За счет чего погружается 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.

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.

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.

Как устроена атомная подлодка

Принцип действия субмарины

Система погружения и всплытия подводной лодки включает в себя балластные и вспомогательные цистерны, а также соединительные трубопроводы и арматуру. Основной элемент здесь – это цистерны главного балласта, за счет заполнения водой которых погашается основной запас плавучести ПЛ. Все цистерны входят в носовую, кормовую и среднюю группы. Их можно заполнять и продувать по очереди или одновременно.

Атомные подлодки делят на поколения. Для первого (50-е) характерна относительно высокая шумность и несовершенство гидроакустических систем. Второе поколение строили в 60-е – 70-е годы: форма корпуса была оптимизирована, чтобы увечить скорость. Лодки третьего больше, на них также появилось оборудование для радиоэлектронной борьбы. Для АПЛ четвертого поколения характерны беспрецедентно малый уровень шума и продвинутая электроника. Облик лодок пятого поколения прорабатывается в наши дни.

Важный компонент любой субмарины – воздушная система. Погружение, всплытие, удаление отходов – все это делается при помощи сжатого воздуха. Последний хранят под высоким давлением на борту ПЛ: так он занимает меньше места и позволяет аккумулировать больше энергии. Воздух высокого давления находится в специальных баллонах: как правило, за его количеством следит старший механик. Пополняются запасы сжатого воздуха при всплытии. Это долгая и трудоемкая процедура, требующая особого внимания. Чтобы экипажу лодки было чем дышать, на борту субмарины размещены установки регенерации воздуха, позволяющие получать кислород из забортной воды.

АПЛ: какие они бывают

Атомная лодка имеет ядерную силовую установку (откуда, собственно, и пошло название). В наше время многие страны также эксплуатируют дизель-электрические подлодки (ПЛ). Уровень автономности атомных субмарин намного выше, и они могут выполнять более широкий круг задач. Американцы и англичане вообще прекратили использовать неатомные подлодки, российский же подводный флот имеет смешанный состав. Вообще, только пять стран имеют атомные подлодки. Кроме США и РФ в «клуб избранных» входят Франция, Англия и Китай. Остальные морские державы используют дизель-электрические субмарины.

Будущее российского подводного флота связано с двумя новыми атомными субмаринами. Речь идет о многоцелевых лодках проекта 885 «Ясень» и ракетных подводных крейсерах стратегического назначения 955 «Борей». Лодок проекта 885 построят восемь единиц, а число «Бореев» достигнет семи. Российский подводный флот нельзя будет сравнить с американским (США будут иметь десятки новых субмарин), но он будет занимать вторую строчку мирового рейтинга.

Русские и американские лодки отличаются по своей архитектуре. США делают свои АПЛ однокорпусными (корпус и противостоит давлению, и имеет обтекаемую форму), а Россия – двухкорпусными: в этом случае есть внутренний грубый прочный корпус и внешний обтекаемый легкий. На атомных подлодках проекта 949А «Антей», к числу которых относился и печально известный «Курск», расстояние между корпусами составляет 3,5 м. Считается, что двухкорпусные лодки более живучи, в то время как однокорпусные при прочих равных имеют меньший вес. У однокорпусных лодок цистерны главного балласта, обеспечивающие всплытие и погружение, находятся внутри прочного корпуса, а у двухкорпусных – внутри легкого внешнего. Каждая отечественная субмарина должна выжить, если любой отсек будет полностью затоплен водой – это одно из главных требований для подлодок.

В целом, наблюдается тенденция к переходу на однокорпусные АПЛ, так как новейшая сталь, из которой выполнены корпуса американских лодок, позволяет выдерживать колоссальные нагрузки на глубине и обеспечивает субмарине высокий уровень живучести. Речь, в частности, идет о высокопрочной стали марки HY-80/100 с пределом текучести 56-84 кгс/мм. Очевидно, в будущем применят еще более совершенные материалы.

Существуют также лодки с корпусом смешанного типа (когда легкий корпус перекрывает основной лишь частично) и многокорпусные (несколько прочных корпусов внутри легкого). К последним относится отечественный подводный ракетный крейсер проекта 941 – самая большая атомная подлодка в мире. Внутри ее легкого корпуса находятся пять прочных корпусов, два из которых являются основными. Для изготовления прочных корпусов использовали титановые сплавы, а для легкого – стальной. Его покрывает нерезонансное противолокационное звукоизолирующее резиновое покрытие, весящее 800 тонн. Одно это покрытие весит больше, чем американская атомная подлодка NR-1. Проект 941 – воистину гигантская субмарина. Длина ее составляет 172, а ширина – 23 м. На борту несут службу 160 человек.

Можно видеть, насколько различаются атомные подлодки и сколь отличным является их «содержание». Теперь рассмотрим более наглядно несколько отечественных ПЛ: лодки проекта 971, 949А и 955. Всё это – мощные и современные субмарины, несущие службу на флоте РФ. Лодки принадлежат к трем разным типам АПЛ, о которых мы говорили выше:

Атомные подлодки делят по назначению:

· РПКСН (Ракетный подводный крейсер стратегического назначения). Будучи элементом ядерной триады, эти субмарины несут на борту баллистические ракеты с ядерными боеголовками. Главные цели таких кораблей – военные базы и города противника. В число РПКСН входит новая российская АПЛ 955 «Борей». В Америке этот тип субмарин называют SSBN (Ship Submarine Ballistic Nuclear): сюда относится самая мощная из таких ПЛ – лодка типа «Огайо». Чтобы вместить на борту весь смертоносный арсенал, РПКСН проектируют с учетом требований большого внутреннего объема. Их длина часто превышает 170 м – это заметно больше длины многоцелевых подлодок.

во 2-й части поста о внутреннем устройстве АПЛ