Балласт в подводной лодке это

Погружение подводной лодки осуществляется приемом воды в цистерны главного балласта, а всплытие — ее удалением. И в том, и в другом случае изменяются вес подводной лодки, ее объемное водоизмещение, площадь действующей ватерлинии. При этом происходит изменение положения центра тяжести, центра величины, поперечного и продольного метацентров, т. е. тех точек, относительное положение которых определяет остойчивость подводной лодки. Поэтому остойчивость подводной лодки при погружении и всплытии существенно изменяется.

Для того, чтобы иметь возможность оценить поперечную остойчивость во время погружения и всплытия, необходимо знать характер изменения положений центра тяжести, центра величины, поперечного метацентра, знать величину поперечной метацентрической высоты на всех этапах погружения и всплытия. Поскольку определяющим параметром, характеризующим положение подводной лодки относительно поверхности воды является осадка Т, то в зависимости от ее изменения при погружении и всплытии рассматриваются положения точек С, G и m по высоте от основной плоскости и строятся графики zc = f (T), zg = f (T), zm = zc + r = f (T).

Балласт — Смешарики 2D | Мультфильмы для детей

Совокупность указанных графиков позволяет определять поперечную метацентрическую высоту в различных положениях, занимаемых подводной лодкой в процессе погружения и всплытия и называется диаграммой начальной остойчивости подводной лодки при погружении и всплытии (рис. 6).

Диаграмма плавучести и начальной остойчивости подводной лодки при погружении

Рис. 6. Диаграмма плавучести и начальной остойчивости подводной лодки при погружении.

На диаграмме по вертикальной оси откладывается осадка подводной лодки в метрах, а по горизонтальной — координаты точек С, G и m по высоте oт основной плоскости для различных положений подводной лодки (от крейсерского до полного погружения). Для наглядности обозначены: крейсерская ватерлиния — ВкрЛкр, ватерлиния, отвечающая уходу под воду верхней кромки прочного корпуса — ВпкЛпк; и ватерлиния полного погружения подводной лодки ВпЛп. Диаграмма строится при условии, что подводная лодка не имеет крена и дифферента, погружается и всплывает без хода, а все цистерны главного балласта заполняются и продуваются равномерно.

Диаграмма наглядно показывает перемещение центра тяжести, центра величины и поперечного метацентра при изменении осадки подводной лодки. Центр величины подводной лодки в процессе ее погружения перемещается вверх, поскольку происходит приращение погруженного объема в верхней его части. Центр тяжести подводной лодки на первой фазе погружения, когда вода заполняет нижние части цистерн главного балласта, перемещается вниз, а затем при заполнении средней и верхней частей цистерн главного балласта перемещается вверх и при полном погружении подводной лодки занимает определенное постоянное положение.

Положение поперечного метацентра определяется величиной поперечного метацентрического радиуса и положением центра величины. При погружении поперечный метацентрический радиус все время уменьшается вследствие уменьшения площади действующей ватерлинии, а расстояние центра величины от основной плоскости растет. В первой фазе погружения увеличение zc превышает уменьшение r, и поэтому поперечный метацентр перемещается вверх. Затем он понижается и при погружении подводной лодки под воду, когда ее действующая ватерлиния исчезает, сливается с центром величины, поперечный метацентрический радиус при этом становится равным нулю.

Изменение поперечной метацентрической высоты и восстанавливающего момента при погружении подводной лодки происходит следующим образом. В начале погружения, когда вода принимается в нижние части цистерн главного балласта, центр тяжести G перемещается вниз, поперечная метацентрическая высота увеличивается. При этом восстанавливающий момент состоит из положительного момента остойчивости формы и отрицательного момента остойчивости веса: mθ = Pr sinθ — Pа sinθ = γ Ix sin θ — Pa sin θ.

При достижении осадки ТА центр тяжести и центр величины сливаются в одну точку, величина а становится равной нулю, h = r, а восстанавливающий момент определяется только моментом остойчивости формы: mθ = γ Ix sin θ.

Совпадение центра тяжести с центром величины происходит приблизительно при заполнении ¼ объема цистерн главного балласта.

При дальнейшем заполнении цистерн главного балласта центр тяжести будет ниже центра величины, т. е. остойчивость веса становится положительной и увеличивает остойчивость подводной лодки:

mθ = Pr sinθ + Pа sinθ = γ Ix sin θ + Pa sin θ.

Поперечная метацентрическая высота при осадке Тм, соответствующей самому нижнему положению центра тяжести, имеет максимальную величину. Дальнейшее погружение подводной лодки приводит к повышению центра тяжести подводной лодки и снижению её метацентра, что обусловливает уменьшение остойчивости подводной лодки. Поперечная метацентрическая высота резко сокращается при уходе в воду крыш цистерн главного балласта. Соответствующий суженный участок диаграммы в районе ватерлинии ВпкЛпк образно называется «горлышком». В этом положении подводная лодка обладает наименьшей остойчивостью, так как вследствие резкого уменьшения площади действующей ватерлинии резко уменьшается остойчивость формы.

Когда подводная лодка погрузится полностью (осадка Тп), действующая ватерлиния исчезнет, Ix и r обратятся в нуль, и остойчивость подводной лодки будет обеспечиваться только остойчивостью веса mθ = Pа sinθ. Поперечная метацентрическая высота увеличивается к этому моменту за счет того, что при погружении от осадки Тпк до осадки ТА zc растёт быстрее, чем zg.

Из рассмотрения процесса погружения следует, что остойчивость веса всё время увеличивается, меняя знак с отрицательного на положительный, а остойчивость формы уменьшается и в конечном итоге исчезает.

При всплытии подводной лодки перемещение центра тяжести, центра величины и поперечного метацентра происходит в обратных направлениях, соответственно этому изменяется и остойчивость.

Таким образом, в крейсерском положении остойчивость подводной лодки обеспечивается положительной остойчивостью формы, а в подводном положении — положительной остойчивостью веса. Центр тяжести подводной лодки в подводном положении должен быть ниже центра величины, тогда при ее наклонении силы γVп и Рп создают пару сил, момент которой всегда противодействует кренящему моменту (рис. 7а). Следует отметить, что при наклонениях подводной лодки в подводном положении центр величины не перемещается, поскольку форма и величина погруженного объема остаются постоянными.

Остойчивость подводной лодки в подводном положении

Рис. 7. Остойчивость подводной лодки в подводном положении

Изменение продольной остойчивости при погружении и всплытии подводной лодки происходит принципиально так же, как и изменение поперечной остойчивости. В подводном положении продольная остойчивость подводной лодки также определяется только остойчивостью веса Мψ = Pa sin ψ.

Следовательно, мерой поперечной и продольной остойчивости подводной лодки в подводном положении является одна и та же метацентрическая высота, равная расстоянию между центром тяжести и центром величины Нп = hп = ап (рис. 7б). Величина метацентрической высоты подводных лодок в подводном положении находится в пределах от 0,3 до 0,4 м. Таким образом, при погружении подводной лодки поперечная метацентрическая высота уменьшается всего на 20 — 30%, а продольная — более чем в 100 раз, т. е. при погружении происходит очень большое уменьшение продольной остойчивости подводной лодки.

Это обстоятельство следует учитывать при подготовке подводной лодки к погружению и во время погружения. Если подводная лодка перед погружением имеет избыточный дифферентующий момент (в результате ошибок при расчете дифферентовки или при неправильно принятой pасчетной дифферентовки), то в надводном положении он практически не влияет на посадку подводной лодки и может быть не обнаружен личным составом, а при погружении с исчезновением площади действующей ватерлинии создаст значительный дифферент. Например, момент, дифферентующий на один градус, у подводной лодки в надводном положении равен 17500 тс м/градус, а в подводном положении — 65 тс м/градус. Это значит, что при действии дифферентующего момента величиной 400 тс м в надводном положении подводная лодка практически не будет иметь дифферента (ψ = 0,023°), а в подводном положении получит дифферент 6°.

При рассмотрении изменения остойчивости в процессе погружения подводной лодки было принято условие, что цистерны главного балласта заполняются одновременно, т. е. погружение осуществляется в один этап. На практике подводная лодка может погружаться в два этапа, когда сначала заполняются концевые группы цистерн главного балласта, а затем — средняя.

При таком погружении характер перемещения центра величины и метацентра не меняется, т. е. кривые zc (T) и zm (T) имеют тот же вид, что и при одноэтапном погружении, а центр тяжести перемещается по кривой z΄g (T), координаты которой выше соответствующих ординат кривой zg (T). Это объясняется тем, что для достижения определенной осадки в обоих случаях погружения принимается одинаковое количество балласта, но при двухэтапном погружении этот балласт помещается в меньшем числе цистерн главного балласта, чем при одноэтапном. Центр тяжести принимаемого балласта располагается выше, что приводит к перемещению вверх центра тяжести подводной лодки. На рис. 6 позиционное положение подводной лодки показано ватерлинией Впп Лпп.

Таким образом, при погружении (а также, всплытии) в два этапа остойчивость подводной лодки меньше, чем при одноэтапном погружении (всплытии).

Главная /
Обучение /
Основы теории подводной лодки /
Остойчивость подводной лодки при погружении и всплытии

Источник: podlodka.info

24) 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.

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.

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.

Источник: studfile.net