Вы можете написать и разместить на портале статью.

Работа субмарин (подводных лодок)

Субмарины являются выдающимися достижениями технологии. Не так давно, военно-морские силы работали только на поверхности воды; с тех пор как подводные лодки присоединили к условному военно-морскому комплексу, мир под водой стал также и полем битвы. Приспособление и новые изобретения, которые позволили морякам не только проводить битвы, но также и жить месяцами или даже годами под водой, являются самыми выдающимися достижениями в истории военного искусства.

В данной статье Вы узнаете про то, как погружаются и всплывают на поверхность подводные лодки, как поддерживается жизненное обеспечение, как они получают энергию, как ориентируются в океане на большой глубине и как их можно спасать.

Для того, чтобы подводные лодки или любые корабли могли держаться на плаву, вытесняемость воды должна соответствовать весу корабля. Такое вытеснение воды создает подъемную силу, которую называют выталкивающей силой и которая противоположна силе притяжения, что заставляет подводную лодку опускаться на дно. В отличие от корабля, подводная лодка может регулировать свое надводное положение, что позволяет ей при необходимости погружаться и всплывать на поверхность. Для того, чтобы подводная лодка могла регулировать свое надводное положение, она оснащена балластовыми цистернами и вспомогательными, или дифферентными цистернами, которые поочередно могут заполняться водой или воздухом (как показано на картинке ниже). Когда подводная лодка находиться на поверхности воды, балластовые цистерны наполняют воздухом и общая плотность субмарины становиться меньше, чем плотность окружающей ее воды. Когда субмарина начинает погружаться, балластовые цистерны наполняются водой, выпуская воздух до тех пор, пока общая плотность лодки не станет больше плотности воды и подводная лодка начинает погружаться (так называемая «отрицательная плавучесть»). Сжатый воздух, необходимый для дыхания и использования в балластных цистернах, поставляют на подводную лодку в воздушных резервуарах. Помимо этого, на корме субмарины находится подвижный комплект коротких «крыльев», называемых глиссерами, которые помогают регулировать угол погружения. Глиссера с воздушным винтом установлены под определенным углом, так чтобы вода проходила над кормой, что заставляет корму подниматься вверх. За счет этого подводная лодка опускается вниз.

Для того, чтобы удерживать подводную лодку на определенном уровне глубины, необходимо поддерживать баланс воздуха и воды в дифферентных цистернах - ее общая плотность должна быть равна плотности воды ( так называемая «нейтральная плавучесть»). Когда подводная лодка опускается до необходимой глубины, глиссера устанавливают на определенном уровне, чтобы субмарина могла плыть сквозь воду. Для поддержания субуровня вода также проходит между дифферентными цистернами носовой части и кормы. Управлять субмариной под водой можно за счет хвостового руля ( для поворота направо или налево) и глиссера, который регулирует продольный угол лодки. Помимо этого, многие субмарины оснащены мощным электродвигателем вспомогательной гребной установки, который может развернуть лодку на 360 градусов.

Когда подводная лодка всплывает на поверхность, сжатый воздух с воздушных резервуаров перетекает в балластные цистерны; удаление воды происходит до тех пор, пока общая плотность не станет меньше плотности воды (положительная плавучесть) и начнется всплытие подводной лодки. Глиссера установлены под углом, поэтому вода двигается вверх по корме и таким образом сама корма наклоняется вниз, и субмарина начинает всплытие. В случае опасности, балластные цистерны могут быстро наполниться высоким давлением и сразу же поднять лодку на поверхность.

Существует 3 проблемы поддержания жизни в замкнутом пространстве подводных лодок:

• содержание необходимого количества воздуха
• проблема подачи чистой воды
• поддержание определенной температуры

1. Содержание необходимого количества свежего воздуха

• 1. азот ( 78% )
• 2. кислород (21%)
• 3. аргон (0,94 %)
• 4. углекислый газ (0,04 %)

Вдыхая воздух, наши тела поглощают кислород и превращают его в углекислый газ. Выдыхаемый воздух содержит 4,5 процента углекислого газа. Подводная лодка – это своего рода герметический контейнер с людьми и ограниченной подачей воздуха, поэтому необходимо выполнить следующие три пункта для поддержания воздуха пригодного для дыхания.

• 1. необходимо рассчитать потребление кислорода. Если процентное отношение кислорода слишком падает, то наступает удушье.
• 2. из воздуха необходимо удалить углекислый газ, т.к., когда повышается концентрация углекислого газа, то он становится ядовитым.
• 3. вдыхаемый воздух не должен содержать повышенную влажность.

Кислород могут поставлять в резервуарах, кислородных генераторах ( где кислород получают за счет электролиза воды), или в определенных «кислородных канистрах» ( кислород получают в результате химической реакции). Подача кислорода может происходить постоянно благодаря компьютерной системы, которая отслеживает процентное содержание кислорода в воздухе, или определенными партиями в течении дня. Углекислый газ можно выводить и химическим путем, добавляя натронную известь (смесь едкого натра и окиси кальция) в газоочиститель. Натронная известь поглощает углекислый газ в результате химической реакции и удаляет его из воздуха.

Избавиться от влажности можно с помощью влагопоглотителя или химическим путем. Таким образом можно предотвратить скопление влажности на стенах и оборудовании подводной лодки.

2. Проблема подачи чистой воды

В большинстве подводных лодок установлен дистилляционный аппарат, который из морской воды делает чистую воду, пригодную для употребления. Эта дистилляционная установка нагревает воду до кипения и происходит удаление солей, а затем охлаждает ее в сборный резервуар с чистой водой. Дистилляционная установка на некоторых подводных лодках может производить 38,000 – 150,000 литров (от 10,000 до 40,000 тысяч галлонов) чистой воды в день. Эта вода используется главным образом для охлаждения электроприборов и для нужд команды (например, для питья, приготовления пищи и личной гигиены).

3. Поддержание определенной температуры

Средняя температура воды в океане обычно составляет 39 градусов по фаренгейту (4 Со). Металл, из которого сделаны подводные лодки, отдает внутренне тепло воде. Поэтому необходимо электрически обогревать лодку, чтобы поддерживать благоприятную температуру для команды. Электропитание для обогревания поступает с ядерных реакторов, дизельных двигателей или батарей (в экстренных случаях).

Дизельная подводная лодка является превосходным образцом комбинированного транспортного средства. Большая часть дизельных лодок оснащена двумя или более дизельными двигателями, которые запускают пропеллеры и генераторы, которые заряжают батареи. Они могут также работать совместно, один заводит пропеллеры, а другой – генератор. Чтобы запустить дизельный двигатель, подводная лодка должна всплыть на поверхность. Когда батареи будут полностью заряжены, подводная лодка может погружаться. Поскольку заряженные батареи – это единственный способ как можно погрузить подводную лодку, то ограниченное количество этих батарей может значительно сократить время пребывания субмарины под водой.

Поскольку таких батарей может и не хватить, то атомная энергия признана более пригодной для подводных лодок. И поскольку атомные генераторы не используют кислород, атомные подводные лодки могут находиться под водой гораздо дольше. Также, поскольку атомное топливо расходуется не так быстро, как дизельное топливо (в течении нескольких лет), то атомная подводная лодка может не всплывать на поверхность или не заходить в порт для заправки достаточно долгое время.

Атомные субмарины и авианосцы получают питание от атомных реакторов, которые практически идентичны реакторам, применяемых на промышленных электростанциях. Такой реактор вырабатывает тепло для запуска паровой турбины. Турбины на корабле сразу же заводят пропеллеры и электрогенераторы.

• • Размер реактор на атомных кораблях намного меньше;
• • Реактор на атомных кораблях использует более обогащенное топливо, что дает ему возможность поставлять большое количество энергии с маленьких реакторов.


к содержанию

Свет маяка начинает постепенно рассеиваться в океане, и поэтому подводным лодкам приходится ориентироваться в океане практически вслепую. Однако подводные лодки оснащены навигационными картами и сложным навигационным оборудованием. Находясь на поверхности, глобальная навигационная спутниковая система (GPS) точно вымеряет долготу и ширину, однако при погружении она не работает. Под водой субмарина использует инерциальную систему наведения, которая отслеживает движение корабля с определенной фиксированной точки при помощи гироскопа. Инерциальная система наведения показывает точные данные в течении 150 часов, но после ее следует проверить другими наземными навигационными системами (GPS, радио, радаром, спутником). Имея такие системы на борту, подводная лодка может правильно ориентироваться и не сбиваться с курса под водой.

Для определения цели, подводная лодка использует активную и пассивную систему звуковой локации (SONAR ). Активный звуколокатор издает звуковые волны, которые отражаются от мишени и возвращаются на корабль. Зная скорость звуковой волны и ее время прохождения от мишени и обратно, компьютер может сразу же рассчитать расстояние между подводной лодкой и мишенью. Таким же способом киты, дельфины и летучие мыши определяют свое местоположение. Пассивный звуколокатор позволяет слышать все звуки, издаваемые мишенью. Систему звуковой локации также можно использовать для того, чтобы повторно настроить инерциональную систему наведения, имея данные об особенности морского дна.


к содержанию

При столкновении подводной лодки с какими-либо объектами (например, судами или минами) или в результате аварии на борту, экипаж сообщит по рации о сигнале бедствия или выпустит буй, который сообщит о сигнале бедствия и координаты субмарины. В зависимости от причины бедствия, атомные реакторы могут быть автоматически отключены, подводная лодка перейдет на автономное питание – батареи.

В таких случаях команда подводной лодки может столкнуться с четырьмя главными опасностями:

• • Необходимо остановить затопление подводной лодки
• • Нужно снизить расход кислорода для того, чтобы его хватило на долгое время до прибытия спасателей.
• • в воздухе появиться большое содержание углекислого газа, что может привести к летальному исходу
• • Когда заканчивается заряд аккумуляторов, система обогревания выходит из строя и температура на борту снижается.
Спасательные операции с поверхности осуществляются быстро, обычно в течении 48 часов. К подводной лодке направляют один из спасательных аппаратов для эвакуации команды или устройство для поднятия субмарины со дна океана. К спасательным аппаратам относятся мини-субмарины - спасательные глубоководные аппараты (DSRV) и водолазные капсулы .


Спасательные глубоководные аппараты опускаются к подводной лодке, прикрепляются к крышке люка (спасательной шахте), создают герметическую изоляцию для открытия люка и берут на борт до 24 человек, то же самое делают и водолазные капсулы, которые опускают с корабля поддержки. После эвакуации команды, вокруг подводной лодке размещают понтоны для поднятия самой субмарины. Важными факторами для проведения успешной спасательной операции являются глубина потонувшей подводной лодки, рельеф морского дна, проходящие поблизости течения, угол наклона лодки и погодные условия на поверхности.


к содержанию