ветра.
Так, 10 баллам по шкале Бофорта соответствует скорость ветра в 90-100 км/ч и высота волны в 12 метров. При таких условиях волна будет двигаться со скоростью 55 км/ч. Средняя длина волны составит 210 метров, а период прохождения волн будет равняться 14 секундам. Кроме того, любая волна распространяется циркуляционным образом от поверхности водной глади в ее недра, постепенно ослабевая. Полностью отсутствовать циркуляционное движение, создаваемое морской волной, будет на глубине равной от 0.5 длины этой волны. При 10 баллах – это значение составляет около 105 метров.
Таким образом и получается рассчитывать необходимую глубину погружения. В описанных условиях, подлодка должна будет «лечь» килем (нижней частью корпуса) на глубину в 120 метров, так как средняя высота боевых субмарин от киля до верхней точки мостика составляет около 15 метров.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Подводная лодка может передвигаться как по поверхности воды, так и погружаться глубоко в недра мирового океана. При этом многим наверняка было бы интересно узнать, как ведет себя экипаж субмарины и какие меры он предпринимает, когда подводная лодка отказывается в морском шторме.
Может ли она в такой момент уйти под воду и если да, то как глубоко она должна это сделать?
В 1805 году известный ирландский гидрограф Фрэнсис Бофорт разработал и предложил для всеобщего использования эмпирическую шкалу, которая позволяла рассчитывать высоту волны, опираясь на значения скорости ветра. Первоначальная версия шкалы Бофорта оказалась не слишком-то удобной, точной и простой в использовании, а потому на протяжении последующих двух десятков лет ее создатель занимался активным процессом улучшения своего творения. Принята на вооружение в большинстве морских держав шкала Бофорта была только в 1830 году.
Шкала состояла из 17 баллов для обозначения грозности морских волн (или их полного отсутствия). Для большинства ситуаций в море (в том числе штормовых) нужно было только первые 12 значений шкалы. Баллы 13-17 были актуальны лишь для Тихого океана с его регулярными тайфунами. Система Бофорта позволяла рассчитывать скорость, величину и силу волны исходя из скорости ветра.
Так, 10 баллам по шкале Бофорта соответствует скорость ветра в 90-100 км/ч и высота волны в 12 метров. При таких условиях волна будет двигаться со скоростью 55 км/ч. Средняя длина волны составит 210 метров, а период прохождения волн будет равняться 14 секундам. Кроме того, любая волна распространяется циркуляционным образом от поверхности водной глади в ее недра, постепенно ослабевая. Полностью отсутствовать циркуляционное движение, создаваемое морской волной, будет на глубине равной от 0.5 длины этой волны. При 10 баллах – это значение составляет около 105 метров.
Таким образом и получается рассчитывать необходимую глубину погружения. В описанных условиях, подлодка должна будет «лечь» килем (нижней частью корпуса) на глубину в 120 метров, так как средняя высота боевых субмарин от киля до верхней точки мостика составляет около 15 метров.
11 фактов, которые мало кто знает о жизни на подводных лодках
Книги и фильмы нередко романтизируют жизнь на подводных лодках. Служба на подлодке демонстрируется как увлекательное путешествие или как захватывающие дух спецоперации прямо под носом у врагов. Но большинство людей понятия не имеют, с чем сталкиваются подводники, и, думаем, будет интересно узнать факты о жизни на подводных лодках.
1. Служба на подводной лодке — одна из самых сложных работ в мире
Если ты думаешь, что твой офис с опенспейсами — настоящий ад, то это даже близко не соответствует истине. Будучи на подлодке, тебе приходится неделями, а иногда и месяцами сидеть в закрытом пространстве в небольших помещениях, как правило, не более двух квадратных метров, без возможности выйти на поверхность. Прибавь сюда знание, что тебя со всех сторон окружает вода, и что над тобой десятки, а то и сотни метров не особо дружелюбного океана, и поймёшь, что это ничем не лучше добычи угля в шахте.
2. Освещение моделирует цикл дня и ночи
Так как подводники, по сути, находятся в огромной стальной бочке без окон, и неделями не видят белого света, у них, в замкнутых пространствах, начинается депрессия. Чтобы предотвратить это, на лодках монтируют цикличное освещение, которое моделирует смену дня и ночи. Причём для улучшения психического состояния моряков, применяют разноцветное освещение.
3. В подводной лодке очень шумно
В большинстве фильмов подводники буквально крадутся по отсекам, не издавая ни звука. Это действительно так, но только в случае учений или реальных боевых столкновений, когда любой шум может засечь эхолот противолодочных кораблей. В обычном режиме на лодке царит шум, который усиливается узкими вытянутыми помещениями. Да и можно понять подводников, не особо соблюдающих тишину, ведь в постоянном молчании они начали бы сходить с ума уже в первые недели дежурства.
4. Единственной обоснованной причиной выхода экипажа на поверхность является опасность для жизни одного из подводников
Если думал, что жизнь подводников — это регулярное всплытие для пополнения провизии или для того, чтобы моряки могли развеяться, то ты ошибался. Единственная веская причина для всплытия на атомной подводной лодке — угроза жизни одному из членов экипажа. И угроза эта должна быть действительно серьёзной, так как на борту есть корабельный врач, который может справиться со многими проблемами, в том числе провести небольшую операцию.
Более того, на подводных лодках есть холодильные камеры, в которые, если произойдёт несчастный случай во время дежурства, отправят тело погибшего подводника до прибытия в порт.
5. Большая часть подводников не знает, где они, и не могут ни с кем связаться
Перед началом дежурства весь экипаж проходит инструктаж, где им описывается, по крайней мере, примерный маршрут. После отплытия из порта большинство рядовых подводников не в курсе, где они плывут, даже в какой части света они находятся. На борту нет ни телефонов, ни интернета, ни каких-либо других средств связи с землёй, так что, по сути, моряки пропадают с радаров на недели или даже месяцы.
6. Между членами экипажа постоянно случаются конфликты
Представь, что ты заперт в небольшом пространстве с десятками мужиков, которым некуда сублимировать свою энергию. Даже с учётом регулярных занятий, случаются конфликты, которые происходят из-за усталости, депрессии и давления, вызванного важностью выполняемой миссии. Просто вспомни, каким испытанием для многих людей стал карантин из-за коронавируса, когда выходить из дома можно было только за продуктами, и поймёшь, насколько сложно приходится подводникам.
7. Есть ограничения в потреблении воды
Какие ограничения, ведь подлодка плавает, как ни странно, под водой, и проблем с обеспечением этой жидкостью не должно быть? Не забывай, что подлодка бороздит солёные водоёмы, и морская вода не подходит для употребления внутрь. Поэтому у моряков есть ограничения в потреблении жидкости, как правило, не более суточной нормы для человека. Во время боевых дежурств это количество может сокращаться до 1 литра в день. Что касается бытовых нужд, то на них идёт забортная вода, проходящая определённую очистку. Она менее солёная, чем за бортом, но всё же не пресная.
8. Рацион однообразный и состоит из долго хранящихся продуктов
Раньше с этим у подводников было ещё хуже, но, с появлением холодильников и атомных реакторов, питающих эти прожорливые устройства электричеством, стало чуть лучше. На борт даже загружают фрукты и овощи, но большую часть рациона составляют консервированные продукты. Так как в режиме дежурства подъём на поверхность запрещён, судовому повару приходится готовить ограниченное количество блюд, которые не отличаются разнообразием.
9. В подводных лодках есть места для развлечения
Не думай, что подлодка — это огромная казарма, где с пробуждения и до сна моряки постоянно заняты работой. Нет, у них есть развлечения, причём разнообразные. Так, например, на некоторых лодках оборудуются даже спортивные залы, где можно выпустить пар, побив грушу или покачав железо. Также у них есть кают-компании, где моряки играют в настольные игры и просто общаются.
10. На подлодках дают вино
Выше мы сказали, что рацион подводников однообразен, но он всё равно лучше, чем у моряков на кораблях. Кроме того, каждый день вместе с едой моряки получают небольшое количество красного сухого вина, которое, как считается, улучшает пищеварение, а также увеличивает производство красных кровяных телец, что позволяет немного уменьшить влияние недостаточного уровня кислорода на борту.