Как продувается балласт на подводной лодке

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.

Система погружения и всплытия

Назначение системы погружения и всплытия подводной лодки (ПЛ) полностью отражено в названии.

Система состоит из балластных и вспомогательных цистерн, соединительных трубопроводов и арматуры. [1] [2]

Содержание

Цистерны главного балласта

Главным элементом являются цистерны главного балласта (ЦГБ). Их заполнением погашается основной запас плавучести ПЛ, и обеспечивается нормальное погружение. По длине лодки цистерны разделены переборками. Обычно к каждому отсеку прочного корпуса прилегают побортно две ЦГБ. Имеются также ЦГБ в оконечностях легкого корпуса. Чтобы лучше контролировать погружение, ЦГБ разбиты на группы: носовую, кормовую и среднюю, которые можно заполнять или продувать независимо или одновременно. Допускается и индивидуальное заполнение или продувание цистерн.

В верхней части ЦГБ находятся клапана вентиляции (КВ), а в верхнем стрингере аварийные захлопки (АЗ). В нижней части — кингстоны, или, для бескингстонных ПЛ — шпигаты. Совместным открытием и закрытием их достигается выпуск воздуха из цистерн или его удержание при погружении (всплытии).

Как правило, балласт ПЛ рассчитывается так, чтобы с заполненными концевыми группами лодка плавала «под рубку» — над водой только ограждение рубки. Такое положение называется позиционным. При нормальном (не срочном) погружении сначала заполняются концевые группы, проверяется герметичность корпуса и посадка, затем заполняется средняя группа. При нормальном всплытии средняя группа продувается первой.

Цистерны вспомогательного балласта

Уравнительная цистерна

На практике лодка имеет остаточную плавучесть, то есть существует разница между объёмом ЦГБ и объёмом воды, которую нужно принять для полного погружения. Эта разница компенсируется с помощью цистерн вспомогательного балласта. Приём или откачка воды в уравнительную цистерну погашает остаточную плавучесть. Но любой приём балласта сопровождается его смещением. Лодка под водой очень чувствительна, особенно к продольным смещениям. Достаточно переместить из носа в корму сотню килограмм, чтобы сбить дифферент. Известны случаи, когда переходом экипажа из отсека в отсек лодку удерживали от самопроизвольного всплытия при торпедной атаке. [3] Не случайно также, что Корабельный устав предусматривает измерение количества воды при дифферентовке как в тоннах, так и в литрах. [4]

Дифферентные цистерны

Для компенсации продольного смещения грузов имеются дифферентные цистерны — носовая и кормовая. Основным способом перекачки вспомогательного балласта между дифферентными цистернами является передувание с помощью сжатого воздуха, так как этот способ быстрейший. Возможна также перекачка с помощью помп. Приём / откачка вспомогательного балласта и его перекачка с целью добиться равновесия погруженной ПЛ на ровном киле называется дифферентовкой.

Лодка считается нормально удифферентованной, если в подводном положении плавает на ровный киль, и для поддержания глубины и дифферента на ходу достаточно небольших перекладок рулей. На практике, считается, что лодка должна идти с дифферентом 0,5-1,5 градуса на нос.

Цистерны вспомогательного балласта находятся внутри прочного корпуса. Уравнительная — вблизи центра тяжести, дифферентные — в оконечностях. Уравнительная цистерна выполняется прочной, дифферентные могут быть лёгкими. [1]

Цистерна быстрого погружения

Когда требуется срочное погружение и заполнение даже всех ЦГБ сразу сказывается слишком медленно, используют цистерну быстрого погружения (ЦБП, иногда называется цистерной срочного погружения). Её объём не входит в расчётный запас плавучести, то есть, приняв в неё балласт, лодка становится тяжелее окружающей воды, что помогает «провалиться» на глубину. После этого, разумеется, цистерна быстрого погружения немедленно продувается. Она находится в прочном корпусе и выполняется прочной [1] либо равнопрочной и располагается в межбортном пространстве. [источник не указан 1309 дней] Также у неё имеется особенность: клапаны вентиляции и кингстоны ЦБП гидравлические.

Специальные цистерны

Не относятся прямо к системе погружения и всплытия, но влияют на дифферентовку. Среди важнейших специальных цистерн:

• Торпедо- и ракетозаместительные цистерны: служат для компенсации веса израсходованных ракет и торпед.
• Цистерны кольцевого зазора: для хранения воды, заполняющей ТА или ракетные шахты перед выстрелом.
• Топливные цистерны: топливо представляет большой переменный груз, особенно на дизельных ПЛ. По мере его расходования дифферентовка меняется. Чтобы минимизировать влияние на дифферентовку, расходование производится под контролем, в определенном порядке.

Как погружзается и всплывает подводная лодка

При обычном погружении заполняются сначала концевые цистерны главного балласта, затем средней группы при незаполненной цистерне быстрого погружения.

Погружение предваряется командой командира пл «Все вниз. По местам стоять, к погружению». Личный состав занимает места согласно расписанию по погружению, закрывает забортные отверстия и готовит системы пл для плавания под водой. Главный командный пункт переводится с мостика в центральный пост или в боевую рубку. Затем заполняются цистерны главного балласта носовой и кормовой (концевых) групп, причем вентиляция кормовой группы открывается на 1 – 2 секунды раньше носовой, и подводная лодка переходит в позиционное положение.

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.

После выполнения перечисленных действий заполняются цистерны главного балласта средней группы. Клапаны вентиляции этих цистерн закрываются на глубине 5 – 7 м.

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.

Всплытие на перископную глубину производится по боевой тревоге за минимальное время. Это достигается созданием соответствующего дифферента на корму и дачей, как правило, среднего хода. Перед приходом на перископную глубину ход уменьшается до малого, дифферент отводится к нулю и поднимается перископ, в который командир быстро осматривает горизонт и воздух.

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.

По окончании продувания балласта старший помощник командира пл объявляет номер боевой готовности и смены, заступающей на вахту. Команда «От мест по всплытию отойти» подается после заступления на вахту назначенной смены.

Всплытие подводной лодки

• 27 Авг 2015

Старик

• 27 Авг 2015

• 27 Авг 2015

Старик

• 27 Авг 2015

• 27 Авг 2015

Александер

• 27 Авг 2015

Старик

• 27 Авг 2015

Старик

• 27 Авг 2015

• 28 Авг 2015

atalex

Помножен на ноль

• 28 Авг 2015

Александер

• 28 Авг 2015

Старик

• 28 Авг 2015

Александер

• 28 Авг 2015

Старик

• 28 Авг 2015

Александер

• 28 Авг 2015

• 28 Авг 2015

• 28 Авг 2015

freezer

• 28 Авг 2015

Старик, спасибо- доступно разъяснил.

Ой, вэй! Какой вакуум? Ты что, в школе уроки физики прогуливал?
В цистернах создаётся давление- равное наружному давлению, иначе воду не вытеснить. При подъёме лодки наружное давление снижается, а в цистернах остаётся воздух под давлением, которым вытеснили воду. В нашем примере это 10 атмосфер. Если мы не хотим, чтобы воздух под таким давлением оставался в цистернах, то воздух необходимо стравить наружу. В какой момент? Вот именно это я и спросил.