Ликбез. Самые секретные кадры в этом ЖЖ

vin-02 Статьи
Содержание
  1. КонструкцияПравить
  2. Разновидности винтовПравить
  3. Расчет винтаПравить
  4. Изготовление гребных винтовПравить
  5. Преимущества и недостаткиПравить
  6. ИсторияПравить
  7. Зачем нужны разные винты
  8. Параметры гребных винтов
  9. Диаметр
  10. Шаг винта
  11. Количество лопастей
  12. Материал
  13. Как подобрать винт
  14. Для чего скрывают гребные винты субмарин?
  15. Прочность и водонепроницаемостьПравить
  16. Прочный корпус (ПК)Править
  17. Лёгкий корпус (ЛК)Править
  18. Типы конструкции корпусаПравить
  19. НадстройкаПравить
  20. Прочная рубкаПравить
  21. Ограждение рубкиПравить
  22. Погружение и всплытиеПравить
  23. Цистерны главного балласта (ЦГБ)Править
  24. ДифферентовкаПравить
  25. Торпедо- и ракетозаместительные цистерныПравить
  26. Цистерны кольцевого зазораПравить
  27. Энергетика и живучестьПравить
  28. Воздушная системаПравить
  29. ДвижениеПравить
  30. Электроэнергетическая система (ЭЭС)Править
  31. Топливная системаПравить
  32. Водоотливная системаПравить
  33. Противопожарная системаПравить
  34. Система объёмного химического пожаротушения (ЛОХ)Править
  35. Система воздушно-пенного пожаротушения (ВПЛ)Править
  36. Система водяного пожаротушенияПравить
  37. Огнетушители и пожарное имуществоПравить
  38. Интересные фактыПравить
  39. ИспользованиеПравить
  40. Лодочные гребные винты
  41. Понятие гребные винты
  42. Особыми отличительными чертами винтов является

КонструкцияПравить

Любой современный гребной винт — лопастной и состоит из ступицы и лопастей, установленных на ступице радиально, на одинаковом расстоянии друг от друга, повёрнутых на одинаковый угол относительно плоскости вращения и представляющих собой крылья среднего или малого удлинения.

Гребной винт насаживается на гребной вал, приводимый во вращение судовым двигателем. При вращении гребного винта каждая лопасть захватывает массу воды и отбрасывает её назад, сообщая ей заданный момент импульса, — сила реакции этой отбрасываемой воды передаёт импульс лопастям винта, лопасти, в свою очередь, — гребному валу посредством ступицы, и гребной вал, далее, — корпусу судна посредством главного упорного подшипника.

Диаметр винта — диаметр окружности, описываемой концами лопастей при вращении винта — современных винтов колеблется от десятков сантиметров до 5 метров (такие крупные винты характерны для крупных океанских судов).

Скорость вращения гребного винта выгодно выбирать в пределах 200—300 об. /мин или ниже — на крупных судах. Кроме того, при низкой скорости вращения существенно ниже механический износ нагруженных деталей двигателя, что весьма существенно при их больших габаритах и высокой стоимости.

Гребной винт лучше всего работает, когда его ось вращения расположена горизонтально. У винта, установленного с наклоном, и в связи с этим — обтекаемого «косым» потоком, коэффициент полезного действия всегда будет ниже, — это падение КПД сказывается при угле наклона гребного вала к горизонту большем чем 10°.

Ось гребного винта на глиссерах расположена сравнительно близко к поверхности воды, поэтому нередки случаи засасывания воздуха к лопастям винта (поверхностная аэрация) или оголения всего винта при ходе на волне. В этих случаях упор винта резко падает, а частота вращения двигателя может превысить допустимый максимум. Для уменьшения влияния аэрации шаг винта делается переменным по радиусу — начиная от сечения лопасти на r = (0,63—0,7)R по направлению к ступице шаг уменьшается на 15—20 %.

Для передачи большой мощности часто применяют двух- и трёхвальные установки, а некоторые большие корабли (например, авианосцы, линкоры) оснащаются четырьмя симметрично расположенными гребными винтами.

Гребные винты морских ледоколов арктического класса всегда имеют повышенную прочность, так как их вторая функция — дробление льда при движении ледокола задним ходом.

Разновидности винтовПравить

Гребные винты различаются по:

  • шагу — расстоянию, которое проходит винт за один оборот без учёта скольжения;
  • диаметру — окружности, описываемой наиболее удалёнными от центра концами лопастей;
  • дисковому отношению — отношению суммарной площади лопастей к площади круга с радиусом равным радиусу винта;
  • количеству лопастей — от 2 до 7 (изредка больше, но наиболее часто 3—4 лопасти);
  • конструкционному материалу — углеродистая или легированная (например, нержавеющая) сталь, алюминиевые сплавы, пластики, бронзы, титановые сплавы;
  • конструкции ступицы (резиновый демпфер, сменная втулка, сменные лопасти);
  • прохождению выхлопа — выхлоп через ступицу или под антикавитационной плитой;
  • диаметру ступицы;
  • количеству шлицов втулки.

В зависимости от наличия или отсутствия механизма управления углом атаки лопастей винта винты разделяют на винты «с регулируемым шагом» и винты «с фиксированным шагом» соответственно. Винты с фиксированным шагом применяются на любительских, маломерных судах, а также морских судах, которые редко меняют режим движения во время плавания, и на судах, требующих повышенной прочности гребного винта (в частности на ледоколах). Винты с регулируемым шагом применяются на судах, часто меняющих режим движения: буксирах, траулерах, многих речных судах.

В зависимости от направления вращения гребные винты бывают правого и левого вращения. Если смотреть с кормы, то винт, вращающийся по часовой стрелке называется «винтом правого вращения», а вращающийся против часовой, соответственно, «винтом левого вращения». В простейшем случае используется одиночный винт правого вращения, установленный вдоль горизонтальной оси симметрии судна. На больших судах для улучшения манёвренности и надёжности применяются два, три или даже четыре винта взаимно противоположного вращения.

Суперкавитирующие винты со специальным покрытием и особой формой лопастей предназначены для постоянной работы в условиях кавитации. Применяются на быстроходных судах.

Расчет винтаПравить

Из-за проскальзывания винта в жидкой среде реальные данные будут отличаться от идеально расчетных. Это пытаются учитывать, например уменьшением диаметра на некий коэффициент. В то же время математические зависимости диаметра(D) и шага (H) винта от мощности (N) и частоты оборотов (n) винта в жидкости с плотностью (ρ) дают представление о имеющихся зависимостях. Если пренебречь текучестью среды, то винт можно представить как бесконечный клин, вдавливаемый между судном и средой, ещё более наглядно — между причалом и кормой. Гребной винт преобразует силы так же как наклонная плоскость.

За один оборот идеальный винт перемещает объём воды массой: π*ρ*D2*H/4

Скорость струи в метрах в секунду: v=H*n

Тяга или упор винта в ньютонах: F=v*dm/dt=π*ρ*D2*H2*n2/4

Затрачиваемая мощность в ваттах: N=π*ρ*D2*H3*n3/8

Диаметр винта в метрах: D= ((8*H)/(π*ρ*H3*n3))

Шаг винта в метрах: H=1/n* ((8*N)/(π*ρ*D2))

Обороты в секунду: n=1/H* ((8*N)/(π*ρ**D2))

Изготовление гребных винтовПравить

Типовой способ формовки гребных винтов по однолопастной модели на стенде. На фото гребной винт диаметром 2 метра.

Самые большие гребные винты достигают высоты трёхэтажного здания, а их изготовление требует уникальных навыков. Во времена, когда был создан винтовой пароход «Great Britain», на изготовление форм гребного винта уходило до 10 дней.

Отливка гребного винта диаметром 3. 2 метра (масса винта около 9 тонн), изготовленная из бронзы и вынутая из литейной формы.

Преимущества и недостаткиПравить

Работает как движитель только при неизменной или возрастающей скорости вращения, в остальных случаях — как активный тормоз.

В сравнении с гребным колесом у гребного винта выше КПД и гребной винт очень компактен и лёгок. Но повреждённое гребное колесо может быть легко отремонтировано, гребные винты же чаще всего неремонтопригодны, и повреждённый гребной винт заменяют новым. Также гребной винт наиболее уязвим в сравнении со всеми другими судовыми движителями и наиболее опасен для морской фауны и упавших за борт людей. Вместе с тем, гребные колёса обеспечивают бо́льшую тягу с места (что удобно для буксиров, а также позволяло им иметь меньшую осадку). Однако при волнении они очень быстро оголяются (колесо одного борта вхолостую вертится в воздухе, тогда как колесо противоположного полностью погружается под воду, до предела нагружая ведущую тяговую машину), что делает их практически непригодными для мореходных кораблей (вплоть до 1840-х годов их использовали, по большому счёту, лишь ввиду отсутствия альтернативы, а также вспомогательной роли парового двигателя на парусно-паровых кораблях тех лет).

Особенно преимущества винтового движителя перед колёсным несомненны для военных кораблей — снималась проблема расположения артиллерии: батарея вновь могла занимать всё пространство борта. Также исчезала и очень уязвимая цель для неприятельского огня, — гребной винт находится под водой.

Отдельным классом рассматривается гребной винт водометного движителя. Главное отличие тут в том, что водомет имеет сужающееся сопло, которое увеличивает скорость струи до скоростей, которые свободный гребной винт без кавитации создать не может. Сам же винт в водомёте работает в стационарных условиях, близком к идеальном, на которые не влияет поток воды снаружи.

ИсторияПравить

Водоподъёмный винт, изобретение которого приписывается Архимеду, вполне подходил и для обратной работы — отталкивания самого винта от водяной массы. Идея применения гребного винта как движителя была высказана ещё в 1752 году Даниилом Бернулли и, позднее, Джеймсом Уаттом. Тем не менее, всеобщее признание гребной винт снискал не сразу. Хотя сам принцип действия гребного винта никогда не был секретом, но только в 1836 году английский изобретатель Френсис Смит (англ. Francis Pettit Smith) сделал решающий шаг, оставив от длинной спирали Архимедова винта только один виток. Бытует история о том, что «модернизация» произошла в результате случайного события: на паровом катере Смита у деревянного винта при ударе о подводный риф отломилась часть, оставив единственный виток, после чего катер заметно прибавил в скорости хода. Смит установил гребной винт на небольшой пароход водоизмещением 6 тонн. Удачные опыты Смита привели к образованию компании, на средства которой был построен винтовой пароход «Архимед». При водоизмещении всего в 240 т «Архимед» был оснащён двумя ходовыми паровыми машинами мощностью по 45 л. каждая и единственным винтом диаметром чуть более 2 метров (первоначальный винт Смита представлял собой часть винтовой поверхности прямоугольного образования, соответствующую одному целому шагу).

Гребной винт на одной из первых подлодок

Одновременно со Смитом и независимо от него разрабатывал применение гребного винта как движителя известный изобретатель и кораблестроитель швед Джон Эрикссон. В том же 1836 году он предложил другую форму гребного винта, представлявшую собой гребное колесо с лопастями, поставленными под углом. Он построил винтовой пароход «Стоктон» (мощности ходовых паровых машин — 70 л. с) и в 1839 году сделал на нём переход в Америку, где его идея была встречена настолько заинтересованно, что уже в 1842 году был заложен первый винтовой фрегат США «Принстон» (водоизмещение 954 т, мощность машин 400 л. , дававших ему ход до 14 узлов) с винтом конструкции Эриксона. На испытаниях корабль развил ранее невиданную 14-узловую скорость. А при попытке «стравить» его с колёсным «Грейт Вестерн» винтовой фрегат потащил своего соперника, несмотря на меньшее водоизмещение и меньшую мощность двигателей. Также «Принстон» отметился в истории кораблестроения тем, что нёс самые крупнокалиберные орудия для своего времени — на поворотных платформах на нём впервые установили 12-дюймовые орудия.

В середине XIX века началась массовая переделка парусников в винтовые корабли. В отличие от колёсных пароходов, переделка в которые требовала очень объёмных и продолжительных работ, модернизация парусников в винтовые пароходы оказалась значительно более простой. Деревянный корпус разрезали примерно пополам и делали деревянную же вставку с машинным отделением, мощность которого для крупных фрегатов составляла 400—800 л. При этом весовая нагрузка только улучшалась, — тяжёлые котлы и машины располагались в основном под ватерлинией и исчезала необходимость в приёме балласта, количество которого на парусниках иногда достигало сотен тонн. Винт размещали в специальном колодце в корме и снабжали его подъёмным механизмом, поскольку при ходе под парусами он только мешал движению, создавая дополнительное сопротивление. Аналогично поступали и с дымовой трубой, — чтобы она не мешала оперировать парусами, её делали телескопической (по типу подзорной трубы). Проблем с вооружением практически не возникало, — оно оставалось на своём месте.

Гриффитс после долгих опытных изысканий над гребными винтами предложил винт, с прогрессивным шагом, относительно большего диаметра муфтою и лопастями, имеющими наибольшую ширину посередине; конец лопасти отогнут вперед приблизительно на 1/25 d, так что образующая её рабочей поверхности есть не прямая линия, как у обыкновенного винта, а кривая. Работа такого винта оказалась весьма плавною и почти не сопровождается ударами и сотрясениями кормы.

  • В последнем случае имеет значение возможность устанавливать винт в вертикальном положении в гидродинамическом следе ахтерштевня для уменьшения его сопротивления при плавании под парусами.
  • Выбор гребного винта Архивная копия от 3 ноября 2014 на Wayback Machine // vlboat.ru.
  • Движители кораблей и судов Архивная копия от 20 сентября 2012 на Wayback Machine // korabley.net, 6.04.2010.
  • К.П. Лебедев и Н.Н. Соколов. Технология производства гребных винтов / отв. редактор А.Е. Вол, редактор Г.А. Миняева, тех. редактор А.М. Усова, корректор Е.В. Линник. — Л.: СУДПРОМГИЗ, 1951. — С. 119—150. — 372 с.
  • Консорциум во главе с Damen изготовил первый гребной винт с помощью 3D-печати, Судостроение.инфо (12 сентября 2017). Архивировано 14 декабря 2021 года. Дата обращения 14 декабря 2021.
  • Корабелка продемонстрировала 3D-печатный гребной винт, 3D Today (19 сентября 2019). Архивировано 14 декабря 2021 года. Дата обращения 14 декабря 2021.
  • Д/ф Гигантские гребные винты Архивная копия от 2 апреля 2015 на Wayback Machine («Как это делается?», Discovery Channel).
  • Материал для изготовления винта Архивная копия от 3 ноября 2014 на Wayback Machine // vlboat.ru.
  • ПРОПУЛЬСИВНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГРЕБЛИ. Архивная копия от 5 сентября 2015 на Wayback Machine

Зачем нужны разные винты

По сути, гребной винт является аналогом трансмиссии (коробки передач), которая используется для регулирования оборотов и скорости автомобиля. Например, заменив винт можно увеличить ускорение, но уменьшить максимальную скорость.

Но если гребной винт не подходит под характеристики лодочного мотора и под нагрузку лодки, даже на максимальных оборотах двигателя отдача будет практически нулевая. Или на малых оборотах лодочный мотор будет перегружаться. Оба варианта приводят к быстрому износу деталей ПЛМ.

Точный подбор гребного винта меняет дело. Правильно подобранный гребной винт обеспечивает оптимальный режим работы мотора. Появляется возможность наращивать тягу, лодку можно приспособить для буксировки различных грузов. К этим преимуществам добавляется ещё и экономия топлива.

Параметры гребных винтов

Основными параметрами выбора являются:

  • шаг;
  • число лопастей;
  • диаметр;
  • материал.

Любой производитель маркирует своё изделие. Так, маркировка S-9 ¼ x 10 ¼ Bs. Pro указывает на продукт Suzuki (первый символ S), изготовленный подразделением Bs. Pro. Первая цифра здесь — 9 ¼ диаметр, вторая — 10 ¼ шаг. Все цифровые параметры указываются в дюймах.

Некоторые производители ограничиваются сокращённой информацией, где указывается только диаметр и шаг (например, 8,5х10). Ставят маркировку обычно на внутренней поверхности лопастей, в области ступицы, на корпусе.

Диаметр

Диаметр считается косвенным параметром, который не оказывает существенного влияния на скорость. Поэтому подробно рассматривать его мы не будем.

Шаг винта

Шаг гребного винта – отрезок пути, соответствующий одному полному обороту вала лодочного мотора без учёта проскальзывания. Грубо говоря, это расстояние, на которое винт оттолкнётся за один оборот 360°. Шаг винта лодочного мотора – это самый главный параметр для выбора. Изменение шага на 1 дюйм в сторону увеличения или уменьшения, даёт прирост или сокращение на 150-200 оборотов.

vin-02-4080316

Гребные винты бывают с постоянным и прогрессирующим (переменным, изменяемым) шагом. Второй вариант позволяет изменять шаг, чтобы не носить с собой комплект разных винтов. Но такие винты намного дороже.

Количество лопастей

Самые популярные модели винтов имеют 3 лопасти. Трёхлопастные изделия удовлетворяют по техническим характеристикам в большинстве случаев. Свойства трёхлопастных гребных винтов позволяют подбирать их под разные нагрузки, корпуса лодки и лодочные моторы.

Также применяются гребные винты с 4 лопастями. Благодаря увеличенной площади лопастей они дают большую силу упора (силу тяги). Конструкции с четырьмя лопастями предпочтительны под грузовые цели. Их обычно устанавливают на тяжёлых корпусах лодок или для буксировки. Они дают уверенный выход на глиссирование.

Материал

В качестве материала для производства гребных винтов лодочных моторов обычно применяются:

  • нержавеющая сталь,
  • бронза,
  • сплав титана,
  • сплав алюминия,
  • пластик.

Самые доступные по цене конструкции из бронзы, алюминия, пластика. Максимально дорогие – титановые и на основе композитных сплавов. Оптимальные для выбора – стальные гребные винты. Они дают хороший КПД за счёт малой толщины лопастей и обладают высокой износостойкостью. В крайнем случае, можно выбрать алюминиевый гребной винт. Этот вариант обойдётся дешевле при условии приобретения оригинальных фирменных изделий. Пластик – неоправданная трата денег.

Как подобрать винт

  • Купить недорогой индукционный тахометр.
  • Выполнить обкатку лодочного мотора (не менее 12 часов).
  • Узнать параметр шага гребного винта (по маркировке) и параметры количества оборотов мотора (по спецификации на мотор).
  • Загрузить лодку по весу, на который рассчитывается дальнейшая эксплуатация судна и под который нужно подобрать винт.
  • Установить нормальный дифферент мотора.

К примеру, на лодке с двигателем мощностью 15 л. и диапазоном оборотов 4500-5500 установлен винт 10-го шага. На максимальной скорости движения судна с помощью тахометра замеряют число оборотов мотора. Допустим, прибор показал 5300. В этом случае винт подобран правильно, так как число оборотов не выходит за пределы допустимого диапазона.

vin-03-5058606

Если поменять винт 10-го шага на другую конструкцию с шагом 11, максимальная скорость движения повысится, число оборотов мотора снизится до 5100. Однако при этом снизится тяга и ускорение, для выхода лодки на глиссер потребуется больше времени.

Установка винта с шагом 9 при испытаниях показывает снижение скорости и увеличение силы тяги, максимальной скорости. Число оборотов двигателя возрастает до максимально допустимой границы диапазона (5500). Этот вариант можно применить, но только уже как чисто грузовой – не скоростной.

При установке винтов с шагом 8 или 7 уже отмечается эффект перекрута мотора. Такая работа недопустима, так как ведёт к быстрому износу двигателя. Но если в лодку поместить дополнительный груз, наблюдается выравнивание баланса нагрузки и мощности. То есть, таким образом можно подбирать винт под конкретные условия передвижения.

vin-04-5054625

Для чего скрывают гребные винты субмарин?

Сколько же ходит версий и мнений о том, что представляет главный интерес для разведки в подводной лодке противника. Размеры, а может быть вооружение или сплав из которого произведена субмарина? Оказывается, самая секретная часть в любой подводной лодке — гребной винт. Дело в том, что даже имея на борту самую современную технику и оборудование, субмарина должна стремится к скрытности в морской глубине. Та подводная лодка, которую обнаружит противник, скорее всего никогда не вернется домой.

Становится ясно и понятно такое пристальное внимание к гребному винту субмарин, ведь по сути это единственный источник шума. Десятилетиями лучшие умы бьются над задачей создать совершенно бесшумный гребной винт, который будет создавать минимальную кавитацию. Вот причина того, что на всех фотографиях с мест производства, у подводных лодок тщательно скрыт гребной винт. Далекий от темы человек вообще не обратит внимание на размеры или форму винта. Но специалист может сделать серьезные выводы. По размеру винта, углу крепления лопастей или их диаметра можно понять, какую скорость теоретически потянет эта субмарина. И, конечно, сделают вывод об уровне шума винтов.

Тем не менее стоит признать, что с каждым годом информация о винтах субмарин все больше теряет свою актуальность. Конструкторы уперлись в предельные показатели для технических характеристик подводных лодок и выше прыгнуть не смогут.

Но на горизонте новая «война идей». Начинается применение на субмаринах водометных двигателей. Это обязательно подстегнет конкуренцию.

Прочность и водонепроницаемостьПравить

Обеспечение прочности является самой трудной задачей, и потому главное внимание уделяется ей. В случае двухкорпусной конструкции давление воды (избыточные 1 кгс/см² на каждые 10 м глубины) принимает на себя прочный корпус, имеющий оптимальную форму для противостояния давлению. Обтекание обеспечивается лёгким корпусом. В ряде случаев при однокорпусной конструкции прочный корпус имеет форму одновременно удовлетворяющую и условиям противостояния давлению, и условиям обтекаемости. Например, такую форму имел корпус подводной лодки Джевецкого, или британской сверхмалой субмарины X-Craft.

Прочный корпус (ПК)Править

Содержит все основные системы и устройства, а часто и грузы, является основой для остальных конструкций ПЛ. Для обеспечения живучести он разделён водонепроницаемыми переборками на отсеки.

От того, насколько прочен корпус, какое давление воды он может выдерживать, зависит важнейшая тактическая характеристика ПЛ — глубина погружения. Глубина определяет скрытность и неуязвимость лодки, чем больше глубина погружения, тем сложнее обнаружить лодку и тем сложнее поразить её. Наиболее важны рабочая глубина — максимальная глубина, на которой лодка может находиться неограниченно долго без возникновения остаточных деформаций, и предельная глубина — максимальная глубина, на которую лодка ещё может погружаться без разрушения, пусть и с остаточными деформациями.

Разумеется, прочность должна сопровождаться водонепроницаемостью. Иначе лодка, как и всякий корабль, просто не сможет плавать.

Лёгкий корпус (ЛК)Править

Обводы лёгкого корпуса обеспечивают оптимальное обтекание на расчётном ходу. В подводном положении внутри лёгкого корпуса находится вода, — внутри и снаружи него давление одинаково и ему нет надобности быть прочным, отсюда его название. В легком корпусе располагают оборудование, не требующее изоляции от забортного давления: балластные и топливные (на дизельных ПЛ) цистерны, антенны ГАС, тяги рулевого устройства.

Типы конструкции корпусаПравить

Конструктивные типы корпуса подводных лодокСхематический разрез однокорпусной ПЛ: 1 — прочный корпус; 2 — ЦГБ; 3 — прочная рубка; 4 — ограждение рубки; 5 — надстройкаСхематический разрез полуторакорпусной ПЛ: 1 — прочный корпус, 2 — лёгкий корпус (и ЦГБ), 3 — прочная рубка, 4 — ограждение рубки, 5 — надстройка, 6 — верхний стрингер, 7 — коробчатый кильСхематический разрез двухкорпусной ПЛ: 1 — прочный корпус,2 — лёгкий корпус (и ЦГБ), 3 — прочная рубка, 4 — ограждение рубки, 5 — надстройка, 6 — верхний стрингер, 7 — пластинчатый киль

НадстройкаПравить

Надстройка формирует дополнительный объём над ЦГБ и/или верхнюю палубу ПЛ, для использования в надводном положении. Выполняется лёгкой, в подводном положении заполняется водой. Может играть роль дополнительной камеры над ЦГБ, страхующей цистерны от аварийного заполнения. В ней же располагают устройства, не требующие водонепроницаемости: швартовное, якорное, аварийные буи. В верхней части цистерн находятся клапаны вентиляции (КВ), под ними — аварийные захлопки (АЗ). Иначе их называют первыми и вторыми запорами ЦГБ.

Прочная рубка (вид через нижний рубочный люк)

Прочная рубкаПравить

Устанавливается на прочном корпусе сверху. Выполняется водонепроницаемой. Является шлюзом для доступа в ПЛ через главный люк, спасательной камерой, а часто и боевым постом. Имеет верхний и нижний рубочный люк. Через неё же обычно пропущены шахты перископов. Прочная рубка обеспечивает дополнительную непотопляемость в надводном положении — верхний рубочный люк высоко над ватерлинией, опасность заливания ПЛ волной меньше, повреждение прочной рубки не нарушает герметичности прочного корпуса. При действии под перископом рубка позволяет увеличить его вылет — высоту головки над корпусом, — и тем самым увеличить перископную глубину. Тактически это выгоднее — срочное погружение из-под перископа происходит быстрее.

Ограждение рубкиПравить

Водопроницаемая башенная конструкция вокруг прочной рубки, служащая для улучшения обтекания её и выдвижных устройств, а также для их защиты в неиспользуемом положении. Оно же формирует ходовой мостик. Выполняется лёгким.

Заполнение ЦГБ (погружение)

Погружение и всплытиеПравить

По закону Архимеда, чтобы тело полностью погрузилось в воду, его вес должен равняться весу вытесненной им воды. Для погружения ПЛ принимает балласт — воду — в цистерны. Для всплытия балласт продувается: вода вытесняется из цистерн сжатым воздухом. Когда лодка полностью погружена, она меняет глубину с помощью рулей. Прием или откачка балласта после этого производится только для уравновешивания.

Цистерны главного балласта (ЦГБ)Править

Заполнением ЦГБ погашается основной запас плавучести ПЛ, и обеспечивается нормальное погружение. Чтобы лучше контролировать погружение, ЦГБ разбиты на группы: носовую, кормовую и среднюю, которые можно заполнять или продувать независимо или одновременно.

Как правило, балласт ПЛ рассчитывается так, чтобы с заполненными концевыми группами лодка плавала «под рубку» — в позиционном положении. 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.

В надводном положении лодка плавает с открытыми кингстонами и аварийными захлопками. Клапаны вентиляции закрыты. Лодку удерживает на поверхности подушка воздуха в ЦГБ. Достаточно открыть клапаны вентиляции, и подпирающая вода вытеснит воздух — лодка начнет погружаться.

По окончании погружения клапаны вентиляции закрываются. В нормальном режиме под водой лодка плавает с открытыми кингстонами и аварийными захлопками. Перед всплытием аварийные захлопки закрываются, в цистерны подается воздух. При нормальном всплытии после подачи заданного количества воздуха кингстоны также закрываются, чтобы избежать перерасхода воздуха.

ДифферентовкаПравить

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. Прием или откачка воды в уравнительную цистерну погашает остаточную плавучесть.

Для компенсации продольных смещений грузов — а смещения есть всегда — имеются дифферентные цистерны — носовая и кормовая. Прием / откачка вспомогательного балласта и его перекачка между дифферентными цистернами с целью добиться равновесия погруженной ПЛ на ровном киле называется дифферентовкой.

Когда требуется срочное погружение, используют цистерну быстрого погружения (ЦБП, иногда называется цистерной срочного погружения). Её объём не входит в расчётный запас плавучести, то есть приняв в неё балласт, лодка становится тяжелее окружающей воды, что помогает «провалиться» на глубину. После этого, разумеется, цистерна быстрого погружения немедленно продувается. Она находится в прочном корпусе и выполняется прочной.

В боевой обстановке (в том числе на боевой службе и в походе) немедленно после всплытия лодка принимает воду в ЦБП, и компенсирует её вес, поддувая главный балласт — сохраняя некоторое избыточное давление в ЦГБ. Таким образом, лодка находится в немедленной готовности к срочному погружению.

Среди важнейших специальных цистерн — следующие.

Торпедо- и ракетозаместительные цистерныПравить

Чтобы сохранить общую нагрузку после выхода торпед или ракет из ТА / шахт, и предотвратить самопроизвольное всплытие, поступившую в них воду (около тонны на каждую торпеду, десятки тонн на ракету) не откачивают за борт, а сливают в специально предназначенные цистерны. Это позволяет не нарушать работы с ЦГБ и ограничить объём уравнительной цистерны.

Цистерны кольцевого зазораПравить

Между торпедой (ракетой) и стенкой торпедного аппарата (шахты) всегда имеется зазор, особенно в головной и хвостовой частях. Перед выстрелом наружную крышку торпедного аппарата (шахты) нужно открыть. Сделать это можно, только сравняв давление за бортом и внутри, то есть заполнив ТА (шахту) водой, сообщающейся с забортной. Но если впустить воду непосредственно из-за борта, дифферентовка будет сбита — прямо перед выстрелом.

Чтобы этого избежать, воду, необходимую для заполнения зазора, хранят в специальных цистернах кольцевого зазора (ЦКЗ). Они находятся вблизи ТА или шахт, и заполняются из уравнительной цистерны. После этого для выравнивания давления достаточно перепустить воду из ЦКЗ в ТА и открыть забортный клапан.

Энергетика и живучестьПравить

Заполнение и продувка цистерн, выстрел торпед или ракет, движение и вентиляция требуют затрат энергии.

Соответственно, без энергии лодка не может не только двигаться, но сколько-нибудь долго сохранять способность «плавать и стрелять». То есть, энергетика и живучесть — две стороны одного процесса.

Если с движением можно подобрать традиционные для корабля решения — использовать энергию сжигаемого топлива (если для этого достаточно кислорода), или энергию расщепления атома, то для действий, свойственных только подводной лодке, нужны другие источники энергии. Даже ядерный реактор, дающий практически неограниченный её источник, имеет недостаток — он вырабатывает её только в определённом темпе, и очень неохотно меняет темп. Попытаться получить с него больше мощности значит рисковать, что реакция выйдет из-под контроля — этакий ядерный мини-взрыв.

Значит, нужен какой-то способ запасать энергию, и быстро высвобождать по мере надобности. И сжатый воздух с зарождения подводного плавания остаётся самым лучшим способом. Единственный серьёзный недостаток его в ограниченности запасов. Баллоны для хранения воздуха имеют немалый вес, и тем больше, чем больше давление в них. Это и ставит предел запасам.

Воздушная системаПравить

Сжатый воздух является вторым по значению источником энергии на лодке и, во вторую очередь, даёт запас кислорода. С его помощью производится множество операций — от погружения и всплытия до удаления из лодки отходов.

Например, бороться с аварийным затоплением отсеков можно подачей в них сжатого воздуха. Торпеды и ракеты выстреливаются тоже воздухом — по сути, продуванием ТА или шахт.

Воздушная система подразделяется на систему воздуха высокого давления (ВВД) давлением 200—400 кг/см2 (в зависимости от типа ПЛ), воздуха среднего давления (ВСД) давлением 6-30 кг/см2 и воздуха низкого давления (ВНД).

Система ВВД является среди них главной. Хранить сжатый воздух выгоднее под высоким давлением — занимает меньше места и аккумулирует больше энергии. Поэтому его хранят в баллонах ВВД, а в другие подсистемы отпускают через редукторы давления.

Пополнение запасов ВВД — долгая и энергоёмкая операция. И конечно, она требует доступа к атмосферному воздуху. Учитывая, что современные лодки большую часть времени проводят под водой, и на перископной глубине стараются тоже не задерживаться, возможностей для пополнения не так много. Сжатый воздух приходится буквально рационировать, и обычно следит за этим лично старший механик (командир БЧ-5). Избытки углекислого газа, выделяемого при дыхании, удаляются из воздуха в установках химической регенерации воздуха (скрубберах), включенных в систему вентиляции и рециркуляции воздуха.

На некоторых современных неатомных подводных лодках Швеции и Японии применяется воздухонезависимый двигатель Стирлинга, работающий на жидком кислороде, который в дальнейшем используется для дыхания. Подводные лодки, оснащенные данной системой, могут до 20 дней непрерывно находиться под водой.

ДвижениеПравить

Движение, или ход ПЛ — главный потребитель энергии. В зависимости от того, как обеспечивается надводный и подводный ход, все ПЛ можно разделить на два больших типа: с раздельным или с единым двигателем.

Раздельным называется двигатель, который используется только для надводного или только для подводного хода. Единым, соответственно, называется двигатель, который годится для обоих режимов.

Исторически первым двигателем ПЛ был человек. Своей мускульной силой он приводил лодку в движение как на поверхности, так и под водой, то есть был единым двигателем.

Поиск более мощных и дальноходных двигателей был прямо связан с развитием техники вообще. Он прошёл через паровую машину и различные типы двигателей внутреннего сгорания к дизелю. Но все они имеют общий недостаток — зависимость от атмосферного воздуха. Неизбежно возникает раздельность, то есть нужда во втором двигателе, для подводного хода. Дополнительное требование к двигателям подводных лодок — низкий уровень производимого шума. Бесшумность подлодки в режиме подкрадывания необходима для сохранения её незаметности от противника при выполнении боевых задач в непосредственной близости от него.

Традиционно двигателем подводного хода был и остаётся электромотор, питающийся от аккумуляторной батареи. Он воздухонезависим, достаточно безопасен и приемлем по весу и габаритам. Однако и тут есть серьёзный недостаток — малая ёмкость батареи. Поэтому запас непрерывного подводного хода ограничен. Мало того, он зависит от режима использования. Типичной дизель-электрической ПЛ требуется подзаряжать батарею каждые 300—350 миль экономического хода или каждые 20—30 миль полного хода. Иными словами, лодка может пройти без подзарядки 3 и более суток со скоростью в 2—4 узла либо час-полтора со скоростью более 20 узлов. Поскольку вес и объём дизельной ПЛ ограничены, дизель и электромотор выступают в нескольких ролях. Дизель может быть двигателем или поршневым компрессором, если его вращает электромотор. Тот, в свою очередь, может быть электрическим генератором, когда его вращает дизель, или двигателем, когда работает на винт.

Были попытки создать единый парогазовый двигатель. Немецкие ПЛ Вальтера использовали в качестве топлива концентрированную перекись водорода. Она оказалась слишком взрывоопасной, дорогой и нестабильной для широкого применения.

Только с созданием пригодного для ПЛ ядерного реактора появился поистине единый двигатель, дающий ход в любом положении неограниченно долго. Поэтому возникло деление подводных лодок на атомные и неатомные.

Существуют ПЛ с неатомным единым двигателем. Например, шведские лодки типа «Наккен» с двигателем Стирлинга. Они во много раз увеличили время подводного хода, но не избавили лодку от необходимости всплывать для пополнения запасов кислорода. Широкого применения этот двигатель пока не нашёл.

Электроэнергетическая система (ЭЭС)Править

Основными элементами системы являются генераторы, преобразователи, хранилища, проводники и потребители энергии.

Поскольку большинство ПЛ в мире — дизель-электрические, они имеют характерные особенности в схеме и составе ЭЭС. В классической системе дизель-электрической ПЛ электромотор используется как обратимая машина, то есть может потреблять ток для движения, или вырабатывать его для зарядки. В такой системе имеются:

Для такой ПЛ характерными режимами являются:

  • Винт-зарядка. Дизель одного борта вращает гребной винт, дизель другого работает на генератор, заряжая АБ.
  • Винт-расход. Дизель одного борта вращает гребной винт, дизель другого работает на генератор, который снабжает потребителей.
  • Частичное электродвижение. Дизеля работают на генератор, часть энергии которого потребляется электродвигателем, другая часть идёт на зарядку АБ.
  • Полное электродвижение. Дизеля работают на генератор, вся энергия которого потребляется электродвигателем.

В некоторых случаях в системе имеются ещё отдельные дизель-генераторы (ДГ) и электродвигатель экономического хода (ЭДЭХ). Последний используется для малошумного экономичного режима «подкрадывания» к цели.

Со второй половины XX века возникла тенденция строить дизель-электрические лодки с полным электродвижением. В этом случае дизель не работает на винт, а только на генератор. Преимуществами такой схемы являются постоянный режим работы дизеля и возможность разделить ГЭД и генератор, и использовать каждый в своём режиме, что повышает КПД обоих, а значит и запас подводного хода. Кроме того, это позволяет делать линию валопровода короче и проще, что означает повышение надёжности. Недостатком является двойное преобразование энергии (механической в электрическую, затем наоборот) и связанные с этим потери. Но с этим мирятся, считая основным режим зарядки, а не расхода на ГЭД.

На атомных ПЛ, где теоретически нет необходимости в электричестве для движения, всё же часто предусмотрен гребной электродвигатель малого хода, и практически всегда — аварийный дизель-генератор.

Основной проблемой хранения и передачи электроэнергии является сопротивление элементов ЭЭС. В отличие от наземных агрегатов, сопротивление в условиях высокой влажности и насыщенности оборудованием ПЛ — величина сильно переменная. Одной из постоянных задач команды электриков является контроль изоляции и восстановление её сопротивления до штатного.

Второй серьёзной проблемой является состояние аккумуляторных батарей. В результате химической реакции в них генерируется тепло и выделяется водород. Если свободный водород накопится в определённой концентрации (около 4 %), он образует с кислородом воздуха гремучую смесь, способную взрываться не хуже глубинной бомбы. Перегретая же батарея в тесном трюме служит причиной весьма характерного для лодок ЧП — пожара в аккумуляторной яме.

При попадании в батарею морской воды выделяется хлор, образующий крайне ядовитые и взрывоопасные соединения. Смесь водорода с хлором взрывается даже от света. Учитывая, что вероятность попадания забортной воды в помещения лодки всегда высока, требуется постоянный контроль за содержанием хлора и вентилирование аккумуляторных ям.

Топливная системаПравить

На дизель-электрических, и в меньшей степени, на атомных ПЛ используется дизельное топливо — соляр. Объём хранимого топлива может составлять до 30 % водоизмещения. Причём это переменный запас, а значит он представляет серьёзную задачу при расчёте дифферентовки.

Соляр достаточно легко отделяется от морской воды отстаиванием, при этом практически не смешивается, поэтому применяют такую схему. Топливные цистерны располагаются в нижней части лёгкого корпуса. По мере расходования топлива оно замещается забортной водой. Поскольку разница плотностей соляра и воды примерно 0,8 к 1,0, соблюдается порядок расходования, например: носовая цистерна левого борта, затем кормовая правого, затем носовая цистерна правого, и так далее, чтобы изменения в дифферентовке были минимальны.

На некоторых неатомных подводных лодках 5-го поколения в качестве привода установлен воздухонезависимый двигатель Стирлинга, работающий на жидком кислороде, который в дальнейшем используется для дыхания. Система позволяет достичь высокой скрытности, лодка до 20 суток может не подниматься на поверхность.

Водоотливная системаПравить

Как следует из названия, предназначена для удаления воды из ПЛ. Состоит из насосов (помп), трубопроводов и арматуры. Имеет водоотливные помпы для быстрой откачки больших количеств воды, и осушительные для полного её удаления.

Основу её составляют центробежные помпы, с большой производительностью. Поскольку их подача зависит от противодавления, и значит, падает с глубиной, то имеются и помпы, подача которых от противодавления не зависит — поршневые. Например, на ПЛ проекта 633 производительность водоотливных средств на поверхности составляет 250 м³/ч, на рабочей глубине 60 м³/ч.

Противопожарная системаПравить

  • Система объёмного химического пожаротушения (СХП);
  • Система воздушно-пенного пожаротушения (ВПЛ);
  • Система водяного пожаротушения;
  • Огнетушители и противопожарное имущество (асбестовое полотно, брезент и т. п).

Кроме того, имеются системы предотвращения пожаров:

  • система орошения шахт (контейнеров) ракетного оружия — на ракетных ПЛ;
  • система орошения боеприпаса, хранящегося на стеллажах в отсеках ПЛ;
  • система орошения межотсечных переборок;

Система объёмного химического пожаротушения (ЛОХ)Править

Лодочная объёмная химическая (ЛОХ) система предназначена для тушения пожаров в отсеках ПЛ (кроме пожаров порохов, взрывчатых веществ и двухкомпонентного ракетного топлива). Основана на прерывании цепной реакции горения при участии кислорода воздуха гасящим агентом на основе фреона. Основное её достоинство — универсальность. Однако запас фреона ограничен, и потому использование ЛОХ рекомендуется только в определённых случаях.

Система воздушно-пенного пожаротушения (ВПЛ)Править

Воздушно-пенная лодочная (ВПЛ) система предназначена для тушения небольших местных возгораний в отсеках:

  • электрооборудования, находящегося под напряжением;
  • скопившегося в трюме топлива, масла или других легковоспламеняющихся жидкостей;
  • материалов в аккумуляторной яме;
  • ветоши, деревянной обшивки, теплоизоляционных материалов.

Рекомендуется при отсутствии объёмного пожара. Цель — сэкономить запас ЛОХ. Может иметь ответвления, предназначенные специально для тушения пожаров в контейнерах (шахтах) ракет.

Система водяного пожаротушенияПравить

Система предназначена для тушения пожара в надстройке ПЛ и ограждении рубки, а также пожаров топлива, пролитого на воде вблизи ПЛ. Иными словами, не предназначена для тушения внутри прочного корпуса ПЛ.

Огнетушители и пожарное имуществоПравить

Предназначены для тушения возгораний ветоши, деревянной обшивки, электроизоляционных и теплоизоляционных материалов и обеспечения действий личного состава при тушении пожара. Иначе говоря, играют вспомогательную роль в случаях, когда использование централизованных систем пожаротушения затруднено или невозможно.

Интересные фактыПравить

У меня на «Малютке» служил старшина торпедистов, весом более 120 кг. Однажды, когда воды в дифферентных цистернах не хватило, я производил дифферентовку, командуя: «Товарищ мичман, пройдите, пожалуйста, в первый отсек и сидите там».

  • Прасолов, С. Н, Амитин, М. Б. Устройство подводных лодок. — М.: Воениздат, 1973. — 311 с.
  • Типовой план-график предварительной подготовки подводной лодки к выходу в море (недоступная ссылка)
  • Приложение к КУ ВМФ. 4. Плавание подводной лодки в подводном положении. Дата обращения: 8 августа 2008. Архивировано 25 июля 2008 года.
  • Sea Warfare. Chris Bishop, ed. — Orbis publishing Ltd., 1999, p. 67.
  • Корабельный устав ВМФ. Глава 1. Основы организация корабля. ст. 22, 28—32. Боевые расписания, боевые инструкции. Дата обращения: 11 августа 2008. Архивировано 17 мая 2008 года.
  • Именно так обстояло дело на самых первых подводных лодках, что для многих из них оказалось фатальным — при малейшей неравномерности заполнения ЦГБ при погружении ПЛ теряли продольную остойчивость и проваливались на глубину носом или кормой вперёд; то же самое происходило и на ходу в подводном положении из-за свободного перетекания воды в частично заполненных ЦГБ, что вынуждало постоянно действовать горизонтальными рулями, в результате чего лодка двигалась по своеобразной «синусоиде». Только на рубеже XIX и XX веков американским конструктором ирландского происхождения Холландом были применены расположенные по бокам от прочного корпуса U-образные ЦГБ, при погружении в позиционное положение заполняющиеся водой до верха, без остаточного «пузыря» воздуха, что лишало воду в них способности свободно переливаться и тем самым нарушать дифферентовку. Это в решающей степени позволило решить проблемы с продольной центровкой ПЛ и способностью держать заданную глубину, тем самым перейти от отдельных опытов к строительству настоящих боевых подводных кораблей.— Кофман, В. Триумф под именем неудачника.
  • Do nuclear submarines manufacture their own oxygen (from the sea water)?. quora.com. Дата обращения: 7 декабря 2015.
  • How Submarines Work. HowStuffWorks. Дата обращения: 7 декабря 2015. Архивировано 17 декабря 2015 года.
  • Корабельный устав ВМФ. Глава 19. Дежурство. Дежурный по подводной лодке, Помощник дежурного по подводной лодке, Дозорный по живучести. ст. 767—770, 777. Дата обращения: 4 декабря 2008. Архивировано 17 мая 2008 года.
  • Корабельный устав ВМФ. Глава 20. Вахта. Вахтенный центрального поста (носовых, кормовых отсеков) подводной лодки. ст. 845—847. Дата обращения: 11 августа 2008. Архивировано 17 мая 2008 года.
  • Корабельный устав ВМФ. Приложение 3. Средства борьбы с пожарами. Дата обращения: 22 декабря 2008. Архивировано 5 декабря 2008 года.
  • Конкретное содержание РБЖ ПЛ секретно, но открытые приложения дают основные понятия Архивная копия от 5 декабря 2008 на Wayback Machine.
  • Корабельный устав ВМФ. Глава 20. Вахта. ст. 831. Дата обращения: 11 августа 2008. Архивировано 17 мая 2008 года.

ИспользованиеПравить

Режим подкрадывания применяется:

  • Для незаметного приближения к цели, как и следует из названия;
  • Для атомных стратегических ракетоносцев режим подкрадывания, называемый также режимом скрытного боевого патрулирования, является основным способом передвижения на боевом дежурстве.
  • ЗАЩИТА И СКРЫТНОСТЬ. flot.com. Дата обращения: 24 марта 2018. Архивировано 28 июля 2014 года.
  • Guðmundur Helgason. ASDIC / Sonar, ASDIC in a passive role (англ.). uboat.net (1995-2012). Дата обращения: 5 апреля 2012. Архивировано 17 сентября 2012 года.

Лодочные гребные винты

Сломался или испортился старый гребной винт на лодочном моторе? С нашей компанией покупка нового не составит труда. Большое разнообразие видов товара порадует самого требовательного покупателя. Ассортимент представлен качественными изделиями Тайваньской фирмы «SOLAS»», имеющей многолетний опыт изготовления комплектующих для лодок.

Понятие гребные винты

Лодочные винты являются самым популярным движителем для плавсредств современности. Конструкция называется лопастной, исходя из составляющих — ступицы и лопасти.

Последние имеют вид лепестков, расположенных на одинаковой длине друг от друга под определенным углом относительно основания. Винт монтируется на вал, который вращает двигатель судна.

Вращаясь, лопасти винта захватывают водную массу и отталкивают ее от себя. Такое поступательно-вращательное движение обеспечивает ход судна.

Особыми отличительными чертами винтов является

• шаг — дистанция прохода одного оборота винта;

• число лопастей — от двух до семи;

• длина лопастей;

• материал изделия — сталь нержавеющая или углеродистая, алюминий или пластмасс;

• диаметр и строение ступицы;

• число пазов втулки.

Оцените статью
RusPilot.com