Почему подводная лодка не тонет

Секрет подводной лодки кроется в ее способности управлять своей плавучестью.​ Используя принцип Архимеда и специальные балластные цистерны, она может погружаться, всплывать и зависать на любой глубине.

Принцип Архимеда и управление плавучестью

В основе способности подводной лодки погружаться, всплывать и удерживаться на определенной глубине лежит фундаментальный принцип физики, открытый древнегреческим ученым Архимедом.​ Этот принцип гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости или газа.​

Подводная лодка, подобно любому другому объекту, погруженному в воду, испытывает на себе действие двух противоположных сил⁚ силы тяжести, тянущей ее вниз, и выталкивающей силы, толкающей ее вверх.​

Секрет подводной лодки заключается в ее способности контролировать соотношение этих сил, регулируя свой вес и объем.​ Для этого подводная лодка оснащена специальными отсеками, называемыми балластными цистернами.

Когда подводная лодка находится на поверхности, ее балластные цистерны заполнены воздухом, что делает ее общий вес меньше, чем вес вытесняемой ею воды.​ В результате выталкивающая сила преобладает, и лодка остается на плаву.

Для погружения подводная лодка начинает заполнять свои балластные цистерны водой.​ По мере того, как вода вытесняет воздух, вес лодки увеличивается, а выталкивающая сила уменьшается.​ Когда вес лодки превышает выталкивающую силу, она начинает погружаться.​

Для всплытия подводная лодка, наоборот, откачивает воду из балластных цистерн и заполняет их воздухом.​ Это уменьшает ее вес и увеличивает выталкивающую силу, позволяя ей всплыть на поверхность.​

Таким образом, умело манипулируя соотношением воздуха и воды в балластных цистернах, подводная лодка может точно контролировать свою плавучесть и оставаться на любой желаемой глубине.​

Балластные цистерны и их роль в погружении и всплытии

Балластные цистерны являются ключевым элементом конструкции подводной лодки, позволяющим ей контролировать свою плавучесть и перемещаться между поверхностью и глубиной.​ Эти цистерны представляют собой большие резервуары, расположенные между легким и прочным корпусами подводной лодки.​

Процесс погружения начинается с открытия клапанов, называемых кингстонами, которые соединяют балластные цистерны с забортной водой.​ Вода, подчиняясь силе тяжести, устремляется внутрь цистерн, вытесняя находящийся там воздух.​ По мере заполнения цистерн водой вес подводной лодки увеличивается, а выталкивающая сила, действующая на нее со стороны воды, уменьшается.​

Когда вес лодки превышает выталкивающую силу, она начинает погружаться.​ Для всплытия используется обратный процесс.​ С помощью сжатого воздуха, хранящегося в специальных баллонах, вода вытесняется из балластных цистерн обратно в море.​

Освобождаясь от водяного балласта, подводная лодка становится легче, и выталкивающая сила снова начинает превышать ее вес.​ В результате лодка всплывает на поверхность.​

Управление процессом погружения и всплытия осуществляется с помощью сложной системы клапанов и насосов, которые регулируют скорость заполнения и опорожнения балластных цистерн.​ Опытный экипаж может точно контролировать глубину погружения и скорость всплытия, поддерживая подводную лодку на заданном уровне или плавно перемещая ее между глубиной и поверхностью.​

Устройство подводной лодки для контроля глубины

Подводная лодка – это сложный инженерный комплекс, оснащенный системами, позволяющими не только погружаться и всплывать, но и точно контролировать глубину погружения. Эта возможность критически важна для успешного выполнения боевых задач и обеспечения безопасности экипажа.​

Основным инструментом контроля глубины являются уже упомянутые балластные цистерны. Однако для более тонкой настройки используются так называемые цистерны главного балласта (ЦГБ), а также вспомогательные цистерны, расположенные в носовой и кормовой частях лодки.​

Для удержания подводной лодки на заданной глубине необходимо достичь состояния нейтральной плавучести, при котором вес вытесненной воды точно равен весу самой лодки.​ Для этого экипаж регулирует количество воды в ЦГБ, добиваясь идеального баланса.​

Помимо балластных цистерн, подводные лодки используют специальные устройства – гидропланы, которые напоминают небольшие крылья, установленные на корпусе.​ Изменяя угол атаки гидропланов, можно регулировать направление движения лодки по вертикали.​

Управление всеми этими системами осуществляется из центрального поста управления, где операторы следят за показаниями многочисленных датчиков, определяющих глубину, давление, скорость и другие параметры.

Современные подводные лодки оснащены автоматизированными системами управления, которые способны поддерживать заданную глубину без участия человека. Однако даже в этом случае от экипажа требуется постоянное внимание и готовность взять управление на себя в случае возникновения нештатной ситуации.​

Двигатели и системы управления подводной лодкой

Для движения и маневрирования под водой, а также для всплытия на поверхность, подводные лодки используют различные типы двигателей и сложные системы управления.​

В подводном положении основным источником движения для большинства современных подводных лодок служат электродвигатели, питающиеся от аккумуляторных батарей.​ Аккумуляторы заряжаются либо от дизельных генераторов, когда лодка находится на поверхности или на небольшой глубине с использованием шноркеля, либо от ядерного реактора на атомных подводных лодках.​

Для движения на поверхности или при плавании под шноркелем используются дизельные двигатели. Они вращают гребные винты, обеспечивая лодке необходимую скорость.​

Управление движением подводной лодки осуществляется с помощью набора горизонтальных и вертикальных рулей, напоминающих рули самолета.​ Горизонтальные рули, расположенные на корме, отвечают за повороты влево и вправо, а вертикальные рули, установленные на корпусе и/или на руле направления, контролируют угол наклона лодки – дифферент.​

Для погружения и всплытия, как уже было сказано, используется система балластных цистерн, регулирующая плавучесть;

Современные подводные лодки оснащены сложными системами навигации и управления, которые позволяют им точно определять свое местоположение, прокладывать курс и избегать столкновений с другими судами.​ Экипаж подводной лодки состоит из высококвалифицированных специалистов, каждый из которых отвечает за работу определенных систем и механизмов.​