Как погружается и всплывает подводная лодка
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.
Устройство подводной лодки: основные технические особенности
Принцип работы подводной лодки заключается в следующем: погружение производится в результате наполнения водой носовых, кормовых и средних цистерн главного балласта (ЦГБ). Всплытие корабля осуществляется за счет продувания указанных емкостей сжатым воздухом. ЦГБ могут заполняться и опустошаться одновременно или по очереди.
Для срочного набора глубины может применяться специальная цистерна быстрого погружения, находящаяся в прочном корпусе. Как плавает подлодка? Корректировка курса и глубины погружения ПЛ производится при помощи специальных рулевых устройств (горизонтальных и вертикальных). Скорость движения подводного корабля регулируется частотой вращения гребного винта.
Корпус и электроэнергетическая система
Для увеличения прочности конструкции ПЛ применяются шпангоуты, стрингеры и другие усиливающие элементы. Отсеки подводной лодки разделяются переборками, увеличивающими выживаемость подводного корабля в случае взрыва, пожара или пробоины. В верхней части прочного корпуса располагается многофункциональная рубка, которая выполняет роль шлюза, спасательной камеры, дополнительного отсека и наблюдательного поста. Данный элемент конструкции увеличивает непотопляемость корабля в надводном положении. Через рубку проходят шахты перескопов, предназначенных для наблюдения за окружающей обстановкой.
Большая часть современных подводных лодок снабжается комплексной электроэнергетической системой, в состав которой входит основной дизель, распределительный щит, гребной двигатель и аккумуляторная батарея. В атомных подводных лодках устанавливается реактор с водяным или жидкометаллическим теплоносителем, который генерирует энергию для работы двигателя АПЛ.
Системы безопасности и жизнеобеспечения
Воздух, необходимый для дыхания, вырабатывается электролитическими установками, которые пропускают электрический ток через морскую воду (в результате химической реакции образуется кислород и водород). Для опреснения воды, необходимой для питья и хозяйственных нужд, применяют автоматические установки с цифровыми контроллерами.
Водоотливная система состоит из центробежных и поршневых помп, а также трубопроводов и арматуры. Скорость откачивания воды составляет более 60 куб. м/ч на рабочей глубине и более 250 куб. м/ч на поверхности.
Как погружзается и всплывает подводная лодка
При обычном погружении заполняются сначала концевые цистерны главного балласта, затем средней группы при незаполненной цистерне быстрого погружения.
В позиционном положении проверяется заполнение водой осушительной магистрали и незаряженных торпедных аппаратов, осматриваются отсеки для установления качества герметизации прочного корпуса. Крен и дифферент подводной лодки приводятся к нулю.
При срочном погружении средняя группа цистерн заполняется после задраивания рубочного люка.
В начальный период погружения подводной лодки носовые горизонтальные рули следует положить на погружение, а кормовые — на всплытие. В этом случае обе пары горизонтальных рулей создают топящие силы. Кормовые горизонтальные рули, создающие дифферентующий момент на корму, способствуют удержанию лодки на ровном киле, уравновешивая дифферентующий момент, появляющийся с заполнением цистерны быстрого погружения.
http://flot.com/publications/books/shelf/conning/14.htm
Всплытие подводной лодки в надводное положение, как и погружение, может осуществляться в два приема или срочно.
Всплытие в два приема осуществляется в таком порядке. Подводная лодка всплывает на безопасную глубину с помощью горизонтальных рулей и хода.Один из дизелей готовится на продувание главного балласта с ходом или без хода.
По достижении подводной лодкой перископной глубины командир, оценив обстановку, принимает решение на всплытие в надводное положение. Для всплытия в позиционное положение создается небольшой дифферент на корму. Когда лодка достигнет глубины, равной половине перископной, воздухом высокого давления продувается средняя группа цистерн главного балласта, после чего закрываются их кингстоны.
В случае сильного волнения рекомендуется дать пузырь в носовую цистерну главного балласта и переложить кормовые горизонтальные рули на всплытие.
В дальнейшем по команде «Продувать балласт» пускается приготовленный дизель, выхлопные газы которого направляются в цистерны главного балласта и продувают их. С началом продувания заполняется цистерна быстрого погружения. Подводная лодка готова к срочному погружению.
Как всплывает подводная лодка
Подводная лодка погружается под воду при заполнении водой специальных камер — балластных цистерн. Когда же ей нужно всплыть, в цистерны нагнетается сжатый воздух, и вода вытесняется. Меняя количество воздуха в балластных цистернах, лодка меняет глубину погружения.
Почему корабль не тонет?
Закон Архимеда гласит, что на погруженное в воду тело действует сила, равная весу вытесненной им воды. Корабль вытесняет воды так много, что возникает большая выталкивающая сила, которая и держит его на плаву. Но способность держаться на плаву зависит также от плотности материала, из которого построено судно, то есть от отношения его массы к объему. Корпус корабля делают из металла (например, железа) — это тяжелый материал. Но внутри корабля находится заполненное воздухом полое пространство, поэтому средняя плотность корабля оказывается ниже плотности воды, и он не тонет.
Смогут ли люди жить на дне океана
Архитекторы и ученые думают над тем, как создать подводные базы и лаборатории для изучения дна океана.
Чтобы как следует изучить мир океанов, нужно разработать высокотехнологичные программы, позволяющие людям безопасно и комфортно жить под водой, и создать необходимое для исследований оборудование.
Двойной корпус
У подводной лодки двойной корпус. Наружный придает лодке обтекаемую форму, внутренний сдерживает давление воды. Между корпусами находятся балластные цистерны.
Зачем на подводной лодке «окна», и почему они не лопаются при погружении
Подводные лодки по праву относятся к числу наиболее грозных видов вооружения, вследствие чего вызывают неподдельный интерес у простых людей.
В этой статье мы не будем раскрывать военные секреты, известные лишь морякам-подводникам. Вместо этого обратим внимание на один любопытный момент, касающийся конструкторских особенностей субмарин. Наверное, каждый, кто хотя бы раз видел живьем подводную лодку, задавался вопросом, зачем инженеры сделали «окошки» в верхней части корпуса с учетом того, что большую часть времени она находится под толщей воды.
Ответ оказался прост. Сначала давайте разберемся с тем, что же это за «гроб» на продолговатом «теле» подлодки. Данная часть корпуса на морском языке называется рубкой. Она присутствует и на большинстве надводных кораблей, где выполняет роль этакого командного центра, с которого осуществляется управление судном. В случае же с субмариной рубка выполняет другую функцию, она нужна для ведения наблюдения в надводном положении. Для этого в ней и предусмотрены «окошки» – они же иллюминаторы.
Здесь возникает другой вопрос: почему иллюминаторы не лопаются при погружении под воду? И вот тут познаниями могут блеснуть далеко не все. Мало, кто знает, что рубка состоит из двух частей. В водонепроницаемом отсеке установлены разные технические средства, включая, системы связи, антенны, перископ, подъемно-мачтовые устройства и многое другое. А вот «окошки» расположены в затапливаемой части, вследствие чего при погружении вода оказывается с обеих сторон, что приводит к выравниванию давления. Таким образом, при соблюдении главного условия со стеклами ничего не происходит.
Ранее капитан первого ранга ВМФ СССР и ВМФ России Игорь Курдин рассказал о преимуществах российских АПЛ пятого поколения проекта «Хаски». Подробнее – в материале «ПолитПазл».