Підводними човнами називають клас кораблів, які здатні рухатися і виконувати інші дії повністю автономно під водою і на її поверхні. Такі судна здатні нести озброєння, а також можуть бути пристосовані для різних спеціалізованих операцій. Розглянемо, як влаштована підводний човен і як вона працює.
Історичні факти
Перша інформація про подібних плавальних засобах датується 1190 роком. В одному з німецьких сказань головний персонаж побудував щось на зразок підводного човна з шкіри і зумів втекти на ній від судів ворога на морському дні. Це плавальний засіб пробуло на день 14 днів. Повітря всередину подавався через трубку, другий кінець якої був на поверхні. Яких-небудь подробиць, креслень, інформації, як влаштована підводний човен, не збереглося.
Більш-менш реальні основи підводного плавання виклав Вільям Буен у своїй праці в 1578 році. Буен на базі закону Архімеда вперше науково обґрунтовує способи спливання і занурення за допомогою зміни характеристик плавучості судна, змінюючи його водотоннажність. За цим працям вдалося побудувати судно, здатне занурюватися і спливати. Плисти під водою судно не могло.
Далі, в епоху науково-технічного прогресу, в Санкт-Петербурзі таємним чином інженери заклали принцип пристрою підводного човна, призначеної для збройних сил. Вона будувалася за проектами Юхима Ніконова. Проект здійснювався з 1718 по 1721 рік. Далі прототип спустили на воду, і він зміг успішно пройти всі випробування.
Через 50 років у США побудували перший підводний човен, яка використовувалася у веденні бойових дій. Корпус мав форму сочевиці з двох половинок, які з’єднувалися за допомогою фланців і шкіряних вставок. На даху була влаштована півсфера з міді з люком. На човні було баластне відділення, яке опорожнялось і заповнювалося за допомогою помпи. Був і аварійний баласт з свинцю.
Першою серійною підводним човном стало судно Джевецкого. Серія становила 50 штук. Потім конструкція була вдосконалена, і замість веслового приводу з’явився спочатку пневматичний, а потім і електропривод. Ці конструкції будували з 1882 по 1888 рік.
Першої електричної субмариною стало судно розробки Клода Губэ. Прототип спустили на воду в 1888 році, судно мало водотоннажність в розмірі 31 тонни. Для пересування використовувався електричний двигун потужністю 50 кінських сил. Харчування здійснювалося від 9-тонної акумуляторної батареї.
У 1900 році французькі інженери створили першу човен з паровим і електричним двигуном. Перший призначався для руху над водою, другий – під нею. Конструкція була унікальна. Американське судно за подобою розробки французів працювало на бензиновому двигуні для плавання над поверхнею води.
Пристрій підводного човна
Цьому питанню потрібно приділити особливу увагу. Давайте розглянемо, як влаштована підводний човен. Вона складається з декількох конструктивних елементів, що виконують різні функції. Розглянемо основні елементи.
Корпус
Головне завдання корпусу – це повністю забезпечити постійну внутрішню середу для механізмів судна та його екіпажу в процесі занурення. Також корпус повинен бути таким, щоб досягалася максимально можлива швидкість руху під водою. Це забезпечується полегшеним корпусом.
Типи корпусів
Підводні човни, де корпус виконує дві ці завдання, називали однокорпусними. Цистерна головного баласту перебувала всередині корпусу, що знижувало корисний об’єм всередині і вимагало максимальної міцності стінок. Човен подібної конструкції виграє у вазі, в необхідної потужності двигуна і характеристики маневреності.
Підводні човни з полуторним корпусом оснащені міцним корпусом, який частково закритий більш легким. Цистерни головного баласту тут винесли назовні. Вона знаходиться між двома корпусами. Серед плюсів – відмінна маневреність і швидка швидкість занурення. Мінуси – мало місця всередині, малий час автономної роботи.
Класичні двокорпусні човни оснащується міцним корпусом, який на всій своїй протяжності закритий легким корпусом. Головний баласт знаходиться в проміжку між корпусами. Човен володіє високою надійністю, часом автономної роботи, великим внутрішнім об’ємом. Серед мінусів – тривалий процес занурення, великі розміри, складність систем заповнення баластних цистерн.
Сучасні підходи до будівництва підводних човнів диктують оптимальні форми корпусів. Еволюція форми дуже тісно пов’язана з розвитком систем двигунів. Спочатку в пріоритеті були човни для надводного переміщення з можливістю короткочасного занурення для вирішення бойових завдань. Корпус тих субмарин мав класичну форму з загостреною носовою частиною. Гідродинамічний опір було дуже високим, але тоді воно не грало особливої ролі.
Сучасні човни мають значно більшу автономність і швидкість ходу, тому інженерам доводиться знижувати його – корпус роблять у формі краплі. Це оптимальна форма для руху під водою.
Мотори та АКБ
У пристрої сучасної підводного човна для руху є акумулятори, електродвигуни та дизельні генератори. Одного заряду акумуляторів часто недостатньо. Максимум, на що вистачає заряду – до чотирьох діб. На максимальній швидкості АКБ підводного човна розряджається за кілька годин. Підзарядку здійснюють дизельним генератором. Човен обов’язково повинна спливати, щоб акумулятори зарядилися.
Також в пристрої дизельної підводного човна застосовувалися анаеробні або воздухонезавісімие двигуни. Їм не потрібен повітря. Човен могла не спливати.
Системи для занурення і спливання
У пристрої підводного човна є і ці системи. Для занурення підводний човен, на відміну від надводної, повинна мати негативну плавучість. Цього досягали двома способами – підвищенням ваги або зниженням водотоннажності. Для підвищення ваги в підводних човнах є баластні цистерни, які заповнюються водою або повітрям.
Для звичайного підняття або занурення човна застосовують кормові, а також носові цистерни або цистерн головного баласту. Вони потрібні для заповнення водою в цілях занурення і для заповнення повітрям для спливання. Коли човен знаходиться під водою, цистерни заповнені.
Щоб швидко і точно контролювати глибину, застосовують цистерни з контролем глибини. Погляньте на фото пристрою підводного човна. Через зміну обсягу води контролюють зміна глибини.
Щоб керувати напрямком човни, застосовуються вертикальні рулі. На сучасних машинах рулі можуть досягати величезних розмірів.
Системи спостереження
Одні з перших субмарин для невеликої глибини управлялися через ілюмінатори. Далі, у міру розвитку, постало питання про впевнену навігації і управління. Вперше для цього в 1900 році застосували перископ. У подальшому системи постійно модернізувалися. Зараз перископи вже ніхто не використовує, а їх місце зайняли гідроакустичні активні і пасивні сонари.
Човен всередині
Всередині підводний човен являє собою кілька відсіків. Якщо розглянути, як влаштована підводний човен на прикладі одного з експонатів виставки «З історії підводного флоту Росії», то відразу ж у першому відсіку можна бачити шість носових торпедних апаратів, пристрій для стрільби, запасні торпеди.
У другому відсіку знаходяться офіцерські і командирські каюти, рубка спеціаліста з гидроакустике і кімната радиоразведчика.
Третій відсік являє собою центральний пост. В цьому відсіку маса різних приладів і пристроїв для управління рухом, зануренням, всплитием.
Четвертий являє собою кают-компанії для старшин, камбуз, радіорубку. У п’ятому відсіку знаходяться три дизельних двигуна потужністю 1900 л. с. кожен. Вони працюють, коли човен знаходиться над водою. В наступному відсіку знаходяться три електричних двигуна для підводного ходу.
У сьомому встановлені торпедні апарати, прилад для стрільби, ліжка особового складу. Можна подивитися, як влаштована підводний човен всередині. Фото дозволить ознайомитися з усіма приладами і відсіками.