Как плавает подводная лодка под водой

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.

В XVIII – XIX веках предпринимались попытки создания подводных аппаратов в Англии, Франции, США и России. К началу ХХ века сложились основные концептуальные особенности подводных лодок, что положило начало разработке тактики применения субмарин в боевой обстановке на морских театрах военных действий.

Принцип работы подводной лодки

Для нормального функционирования подводной лодки она должна:

• выдерживать давление воды в подводном положении;
• обеспечивать управляемость при погружении, всплытии и смене глубины;
• иметь оптимальную обтекаемую форму;
• сохранять работоспособность в соответствии с ее ТТХ.

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:

1. Ядерная энергия дает возможность АПЛ значительно увеличить время нахождения под водой – от 80 до 99 % всего ходового времени.
2. Ядерное топливо – это гарантия неограниченной дальности плавания и независимости от береговых баз снабжения.
3. Атомные энергетические установки обеспечивают субмарине скорость, соизмеримую со скоростью надводных кораблей.
4. Помимо главной турбины, атомный реактор обеспечивает энергией многочисленные механизмы, системы и электронную аппаратуру.

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.

Источник

Как подводная лодка «тонет» и всплывает?

В этой статье разберемся, благодаря чему подлодка может погружаться или еще более интересный вопрос — как она после погружения всплывает. Вес современной подлодки огромен, на поверхности моря ее удерживает знакомая каждому из школьного курса сила Архимеда. Для более ясного понимания механизма ее работы, не особо вдаваясь в подробности, рассмотрим ее устройство:

Субмарина имеет два корпуса: внешний ( легкий корпус ) и внутренний ( прочный корпус ). В пространстве между этими корпусами находятся цистерны главного балласта , которые при нахождении на поверхности заполнены воздухом для придания лодке плавучести. Также в легком корпусе сверху и снизу имеются специальные клапаны. Клапаны снизу — кингстоны, предназначены для заполнения цистерн водой. Клапаны сверху — для выходы воздуха (через них выходит воздух при открытых кингстонах, а значит в цистерне не образуется воздушный пузырь).

При погружении, очевидно, кингстоны и воздушные клапаны открываются, вода заполняет цистерны главного балласта и лодка получает нулевую плавучесть . Это означает, что субмарина находится в «подвешенном» состоянии: она и не тонет, и не всплывает. В таком состоянии подлодка погружается только по уровень рубки . Для окончательного погружения включаются двигатели и при помощи горизонтальных рулей лодка устремляется под воду.

Залегли на дно. Откуда теперь взять воздух, чтобы подлодка всплыла? И тут все просто: на борту имеются баки с сжатым воздухом . Для всплытия воздух из баков » продувает » цистерны главного балласта и вытесняет через открытые кингстоны из них воду.

В некоторых случаях субмарине может понадобится срочно уйти под воду. Этого можно добиться, если у лодки будет отрицательная плавучесть. Для этих целей используется дополнительная цистерна быстрого погружения , которая работает аналогично цистерне главного балласта.

Источник

masterok

Мастерок.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?

Когда начинается шторм, подводная лодка не просто может, а по сути, должна уходить под воду, если экипажу и командиру не хочется подставлять судно под удар и бороться с многочисленными и беспощадными ударами волн. Уход на достаточную глубину способен полностью уберечь субмарину от любых негативных воздействий морского шторма. Само собой, выбираемая командиром спасительная глубина – это не какое-то произвольное знание из головы, а строго рассчитываемая цифра. И здесь нам нужно вернуться в XIX век.

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.

Источник

Каким образом погружается и всплывает подводная лодка?

Вы никогда не задумывались над этим вопросом? Как многотонная махина может плавать над водой, словно обыкновенный корабль, затем по необходимости погружаться глубоко под воду и плыть там, а после всего — еще и всплывать обратно? Причем цикл этот может повторяться неоднократно, но как такое возможно? — попытаемся разобраться.

В основе всего лежит моя любимая физика! Изучение этой науки подарило человечеству немало вещей и возможностей, без которых тяжело представить нашу повседневную жизнь!

Для начала — рассмотрим строение подводной лодки (далее — ПЛ) в разрезе на схематичном рисунке:

ПЛ состоит из наружного легкого корпуса (красная стрелка) и внутреннего прочного корпуса (синяя стрелка). Между ними расположены цистерны или, как их правильно называть, цистерны главного балласта.

В верхней их части расположены клапаны вентиляции (для воздуха), в нижней — клапаны для воды (кингстоны).

Работает эта система следующим образом:

Когда ПЛ плывет по воде, в цистернах главного балласта находится воздух, который и удерживает лодку на плаву. При погружении, воздушные и водяные клапаны открываются: происходит вытеснение воздуха и заполнение цистерн забортной водой.

При полном заполнении — ПЛ приобретает так называемую нулевую плавучесть и погружается по рубку. Дальнейшее погружение происходит благодаря вертикальным рулям и движению вперед.

Однако иногда ситуация может потребовать мгновенного погружения и ухода на глубину. Здесь в помощь морякам — цистерна быстрого погружения , которая работает аналогичным образом. (при ее заполнении водой ПЛ обретает отрицательную плавучесть и тонет).

С погружением разобрались, теперь поговорим о всплытии.

Как мы уже поняли — для пребывания ПЛ на поверхности, в цистернах главного балласта должен находиться воздух, но откуда его взять на глубине?

Все просто: на борту ПЛ имеются емкости со сжатым воздухом , который под давлением и вытесняет воду из цистерн , позволяя лодке всплыть. Этот процесс называется — продуванием цистерн.

Источник

Устройство подводной лодки: основные технические особенности

Отдельный класс подводных кораблей используется в следующих сферах:

• Военная. Нанесение стратегических ядерных ударов, ведение разведки, высадка диверсионных групп. На современных атомных подводных крейсерах установлено минное, торпедное, ракетное и радиоэлектронное вооружение. Для защиты ПЛ, находящейся в надводном положении, применяются переносные зенитно-ракетные комплексы. В мирное время АПЛ могут применяться для запуска искусственных спутников Земли на низкие орбиты.
• Научная. Исследование геомагнитного поля, а также изучение подводной флоры и фауны.
• Туристические. Экскурсии и осмотр подводного мира на глубинах до 100 м. Туристические подлодки оснащаются широкими иллюминаторами из акрила.
• Криминальная. Небольшие подводные корабли используются колумбийскими преступными группировками для перевозки наркотиков и иных запрещенных предметов.

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.

Источник