У меня вопрос. Почему подводная скорость больше чем надводная? Ведь при движении в надводном положении сила сопротивления среды в которой передвигается подлодка гораздо меньше чем при движении под водой
в двух словах — корпус лодки проектируется для обеспечения максимальной подводной скорости. из-за этого он такой. веретенообразной формы, которая имеет большее сопротивление при движении лодки в положении надводном.
Нет, не так.
Дело не в оптимизации обводов, хотя это тоже, имеет место.
Просто сопротивление одного и того же тела (допустим, идеально обтекаемого) всегда больше при движении на границе раздела сред. Это есть физический закон. Требуемая мощность для одной и той же скорости отличается очень намного.
Это легко проверить, если взять НК, оптимизированный для плавания на пов-сти воды, и АПЛ, оптимизированную для подводного плавания. И сравнить мощность для одних и тех же режимов. Лучше брать сопоставимые по водоизмещению. Разница будет раза в два.
dron
Активный участник
Сообщения 8.886 Адрес Россия
Barbudos, я немного может сумбурно написал, но в принципе с вами согласен. для ПЛ ВМВ важна была надводная скорость хода, поэтому у них и обводы были миноносными. сейчас лодки по большей части несут службу под водой, поэтому для них более важен ход в однородной среде. очень интересный рисунок есть в одной книге — жаль, что она у меня дома сейчас, а не с собой. там силуэты лодок различных периодов постройки. если вы припомните силуэт «черепахи Бушнелла», или нашего «Дельфина», затем лодок типа «П», «К» и т.д., и современных атомоходов, то можно проследить, что силуэты корпуса современных АПЛ вернулись к силуэтам корпусов самых первых проектов да, плюс еще плавучесть лодки — миноносный корпус по-моему обеспечивает лучшую плавучесть, поэтому время погружения возрастает, что для нас невыгодно.
Barbudos
Активный участник
Сообщения 24.482 Адрес Санкт-Петербург
Barbudos написал(а):
Разница будет раза в два.
Примеры:
пр.971 «Щука-Б», 9100 тонн, 33 узл, 50000 л.с — «Арлей Бёрк» 9217 тонн, 32 узл, 105000 л.с.
«Лос-Анжелос» 6297 тонн 32 узл, 35000л.с. — пр.956, 6500 тонн (ст), 33 узл, 99500 л.с.
Пр.949А, 23860 тонн, 33 узл, 98000л.с. — пр.1144, 23750 тонн (ст), 32 узл, 140000 л.с.
Добавлено спустя 4 минуты 11 секунд:
dron написал(а):
плюс еще плавучесть лодки — миноносный корпус по-моему обеспечивает лучшую плавучесть, поэтому время погружения возрастает, что для нас невыгодно
Не плавучесть, а мореходность. Плавучесть зависит только от соотношения водоизмещений-надводного и подводного. Но обеспечить хорошую мореходность без приличного запаса плавучести -трудно. Поэтому, хоть и не непосредственно, но связь есть.
dron
Активный участник
Сообщения 8.886 Адрес Россия
Barbudos написал(а):
Не плавучесть, а мореходность. Плавучесть зависит только от соотношения водоизмещений-надводного и подводного. Но обеспечить хорошую мореходность без приличного запаса плавучести -трудно. Поэтому, хоть и не непосредственно, но связь есть.
согласен, ошибься с термином :OK-) , мореходность лодки при ее практически постоянном нахождении под водой не очень-то и нужна. в то же время лодки времен ВМВ бОльшую часть похода находились в надводном положении, поэтому им и придавались подобные (миноносные) обводы.
Barbudos
Активный участник
Сообщения 24.482 Адрес Санкт-Петербург
zdobin
Активный участник
Сообщения 4.878 Адрес Украина, Privilegiatum oppidum Ungvar
Ну ладно, прекращайте спор. Я ответами доволен. Все они меня устраивают. А то я действительно не понимал почему такая разница, когда должно быть наоборот.
dron
Активный участник
Сообщения 8.886 Адрес Россия
zdobin, да мы и не спорили . просто я ошибся сначала, меня поправили. но конкретно так вам и не написали . там что-то вроде связанное с волновым сопротивлением корпуса.
marinel
Активный участник
Сообщения 26.489 Адрес Санкт-Петербург
Barbudos
Активный участник
Сообщения 24.482 Адрес Санкт-Петербург
Какой там 955 проект. С точностью до единиц процентов -667БДРМ!
Велосипед изобретают. как там. «Новейшая..не имеет аналогов. »
Все одна и та же лапша на уши.
Только вместо надежнейших (хоть и жидкостных), проверенных-перепроверенных, Р-29Р, мифическая «Кегля».
eklmn
Активный участник
Сообщения 227
МОСКВА, 9 апреля. (ИТАР-ТАСС). Председатель Счетной палаты РФ Сергей Степашин поддержал инициативу Севмаша сохранить оставшиеся в составе ВМФ ПЛАРБ проекта 941.
Как сообщил руководитель пресс-службы Севмаша Михаил Старожилов, «вчера, находясь с рабочим визитом в Северодвинске, Сергей Степашин встретился с гендиректором Севмаша Николаем Калистратовым, посетил Беломорскую военно-морскую базу, поднялся на борт ПЛАРБ ТК-20 «Северсталь».
Будущее этого корабля под вопросом — либо ракетный крейсер продолжит службу, либо будет утилизирован. Калистратов считает, что ресурс этих уникальных подлодок еще не исчерпан. По словам Старожилова, председатель Счетной палаты РФ поддержал инициативу Севмаша сохранить оставшиеся в составе ВМФ РФ ПЛАРБ проекта 941.
Представитель предприятия напомнил, что в 1976-1989 годах на Севмаше построены шесть таких ПЛАРБ. Корабли этого проекта считаются самыми большими подводными лодками в мире. Однако три крейсера уже выведены из состава флота и утилизированы. Головной корабль серии, ТК-208 «Дмитрий Донской», модернизирован для испытаний нового ракетного комплекса, корабли ТК-17 «Архангельск» и ТК-20 «Северсталь» выведены в отстой до принятия решения об их дальнейшей судьбе.
Сейчас у причала предприятия проходит этап комплексных швартовных испытаний и готовится к первому испытательному выходу в море головной атомный подводный ракетоносец четвертого поколения «Юрий Долгорукий» (проект 955 «Борей»). Планируется, что в этом году корабль будет передан ВМФ. Вслед за ним на стапеле строятся серийные корабли этого проекта «Александр Невский» и «Владимир Мономах».
Кроме создания новейших стратегических ракетоносцев Севмаш продолжает строительство многоцелевых атомных подлодок нового проекта. Ожидается, что ВМФ получит головную многоцелевую АПЛ «Северодвинск» проекта 885 «Ясень» в 2011 году. По данным Минобороны РФ, для ВМФ будет построено не менее шести ударных многоцелевых АПЛ с крылатыми ракетами увеличенной дальности.
«Севмаш» — единственная верфь России, осуществляющая серийное строительство АПЛ. 17 декабря 1958 года Севмаш передал ВМФ первый атомоход. Всего за время существования завода здесь построено 128 АПЛ.
Источник: rusarmy.com
Основные понятия управляемости подводной лодки
Управляемость — это способность подводной лодки удерживать заданное направление движения или изменять его определенным образом под действием органов управления. Наряду с плавучестью и остойчивостью управляемость является одним из важнейших мореходных качеств подводной лодки, определяющих возможность её использования по назначению. Потеря управляемости делает подводную лодку не боеспособной. Теория подводной лодки рассматривает управляемость в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В надводной положении управляемость рассматривается только в горизонтальной плоскости, в подводном – в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Управляемость объединяет в себе два противоположных свойства: устойчивость движения и поворотливость (или маневренность) по курсу (или по глубине). Способность подводной лодки сохранять параметры движения постоянными называется устойчивостью, а способность их изменять — маневренностью. Обеспечение наилучшей управляемости подводной лодки представляет собой придание ей оптимального сочетания этих двух свойств.
Устойчивость прямолинейного движения подводной лодки в горизонтальной плоскости при условии, что вертикальный руль находится в среднем положении и машины работают на постоянных оборотах называется автоматической устойчивостью на курсе. Конструктивно подводная лодка, как и любой другой корабль автоматической устойчивостью не обладает, поэтому удержание подводной лодке на заданном курсе достигается перекладками вертикального руля.
Свойства управляемости придаются подводной лодке при её проектировании и постройке путём выбора соответствующей формы корпуса, формы и размеров оперения, ограждения рубки, расположения гребных винтов. Обеспечивается управляемость специальными органами управления, в качестве которых используются рули. Для того, чтобы в полной мере использовать присущие подводной лодке свойства управляемости, необходимо эти свойства знать и, управляя подводной лодкой, отчётливо представлять её поведение при движении различными скоростями хода с различными углами перекладки рулей.
Движение подводной лодки при различных маневрах подразделяются на два типа: установившееся и неустановившееся. Если в процессе маневра все параметры движения или производные от них по времени постоянны, движение называется установившемся. Если параметры движения не удовлетворяют указанным условиям, то движение называется — неустановившемся.
Большинство маневров подводной лодки относятся к разряду плоских. Они подразделяются на маневры в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Для характеристики движения подводной лодки в подводном положении используются две координатные системы (рис. 4):
— неподвижная в пространстве система οξηζ, начало которой расположено в произвольной точке поверхности моря, ось οξ направлена горизонтально по поверхности воды, ось οη — вертикально, а ось οζ — перпендикулярно обеим осям; ось — οη (Н) этой системы называется осью глубины;
— жестко связанная с подводной лодкой основная система G х у z с началом в центре тяжести G подводной лодки, удифферентованной при полном подводном водоизмещении, т. е. с учётом веса воды в цистернах главного балласта и проницаемых частях; ось Gх называется продольной осью и направлена в нос параллельно основной плоскости; ось Gy называется нормальной осью и направлена вверх перпендикулярно основной плоскости; ось Gz перпендикулярна диаметральной плоскости и направлена на правый борт.
Неподвижная система координат используется для определения положения центра тяжести подводной лодки в пространстве, а подвижная — для определения положения подводной лодки относительно центра тяжести.
При использовании этих систем координат действующие на подводную лодку силы или их составляющие считаются положительными, если их направление совпадает с положительным направлением осей. Моменты относительно осей Gx, Gy, Gz считаются положительными, если они действуют против часовой стрелки при наблюдении с положительного направления осей. Углы считаются положительными при отсчёте их от нулевого значения против часовой стрелки, если наблюдение ведется с положительного направления оси, перпендикулярной к плоскости, в которой измеряется данный угол. Так, угол дифферента, который измеряется по отклонению продольной оси Gx от горизонтальной плоскости, считается положительным при дифференте на корму и отрицательным — при дифференте на нос (см. рис. 1).
Подводная лодка при движении может маневрировать в вертикальной плоскости, т. е. изменять глубину погружения на постоянном курсе, в горизонтальной плоскости, т. е. изменять курс на постоянной глубине, а также совершать маневры в пространстве, т. е. одновременно изменять и курс, и глубину погружения. Движение и положение подводной лодки при этом характеризуется рядом параметров, которые целесообразно рассмотреть отдельно для движения подводной лодки в вертикальной плоскости и в горизонтальной плоскости.
В вертикальной плоскости такими параметрами являются (рис. 4);
— глубина погружения Hg;
— продольное перемещение центра тяжести ξg;
— угол дифферента ψ — угол между горизонтальной плоскостью и осью Gx;
— поступательная скорость v движения центра тяжести подводной лодки;
— угол атаки α— угол между вектором скорости v и осью Gx с началом отсчёта от вектора скорости;
—угловая скорость ωz — скорость вращения подводной лодки относительно поперечной оси Gz;
— угол траектории χ — угол между горизонтальной плоскостью и вектором скорости с началом отсчёта от горизонтальной плоскости χ = ψ — α; определяет направление движения подводной лодки: если χ>0, то подводная лодка всплывает, ecли χ
— скорость горизонтального перемещения подводной лодки
— вертикальная скорость, или скорость изменения глубины погружения
— углы перекладки горизонтальных рулей: носовых — δн и кормовых — δк.
Рис. 4. Положение и параметры движения подводной лодки в вертикальной плоскости
Параметры Hg, ξg и ψ характеризуют положение подводной лодки, а параметры v, α, ωz, χ и δ определяют её движение.
Параметрами положения подводной лодки в горизонтальной плоскости являются (рис. 5):
— продольное перемещение центра тяжести ξg;
— боковое смещение центра тяжести ζg;
— изменение курса φ — угол поворота подводной лодки относительно вертикальной оси Gу, отсчитываемый от первоначального направления движения подводной лодки.
Движение подводной лодки в горизонтальной плоскости характеризуют следующие параметры:
— поступательная скорость v;
— угол дрейфа β — угол между вектором скорости v и осью Gx, отсчёт которого производится так же, как и угла атаки, от вектора скорости;
— угловая скорость изменения курса ωу, т: е. скорость вращения подводной лодки относительно оси Gу;
— угол скорости v (аналогичен углу траектории в вертикальной плоскости) — угол между первоначальным направлением движения и вектором скорости, отсчитываемый от первоначального направления движения v = φ — β; угол скорости определяет направление движения подводной лодки по отношению к исходному: если v>0, то подводная лодка перемещается влево, а если v
Рис. 5. Положение и параметры движения подводной лодки в горизонтальной плоскости
— продольная скорость vξ = v cos v;
— скорость бокового смещения vζ = v sin v;
— угол перекладки вертикального руля δв, условно причисляемый к параметрам движения.
При движении подводной лодки в вертикальной плоскости за основные (независимые) параметры принимаются скорость хода, угол атаки и угол дифферента, а при движении в горизонтальной плоскости — скорость хода, угол дрейфа и угол изменения курса. Все остальные параметры, за исключением углов перекладки рулей, находятся в зависимости от этих основных параметров.
Движение подводной лодки при различных маневрах делится на установившееся и неустановившееся. Примерами установившегося движения являются маневры погружения и всплытия при постоянной скорости изменения глубины. Частным случаем установившегося движения является основной режим — горизонтальное прямолинейное движение на постоянной глубине погружения, постоянном курсе и с постоянной скоростью. Большую часть времени подводные лодки плавают в этом режиме.
Кроме плоских подводная лодка может осуществлять пространственные маневры с одновременным изменением глубины и курса, когда ее центр тяжести движется по пространственной траектории.
Любой маневр производится за счет силового воздействия на подводную лодку тех или иных средств обеспечения управляемости.
- Главная /
- Обучение /
- Основы теории подводной лодки /
- Основные понятия управляемости подводной лодки
Источник: podlodka.info
Как устроена подводная лодка: описание, характеристики и принцип работы
Подводными лодками называют класс кораблей, которые способны двигаться и выполнять другие действия полностью автономно под водой и на ее поверхности. Такие судна способны нести вооружение, а также могут быть приспособлены для различных специализированных операций. Рассмотрим, как устроена подводная лодка и как она работает.
Исторические факты
Самая первая информация о подобных плавательных средствах датируется 1190 годом. В одном из германских сказаний главный персонаж построил нечто вроде подводной лодки из кожи и сумел скрыться на ней от судов врага на морском дне. Это плавательное средство пробыло на дне 14 дней. Воздух внутрь подавался через трубку, второй конец которой был на поверхности. Каких-либо подробностей, чертежей, информации, как устроена подводная лодка, не сохранилось.
Вам будет интересно: Что тяжелее: трамвай или танк? Что тяжелее: трамвай или танк Т-34?
Более-менее реальные основы подводного плавания изложил Уильям Буэн в своем труде в 1578 году. Буэн на базе закона Архимеда впервые научно обосновывает способы всплытия и погружения при помощи изменения характеристик плавучести судна, изменяя его водоизмещение. По этим трудам удалось построить судно, способное погружаться и всплывать. Плыть под водой судно не могло.
Далее, в эпоху научно-технического прогресса, в Санкт-Петербурге тайным образом инженеры заложили принцип устройства подводной лодки, предназначенной для вооруженных сил. Она строилась по проектам Ефима Никонова. Проект осуществлялся с 1718 по 1721 год. Далее прототип спустили на воду, и он смог успешно пройти все испытания.
Вам будет интересно: Свойства и состав силикатного кирпича
Через 50 лет в США построили первую подводную лодку, которая использовалась в ведении боевых действий. Корпус имел форму чечевицы из двух половинок, которые соединялись при помощи фланцев и кожаных вставок. На крыше была устроена полусфера из меди с люком. На лодке было балластное отделение, которое опорожнялось и заполнялось при помощи помпы. Имелся и аварийный балласт из свинца.
Первой серийной подводной лодкой стало судно Джевецкого. Серия составляла 50 штук. Затем конструкция была усовершенствована, и вместо весельного привода появился вначале пневматический, а затем и электропривод. Эти конструкции строили с 1882 по 1888 год.
Первой электрической субмариной стало судно разработки Клода Губэ. Прототип спустили на воду в 1888 году, судно имело водоизмещение в размере 31 тонны. Для передвижения использовался электрический двигатель мощностью 50 лошадиных сил. Питание осуществлялось от 9-тонной аккумуляторной батареи.
В 1900 году французские инженеры создали первую лодку с паровым и электрическим двигателем. Первый предназначался для движения над водой, второй – под ней. Конструкция была уникальна. Американское судно по подобию разработки французов работало на бензиновом двигателе для плавания над поверхностью воды.
Устройство подводной лодки
Этому вопросу нужно уделить особое внимание. Давайте рассмотрим, как устроена подводная лодка. Она состоит из нескольких конструктивных элементов, выполняющих самые разные функции. Рассмотрим основные элементы.
Корпус
Главная задача корпуса – это полностью обеспечить постоянную внутреннюю среду для механизмов судна и для его экипажа в процессе погружения. Также корпус должен быть таким, чтобы достигалась максимально возможная скорость движения под водой. Это обеспечивается облегченным корпусом.
Типы корпусов
Подводные лодки, где корпус выполняет две эти задачи, называли однокорпусными. Цистерна главного балласта находилась внутри корпуса, что снижало полезный объем внутри и требовало максимальной прочности стенок. Лодка подобной конструкции выигрывает в весе, в необходимой мощности двигателя и в характеристиках маневренности.
Подводные лодки с полуторным корпусом оснащены прочным корпусом, который частично закрыт более легким. Цистерну главного балласта здесь вынесли наружу. Она находится между двумя корпусами. Среди плюсов – отличная маневренность и быстрая скорость погружения. Минусы – мало места внутри, малое время автономной работы.
Классические двухкорпусные лодки оснащаются прочным корпусом, который на всей своей протяженности закрыт легким корпусом. Главный балласт находится в промежутке между корпусами. Лодка обладает большой надежностью, временем автономной работы, большим внутренним объемом. Среди минусов – длительный процесс погружения, крупные размеры, сложность систем заполнения балластных цистерн.
Современные подходы к строительству подводных лодок диктуют оптимальные формы корпусов. Эволюция формы очень тесно связана с развитием систем двигателей. Изначально в приоритете были лодки для надводного перемещения с возможностью кратковременного погружения для решения боевых задач. Корпус тех субмарин имел классическую форму с заостренной носовой частью. Гидродинамическое сопротивление было очень высоким, но тогда оно не играло особой роли.
Современные лодки имеют значительно большую автономность и скорость хода, поэтому инженерам приходится снижать его – корпус делают в форме капли. Это оптимальная форма для движения под водой.
Моторы и АКБ
В устройстве современной подводной лодки для движения имеются аккумуляторы, электродвигатели и дизельные генераторы. Одного заряда аккумуляторов часто недостаточно. Максимум, на что хватает заряда – до четырех суток. На максимальной скорости АКБ подводной лодки разряжается за несколько часов. Подзарядку осуществляют дизельным генератором.
Лодка обязательно должна всплывать, чтобы аккумуляторы зарядились.
Также в устройстве дизельной подводной лодки применялись анаэробные или воздухонезависимые двигатели. Им не нужен воздух. Лодка могла не всплывать.
Системы для погружения и всплытия
В устройстве подводной лодки имеются и эти системы. Для погружения подводная лодка, в отличие от надводной, должна иметь отрицательную плавучесть. Этого достигали двумя способами – повышением веса или снижением водоизмещения. Для повышения веса в подводных лодках имеются балластные цистерны, которые заполняются водой либо воздухом.
Для обычного всплытия или погружения лодки применяют кормовые, а также носовые цистерны или цистерны главного балласта. Они нужны для заполнения водой в целях погружения и для заполнения воздухом для всплытия. Когда лодка находится под водой, цистерны заполнены.
Чтобы быстро и точно контролировать глубину, применяют цистерны с контролем глубины. Взгляните на фото устройства подводной лодки. Через изменение объема воды контролируют изменение глубины.
Чтобы управлять направлением лодки, применяются вертикальные рули. На современных машинах рули могут достигать огромных размеров.
Системы наблюдения
Одни из первых субмарин для небольшой глубины управлялись через иллюминаторы. Далее, по мере развития, встал вопрос об уверенной навигации и управлении. Впервые для этого в 1900 году применили перископ. В дальнейшем системы постоянно модернизировались. Сейчас перископы уже никто не использует, а их место заняли гидроакустические активные и пассивные сонары.
Лодка внутри
Внутри подводная лодка представляет собой несколько отсеков. Если рассмотреть, как устроена подводная лодка на примере одного из экспонатов выставки «Из истории подводного флота России», то сразу же в первом отсеке можно видеть шесть носовых торпедных аппаратов, устройство для стрельбы, запасные торпеды.
Во втором отсеке находятся офицерские и командирские каюты, рубка специалиста по гидроакустике и комната радиоразведчика.
Третий отсек представляет собой центральный пост. В данном отсеке масса различных приборов и устройств для управления движением, погружением, всплытием.
Четвертый представляет собой кают-компании для старшин, камбуз, радиорубку. В пятом отсеке находятся три дизельных двигателя мощностью 1900 л. с. каждый. Они работают, когда лодка находится над водой. В следующем отсеке находятся три электрических двигателя для подводного хода.
В седьмом установлены торпедные аппараты, прибор для стрельбы, койки личного состава. Можно посмотреть, как устроена подводная лодка внутри. Фото позволит ознакомиться со всеми приборами и отсеками.
Источник: vkmp.ru