Чем определяется глубина погружения подводной лодки

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.

Параметры навигационной безопасности плавания и их допустимые значения

• Рубрика:
• Обучение |
• Математическая обработка и анализ навигационной информации

Содержание

• Параметры навигационной безопасности плавания и их допустимые значения
• Допустимые погрешности в месте корабля
• Допустимое сближение с навигационной опасностью
• Допустимая скорость корабля
• Допустимые глубина моря и глубина погружения подводной лодки
• Допустимые углы сноса при плавании по узким фарватерам
• Допустимые интервалы времени между последовательными обсервациями и между определениями течений
• Сводная таблица допустимых параметров навигационной безопасности плавания
• Все страницы

3.5. Допустимые глубина моря и глубина погружения подводной лодки

Для расчета допустимой глубины моря Нк, показанной на карте (при плавании на мелководье), учитывается осадка корабля Т, проседание корпуса корабля на мелководье D Тп, величина выступающих за днище корабля забортных устройств (трубки лага, обтекателя гидроакустической станции) D Тл, необходимый запас воды под килем D Нз и мгновенное изменение уровня воды при волнении и зыби D Нв:

Нк ³ Т + ( D Тп+ D Тл+ D Нз + D Нв). (3.5.1)

При следовании на мелководье скоростью, не превышающей допустимую, проседание корпуса зависит от ширины корабля В, от его осадки Т, глубины моря Н и рассчитывается (в метрах) по приближенной формуле

ΔТп ≈ 0,07В (Н / Т – 0,4)-2 (Н – Т).

При использовании этой формулы за глубину моря принимается ее среднее значение на данном участке плавания.

Необходимый запас воды под килем должен быть не меньше суммы следующих слагаемых: неучтенной погрешности проседания корпуса корабля (около 0,5 м), погрешности глубины, показанной на карте (около 0,5 м) и неучтенного возвышения морского дна (около 2 м). Поэтому D Нз ³ 3,0 м.

Ветровое волнение, или зыбь, в мелководных районах приводит к мгновенному изменению глубины моря на D Нв = 1 … 3 м.

На отечественных картах для неприливных морей за нуль глубин принимается средний многолетний уровень, на картах для морей со средней величиной прилива менее 50 см – наинизший теоретический уровень. На картах большинства иностранных государств за нуль глубин принимается или средний уровень всех малых вод (США, Швеция, Голландия и др.), или наинизший уровень малых сизигийных вод (Франция, Бразилия, Испания и др.). Поэтому глубины, показанные на карте, практически всегда наименьшие.

Максимальная глубина погружения подводной лодки Н по критерию ее безопасности от посадки на грунт рассчитывается по минимальной глубине моря Нк на данном участке маршрута. При этом учитываются следующие величины: отстояние измерительного устройства глубиномера от киля подводной лодки ( D Тк), необходимый запас глубины под килем, обеспечивающий управляемость подводной лодки ( D Нз), предельная погрешность глубины, показанной на карте ( D г), предельная погрешность удержания подводной лодки на заданной глубине погружения ( D у):

Н £ Нк – ( D Тк + D Нз + D г + D у). (3.5.2)

Ясно, что максимальная глубина погружения не может быть больше указанной в Руководствах, или той, которая соответствует допустимому погружению подводной лодки по ее техническим возможностям.

В некоторых случаях максимальная глубина погружения подводной лодки задается командованием исходя из тактических соображений. Это делается, например, тогда, когда в данном районе могут действовать несколько подводных лодок, каждой из которых задается свой эшелон глубины. Но во всех этих случаях перед погружением на заданную глубину необходимо убедиться в ее безопасности по навигационному критерию, то есть заданная глубина погружения всегда должна быть меньше или равна допустимой по условиям плавания.

Глубина моря, показанная на карте Нк = 160 м. Отстояние приемного устройства глубиномера от киля подводной лодки D Тк = 2 м, подводная лодка свободно управляется под водой при запасе глубины D Нз = 30 м, предельная погрешность глубины, показанной на карте, D г = 4 м, предельная погрешность удержания подводной лодки на заданной глубине погружения D у = 10 м.

Определить допустимую глубину погружения подводной лодки.

Р е ш е н и е: по формуле (3.5.2) получаем: H = 114 м.

В морях, где рельеф дна изучен с низкой степенью подробности (это можно обнаружить по плотности нанесения глубин на крупномасштабной карте), при расчете допустимой глубины погружения следует учитывать некоторый страховочный запас глубины под килем.

Как подводники определяют, на какую глубину погружать подлодку во время шторма

Москва, 07.01.2022, 10:16:27, редакция FTimes.ru, автор Ксения Кирпик.

Подводная лодка приковывает к себе внимание своей необычностью и скрытыми возможностями, о которых знает только настоящий подводник. Одно известно точно — субмарина может плавать как под водой, так и на поверхности океана.

• Как появилась шкала, которую сейчас используют подводники
• Как рассчитывается формула погружения подводной лодки

Наверняка у людей возникает интерес к тому, как подводная лодка справляется со штормами, и чем все время занят экипаж субмарины. Уходит ли подлодка глубоко под воду, и если да, то насколько глубоко.

Как появилась шкала, которую сейчас используют подводники

Чтобы не подставлять субмарину и ее членов экипажа под удар во время шторма, командир отдает приказ на погружение под воду. Так гораздо проще бороться с невероятно сильными ударами беспощадных волн. Если погрузить подлодку под воду, то можно избежать негативных воздействий.

Расстояние, на которое подлодка должна погрузиться в воду, берется не наугад — это четкая цифра, которая определяется методом специальных расчетов. Все началось с XIX века, когда известный гидрограф из Ирландии Фрэнсис Бофорт предложил использовать эмпирическую шкалу. Над ее созданием он трудился сам. С ее помощью и учетом расчета скорости ветра можно понять, на какую глубину погружать лодку.

Изначально со шкалой было много проблем – она была неточной, неудобной, сложной в использовании, поэтому на ее доработку гидрографу понадобилось более двух десятков лет. И только в 1830 году идеальная работа Бофорта была одобрена для использования в некоторых морских державах.

Согласно шкале, есть 17 баллов, которые отвечают за грозность волны. Во многих морях пригодятся только первые 12 баллов. А вот начиная с 13 и до 17 баллов, это уже пригодится для вод Тихого океана, где постоянно наблюдаются тайфуны.

Как рассчитывается формула погружения подводной лодки

Если шкала отображает 10 баллов, то это говорит о том, что высота волны достигает 12 метров, а скорость ветра варьируется от 90 до 100 километров в час. Если моряк видит такие обозначения, то он понимает, что волна будет двигаться со скоростью до 55 км/ч, а средняя длина волны достигает 210 метров, и она будет двигаться на протяжении 14 секунд.

Также следует учитывать само движение волны, то есть она двигается от поверхности глади до ее недр, и постепенно сходит на нет. Следовательно, движение волны будет отсутствовать на глубине от 0,5 длины ее самой.

Опытные подводники знают, что если шкала показывает 10 баллов, значит, на глубине до 105 метров никаких волн не будет. Но саму субмарину следует погрузить на глубину 120 метров, так как надо учитывать ее высоту (15 метров). Следовательно, благодаря изобретению Бофорта сейчас можно рассчитать глубину погружения субмарины и не переживать о том, что шторм может нанести ущерб подводной лодке и экипажу.

Максимальная глубина погружения: водолаз, подлодка, батискаф

Мало кто задумывается о том, что тайны подводных глубин изучены мировой наукой немногим лучше, чем тайны ближнего космоса. Но для того, чтобы изучить глубоководный мир, необходимо обладать специальной аппаратурой и снаряжением, позволяющим погружаться в морские глубины. Какова же максимальная глубина погружения для современной техники? Давайте ознакомимся с научными данными по этому вопросу.

Наибольшая глубина погружения для водолазов

Подводный мир – не самая лучшая среда обитания для человека. Погрузившись в воду на глубину всего 1 метр, человек ощущает увеличение давления на свой организм. Вода плотно сдавливает тело, и дышать становится заметно труднее.

Работать на 5-метровой глубине могут только тренированные ныряльщики, а для покорения более глубоких слоёв воды требуется специальный водолазный костюм. Впрочем, некоторые дайверы могут погружаться на глубину в 100 метров и более в обычном костюме пловца и с аквалангом за спиной. Мировой рекорд такого погружения составил 320 метров. Именно на эту глубину опустился в 2005 году пловец-фридайвер из Франции Паскуаль Бернабе. С тех пор его рекорд не смог повторить ни один ныряльщик.

Что касается погружений в водолазном костюме, то здесь мировой рекорд тоже поставили французы. Это произошло в 70-х годах ХХ века, но подробности рекордного погружения до сих пор остаются государственной тайной Франции. Известно только, что водолазам из компании СОМЕХ, организованной известным исследователем морских глубин Жак-Ивом Кусто, удалось погрузиться на глубину около 700 метров. Рекорд был достигнут благодаря сложным дыхательным смесям и продуманному режиму погружения.

Максимальная глубина погружения подводной лодки

Возможность погружаться на большую глубину очень важна для подводных лодок, ведь она даёт возможность скрытно подобраться как можно ближе к противнику. Под толщей воды намного сложней засечь моторы лодки и поразить её торпедой. Поэтому между морскими державами постоянно идёт незаметное соревнование в создании глубоководных аппаратов, способных погружаться на большую глубину.

Первенство в этой области принадлежит нашей стране. В 1985 году был установлен мировой рекорд погружения для подводной лодки: субмарина проекта 685 «Плавник» смогла опуститься на глубину 1030 метров. Это была АПЛ «Комсомолец» под номером К-278, которая не только опустилась на глубину более километра, но и провела на этой глубине успешную стрельбу торпедами.

К сожалению, спустя четыре года эта лодка затонула в Норвежском море, по официальной версии – из-за пожара, возникшего на её борту во время плавания. Подробности и настоящие причины гибели субмарины «Комсомолец» остаются невыясненными до сих пор.

Наибольшая глубина погружения батискафа

Наиболее удобным аппаратом для изучения морских глубин до сих пор остаётся батискаф. От него не требуется хорошей плавучести, единственное требование – высокая прочность стенок, которые должны выдержать чудовищное давление огромной толщи воды.

Впервые на рекордную для человечества глубину, составляющую около 11 тысяч метров, опустился батискаф под названием «Триест», построенный учёными из США и Швейцарии. Акванавты пробыли на дне самой глубокой точки Марианской впадины всего 20 минут, а подготовка к погружению заняла около 8 лет. За это время был построен аппарат, толщина стенок которого составляла 1500 мм, а вес превышал 10 тонн. Рекордное погружение «Триеста» состоялось в 1960 году.

Спустя 52 года, в 2012 году, достижение было повторено американским кинорежиссёром Джеймсом Кэмероном. Аппарат, на котором он спускался, носит название Deepsea Challenger. Режиссёр совершил своё погружение в одиночку, при этом постоянно вёл съёмку и даже собрал на дне Марианской впадины образцы грунта.