|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Підводний човен. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Підводний човен (підводний човен, підводний човен, субмарина) - клас кораблів, здатних занурюватися і тривалий час діяти в підводному положенні. Створення підводного човна – чудове досягнення людського розуму та значну подію в історії військової техніки. Підводний корабель, як відомо, має здатність діяти потай, невидимо, а отже, раптово. Прихованість досягається, перш за все, здатністю занурюватися, плавати на певній глибині, не видаючи своєї присутності, і несподівано завдавати ударів противнику.
Як і будь-яке фізичне тіло, підводний човен підпорядковується закону Архімеда, який говорить, що на всяке тіло, занурене в рідину, діє сила, що виштовхує, спрямована вгору і дорівнює вазі витісненої тілом рідини. Можна спрощення сформулювати цей закон так: "Тіло, занурене у воду, втрачає у своїй вазі стільки ж, скільки важить витіснений тілом обсяг води". Саме на цьому законі заснована одна з головних властивостей будь-якого корабля - його плавучість, тобто здатність утримуватися на поверхні води. Це можливо тоді, коли вага води, витісненої зануреною у воду частиною корпусу, дорівнює вазі судна. При такому положенні корабель має позитивну плавучість. Якщо ж вага витісненої води менша за вагу корабля, то корабель буде тонути. У цьому випадку вважають, що корабель має негативну плавучість. Для підводного човна плавучість визначається її здатністю перебувати як у підводному, і у надводному положенні. Очевидно, човен перебуватиме на поверхні, якщо він має позитивну плавучість. Отримуючи негативну плавучість, човен занурюватиметься, доки ляже на дно. Щоб вона не прагнула ні спливти, ні тонути, необхідно зрівняти вагу підводного човна і вага об'єму води, що витісняється нею. У цьому випадку човен без ходу займе у воді нестійке байдуже положення і "висітиме" на будь-якій глибині. Це означає, що човен отримав нульову плавучість. Щоб підводний човен міг занурюватися, спливати або триматися під водою, він повинен мати здатність змінювати свою плавучість. Це досягається дуже простим способом - прийняттям на човен водяного баласту: спеціальні цистерни, влаштовані в корпусі човна, заповнюються забортною водою, то знову спорожняються. При їх повному заповненні човен набуває нульової плавучості. Щоб підводний човен сплив, треба звільнити цистерни від води. Однак регулювання занурення за допомогою цистерн ніколи не може бути точним. Маневрування у вертикальній площині досягається за допомогою перекладки горизонтальних кермів. Як літак у повітрі здатний змінювати висоту польоту за допомогою кермів висоти, так і підводний човен діє горизонтальними кермами або кермами глибини, не змінюючи плавучості. Якщо передня кромка пера руля вище задньої, потік води, що набігає, буде створювати підйомну силу, спрямовану вгору. І навпаки, якщо передня кромка керма нижче задньої, зустрічний потік тиснутиме на робочу поверхню пера зверху вниз. Зміна напрямку руху підводного човна в горизонтальному положенні проводиться у підводних човнів, як і у надводних кораблів, зміною кута повороту вертикального керма. Першим підводним човном, який отримав практичне застосування, була "Тартю" ("Черепаха") французького винахідника Бюшнеля, побудована в 1776 в США. Незважаючи на свою примітивність, вона мала вже всі елементи справжнього підводного човна. Яйцеподібний корпус діаметром близько 2 м був виготовлений із міді, а в нижній частині покритий шаром свинцю. Екіпаж човна складався з однієї людини.
Занурення досягалося шляхом наповнення баластною водою спеціального бака (а), що знаходився в самому низу. Занурення регулювали за допомогою вертикального гвинта (в). Сплив здійснювався шляхом відкачування баластової води двома насосами (б), які також приводилися в дію вручну. Рух горизонтальною лінії відбувався з допомогою горизонтального гвинта (г). Для зміни напрямку було кермо (е), розташоване за місцем людини (ж). Озброєння цього судна, призначеного для військових цілей, складалося з міни (з) вагою 70 кг, що містилася в ящику під кермом. У момент атаки "Тортю", поринувши, намагалася підійти під кіль ворожого корабля. Там міна звільнялася з ящика і, оскільки їй було надано деяку плавучість, виринало, ударялося об кіль судна і вибухало. Такою була в загальних рисах перший підводний човен, творець якого отримав у США почесне ім'я "батька підводного човна". Човен Бюшнеля прославився після вдалої атаки, проведеної нею проти англійського 50-гарматного фрегата "Орел" у серпні 1776 року під час війни США за незалежність. Загалом це був непоганий початок історії підводного флоту. Наступні її сторінки пов'язані вже з Європою.
У 1800 році американець Фултон побудував у Франції підводний човен "Наутілус". Вона мала обтічний сигарообразную форму при довжині 6, 5 м і діаметрі 2 м. В іншому "Наутілус" за своєю конструкцією дуже нагадував "Тартю". Занурення досягалося шляхом наповнення баластної камери (а), що у нижній частині корабля. Джерелом руху в зануреному стані була сила команди, що складалася із трьох осіб. Обертання рукоятки (б) передавалося на дволопатевий гвинт (в), який і забезпечував човну поступальний рух. Для руху на поверхні використовувалося вітрило (г), що кріпилося на складній щоглі. Швидкість ходу на поверхні становила 5-7 км/год, а в зануреному стані близько 2 км/год. Замість вертикального гвинта Бюшнеля Фултон вперше застосував два горизонтальні керма, розташовані позаду корпусу, як і на сучасних підводних човнах. На борту "Наутілуса" був балон зі стисненим повітрям, що дозволяв перебувати під водою протягом кількох годин. Після кількох попередніх випробувань судно Фултона спустилося Сеною до Гавра, де відбувся його перший вихід у море. Випробування пройшли задовільно: протягом 5 годин човен з усім екіпажем знаходився під водою на глибині 7 м. Непоганими були й інші показники - відстань 450 м човен подолав під водою за 7 хвилин. Торішнього серпня 1801 року Фултон продемонстрував бойові можливості свого судна. Для цього на рейд було виведено старий бриг. Наутілус наблизився до нього під водою і підірвав за допомогою міни. Втім, подальша доля "Наутілуса" не виправдала сподівань, які покладалися на нього винахідником. Під час переходу з Гавра до Шербура він наздогнав шторм і затонув. Усі спроби Фултона побудувати новий підводний човен (він пропонував свій проект не лише французам, а й їхнім ворогам англійцям) не мали успіху. Новий етап у розвитку підводного корабля був підводний човен "Підводник" Буржуа і Брюна, побудований в 1860 році. Своїми розмірами вона значно перевершувала всі підводні кораблі, що будувалися до цього: довжина 42, 5 м, ширина - 6 м, висота - 3 м, водотоннажність - 420 т. На цьому човні вперше був встановлений мотор, що працює на стислому повітрі, що дозволяло їй у момент атаки розвивати швидкість близько 9 км/год на поверхні та 7 км/год під водою. До інших особливостей цього корабля треба віднести його озброєння, серйозніше і практичніше, ніж його попередників. У "Підводника" міна зміцнювалася на кінці стрижня завдовжки 10 м на носі корабля. Це давало серйозні переваги, оскільки дозволяло атакувати супротивника на ходу, що було неможливо для колишніх човнів. По-перше, підводному кораблю через його невисокої швидкості було важко підійти під днище корабля, що атакується, а по-друге, якби це і вдалося зробити, то за той час, який необхідний для спливання пущеної міни, противник встиг би піти. "Підводник" мав можливість, йдучи навперейми кораблю, що рухався, ударити його в борт міною, підвішеною на кінці стрижня. Від удару міна мала вибухнути. Проте сам "Підводник", який знаходився на безпечній відстані 10 м, не мав постраждати. Для занурення свого корабля Буржуа та Брюн застосували комбінацію з кількох способів. Підводний човен мав цистерни для баластової води, вертикальний гвинт і два горизонтальні керма. На "Підводнику" також вперше було передбачено продування цистерн стисненим повітрям, що значно зменшувало час спливання. Вперше підводні човни отримали застосування під час громадянської війни в США 1861-1865 років. У цей час на озброєнні у жителів півдня знаходилося кілька підводних човнів "Давид". Ці човни, щоправда, не занурювалися зовсім під воду - частина рубки виступала над поверхнею моря, але все ж таки вони могли потай підкрадатися до кораблів сіверян. Довжина Давида становила 20 м, ширина - 3 м. Човен був оснащений паровим двигуном і кермом занурення, розташованим у передній частині корпусу. У лютому 1864 року один із таких підводних човнів під командуванням лейтенанта Діксона пустила на дно корвет сіверян "Гузатанік", вдаривши його в борт своєю міною. " Гузатанік " став першою в історії жертвою підводної війни, а підводні човни перестали після цього бути об'єктом чистого винахідництва і завоювали собі право на існування нарівні з іншими військовими кораблями. Наступним кроком історія підводного кораблебудування стали човни російського винахідника Джевецкого. Перша модель, створена ним 1879 року, мала педальний двигун. Екіпаж із чотирьох людей приводив у обертання гвинт. Від ножного приводу працювали також водяний та пневматичний насоси. Перший служив для очищення повітря всередині судна. З його допомогою повітря проганялося через балон з їдким натрієм, що поглинав вуглекислий газ. Недостатня кількість кисню поповнювалася із запасного балона. За допомогою водяного насоса відкачувалась вода з баластових цистерн. Довжина човна була 4 м, ширина – 1 м.
Човен був забезпечений перископом - пристроєм для спостереження поверхнею з підводного становища. Перископ найпростішої конструкції є трубою, верхній кінець якої висувався над поверхнею води, а нижній знаходився всередині човна. У трубі встановлювалися два похилих дзеркала: одне біля верхнього кінця трубки, інше - у нижнього. Промені світла, відбиваючись спочатку від верхнього дзеркала, потім потрапляли на нижнє і відбивалися від нього в напрямку до ока спостерігача.
Озброєння човна складалося з міни з особливими гумовими присосками і запалом, що зайнявся струмом від гальванічної батареї (міну прикріплювали до днища корабля, що стояв; потім човен відпливав, розмотуючи провід, на безпечну відстань; в потрібний момент ланцюг замикався, і відбувався вибух). На випробуваннях човен показав чудову маневреність. Вона була першим серійним човном, взятим на озброєння російською армією (загалом було виготовлено 50 таких човнів). У 1884 році Джевецький вперше забезпечив свій човен електродвигуном, що приводиться в дію від акумулятора, який забезпечував човну рух протягом 10 годин зі швидкістю близько 7 км/год. Це було важливе нововведення. У тому ж році швед Норденфельд поставив на свій підводний човен парову машину. Перед зануренням два котли наповнювалися парою під високим тиском, що дозволяло підводному судну плисти чотири години під водою зі швидкістю 7 км/год. Норденфельд також вперше встановив на свій човен торпеди. Торпеда (самонасувна міна) являла собою підводний човен у мініатюрі.
Перша саморушна міна була створена англійським інженером Уайтхедом та його співробітником австрійцем Люппі. Перші випробування пройшли у місті Фіумі у 1864 році. Тоді міна пройшла 650 м зі швидкістю 13 км/год. Рух здійснювався за рахунок пневматичного двигуна, до якого надходило стиснене повітря з балона. Надалі, аж до Першої світової війни конструкція торпед не зазнала великих змін. Вони мали сигароподібну форму. У передній частині розміщувалися детонатор та заряд. Далі - резервуар зі стисненим повітрям, регулятор, двигун, гвинт та кермо. Озброєний торпедами підводний човен став виключно суворим противником для всіх надводних суден. Стрілянина торпедами відбувалася за допомогою торпедних апаратів. Торпеда по рейках подавалася до люка(а). Люк відкривався, і торпеда закладалася усередину апарату. Після цього відкривався зовнішній люк і апарат заповнювався водою. Стиснене повітря подавалося з балона (в) через з'єднання в ствол апарату. Потім торпеда з працюючим мотором, гвинтами та кермами випускалася назовні. Зовнішній люк закривався, і вода з нього йшла трубкою (с).
У наступні роки підводні човни стали забезпечуватись бензиновими двигунами внутрішнього згоряння для плавання в надводному положенні та електродвигунами (з живленням від акумулятора) для переміщення під водою. Підводні судна швидко вдосконалювалися. Вони могли швидко спливати і зникати під водою. Це досягалося за рахунок продуманої конструкції баластових цистерн, які розділялися тепер за своїм призначенням на два основні види: цистерни головного баласту та цистерни допоміжного баласту. Перші цистерни призначалися для поглинання плавучості підводного корабля під час переходу його з надводного становища підводне (вони ділилися на носову, кормову і середню). До цистерн допоміжного баласту належали розташовані в протилежних краях корпусу диферентні цистерни (носова та кормова), зрівняльна цистерна та цистерна швидкого занурення. Призначення в кожної їх було особливе. З заповненням цистерни швидкого занурення підводний човен знаходив негативну плавучість і стрімко йшов під воду. Диферентні цистерни служили для вирівнювання диферента, тобто кута нахилу корпусу підводного корабля та приведення його на "рівний кіль". З їхньою допомогою можна було врівноважити ніс і корму підводного човна, так що корпус його займав строго горизонтальне положення. Такий підводний корабель міг легко керуватися у підводному положенні. Важливою подією для підводних кораблів став винахід суднового дизеля. Справа в тому, що плавати під водою з бензиновим двигуном було дуже небезпечно. Незважаючи на всі запобіжні заходи, леткі пари бензину накопичувалися всередині човна і могли спалахнути від найменшої іскри. Внаслідок цього досить часто відбувалися вибухи, які супроводжувалися людськими жертвами. Перший у світі дизельний підводний човен "Мінога" був побудований в Росії. Спроектував її Іван Бубнов – головний конструктор на балтійському суднобудівному заводі. Проект дизельного човна було розроблено Бубновим на початку 1905 року. Наступного року розпочали будівництво. Два дизелі для "Міноги", як уже згадувалося вище, виготовили на заводі Нобеля у Петербурзі. Будівництво "Міноги" супроводжувалося кількома диверсійними актами (у березні 1908 р. сталася пожежа в акумуляторному відсіку, у жовтні 1909 р. хтось підсипав наждак у підшипники головних двигунів). Однак знайти винних у цих злочинах не вдалося. Спуск на воду відбувся 1908 року.
Енергетична установка "Міноги" складалася з двох дизелів, електродвигуна та акумуляторної батареї. Дизелі та електродвигун були встановлені в одну лінію та працювали на один гребний гвинт. Всі мотори з'єднувалися з гребним валом за допомогою роз'єднувальних муфт, так що за бажанням капітана вал міг бути підключений до одного-двох дизелів або електромотора. Один із дизелів міг з'єднуватися з електродвигуном і приводити його у обертання. І тут електродвигун працював як генератор і заряджав акумулятори. Батарея складалася з двох груп по 33 акумулятори в кожній із коридором між ними для технічного обслуговування. Довжина "Міноги" - 32 м. Швидкість у надводному положенні - близько 20 км/год, під водою - 8,5 км/год. Озброєння - два носові торпедні апарати. Автор: Рижов К.В.
▪ Вогонь
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Гнучкі телевізори LG та Samsung ▪ Відкритий стандарт відео з розширеним динамічним діапазоном HDR10+
▪ розділ сайту Комп'ютерні пристрої. Добірка статей ▪ стаття Таблетки прикрасять світильник. Поради домашньому майстру ▪ стаття Чому Зевс віддав нереїду Фетіду за дружину смертному? Детальна відповідь ▪ стаття Адміністратор. Посадова інструкція ▪ стаття Електрозварювальний напівавтомат. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page