4 Конструкция подводных лодок
Современные подводные лодки (дата постройки которых примерно от конца 20х годов XX века) имеют 2 корпуса: водопроницаемый лёгкий корпус, функция которого заключается в придании кораблю гидродинамических совершенных обводов, и водонепроницаемый прочный корпус, способный выдержать давление воды на больших глубинах погружения. Внутри прочный корпус разделен на отсеки переборками, что повышает живучесть корабля в случае течи. Типичный материал прочного корпуса — легированная сталь с высоким пределом текучести. Встречались и титановые корпуса, например проект 705 («Альфа» по классификации НАТО). Они привлекательны из-за большей прочности титана, меньшего удельного веса и немагнитности. К тому же титановые соединения стойки к коррозии — корпус хорошо стоит в морской воде даже без покраски. Но сварка титановых листов представляет проблемы — титан становится хрупким, растрескивается параллельно шву. Борьба с этим явлением удорожает и замедляет постройку. Даже несмотря на то, что рекорды скорости и глубины погружения принадлежат титановым субмаринам, в СССР титан как материал корпуса был вытеснен высокопрочной сталью (см. проект 945 и проект 971). На Западе титановых лодок не строили вообще. Перспективным материалом считаются композиты, но технология изготовления больших корпусов еще не отработана, а сам материал дорог, что сдерживает его внедрение, лишь на небольших лодках прочные корпуса выполняются из композитов.
Погружение осуществляется путем изменения дифферента, после заполнения нескольких цистерн погружения (цистерны на подводной лодке в начале XX века называли систернами). На подводной лодке имеется множество различных цистерн, предназначенных для управления дифферентом, для хранения топлива, питьевой воды, балласта и т. д.[4]
Изменение глубины и всплытие производятся с помощью горизонтальных рулей (гидропланов) с последующим вытеснением воды из балластных цистерн сжатым воздухом или газом. Отдельно выделяют класс батипланов — подводных аппаратов, погружающихся только за счёт действия гидродинамических сил. Для движения подводных лодок в надводном положении применяются атомные энергетические или дизельные установки; в подводном положении — атомные установки, электрические аккумуляторы тока, на малых глубинах — дизельные установки, имеющие соответствующие выдвижные воздухозаборные устройства (шноркель или РДП). Для подзарядки аккумуляторов дизельные двигатели используются как дизель-генераторы. В эпоху, предшествующую открытиям в области атомных реакторов, для подводных лодок было разработано несколько проектов подводных двигателей, работающих на альтернативных видах топлива (например, газотурбинный двигатель Вальтера, который отличался полной бесшумностью хода). Обычным движителем являются гребные винты, но на небольших подводных лодках устанавливают, в том числе и водомётные движители, которые двигают судно по принципу реактивной струи.
Подводные лодки могут быть одного из трёх архитектурно-конструктивных типов, которые представлены на рисунке 3
Рисунок 3 Архитектурно – конструктивные типы подводных лодок
На рисунке выше показаны поперечные сечения лодок различных архитектурно-конструктивных типов (на нём цифрами обозначены: 1 — прочный корпус, 2 — надстройка, 3 — ограждение рубки и выдвижных устройств, 4 — прочная рубка, 5 — цистерны главного балласта, 6 — лёгкий корпус; 7 — киль.)
А – К типы:
Однокорпусные (а), имеющие «голый» прочный корпус, который заканчивается в носу и корме хорошо обтекаемыми оконечностями лёгкой конструкции;
Полуторакорпусные (б), имеющие кроме прочного корпуса ещё и лёгкий корпус, но часть поверхности прочного корпуса при этом остаётся открытой;
Двухкорпусные (в), имеющие два корпуса: внутренний — прочный и наружный — лёгкий.
При этом лёгкий корпус имеет удобообтекаемую форму, полностью охватывает прочный корпус и простирается на всю длину лодки. Междукорпусное пространство используется для размещения различного оборудования и части цистерн.
Подводные лодки СССР и России являются двухкорпусными. Большинство атомных подводных лодок США (дизель-электрических они не строят с начала 1960 х гг.) являются однокорпусными. Это является выражением первоприоритетности для военно-морских стратегов различных качеств: надводной непотопляемости — для СССР и России и скрытности — для США.
Прочный корпус — основной конструктивный элемент подводной лодки, обеспечивающий безопасное нахождение её на глубине. Он образует замкнутый объём, непроницаемый для воды. Внутри прочного корпуса размещаются помещения для личного состава, главные и вспомогательные механизмы, оружие, различные системы и устройства, аккумуляторные батареи, различные запасы и т. Его внутреннее пространство разделяется по длине поперечными водонепроницаемыми переборками на отсеки, которые именуются в зависимости от предназначения и соответственно — характера вооружения и оборудования, в них размещённого.
В вертикальном направлении отсеки разделяются палубами (тянутся на протяжении всей длины корпуса лодки из отсека в отсек) и платформами (в пределах одного отсека или нескольких отсеков). Соответственно помещения лодки имеют многоярусное расположение, что увеличивает количество оборудования, приходящуюся на единицу объёма отсеков. Расстояние между палубами (платформами) «в свету» делается более 2 м, т.е. несколько большим, чем средний рост человека.
Конструктивно прочный корпус состоит из шпангоутов и обшивки. Шпангоуты имеют, как правило, круговую кольцевую, а в оконечностях могут иметь эллиптическую форму и изготовляются из профильной стали. Устанавливаются они один от другого на расстоянии 300 — 700 мм в зависимости от конструкции лодки, как с внутренней, так и с наружной стороны обшивки корпуса, а иногда и комбинированно с той и другой стороны.
Обшивка прочного корпуса изготовляется из специальной прокатной листовой стали и приваривается к шпангоутам. Толщина листов обшивки доходит до 35 — 40 мм в зависимости от диаметра прочного корпуса и предельной глубины погружения подводной лодки.[9]