Майкл ДиМеркурио - Подводные лодки

Если сварка проходит контроль, то всю поверхность подлодки подвергают закаливанию, во время которого её температура достигает 65 % температуры плавления стальных пластин. Это помогает укрепить сварные швы.

Вы можете предположить, что потребуется целая неделя, чтобы приварить все пластины корпуса подлодки. Но когда эта процедура закончена и рентген показал положительный результат, экипаж подлодки может быть уверен в том, что корпус выдержит давление на больших глубинах.

Откуда берётся такое давление? Оно происходит от веса воды над головой. Кубический метр морской воды имеет массу примерно 930 кг. Представьте на минуту, что вы ничего не весите. Если вы поместите себя в стеклянный куб 1 × 1 × 1 метр, а затем поместите куб в воду так, что над поверхностью куба будет 1 метр воды, то сверху на куб будет действовать сила тяжести, равная 930 кг.

Если куб заполнить не водой, а воздухом, то на куб будет действовать сила, пытающаяся вытолкнуть куб на поверхность. Давление происходит из массы двух метров воды над головой, что составляет 1860 кг. (Минутку, — скажете вы, — на дно куба давит лишь 930 кг, потому что это вся масса куба. Это неправильно, нижняя поверхность куба испытывает на себе такое же давление, как и окружающая вода на глубине 2 метра, что составляет 1860 кг на квадратный метр.) Так как воду невозможно сжать, каждая молекула воды испытывает одинаковое давление, вот почему давление на дно куба равно давлению окружающей воды.

Несоответствие давления на верхнюю часть куба, которое тянет куб вниз (930 кг на квадратный метр), и давления на дно куба, которое выталкивает куб на поверхность (1860 кг на квадратный метр) порождает выталкивающую силу равную 930 кг на квадратный метр. Эта свойство названо плавучестью. Ваш куб вылетит из воды, как надувной мяч, если в него не положить никакого груза. Если вы положите в куб груз в 930 кг, то он не вылетит из воды. На глубине 1 метр на куб действуют одинаковые силы — тяжести и выталкивающая сила, и он плывет на глубине 1 метра под поверхностью воды.

Как плавучесть достигается весом воды.

Поместите стеклянный куб на глубину 1 метра в океан:

Силы, действующие на стеклянный куб:

Сила давления на стеклянный куб:

Нейтральная плавучесть:

Теперь давайте поместим куб гораздо глубже, на глубину 300 метров под воду. Сила, выталкивающая куб на поверхность, все равно осталась на 930 кг сильнее, чем сила тяжести, тянущая куб на дно. Но теперь на верхнюю часть куба давит 930 × 300 = 27 900 кг, а на дно действует сила, равная 27 930 кг, которая выталкивает куб на поверхность. Боковые стенки куба испытывают давление 279 465 кг. Будем надеяться, что ваш куб достаточно прочный, чтобы выдержать подобное давление, иначе он просто расплющит вас.

Подобная форма корпуса подлодки является идеальной для того, чтобы выдержать давление океанских глубин. Если вы попытаетесь сжать в руке сырое яйцо, то вам потребуется приложить некоторое усилие, прежде чем оно расколется. При строительстве подлодок используется тот же принцип, когда изогнутая поверхность способна выдержать весь отведенный ей вес. Тем не менее точечная сила, например иголка, способна без особых усилий проткнуть скорлупу. Это справедливо и для корпуса подлодки — он спокойно выдерживает давление морских глубин, но не выдержит точечного удара при столкновении с другим судном.

Когда подлодка погружается на тестовую глубину (около 2/3 от максимальной глубины погружения), то корпус подлодки способный выдерживать и большее давление, чем то, которое указано в вычислениях громыхает, скрипит и щелкает. Для тех, кто оказался на подлодке впервые, звуки кажутся ужасающими и оглушительными.

Моряки на подлодках любят проделывать следующий фокус. В самой широкой части подлодки (обычно этим местом служит торпедный отсек, потому что там есть возможность добраться до несущей конструкции) к корпусу с обратной стороны привязывают проволоку. Прикрепляют проволоку, когда подлодка находится на поверхности, и натягивают её, как гитарную струну. Затем лодка погружается на тестовую глубину. Проволока провисает примерно на 5–7 сантиметров. Когда судно возвратится на поверхность, проволока снова будет туго натянута. Провисание проволоки на глубине показывает, как давление воды заставляет корпус подлодки сжиматься. Учитывая тот факт, что корпус подлодки сделан из стальных пластин толщиной 5 сантиметров, можно сделать вывод, что силы, способные заставить его подобным образом сжаться, должны быть огромны.

Существует старая легенда о подлодке, тестовой глубине и изоляционной ленте. Как гласит эта легенда, раньше подлодки красили в сухих доках. Это было во времена, когда еще не была разработана программа «Безопасная подлодка» и в корпусе подлодке существовало отверстие диаметром 5 сантиметров, которого не было в проекте, но оно было проделано не просто так — наверное, новая труба должна была быть присоединена к системе охлаждения.

По какой-то причине установка новой системы была отложена, а корпус подлодки необходимо было красить изнутри. Отверстие заклеили изоляционной лентой, аккуратно заделали, наложили промежуточное покрытие и покрасили. Про ленту забыли, и отверстие было сверху покрыто изоляционным материалом.

То же самое сделали снаружи, когда пришло время покрывать краской корпус с внешней стороны. Новая система — и проделанное для этого отверстие — были забыты, и судно было выпущено в море.

Подлодка совершила свое первое погружение. Легенда гласит, что сначала все шло как по маслу, но на глубине около 140 метров оба куска ленты отклеились и в подлодку начала поступать вода.

Капитан дал приказ на всплытие. В доках был найден изъян в корпусе подлодки. Наверное, этот случай заставил работников доков проводить испытания на тестовой глубине после каждого капитального ремонта или постройки новой подлодки.

Американские подлодки имеют только один корпус. Это значит, что лишь один слой металла отделяет «населенный» отсек подлодки от морских глубин. Обручи несущей конструкции приварены к внутренней стороне подлодки.

Русские подлодки обычно двухкорпусные. «Населённый» отсек подлодки заключён в большем корпусе, а обручи несущей конструкции приварены к пластинам внешнего корпуса судна. Внешний корпус негерметичен, это своего рода конверт из недорогой стали, который придаёт обтекаемость внутреннему корпусу.

В двухкорпусных подлодках в пространстве между корпусами помещают часть оборудования, давая тем самым возможность сэкономить место во внутреннем корпусе. Но тут существуют компромиссы, как и в любом другом дизайне. Однокорпусные подлодки легче и быстрее. Силовой установке двухкорпусных подлодок приходится прилагать больше усилий, чтобы привести в движение более тяжелую подлодку, из-за наличия внешнего корпуса и дополнительного веса воды. Но двухкорпусная подлодка может выдержать более сильный удар торпеды, в то время как однокорпусная подлодка может пойти ко дну при попадании одной торпеды.

Говорят, что одной из первых женщин, которые погрузились в подлодке, была основательница Американского Красного Креста Клара Бартон. Она могла быть женщиной-первопроходцем и благодетельницей всего человечества, но она всё равно не была профессиональной подводницей.

Главной задачей является сохранение корпуса подлодки водонепроницаемым, особенно когда существует такое количество труб, входящих в корпус. Американские подлодки оборудованы специальными выключателями, которые представляют собой гидравлические рычаги управления. Они (во включённом состоянии) направляют гидравлическое масло к шаровым клапанам в системе управления подачей морской воды.

Когда ими управляет вахтенный офицер, эти переключатели закрывают клапан, тем самым перекрывая доступ морской воде. Но непоступление морской воды может привести к тому, что выйдет из строя часть силового агрегата, а потеря движения во время затопления, в свою очередь, является смертельной. По этой причине вахтенный офицер должен быть профессионалом в своем деле: требуется опыт, чтобы знать, какой переключатель когда переключить. Одна ошибка оператора панели переключателей может погубить подлодку и её экипаж.