Как происходит погружение подводной лодки

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.

Управление подводной лодкой при погружении

• Рубрика:
• Обучение |
• Основы управления ПЛ

Погружением подводной лодки называется процесс перехода ее из надводного положения в подводное или перемещение в вертикальной плоскости с меньшей глубины на большую. Переход подводной лодки из надводного положения в подводное, заключается в погашении запаса плавучести путем заполнения цистерн главного балласта забортной водой W = Vцгб. Изменение глубины погружения с меньшей на большую, как правило, производится ходом и горизонтальными рулями. Погружение подводной лодки может производиться без хода и на ходу.

Погружение без хода производится:

— в районах стесненных для маневрирования;

— для дифферентовки без хода;

— при стоянке на якоре;

— при выходе из строя горизонтальных рулей или повреждении средств движения,

— в учебных целях.

Во всех остальных случаях производится погружение на ходу. Погружаться подводная лодка может на глубины от перископной до рабочей.

Заполнение цистерн главного балласта (ЦГБ) может осуществляться в два этапа (заполнение сначала концевых групп цистерн главного балласта, а затем средней группы) и в один этап (одновременное заполнение всех цистерн главного балласта — срочное погружение) с заполненной или незаполненной цистерной быстрого погружения (ЦБП). Порядок погружения определяет командир подводной лодки (вахтенный офицер). Погружение в два этапа производится по команде командира «Учебная тревога для погружения подводной лодки!». Личный состав занимает свои места согласно ТКР и действует по командам ЦП (ГКП).

Все операции связанные с управлением подводной лодкой при погружении, всплытии и дифферентовке выполняются дистанционно полуавтоматически, автоматически с помощью комплексных системам дистанционного и автоматического управления типа «Вольфрам», «Ключ», «Турмалин», «Боксит», «Корунд», «Молибден» и др.

При погружении и всплытии комплексные системы дистанционного полуавтоматического и автоматического управления должны находиться в состоянии определенных инструкциями по их эксплуатации.

Наблюдение за внешней обстановкой ведется через перископ старшим помощником командира (вахтенным офицером) и с помощью радиотехнических средств. По команде командира “Принимать главный балласт, кроме средней!”, боцман переводит все ГР в «ноль», заполняются концевые цистерны главного балласта, причем клапаны вентиляции кормовой группы открывают на раньше носовой. Подводная лодка при этом переходит в позиционное положение. В позиционном положении осматриваются отсеки подводной лодки, вентилируется главная осушительная и трюмная магистрали, трубопроводы глубиномеров и не заряженные торпедные аппараты. Крен и дифферент подводной лодки должны быть равны нулю или соответствовать конструктивным значениям для данного проекта ПЛ.

Если после заполнения концевых групп цистерн главного балласта появился дифферент более 0,50 на нос (на корму) или более конструктивных значений, то дальнейшее погружение не допускается, так как небольшой дифферент в позиционном положении при уходе подводной лодки под воду значительно возрастает и может привести к аварийной ситуации. В этом случае его следует привести к нулю и только после этого продолжить погружение. Очень важно знать, что запрещается спрямление пл с помощью вспомогательного балласта! Необходимо выяснить причину появления крена или дифферента: не заполнение одной (или нескольких) ЦГБ и т. п. по причине обмерзания тарелок КВ, засорения, не срабатывания приводов гидравлики и т. д.

После выполнения перечисленных действий по команде командира “Заполнить среднюю!” заполняют среднюю группу цистерн главного балласта. Если подводная лодка погружается без хода, а также в случае сомнения в нагрузке, средняя группа цистерн главного балласта заполняется “порциями” приема. Важно не нарушать организацию приема балласта в среднюю группу ЦГБ порциями. После доклада КБЧ-5 «Принят главный балласт» командир пл дает приказание боцману: «Боцман, погружаться на глубину … м с дифферентом … градусов!». Боцман ставит горизонтальные рули параллельно на погружение (НГР – 15˚–20˚ на погружение, БКГР 5˚-7˚ на всплытие, прилагая тем самым топящий момент на корпусе пл для погружения подводной лодки на ровном киле.

Клапаны вентиляции средней группы ЦГБ закрываются на глубине на 3 — 5 метров менее перископной, а клапаны вентиляции концевых групп ЦГБ — с приходом на перископную глубину. Если при погружении без хода после заполнения средней группы ЦГБ подводная лодка не погружается, следует принимать воду в уравнительные цистерны, компенсируя тем самым остаточную положительную плавучесть, а на ходу ещё и увеличить V пл до В случае же быстрого погружения необходимо закрыть клапаны вентиляции средней группы ЦГБ, пустить насос на откачку воды из уравнительных цистерн за борт, а на ходу увеличить V пл до Если принятых мер для удержания подводной лодки от провала будет недостаточно, следует продуть среднюю группу ЦГБ, всплыть в позиционное положение, устранить причину большой отрицательной плавучести, после чего повторить погружение.

Во всех случаях при погружении на ходу остаточную положительную или отрицательную плавучесть следует компенсировать увеличением скорости хода, перекладкой горизонтальных рулей и приемом (откачиванием) вспомогательного балласта.

При уходе топа перископа под воду рекомендуется проверить правильность показаний глубиномеров центрального поста и отсеков пл, а затем опустить перископ. С приходом на заданную глубину подводную лодку следует удифферентовать.

В штормовую погоду процесс погружения замедляется заполнения ЦГБ и воздействия волны на корпус подводной лодки. Погружение на большой волне является сложным маневром и требует хорошей практической подготовленности, грамотных и решительных действий, что достигается накоплением опыта плавания в штормовых условиях. При волнении моря свыше 5 баллов уход на глубину осуществляется заполнением ЦГБ в один этап по сигналу “Срочное погружение!” с заполнением ЦБП.

Выбор курса погружения в штормовую погоду следует производить исходя из следующего. Наиболее выгодными курсами при погружении будут курсы, располагаемые против волны или под острым углом к ней. Слеминг, который может возникнуть в этом случае, будет способствовать погружению подводной лодки. Погружаться курсом по волне не рекомендуется повреждения кормовой надстройки, рулей и винтов при оголении кормы. Погружение лагом к волне допускается в случае, когда условия не позволяют развернуть подводную лодку против волны или под острым углом к ней. Погружение выполняется без задержки на перископной глубине. Цистерна быстрого погружения продувается на глубине 15 — 30 метров. Если после заполнения всех ЦГБ и ЦБП подводная лодка не может оторваться от поверхности, следут увеличить скорость хода и, как исключение, увеличить остаточную отрицательную плавучесть приемом воды в уравнительные цистерны. С погружением на заданную глубину подводная лодка удифферентовывается.

При погружении в условиях низких температур воды и воздуха необходимо учитывать, что корпус подводной лодки в результате обмерзания может быть покрыт льдом, вызывающим остаточную положительную плавучесть, возможно обмерзание тарелок клапанов вентиляции и шпигатов. Поэтому сильного обледенения допускать нельзя. Устранять его надо периодическим погружением. Опыт плавания показывает, что отрицательная плавучесть подводной лодки в объеме ЦБП вполне достаточна для погружения как на ходу, так и без хода. Если плавание осуществляется на чистой воде, то погружение должно выполняться на ходу. Сам процесс погружения обледеневшей подводной лодки ничем не отличается от срочного погружения. Однако время погружения, в случае обмерзания шпигатов и вентиляционных отверстий надстроек и ограждения рубки, увеличивается. Обмерзание же клапанов вентиляции ЦГБ может вызвать крены и дифференты при погружении. Погружаться рекомендуется на глубину 50 — 60 метров. Цистерну быстрого погружения целесообразно продувать на глубине 25 — 35 метров. С погружением на заданную глубину сразу приступать к дифферентовке не следует, так как по мере оттаивания льда постоянно будет изменяться остаточная плавучесть подводной лодки. Удержание заданной глубины осуществляется ходом и рулями. Окончательную дифферентовку следует произвести через 30 — 40 минут после погружения, когда практически произойдет полное оттаивание льда.

В случае крена на один из бортов нужно погружаться, компенсируя остаточную положительную плавучесть увеличением хода и созданием большого дифферента на нос. После оттаивания тарелок КВ и устранения причины возникновения крена — удифферентовать подводную лодку на заданной глубине.

При погружении во льдах, в условиях низких температур и др. с возникновением дифферента на нос по причине заклинивания кормовых горизонтальных рулей на погружение следует с погружением на глубину 20 — 30 метров уменьшить скорость хода до 4 узлов и, управляя носовыми (средними, рубочными) горизонтальными рулями, погрузиться на заданную глубину и удифферентовать подводную лодку с учетом заклиненных рулей. В отдельных случаях при погружении на скорости хода более 8 узлов и заклинивании кормовых горизонтальных рулей полностью на погружение, при резком нарастании дифферента и быстром изменении глубины следует одержать подводную лодку от провала дачей заднего хода и частичным продуванием носовой группы ЦГБ. С началом уверенного отхода дифферента нужно скомандовать «Стоп дуть!», дать ход вперед 4 — 5 узлов, снять пузырь с носовой группы при подходе дифферента к нулю и продолжать погружение на заданную глубину. На заданной глубине удифферентовать подводную лодку для плавания с заклиненными рулями.

Если горизонтальные рули не являются причиной возникновения дифферента при погружении, необходимо погружать подводную лодку на заданную глубину с их помощью и увеличением скорости хода. Если ходом и горизонтальными рулями отвести дифферент не представляется возможным, следует использовать воздух высокого давления для продувания оконечности, на которую дифферентуется 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.

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.

Максимальная глубина погружения подводных лодок

Одна из важнейших характеристик подводной лодки – малозаметность, которая во многом зависит от глубины погружения. Субмарина на большой глубине менее заметна и поэтому менее уязвима, а нанесенный ею удар будет тем неожиданней и неотвратимее.

Как происходит погружение подводных лодок

Эволюция подводного флота – это постепенное погружение на большую глубину. Если во времена Первой и Второй мировых войн она ограничивалась соответственно 80-100 и 100-150 метрами, то сегодня этот показатель вырос в 3-5 раз.

Как происходит погружение? В надводном положении субмарина мало чем отличается от обычного судна, если не брать в расчет ее специфический внешний вид. Погружение происходит за счет приема в цистерны балласта – забортной воды. Ёмкости расположены между легким и прочным корпусами.

Всплытие осуществляется «в обратном порядке» — путем продува балласта. Вода выдавливается из цистерн мощным потоком сжатого воздуха. После полного погружения глубина, на которой находится лодка, регулируется специальными рулями.

Характеристики глубины погружения

Способность субмарины к погружению характеризуется двумя основными показателями – рабочей (оперативной) и предельной глубиной. В первом случае речь идет о глубине, на которую лодка может погружаться без каких-либо ограничений на протяжении всего срока ее эксплуатации.

Предельная глубина погружения обозначает ту границу, ниже которой может начаться разрушение обшивки и всей конструкции. Обычно сразу после спуска на воду субмарину отправляют на предельную глубину, где ее «обкатывают» какое-то время. У каждого типа подводных лодок этот показатель индивидуален.

Абсолютным рекордсменом максимального погружения до сего времени остается советская АПЛ «Комсомолец», «нырнувшая» в 1985 году почти на 1030 метров. Увы, ее судьба в дальнейшем сложилась трагически. Спустя 4 года, в результате пожара, приведшего к необратимым разрушениям корпуса, она затонула в Норвежском море.

Глубина – спасение или погибель

Затаиться, незаметно подкрасться к противнику и нанести по нему уничтожающий удар, после чего незаметно исчезнуть – так можно обозначить тактику подводной лодки. И глубина здесь – один из важнейших факторов.

Однако она же таит в себе колоссальную опасность. На глубине всего 50 метров выходной люк боевой рубки площадью 2 м² испытывает на себе давление почти 60000 кг. Нетрудно подсчитать, насколько увеличится этот показатель на глубине 300-400 метров.

За управляемость субмарины в вертикальной плоскости отвечают, как правило, две пары горизонтальных рулей – кормовые и носовые. В зависимости от их положения лодка получает дифферент на нос или корму. Задача командира и экипажа – осуществлять необходимое маневрирование в рамках технических возможностей лодки, чтобы, если такое случится, предельное, максимальное погружение не оказалось последним.

Особенности АПЛ России и США

Основные отличия лежат в «архитектуре». Американские субмарины однокорпусные: давлению противостоит единый корпус обтекаемой формы. В отличие от них, советские, а позже российские АПЛ – своеобразная «матрешка», где под внешним обтекаемым легким корпусом находится прочный внутренний. Настоящий рекордсмен по количеству корпусов – знаменитый «Тайфун» (проект 941). У самой большой АПЛ в мире внутри легкого корпуса размещаются пять прочных.

По мнению экспертов, двухкорпусные лодки более живучи, хотя и более тяжелы. К примеру, одно лишь резиновое звукоизолирующее покрытие «Тайфуна» весит 800 тонн, что несколько больше, чем вся американская АПЛ NR-1.

Перспективы российского атомного подводного флота

За последние 4 года состав ВМФ России пополнился четырьмя современными АПЛ: «Северодвинск» (пр. «Ясень») с рабочей и предельной глубинами погружения соответственно 520 и 600 м, «Владимир Мономах» – 400 и 480 м, «Юрий Долгорукий» — 400 и 450 м, «Александр Невский» — 400 и 480 метров. На очереди еще 11 атомных субмарин проектов «Борей-А» и «Ясень».

Однако глубина погружения – не единственное их преимущество. Сегодня гораздо большее значение приобретает малошумность. Как утверждают эксперты, здесь Россия вышла на лидирующие позиции в мире.