Дизель-электрические установки на подводных лодках – Военное оружие и армии Мира

Эксперименты изобретателей с различными типами силовых установок для субмарин к концу XIX века привели к выводу, что для подводного хода идеальным является электромотор.

Однако установка электромотора сразу же вела к вопросу: откуда брать электроэнергию? Единственным ответом было — от аккумуляторов. Но аккумуляторы в то время имели еще очень несовершенную конструкцию и небольшую емкость при солидных массогабаритных характеристиках. «Электроходы» — чисто электрические субмарины — одно время строились и даже служили в боевом составе флотов, но имели один весьма существенный недостаток: ограниченную автономность, обусловленную тем, что зарядку аккумуляторов можно было осуществлять только на базе. Пытаясь преодолеть это ограничение, ряд изобретателей развивали конструкции субмарин с двумя двигателями: электромотором для подводного хода и другим двигателем (чаще всего паровой машиной) для надводного. Но ведь паровая машина может вращать и электрогенератор, заряжая аккумуляторные батареи! К такому простому выводу впервые пришел Джон Холланд, предложивший в 1888 году проект субмарины «Плунжер-1», на которой паровые машины могли заряжать аккумуляторы. Она так и не была построена, но послужила отправной точкой для дальнейших работ.

«КЕРОСИНКИ» И «ГАЗОЛИНКИ»

Эксплуатация паровых машин на подлодках была весьма неудобной из-за длительного времени подготовки к погружению — ведь надо было погасить котел, убрать дымовую трубу и выполнить целый ряд других операций. Поэтому пароэлектрические подлодки большого распространения не получили. Гораздо более удобными были двигатели внутреннего сгорания (ДВС), начавшие распространяться в 1880-х годах. Они имели меньшие габариты и большую удельную мощность по сравнению с паровыми машинами, а подготовка к погружению субмарины с таким двигателем была более простой и сводилась к тому, чтобы заглушить мотор и закрыть воздухозаборные и выхлопные отверстия. Первой субмариной, в которой на практике была реализована схема силовой установки, ставшая классической (ДВС для движения на поверхности и зарядки аккумуляторов плюс электромотор для подводного хода) стала «Плунжер-3» конструкции все того же Дж. Холланда. Лодка, построенная в 1897 году, имела подводное водоизмещение 75 т, была снабжена 45-сильным керосиновым двигателем и электромотором мощностью 50 л. с, а в состав вооружения помимо торпедного аппарата входила пневматическая пушка для стрельбы динамитными снарядами. Лодка оказалась удачной — ее приняли в состав флота США и эксплуатировали в качестве учебной до 1913 года.

Примеру Холланда последовали другие конструкторы. В частности, Саймон Лэйк применил вместо керосинового двигателя газолиновый. Его субмарина «Протектор», построенная в 1902 году, имела водоизмещение 174 т и оборудовалась двумя такими моторами (по 240 л. с.) и двумя электродвигателями (по 120 л. с.) В 1904 году эта лодка была продана России, получив название «Осетр». Впоследствии российский флот получил еще девять субмарин системы Лэйка. Также в начале XX века на подлодках многих стран получили распространение бензиновые двигатели.

ДИЗЕЛЬНАЯ ЭРА

При всех своих преимуществах ДВС, работающие на легком топливе (керосине, газолине, бензине), имеют один существенный недостаток с точки зрения их применения на подлодках: это топливо легко испаряется, создавая в замкнутом объеме субмарины взрывоопасную смесь с воздухом. Поэтому на смену таким моторам быстро пришли дизельные двигатели, лишенные подобного недостатка. Одним из пионеров применения дизелей в подводном кораблестроении стал француз Максим Лобеф, по проекту которого в 1904 году построили лодки «Эгрет» и «Сигонь» водоизмещением 250 т. Силовая установка этих лодок состояла из 150-сильного дизеля и 130-сильного электромотора. В 1908 году в России по проекту Ивана Бубнова построили малую (123 т) дизель-электрическую лодку «Минога», а в 1909-м — среднюю (468 т) субмарину «Акула». Уже к началу Первой мировой войны дизель-электрические субмарины стали наиболее распространенными, а после нее полностью вытеснили другие типы подлодок.

ШНОРКЕЛЬ

Для обеспечения работы дизельного двигателя в подводном положении было создано устройство, известное как шноркель, или же РДП («работа дизеля под водой»). Оно представляет собой выдвижное устройство (наподобие перископа) с двумя трубами — воздухозаборной и выхлопной (с глушителем). Изобретателем РДП считается русский офицер-подводник Николай Гудим (в 1910 году), но распространение это устройство получило лишь во время Второй мировой войны в подводном флоте Германии. Для вентиляции и зарядки аккумуляторов лодке со шноркелем можно вместо всплытия идти на перископной глубине (около 15 метров).

На поверхности находится головка трубы, которая по сравнению со всплывшей субмариной была малозаметна. К недостаткам применения шноркеля относятся проблемы, связанные с возможностью визуального или радарного обнаружения судна неприятелем (так как сам шноркель и дым из его трубы гораздо заметнее перископа), а также тот факт, что корабль идет вслепую и «вглухую» из-за шума собственных двигателей — то есть оператор гидролокатора не может выполнять своих обязанностей, что чревато неприятными последствиями.

Она не дышит! Флот России ждет дизельные подлодки с анаэробным двигателем

https://ria.ru/20180823/1526994422.html

Она не дышит! Флот России ждет дизельные подлодки с анаэробным двигателем

Она не дышит! Флот России ждет дизельные подлодки с анаэробным двигателем — РИА Новости, 03.03.2020

Она не дышит! Флот России ждет дизельные подлодки с анаэробным двигателем

Дизель-электрические подводные лодки (ДЭПЛ) незаменимы в прибрежных и мелководных районах, куда далеко не всегда могут пройти их более тяжелые атомные собратья. РИА Новости, 23.08.2018

2018-08-23T08:00

2018-08-23T08:00

2020-03-03T11:45

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/135058/06/1350580644_0:64:1212:746_1920x0_80_0_0_8318166c0d3a2aacdf9186a451f387ec.jpg

германия

франция

россия

РИА Новости

1

5

4. 7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2018

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/135058/06/1350580644_68:0:1145:808_1920x0_80_0_0_c09d6cc3ad5b0177026fb0946347ae1d.jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4.7

96

internet-group@rian. ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

безопасность, германия, франция, виктор мураховский, вмф рф, малахит (конструкторское бюро), лада (дэпл), министерство обороны рф (минобороны рф), россия

Безопасность, Германия, Франция, Виктор Мураховский, ВМФ РФ, Малахит (конструкторское бюро), Лада (ДЭПЛ), Министерство обороны РФ (Минобороны РФ), Россия

МОСКВА, 23 авг — РИА Новости, Андрей Коц. Дизель-электрические подводные лодки (ДЭПЛ) незаменимы в прибрежных и мелководных районах, куда далеко не всегда могут пройти их более тяжелые атомные собратья. Современные российские ДЭПЛ — грозное и универсальное оружие, но по сравнению с атомными подводными лодками у них есть один серьезный недостаток. Если атомоход способен находиться под водой сколь угодно долго, пока не закончится продовольствие, то дизельные субмарины вынуждены периодически всплывать для зарядки аккумуляторных батарей генераторами. Впрочем, благодаря воздухонезависимым энергетическим установкам (ВНЭУ) некоторые современные «дизелюхи» обходятся и без этого.

Без всплытия

22 мая 2018, 08:00

Секреты «автономки». Как действуют российские АПЛ в дальних походах

Любая субмарина, вне зависимости от конструкции, водоизмещения, вооружения и выучки экипажа, в надводном положении беззащитна, как котенок перед стаей собак. Лодка не располагает значимой корабельной артиллерией, способной дать отпор скоростным катерам абордажных команд противника. Не сможет отбиться от налета противолодочной авиации или противокорабельных ракет. И даже если успеет срочно погрузиться, вряд ли уйдет от «загонщиков», уже точно определивших ее координаты. В мирное время это грозит срывом «автономки». В военное — гибелью лодки и ее экипажа.

Моторы неатомной подводной лодки приводятся в движение аккумуляторными батареями, заряда которых хватает максимум на четверо суток, если субмарина идет со скоростью до пяти узлов. Если же дана команда «Полный вперед!», батареи сядут через несколько часов. Их максимальная зарядка бортовыми дизель-генераторами занимает около двух суток, для этого необходим кислород, поэтому лодка вынуждена всплывать. Конечно, можно использовать режим работы двигателя под водой (РДП). В этом случае подлодка поднимает над поверхностью воды трубу-шнорхель, через которую и поступает воздух. Однако способ, активно использовавшийся еще в середине прошлого века, сегодня резко повышает вероятность обнаружения субмарины радиолокационными, инфракрасными, оптико-электронными и акустическими средствами противника.

Воздухонезависимому, или анаэробному, двигателю прямой доступ к атмосфере не требуется. В настоящее время в мире существует четыре основных типа ВНЭУ: дизельный двигатель замкнутого цикла, двигатель Стирлинга, топливные элементы (электрохимический генератор) и паротурбинная установка замкнутого цикла. Они должны соответствовать следующим требованиям: низкий уровень шумности, малое тепловыделение, приемлемые массогабаритные характеристики, простота и безопасность эксплуатации, большой ресурс и невысокая стоимость.

Важно отметить, что технология изготовления ВНЭУ очень сложная и наукоемкая. В мире не так много государств, освоивших ее полностью. ВМС США темой ВНЭУ не интересовались, предпочтя перевести весь подводный флот на атомную энергию. По тому же пути пошли и французы, построившие тем не менее экспортные субмарины типа «Скорпен». Эти небольшие лодки работают от турбин по замкнутому циклу, используя этанол и жидкий кислород. Автономность без всплытия — около трех недель.

CC BY 2.0 / Bundeswehr-Fotos / U 34 in FahrtПодводная лодка U-34 проекта 212А

CC BY 2.0 / Bundeswehr-Fotos / U 34 in Fahrt

Немцы приняли другую стратегию и в начале нулевых представили серию подлодок проекта U-212/214. У этих субмарин «гибридная» энергетическая установка: в режиме РДП или для хода в надводном положении аккумуляторы заряжаются дизельным генератором мощностью 1050 киловатт. А под водой для экономичного хода в дело вступает воздухонезависимый двигатель Siemens SINAVY Permasin. Его приводит в действие энергетическая установка из девяти протон-обменных топливных элементов, включающих цистерны с криогенным кислородом и емкости с гидридом металла. Эти элементы и обеспечивают вращение гребных винтов.

Роль топливных элементов

5 января 2018, 08:00

«Главное — вовремя смыться»: пять самых быстрых субмарин мира»Главное — вовремя смыться»: пять самых быстрых субмарин мира

Сегодня в России нет дизель-электрических подводных лодок с воздухонезависимой энергетической установкой, однако они должны появиться в ближайшие годы. Представители Минобороны неоднократно утверждали, что первые ВНЭУ получат субмарины проекта 677 «Лада». Тем не менее принятый в строй «Санкт-Петербург» и строящиеся «Кронштадт» и «Великие Луки» по-прежнему полностью зависят от дизель-генераторов. А вот следующую лодку проекта, которую спустят на воду до 2025 года, уже оснастят анаэробной энергетической установкой собственного производства. Большинство данных об этой разработке строго засекречены, но известно, что в основу ее конструкции заложен паровой реформинг с электрохимическим генератором на твердотельных элементах.

«Эксперименты с ВНЭУ проводили еще в Советском Союзе, — рассказал РИА Новости главный редактор журнала «Арсенал Отечества» Виктор Мураховский. — Создать новую силовую установку на современной элементной базе и соответствующую требованиям сегодняшнего дня достаточно сложно. Раньше она должна была обеспечивать запас окисляющего компонента для работы двигателя внутреннего сгорания. Сейчас же подход другой — питание силовой установки топливными элементами. Главный мировой тренд — полный переход на электродвижение без использования дизельных генераторов. В этом случае топливные элементы с большой энергетической емкостью будут напрямую питать электродвигатели. Необходимости всплывать просто не возникнет».

Конструкторское бюро «Рубин», к слову, сообщало о готовности представить воздухонезависимую энергетическую установку для неатомных подводных лодок в 2021-2022 годах. А в апреле текущего года макетный образец ВНЭУ с газотурбинным двигателем замкнутого цикла успешно испытало КБ «Малахит». Новинку предполагается использовать в малых подводных лодках, которые пока существуют только в виде макетов.

Импортозамещение

«Мы разработали линейку малых подводных лодок водоизмещением от двухсот до тысячи тонн, — сообщил РИА Новости ведущий конструктор КБ «Малахит» Игорь Караваев. — Одно из главных их достоинств — применение ВНЭУ. Эти лодки смогут комфортно себя чувствовать в проливных зонах, мелководных районах, гаванях и даже будут способны заходить во вражеские порты и на военно-морские базы. Высокая скрытность, небольшие габариты и возможность неделями оставаться под водой без всплытия делает их идеальными разведчиками и позволяет наносить внезапный удар по кораблям и ключевым объектам прибрежной инфраструктуры».

По словам Виктора Мураховского, чтобы выйти на собственное серийное производство воздухонезависимых энергетических установок и массово ставить их на подводные лодки, необходимо формировать гигантский научно-технический задел для создания топливных элементов, которые будут питать электродвигатели подводного флота. В качестве более дешевой и простой альтернативы он рассматривает разработку перспективных литий-полимерных аккумуляторов, работающих на одной «подзарядке» гораздо дольше, чем имеющиеся сегодня в ВМФ аналоги. «Однако их производство, судя по всему, придется начинать с нуля, потому что на Западе нам такие технологии никто не продаст. А если и продаст, то в один прекрасный день может просто перекрыть поставки», — добавил эксперт.

17 апреля 2018, 14:39Инфографика

Россия против НАТО: чье оружие сильнееСравнение «Борея» с «Огайо», Су-27 с F-16, «Ярса» с Minuteman и другой боевой техники из России и стран НАТО — в инфографике ria.ru

Подводная лодка | Определение, история, типы, характеристики и факты

USS Nautilus

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Роберт Фултон
Себастьян Вильгельм Валентин Бауэр
Саймон Лейк
Дэвид Бушнелл
Отто Веддиген

Похожие темы:

подводная лодка
трубка
Осетр
Свифтсур
Трафальгар

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

подводная лодка , любое военно-морское судно, способное двигаться как под водой, так и на поверхности воды. Это уникальная способность среди боевых кораблей, а подводные лодки по конструкции и внешнему виду сильно отличаются от надводных кораблей.

Подводные лодки впервые стали основным фактором ведения боевых действий на море во время Первой мировой войны (1914–18), когда Германия использовала их для уничтожения надводных торговых судов. В таких атаках подводные лодки использовали свое основное оружие — самоходную подводную ракету, известную как торпеда. Подводные лодки играли аналогичную роль в более широком масштабе во время Второй мировой войны (1939–45) как в Атлантике (Германия), так и в Тихом океане (США). В 1960-х годах атомная подводная лодка, способная месяцами оставаться под водой и запускать ядерные ракеты большой дальности, не всплывая, стала важной платформой стратегического оружия. Атомная подводная лодка, вооруженная торпедами, а также противокорабельными и противолодочными ракетами, также стала ключевым элементом морской войны.

Далее следует история развития подводных лодок с 17 века до наших дней. Историю других военных кораблей см. Военно-морской корабль . О вооружении современных ударных и стратегических подводных лодок см. Ракетно-ракетный комплекс .

Ранние подводные аппараты с ручным приводом

Первое серьезное обсуждение «подводной лодки» — корабля, предназначенного для плавания под водой, — появилось в 1578 году под пером Уильяма Борна, британского математика и писателя на военно-морские темы. Борн предложил полностью закрытую лодку, которую можно было бы погружать в воду и грести под водой. Он состоял из деревянного каркаса, обтянутого водонепроницаемой кожей; его нужно было погрузить в воду, уменьшив его объем за счет сжатия сторон с помощью ручных тисков. На самом деле Борн не строил свою лодку, а Корнелису Дреббелю (или Корнелиусу ван Дребелю), голландскому изобретателю, обычно приписывают создание первой подводной лодки. Между 1620 и 1624 годами он успешно маневрировал своим кораблем на глубине от 12 до 15 футов (от четырех до пяти метров) под поверхностью воды во время неоднократных испытаний на реке Темзе в Англии. Говорят, что король Яков I совершил короткую поездку на борту корабля. Подводная лодка Дреббеля напоминала предложенную Борном тем, что ее внешний корпус состоял из промасленной кожи поверх деревянного каркаса; весла выступали через борта и, закрытые плотно прилегающими кожаными клапанами, обеспечивали движение как на поверхности, так и под водой. За первым кораблем Дреббеля последовали два более крупных, построенных по тому же принципу.

Ряд подводных лодок был задуман в первые годы 18 века. К 1727 году только в Англии было запатентовано не менее 14 типов. В 1747 году неизвестный изобретатель предложил оригинальный метод погружения и возвращения на поверхность: в конструкции его подводной лодки к корпусу были прикреплены мешки из козьей шкуры, каждая из которых была соединена с отверстием в днище корабля. Он планировал погрузить судно, наполнив водой шкуры, и всплыть, вытеснив воду из шкурок с помощью «крутящегося стержня». Это устройство было предшественником современных балластных цистерн подводных лодок.

Первое использование в войне

Подводная лодка впервые использовалась в качестве наступательного оружия в морской войне во время Американской революции (1775–1783). Черепаха , одноместный корабль, изобретенный Дэвидом Бушнеллом, студентом Йельского университета, был построен из дерева в форме грецкого ореха, стоящего дыбом (см. Фото). В подводном положении корабль приводился в движение гребными винтами, которые приводил в движение оператор. План состоял в том, чтобы Черепаха приблизилась под водой к британскому военному кораблю, прикрепила заряд пороха к корпусу корабля с помощью винтового устройства, управляемого изнутри корабля, и ушла до того, как заряд взорвется с помощью взрывателя замедленного действия. Однако в реальной атаке Черепаха не смогла протолкнуть винт сквозь медную обшивку корпуса военного корабля.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Роберт Фултон, знаменитый американский изобретатель и художник, экспериментировал с подводными лодками за несколько лет до того, как его пароход Clermont поплыл по реке Гудзон. В 1800 году, находясь во Франции, Фултон построил подводную лодку Nautilus по гранту Наполеона Бонапарта. Завершенный в мае 1801 года, этот корабль был сделан из медных листов поверх железных ребер. Для надводного движения были предусмотрены складывающаяся мачта и парус, а гребной винт с ручным вращением приводил лодку в движение в погруженном состоянии. Предшественник боевой рубки, оснащенный застекленным иллюминатором, позволял наблюдать изнутри корабля. «Наутилус » погружался, набирая воду в балластные цистерны, а горизонтальный «руль» — предшественник водолазного самолета — помогал удерживать корабль на нужной глубине. На подводной лодке было достаточно воздуха, чтобы поддерживать жизнь четырех человек и гореть две свечи в течение трех часов под водой; позже был добавлен бак со сжатым воздухом.

Nautilus предназначался для прикрепления заряда взрывчатого вещества к корпусу вражеского корабля почти так же, как и Turtle . Фултон экспериментально потопил старую шхуну, пришвартованную в Бресте, но, намереваясь уничтожить британские военные корабли, не смог догнать тех, кого заметил. Интерес Франции к подводной лодке Фултона угас, и он уехал в Англию, предложив свое изобретение бывшему врагу. В 1805 году Nautilus потопил бриг Dorothy во время испытаний, но Королевский флот не поддержал его усилия. Затем Фултон приехал в Соединенные Штаты и сумел заручиться поддержкой Конгресса для создания более амбициозного подводного корабля. Эта новая подводная лодка должна была вмещать 100 человек и приводиться в движение паровым двигателем. Однако Фултон умер до того, как корабль был фактически закончен, и подводная лодка, названная Mute , осталась гнить и в конце концов затонула у причала.

Во время войны 1812 года между США и Англией копия Черепаха была построена, которая атаковала HMS Ramillies , стоявший на якоре у Нью-Лондона, штат Коннектикут. На этот раз оператору корабля удалось просверлить дыру в медной обшивке корабля, но винт ослаб, когда взрывчатка крепилась к корпусу корабля. корпус.

Следующая попытка США вести подводную войну была предпринята во время Гражданской войны (1861–1865 гг. ), когда Конфедеративные Штаты прибегли к «нетрадиционным» методам преодоления превосходящих сил ВМС Союза, проявлявшихся в блокаде южных портов. В 1862 году Гораций Л. Ханли из Мобила, штат Алабама, профинансировал строительство подводной лодки Конфедерации под названием 9.0041 Pioneer , судно длиной 34 фута, приводившееся в движение гребным винтом с ручным приводом, которым управляли три человека. Вероятно, он был затоплен, чтобы предотвратить его захват, когда силы Союза оккупировали Новый Орлеан (хотя в некоторых записях говорится, что Pioneer был потерян вместе со всеми находящимися на борту во время погружения по пути для нападения на корабли Союза).

Вторая подводная лодка, разработанная теми же строителями, представляла собой удивительно продвинутую концепцию: 25-футовая железная лодка, приводимая в движение аккумулятором и электродвигателями. Неудивительно, что подходящих моторов найти не удалось, поэтому снова был принят гребной винт, приводимый в движение четырьмя людьми. Подводная лодка затонула без человеческих жертв в сильном волнении у залива Мобил, пытаясь атаковать противника.

Третьей подводной лодкой Конфедерации была HL Hunley , модифицированный железный котел, длина которого составляла от 36 до 40 футов. Балластные цистерны и система грузов погрузили корабль в воду; он мог двигаться со скоростью четыре мили в час, приводимый в движение восемью людьми, вращающими его пропеллер. Его вооружение состояло из «торпеды», начиненной 90 фунтами (40 кг) пороха, буксируемой за подводной лодкой в ​​конце 200-футовой линии. Hunley должен был нырнуть под вражеский военный корабль и прижать торпеду к его корпусу. После успешного испытания против баржи Hunley был перевезен по железной дороге в Чарльстон, Южная Каролина. Там судно потерпело несколько бедствий, трижды затонуло и утопило несколько членов экипажа, включая самого Ханли. Hunley , пилотируемый в четвертый раз, был оснащен «торпедой» на конце длинного лонжерона, и корабль совершил несколько успешных погружений. В ночь на 17 февраля 1864 года подводная лодка атаковала военный корабль Союза Housatonic в гавани Чарльстона. От взрыва торпеды взорвались погреба корабля: Housatonic затонул на мелководье с потерей пяти человек, но Hunley также был уничтожен взрывом, а его экипаж погиб.

Одним из наиболее отважных изобретателей подводных лодок того же периода был Вильгельм Бауэр, унтер-офицер баварской артиллерии, построивший две лодки: Le Plongeur-Marin (1851 г.) и Le Diable-Marin (1855 г.). Первая лодка затонула в гавани Киля 1 февраля 1851 года, но Бауэру и двум его помощникам удалось спастись с глубины 60 футов после того, как судно пробыло на дне в течение пяти часов. Его второе судно, построенное для российского правительства, было успешным и, как сообщается, совершило 134 погружения, прежде чем было потеряно в море. В сентябре 1856 года, во время коронации царя Александра II, Бауэр затопил в гавани Кронштадта свою подводную лодку с несколькими музыкантами на борту. Подводное исполнение гимна России было отчетливо слышно людьми на кораблях в гавани.

Как работают подводные лодки? — Объясните это Stuff

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 13 октября 2020 г.

Худшее, что могло случиться
тебе на корабле посреди океана было бы за водой
затопить и заставить вас утонуть. Но если вы находитесь на борту подводной лодки , потопление — это именно то, что вам нужно.
хочу! В отличие от кораблей, которые качаются и качаются, преодолевая препятствия.
волны, подводные лодки быстро и бесшумно скользят по более спокойным водам
под. Это тощие, подлые, военные машины, и они могут оставаться
под водой на недели и даже месяцы. Давайте посмотрим поближе
как они работают!

Фото: Быстроходная атомная подводная лодка USS Dallas (SSN 700) выходит в море. Фото Пола Фарли предоставлено ВМС США.

Содержание

1. Что такое подводная лодка?
2. Части подводной лодки
   • Прочный корпус
   • Самолеты
   • Балластные цистерны
   • Двигатель
   • Башня
   • Навигационные системы
   • Системы жизнеобеспечения
3. Кто изобрел подводную лодку?
4. Узнать больше

Что такое подводная лодка?

Фото: Подводная лодка привет! Когда мы видим фотографии подводных лодок, плавающих на поверхности,
трудно представить, насколько они велики на самом деле: как и айсберги, практически вся плавучая субмарина находится под водой.
На этом очень необычном снимке подводной лодки в сухом доке для обслуживания вы можете ясно увидеть, насколько велика подводная лодка на самом деле — и что она действительно представляет собой почти идеальный цилиндр. Фотография USS City of Corpus Christi на военно-морской верфи Перл-Харбор, сделанная Дастаном Лонгини, любезно предоставлена
ВМС США.

Океаны наиболее бурны там, где ветер встречается с водой: на их поверхности. Волны, которые мчатся по
море – это знак энергии, первоначально передаваемой Солнцем и подгоняемой ветрами,
гонка с одной стороны планеты на другую. Корабли сражаются и кренятся по суровым морям, где ни одна рыба, стоящая своей соли, никогда не плавает.
Парусные корабли хорошо используют ветер, используя порывы воздуха, чтобы создать очень эффективную форму движения.
Корабли с дизельными двигателями остаются на поверхности по другой причине: их двигатели нуждаются в
постоянная подача кислорода для сжигания топлива. По идее, кораблям должно быть намного легче плыть под волнами
где вода спокойнее и оказывает меньшее сопротивление; на практике это создает другой набор проблем.

Если вы когда-нибудь занимались снорклингом или аквалангом
дайвинг, вы узнаете, что жизнь под водой сильно отличается от
жизнь на поверхности. Темно и плохо видно, нет воздуха
дышать, а сильный напор воды заставляет чувствовать себя некомфортно
и клаустрофобия. Подводные лодки — гениальные инженерные решения
предназначен для безопасной перевозки людей в очень суровых условиях.
Хотя изначально они были изобретены как военные машины, и большинство
большие подводные лодки все еще строятся для мировых флотов, несколько меньших подводных лодок
работают как научно-исследовательские суда. Большинство из них
подводные лодки
(как правило, небольшие, безмоторные, одноместные или двухместные подводные лодки, привязанные к
научно-исследовательские суда по мере их эксплуатации).

Части подводной лодки

Фото: Несмотря на многие технологические достижения,
основная концепция подводной лодки мало изменилась за более чем столетие,
с тех пор, как Джон Холланд спроектировал USS ​​Holland, первый в ВМС США
подводная лодка. Фото предоставлено Военно-морским историческим центром.

Вот некоторые из ключевых частей типичной подводной лодки.

Прочный корпус

Давление воды, толкающей внутрь, является самой большой проблемой для
всем, кто хочет погрузиться глубоко под поверхность океана. Даже с аквалангом
танки, мы можем нырять не так далеко, потому что огромное давление вскоре
невозможно дышать. На глубине 600 м (2000 футов) максимальная
глубина, на которую когда-либо погружались подводные лодки, давление воды более чем в 60 раз превышает ее
находится на поверхности!

Как субмарины выживают там, где люди не могут? Корпус стандартного корабля
это металл снаружи, который удерживает воду. Большинство подводных лодок имеют два
корпуса, один внутри другого, чтобы помочь им выжить. Внешний корпус
водонепроницаемый, а внутренний (называемый прочный корпус ) много
прочнее и устойчивее к огромному давлению воды. Самый сильный
подводные лодки имеют корпуса из прочной стали или титана.

Самолеты

Фото: Водолазные самолеты по обеим сторонам башни подводной лодки создают подъемную силу при движении вперед, как крылья самолета. Фотография USS Emory S. Land, сделанная Джаредом Алдапе, любезно предоставлена
ВМС США.

Так же, как у акул есть плавники на теле, которые помогают им плавать и нырять,
так у подводных лодок плавники называются водолазные самолеты или гидросамолеты .
Они немного похожи на крылья и поверхности управления (поворотные закрылки).
на самолете, создавая восходящий
сила, называемая подъемной силой.
Плавучесть – это склонность чего-либо к
тонуть, подниматься или плавать на определенной глубине. Пока она под водой, подводная лодка
отрицательно плавучий, что означает, что он имеет тенденцию тонуть, предоставленный самому себе, если он не движется.
Но по мере того, как гребные винты подводной лодки толкают ее вперед, вода устремляется
над плоскостями, создавая восходящую силу, называемую подъемной силой, которая помогает ему оставаться на определенной глубине,
создание состояния нейтральной плавучести (плавучести).
Самолеты можно наклонять для изменения подъемной силы,
таким образом, заставляя подводную лодку подниматься или нырять в море, по мере необходимости. Самолеты обеспечивают большую часть
подводная лодка большую часть времени контролирует свою глубину. Величина подъемной силы, которую они
зависит как от угла, на который они наклонены, так и от скорости подводной лодки (точно так же, как подъемная сила, создаваемая крыльями
зависит от скорости самолета и «угла атаки»).

Балластные цистерны

Между двумя корпусами есть промежутки, которые можно заполнить
либо воздух, либо вода. Они называются балластом .
танки и, с пикирующими самолетами, дают подводной лодке контроль над ее
плавучесть, особенно во время первой части погружения или возвращения на поверхность
из глубины. Когда балластные цистерны наполняются воздухом, подводная лодка поднимается на поверхность
так как имеет положительную плавучесть. С водой внутри баков субмарина имеет отрицательную плавучесть, поэтому она глубже погружается в океан.
Танки на фронте (известные как фронт триммерные баки ) обычно сначала заполняются водой или воздухом, поэтому
передняя часть подводной лодки (нос) опускается или поднимается раньше, чем ее задняя часть (корма).
Балластные цистерны также могут быть использованы для помощи подводной лодке в чрезвычайной ситуации.

Двигатель

Бензиновые двигатели и
дизельные двигатели, используемые
автомобили и грузовики, а также реактивные двигатели, используемые
самолеты, нуждаются в кислороде из воздуха, чтобы заставить их работать. Вещи
отличаются для подводных лодок, которые действуют под водой
где нет воздуха. Большинство подводных лодок, кроме атомных, имеют
дизель-электрические двигатели. Дизельный двигатель работает нормально, когда
субмарина находится у поверхности, но не приводит в движение винты субмарины
напрямую. Вместо этого он питает генератор электроэнергии, который заряжает
огромные аккумуляторы. Они приводят в действие электродвигатель, который, в свою очередь, приводит в действие
пропеллеры. Как только дизельный двигатель полностью зарядит аккумуляторы,
субмарина может выключить двигатель и уйти под воду, где она полагается
полностью на батарейках.

Первые военные подводные лодки использовали дыхательные трубки, называемые трубками , для
подавать воздух в свои двигатели из воздуха над морем, а это означало
им приходилось действовать очень близко к поверхности, где они находились
уязвимы для атак с самолетов. Большинство крупных военных подводных лодок
теперь атомный. Как и на атомных электростанциях, у них есть небольшие ядерные реакторы, и, поскольку им не нужен воздух для работы, они могут генерировать энергию для приведения в действие
электродвигатели и гребные винты, независимо от того, находятся ли они на поверхности или на глубине
под водой.

Башня

Фото: Башня или парус могут служить смотровой площадкой.
платформе, когда подлодка движется по поверхности. Обратите внимание на различные сообщения
и навигационная антенна. Фото Джеффри М. Ричардсона предоставлено
ВМС США.

Подводные лодки имеют сигарообразную форму, поэтому они могут плавно скользить по
вода, а в самом центре высокая башня. На старых подводных лодках
башня была забита навигационным и прочим оборудованием
и иногда назывался боевая рубка
(поскольку исторически в нем находились подводные лодки и троллей).
Его также называют просто башней или парусом.
потому что в современной подлодке органы управления и навигационная аппаратура
занимают больше места и, как правило, располагаются в корпусе.

Навигационные системы

Фото: Перископы полезны, если вы находитесь рядом с
поверхность ищет вражеские корабли, но они бесполезны под водой. Фото
Джеффри С. Виано, любезно предоставлено
ВМС США.

Свет плохо проходит через воду, поэтому становится темнее и
темнее
глубже вы идете. Чаще всего подводная лодка
пилоты даже не видят, куда летят! Подводные лодки имеют
перископы (смотровые трубки, которые можно
вытолкнуть через башню), но они полезны только при включенных подводных лодках.
поверхности или непосредственно под ней. Подводные лодки перемещаются, используя весь диапазон
электронного оборудования. Есть спутник GPS
навигация, для начала, которая
использует космические спутники, чтобы сообщить
подводная лодка свою позицию. Есть также SONAR, система, похожая на радар, которая посылает звуковые импульсы в
моря и прислушивается к эху, отражающемуся от морского дна или других близлежащих
подводные лодки. Еще одна важная навигационная система на борту подводной лодки.
известный как инерционное наведение .
Это способ использования гироскопов для отслеживания того, как далеко находится подводная лодка.
путешествовал, и в каком направлении, не обращаясь ни к какому внешнему
Информация. Инерциальное наведение является точным только в течение определенного времени (10 дней или
так) и иногда нуждается в корректировке с помощью GPS, радара или других
данные.

Фото: Гидролокатор на типичной подводной лодке.
Фото Брэндона Шеландера предоставлено ВМС США.

Системы жизнеобеспечения

Большая военная подводная лодка с десятками людей на борту. Как может
они едят, спят и дышат, погребенные глубоко под водой, в ледяных
холодная вода месяцами? Подводная лодка полностью герметична.
среда. Ядерный двигатель обеспечивает тепло и вырабатывает электричество, а электричество питает все
системы жизнеобеспечения, необходимые подводникам. Он производит кислород для
людям дышать с помощью электролиза для химического разделения молекул воды (превращение H ₂ О
в H ₂ и O ₂ ) и удаляет нежелательный углерод
диоксид из воздуха. Подводные лодки могут даже делать свою собственную питьевую воду из
морской воды с использованием электричества для удаления соли. Мусор спрессовывается в стальные баки, которые выбрасываются из
шлюзовую систему (герметичный выход в корпусе) и сбрасывается на морское дно.

Кто изобрел подводную лодку?

Первые дни

• 1620: англичанин Корнелис
  Дреббл (1572–1633) строит первую подводную лодку путем гидроизоляции
  деревянная лодка в форме яйца, обтянутая кожей и покрытая
  воск. Ученые не уверены, отправлялась ли лодка Дреббла в плавание.
• 1776: Во время революции в США Дэвид
  Bushnell (1742–1824) строит одноместную подводную лодку с ручным приводом.
  вызвал Черепаху, чтобы помочь атаковать британские военные корабли.
• 1800: американский паровой инженер Роберт.
  Fulton (1765–1815) проектирует трансформируемый корабль со складывающимся
  паруса, которые могут превращаться в подводную лодку для подводного плавания.
• 1863: американский инженер Гораций Лоусон Ханли (1823–1863) разрабатывает
  подводная лодка с ручным приводом, которая в конечном итоге стала известна как
  CSS HL Hunley
  (часто просто «Ханли» для краткости). Он затонул один раз во время испытаний в августе 1863 года.
  погибли пять членов экипажа, а затем снова тонет в октябре 1863 года, убив самого Ханли и всю его команду.
  Позже извлеченная, она становится первой подводной лодкой, потопившей военный корабль.
  (во время Гражданской войны в США) — настоящая веха в истории подводных лодок.
• 1888: испанский инженер Исаак Пераль (1851–1895) строит первый
  электрическая (аккумуляторная) подводная лодка. Несмотря на успешные испытания, он никогда не входит
  производство, хотя идеи Пераля влияют на других инженеров по всему миру.
• 1897: Американский изобретатель Саймон Лейк (1866–1945) спускает на воду «Аргонавт», первую подводную лодку,
  действовать в открытом море.

Практические подводные лодки

Фото: USS Holland (подводный торпедный катер № 1) на ходу, около 1900. Фото предоставлено Военно-морским историческим центром.

• 19:00: ВМС США спустили на воду свою первую подводную лодку USS.
  Голландия, названная в честь американского изобретателя ирландского происхождения Джона.
  Голландия (1840–1914). Хотя
  Голландия уже много лет предлагала флоту подводные лодки.
  изначально не проявлял интереса.
• 1908 год: российский Почтовый — ранний
  пионер Air Independent Propulsion (AIP) — управление подводной лодкой без частых выходов на поверхность — с использованием бензинового двигателя, питаемого сжатым воздухом.

От мировых войн до холодной войны

• 1914–1918 гг.
  высокоэффективные военные подводные лодки под названием U-boats (сокращение от
  Unterseeboot, что означает подводный корабль). В 1930-е годы немцы
  начать использовать трубки для шноркеля (изобретенные голландским инженером) для подачи
  воздуха к дизель-электрическим двигателям их подводных лодок, давая им большую
  ассортимент и эффективность.
• 1930-е годы: немецкий инженер Хельмут Вальтер
  является пионером в разработке двигателей большой тяги на перекиси водорода для использования на подводных лодках и ракетах. Это
  еще один шаг вперед для Air Independent Propulsion.
• 1952 год: французский подводный фотограф.
  Дмитрий Ребиков запускает Poodle, первое привязное дистанционно управляемое транспортное средство (ROV).
• 1955: ВМС США спускают на воду USS Nautilus, первую атомную подводную лодку.
• 1964: Научно-исследовательский подводный аппарат «Алвин», эксплуатируемый Океанографическим институтом Вудс-Хоул, начинает свою долгую и выдающуюся историю подводных исследований.
  Его основные успехи включают в себя обнаружение черных курильщиков (гидротермальные источники, немного похожие на дымоходы на дне океана).
  и исследуя место крушения Титаника.
• 1968: Советский Союз (Россия и ее бывшие союзники) запускает
  К-162, первая подводная лодка с титановым корпусом и самая быстрая в мире.
• 1969: Советы спустили на воду первую из своих гладких, быстрых атомных подводных лодок класса «Альфа» с титановым корпусом.

Новое время

Фото: Что насчёт будущего? Более двух третей нашей планеты занимает вода, поэтому подводным лодкам всегда будет место в вооруженных силах. Но когда дело доходит до научных исследований, все большее значение приобретают небольшие роботизированные подводные аппараты, такие как этот дистанционно управляемый аппарат (ROV) Super Scorpio. Обратите внимание на видеокамеры спереди и большие серебристые роботизированные руки-хвататели. Фото Джеффри Патрика предоставлено ВМС США.

• 1990-е: Атомные подводные лодки, уволенные к концу холодной войны, используются для
  океанографические и климатические исследования в Арктике в рамках проекта
  Обмен научным льдом (SCICEX).