К. Чайников - Общее устройство судов
§ 19. Архитектура подводных кораблей и судов
Архитектура подводных кораблей и судов, обычно называемых подводными лодками, во многом отличается от архитектуры кораблей надводного плавания. Подводные суда гражданского назначения полностью повторяют архитектуру боевых подводных лодок. Различие между подводными и надводными кораблями объясняется, главным образом, средою, в которой они плавают. Если надводные суда только частью корпуса погружены в воду и в основном архитектурные элементы судна расположены над водой, то подводные лодки плавают в однородной среде, которой является вода. Средства выполнения их основных задач и основные архитектурные элементы судна скрыты под водой. Отработка эстетического внешнего вида подводных лодок имеет несоизмеримо меньшее значение по сравнению с отработкой формы обводов, обеспечивающих наилучшую обтекаемость полностью погруженного в воду тела. По этим соображениям форма корпуса в основном и определяет внешний вид и архитектурный тип подводных лодок.
Подводные лодки, в зависимости от типа энергетической установки, подразделяют на атомные, дизель-электрические, парогазо- турбинные, с двигателями, работающими по замкнутому циклу, и т. п.
Оптимальной формой подводной лодки является форма тела вращения малого удлинения, наиболее полно отвечающая требованиям к ее гидродинамическим качествам и обеспечивающая наибольшую прочность корпуса. Но эта форма не оправдывает себя при плавании лодки на поверхности воды.
В капиталистических странах в основном строят подводные лодки двух конструктивных типов: однокорпусные и двухкорпусные, только в отдельных случаях встречаются полуторакорпусные лодки (рис. 37).
Однокорпусные лодки имеют один прочный корпус, заканчивающийся в оконечностях конструкциями легкого корпуса, придающего лодке обтекаемость. Двухкорпусные лодки имеют по всей длине два корпуса – прочный и легкий, полностью облегающий первый и создающий обтекаемость всей лодки.
Архитектурные элементы зарубежных атомных подводных лодок значительно отличаются от архитектурных элементов дизель-электрических лодок (рис. 38).
Как правило, все атомные лодки имеют смешанную конструкцию: в средней части однокорпусные, а в носовой и кормовой оконечностях – двухкорпусные (с прочным и легким корпусами, имеющими форму концентрических окружностей). Дизель-электрические лодки строят одно, полутора- и двухкорпусными, с относительно развитыми надстройками и удлиненным легким корпусом, увеличивающим их устойчивость на курсе при плавании в надводном положении для зарядки аккумуляторов.
В оконечностях прочный корпус лодок ограничивается прочными плоскими или сферическими переборками с выпуклостью наружу.
По длине прочный корпус подразделяется несколькими плоскими прочными водонепроницаемыми поперечными переборками на ряд отсеков, в которых размещаются корабельные помещения.
Рис. 37. Схемы поперечного сечения подводных лодок: а – однокорпусная; б – полуторакорпусная; в – двухкорпусная. 1 – прочный корпус; 2- прочная рубка; 3- сходные люки; 4 – ходовой мостик; 5 – ограждения; 6 – верхняя палуба; 7 – доковый киль; 8 – надстройка; 9 – главные балластные цистерны; 10 – легкий корпус.
Эти переборки ограничивают распространение воды при затоплении отсеков лодки.
На дизель-электрических подводных лодках поперечные переборки обычно располагаются исходя из условий обеспечения надводной непотопляемости при затоплении одного отсека и прилегающих цистерн главного балласта с одного борта. Современные американские атомные подводные лодки, предназначенные для плавания преимущественно в подводном положении, при затоплении одного любого отсека как в подводном, так и в надводном положении непотопляемостью не обеспечены.
По высоте отсеки прочного корпуса разделяются платформами на несколько ярусов, число которых на атомных лодках доходит до четырех. Такое расположение помещений увеличивает полезную площадь платформ, приходящуюся на единицу объема лодки.
В средней части прочного корпуса дизель-электрических лодок установлены прочные рубки, сверху закрытые легкими водонепроницаемыми рубками, являющимися ограждением, и обтекателями выдвижных устройств. В верхней части легкой рубки оборудуется крытый ходовой мостик для 3-5 наблюдателей. Атомные лодки имеют лишь легкие рубки, для уменьшения веса изготовляемые из алюминиевых сплавов или из пластиков, армированных сталью.
Рис 38 Схема архитектурных элементов и общего расположения двух подводных лодок США: а – атомной типа «Итэн Аллен»; б – дизель-электрический типа «Балао». 1 – торпедные аппараты 2 -носовой торпедный отсек; 3 – жилые помещения; 4 – аккумуляторные батареи; 5 – центральныйпост(поступравления)6-поступравления ракетной стрельбой; 7-ракетный отсек; 8-помещение успокоителя качки 9-реакторный отсек 10 -отсек вспомогательных механизмов; 11 – отсек главных двигате – лей; 12 – кормовой торпедный отсек.
На дизель-электрических и атомных лодках-ракетоносцах надстройки расположены по всей длине лодки.
На атомных лодках, не имеющих вовсе надстроек, палубой служит верхняя часть прочного корпуса с нескользящим покрытием шириною около двух метров. Прочные рубки у них заменены выходной шахтой, представляющей собой вертикальный цилиндр или усеченный конус со средним диаметром около одного метра.
Современные подводные лодки отличаются очень большим диапазоном подводного водоизмещения: от сверхмалой подводной лодки США («Минисаб») водоизмещением 0,20 т до атомной подводной лодки Франции (Е-1) водоизмещением 9000 г, с расчетной глубиной погружения свыше 600 м, скоростью подводного хода около 30 узл, с неограниченным районом плавания и подводной автономностью 74 суток.
Совершенствование атомных энергетических установок открыло возможность использования судов подводного плавания в гражданском флоте. Экономическая целесообразность использования таких судов возрастает с ростом их водоизмещения. Впервые в мире в Советском Союзе используется бывшая подводная лодка ВМС, переоборудованная для научно-промысловых целей.
Гражданские подводные лодки можно подразделить на грузовые, пассажирские и научно-исследовательские. К первому можно отнести спроектированные за рубежом атомные подводные транспортные суда, а к пассажирским подводным судам – уже эксплуатируемую прогулочную лодку «Огюст Пикар», плавающую в Женевском озере в Швейцарии. Научно-исследовательскими подводными лодками, применяющимися для глубоководных научных исследований, можно считать американские «Алюминаут» и «Элвин», а также японские «Иоммури» и «Куросио».
Глава V. Материалы, применяемые в судостроении
§ 20. Общие сведения о материалах
В судостроении находит применение большое количество материалов, основными из которых следует считать металлы, дерево и пластмассы. Каждый из применяемых материалов обладает определенными химическими, физико-механическими и технологическими свойствами, которые имеют решающее значение при определении их использования в судостроении.
Эти свойства, в соответствии с техническими условиями, должны быть достигнуты при изготовлении материалов и учтены при создании судовых конструкций.
Каждая поставляемая на судостроительный завод партия материала, несмотря на сопровождающие его документы – сертификаты, удостоверяющие его качество, на заводе вновь проходит химические, механические и технологические испытания.
В металлическом судостроении основным материалом для постройки корпусных конструкций служит сталь. В морском судостроении в основном применяют низколегированные стали, обладающие значительно повышенными прочностными характеристиками по сравнению с углеродистой сталью. Внедрение легированных сталей при равнопрочных конструкциях позволяет уменьшить собственный вес корпуса судна. Переход от клепаных конструкций к сварным, замена трудоемких и сложных крупногабаритных литых деталей (форштевней, ахтерштевней, кронштейнов, рулевых рам и пр.) сварными (из листового и профильного проката) и листосварными оказались возможными благодаря созданию новых марок сталей, которые хорошо свариваются и имеют повышенную прочность, а некоторые из них, кроме того, обладают высокими литейными качествами.
Одним из основных показателей механических качеств материала является предел текучести бT, который входит в расчетные формулы прочности судовых конструкций (и, следовательно, предопределяет их вес).
Для изготовления прочих, менее ответственных корпусных конструкций, применяют углеродистые судостроительные стали, чугун, легкие сплавы, цветные металлы, пластмассы и т. п.
