Как устроена подводная лодка: описание, характеристики и принцип работы

Описание конструкции

Корпус

Подводные лодки типа VIIA являлись полуторакорпусными.
К основному корпусу, имевшему диаметр 4,7 м в районе центрального поста, приваривались бортовые були,
палубная надстройка с ограждением рубки, носовая и кормовая оконечности.
Толщина прочного корпуса составляла 18,5 мм в его центральной части,
22 мм в месте соединения его с рубкой и 16 мм в оконечностях.
Благодаря значительной толщине прочный корпус лодок VIIA серии мог не только выдерживать
забортное давление на глубинах до 250—300 м, но и противостоять снарядам малокалиберной артиллерии своих противников.
На послевоенных испытаниях трофейных германских лодок было установлено, что прочный корпус подводных лодок типа VIIC/42 защищал субмарину и её экипаж от 20- и 23-мм снарядов любых типов и 37-мм осколочно-зажигательно-трассирующих снарядов,
и лишь конструкции лёгкого корпуса могли при этом повреждаться.

Подводные лодки типа VIIA уже обладали большей частью характерных черт, свойственных всей VII серии,
например, булями балластных и уравнительных цистерн, которые приваривались в средней части прочного корпуса у ватерлинии.
Отличительными особенностями подлодки этого типа являлись наличие одного вертикального руля и внешнего кормового аппарата в легком корпусе, обтекатель которого располагался выше ватерлинии и ясно различался в кормовой части палубы.

Корпус подводной лодки типа VIIA

Силовая установка

Силовая установка подводных лодок типа VIIA состояла из двух шестицилиндровых
четырёхтактных дизелей марки F46 фирмы «Germaniawerft»,
на некоторых лодках устанавливались аналогичные двигатели марки M6V 40/46 фирмы MAN с механическим наддувом Бюхи.
На подводных лодках модификации A мощность дизелей составляла 1400 л. с.
Мощность силовой установки обеспечивала лодкам максимальную скорость хода под дизелями в 16,9 узла,
а под дизелями и электромоторами — 17,4 узла

Двигатель (M6V 40/46 фирмы MAN) подводной лодки типа VIIA

Система погружения и всплытия

Приём главного балласта осуществлялся в пять цистерн, из которых одна размещалась в лёгком корпусе в корме,
две цистерны размещались в бортовых булях, одна цистерна в 3-м отсеке внутри прочного корпуса,
последняя цистерна располагалась в носовой оконечности (там же находилась цистерна быстрого погружения).
В трёх балластных цистернах могло храниться топливо.
Цистерны главного балласта, за исключением средней группы, были бескингстонными, управление клапанами вентиляции осуществлялось из центрального поста.
Между цистернами № 2 и 4 находились две топливно-балластные цистерны небольшого размера,
уравнительная цистерна, бортовая цистерна плавучести.
Арматура системы воздуха высокого давления, собиравшаяся из стальных труб, не была рассчитана на длительную эксплуатацию.
Общая ёмкость баллонов воздуха высокого давления, сжатого под давлением 205 кг/см2 — 3,46 м³ (с 1944 года повышена до 5,2 м³).
Пополнение запасов ВВД осуществлялось с помощью двух шестилитровых компрессоров (дизельного и электрического).
Осушительно-дифферентовочная система лодки состояла из центробежного и поршневого насосов производительностью 30 и 18 т/ч соответственно.

Вооружение подводных лодок: ядерное и неядерное

Подводный запуск крылатой ракеты «Томагавк»

Первоначально атомные подводные лодки проектировались в качестве носителей стратегического ядерного вооружения: АПЛ должны были незаметно прорвать оборону вероятного противника и нанести неожиданный удар.

Баллистические ракеты АПЛ первого поколения несли моноблочную часть и не отличались большой дальностью и требовали надводный запуск на относительно спокойной воде (при отсутствии бокового ветра).

Лодки США несли по 16 носителей «Поларис» модификаций А1, А2, А3, «Посейдон» С3, «Трайдент 1» С4 с дальностью от 2200 км у А1 до 7400 км у С4. АПЛ Советского Союза несли по 3 ракеты Р-13, впоследствии замененными Р-21 с дальностью всего 650 км и 1420 км.

Пусковые установки баллистических ракет

Второе поколение АПЛ получило ракеты с разделяющейся головной частью (с 3 или с 7 блоками) количеством от 8 до 16 как в СССР, так и в США. Ранние советские ракеты этого поколения Р-29 получили дальность стрельбы 7800 км, более поздние экземпляры Р-29Р — 9000 км/6500 км (моноблок/разделяемая боеголовка).

Третье и четвертое поколение получило от 16 (проект 955) до 24 баллистических ракет (проект 941 «Акула», «Огайо») Р-29РМУ2 «Синева», Р-30 «Булава-30», UGM-133A «Трайдент II» с дальностью до 9-11 тыс. км.

Кроме баллистических ракет, ракетоносцы несут 4-6 торпедных аппаратов калибра 533 или 650 мм для самообороны и запуска специализированных средств: акустических буёв, мин, спецсредств.

Схема подводного запуска баллистической ракеты с подводной лодки типа «Огайо»

Неядерное (условно, многие управляемые боеприпасы имеют или имели разработанную ядерную боеголовку) вооружение атомных лодок с ранних этапов было представлено как торпедами средних и больших калибров, так и крылатыми ракетами.

«Аметист» и «Малахит» в шахтах стали первым оружием, запускаемым из-под воды. Сегодня их заменяют «Гарпун», «Томагавк» («Сифвулф») и «Калибр», «Оникс», «Циркон» (российские лодки проекта 855 «Ясень»).

Интересно: знаменитые российские низколетящие гиперзвуковые ракеты создавались именно для подводных лодок и сначала предназначались для уничтожения кораблей.

Запуск баллистической ракеты UGM-133 Trident-II

Начиная с четвертого поколения АПЛ-охотников оснастили универсальными пусковыми устройствами с барабанными «магазинами» для запуска торпед, крылатых ракет, а так же ракет класса «поверхность-поверхность».

Им на смену приходят унифицированные варианты для упрощенного запуска из торпедных аппаратов: двигатель ракеты при таком запуске включается далеко от АПЛ, а первая стадия запуска происходит как у торпеды, сжатым воздухом.

Описание конструкции

Общее расположение тип «С» серии IX-бис.

Все подводные лодки типа «С» серии IX-бис имели полуторакорпусную конструкцию булевой формы легкого корпуса. Носовая оконечность булей была приподнята вверх до уровня ватерлинии. Рубка конструктивно отличалась только высотой ограждения для меньшего залива водой при движении в надводном положении. Внутри корпус состоял из семи водонепроницаемых отсеков разделенных шестью переборками:

• Первый (торпедный) отсек предназначен для установки торпедных аппаратов, прибора управления торпедной стрельбой, стеллажей с запасными торпедами, откидными легкосплавными койками для отдыха экипажа.
• Второй (аккумуляторный) отсек предназначен для размещения носовой группы аккумуляторных батарей, каюты командира, жилых помещений офицерского состава, кают-компании, камбуза.
• Третий (центральный пост) отсек-убежище: над отсеком расположена боевая рубка и ограждение выдвижных устройств.
• Четвёртый отсек: аккумуляторный, 62 элемента кормовой группы аккумуляторных батарей, жилые помещения старшин.
• Пятый отсек: дизельный.
• Шестой отсек: электромоторный.
• Седьмой отсек-убежище: торпедный, жилое помещение для рядового личного состава.

В отсеках имелись места для хранения , боеприпасов, запасов продовольствия. Под полами в трюме располагались топливные и балластные цистерны.

Торпедный отсек.

Корпус

Субмарины типа «С» IX-бис серии имели смешанную клёпано-сварную конструкцию, лёгкий корпус был сварным и определял длину лодки, его обводы обеспечивали хорошую мореходность, а прочный изготавливался на заклёпках. В носовой части устанавливались пилы сетепрорезателя, но при испытаниях зафиксирована неэффективность данного устройства и в последующем на некоторых лодках они были демонтированы. Девять цистерн главного балласта разделялись на три группы: кормовую, среднюю и носовую. Нумерация цистерн соответствовала немецким правилам нумерации отсеков, шпангоутов, балластных цистерн и начиналась с кормы. При ходовых испытаниях обнаружилось ухудшение мореходных качеств при заполнении второй цистерны, ввиду чего или не заполняли её дополнительным запасом топлива или не развивали полный ход в надводном положении. Система всплытия была весьма эффективна за счёт продувки цистерн отработанными газами или сжатым воздухом системы аварийного продува, который хранился в 14 баллонах ёмкостью по 410 литров. Рубка, мостик имели открытый или закрытий вид в зависимости от завода-изготовителя.

Энергетическая установка и ходовые качества

Энергетическая установка состояла из:

• двух дизельных двигателей марки 1Д производства Коломенского завода мощностью по 2000 л.с. каждый для движения в надводном положении,
• двух электродвигателей ПГ 72/35 мощностью по 550 л.с. каждый.

Энергоснабжение субмарины обеспечивали аккумуляторные батареи, которые выполняли роль источника тока для электродвигателей при движении в подводном положении.
Максимальная скорость составляла:

• в надводном положении,
• при движении под водой.

Дальность плавания доходила:

• в надводном положении ,
• в подводном положении .

Глубина погружения:

• рабочая — 80 метров,
• максимальная — 100 метров.

Экипаж и обитаемость

Кают компания лодок тип «С» серии IX-бис.

Численный состав экипажей субмарин этой серии насчитывал 42-48 подводников разных званий:

• 6-10 офицеров,
• 1 мичман,
• 11-16 старшин,
• 20-26 матросов.

Обитаемость данной серии была вполне приемлемой для жизнедеятельности экипажа, первый и седьмой торпедные отсеки были оборудованы для размещения краснофлотцев, во втором располагались оборудованные места для отдыха командира и офицеров, в пятом находились места для приёма пищи, санитарной гигиены экипажа, жилые помещения среднего командного состава. Система внутренней вентиляции состояла из двух вентиляторов и для очистки воздуха под водой использовались 9 машинок регенерации воздуха РВ-2 с патронами заполненными каустической содой в количестве 1300 штук. При долгих погружениях и нахождением под водой до трёх суток для нормализации состава воздуха применялись 15 баллонов с кислородом.

Общие сведения

Подводные лодки типа «С» серии IX-бис были построены в 30-40 годах прошлого века как модернизация типа «С» серии IX с заменой немецких двигателей, приборов и навигационного оборудования отечественными аналогами. Всего была заложена 41 субмарина, построено 38 лодок, в годы Великой Отечественной войны потеряно 12. Этот тип был самым многочисленным по количеству построенных и вступивших в строй подлодок, строительство осуществлялось на шести судостроительных заводах, распределение на службу происходило по всем флотам: Балтийскому, Северному, Тихоокеанскому и Черноморскому.

Устройство подводной лодки

Дата

Категория: Транспорт

Подводная лодка британского военно-морского флота «Апхоулдер» («Союзник»)

Подводные лодки безо всякого труда плавают по водной поверхности. Но в отличие от всех остальных кораблей могут опускаться на дно океана и в некоторых случаях месяцами плавать в его глубинах. Весь секрет в том, что подлодка имеет уникальную двухкорпусную конструкцию.

Между ее внешним и внутренним корпусами находятся специальные отделения, или балластные цистерны, которые могут заполняться морской водой. При этом увеличивается полный вес подлодки и соответственно уменьшается ее плавучесть, то есть способность держаться на поверхности. Вперед лодка движется за счет работы гребного винта, а погрузиться ей помогают горизонтальные рули, названные гидропланами.

Внутренний стальной корпус подлодки рассчитан на то, чтобы выдерживать огромное давление воды, которое растет с глубиной. В погруженном состоянии держаться устойчиво кораблю помогают дифферентные цистерны, расположенные вдоль киля. Если надо всплывать, то на подлодке освобождают от воды, или, как говорят, продувают балластные цистерны. Подлодке помогают идти нужным курсом такие навигационные средства, как перископы, радар, (радиолокатор), сонар (гидролокатор) и спутниковые системы связи.

На изображении сверху, показанная в разрезе ударная британская подлодка водоизмещением 2455 тонн и длиной 232 фута может двигаться со скоростью 20 миль в час. Пока лодка находится у поверхности, ее дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию. Эта энергия запасается в аккумуляторных батареях и расходуется затем в подводном плавании. Атомные подводные лодки используют ядерное топливо, чтобы превратить воду в перегретый пар для работы ее паровых турбин.

Как погружается и всплывает подлодка?

Когда подлодка находится на поверхности, говорят, что она пребывает в состоянии положительной плавучести. Тогда ее балластные цистерны в основном заполнены воздухом (ближний рисунок справа). При погружении (средний рисунок справа) судно приобретает отрицательную плавучесть, так как воздух из балластных цистерн выходит через выпускные клапаны, и емкости заполняются водой через водозаборные порты. Чтобы двигаться на определенной глубине в погруженном состоянии, на подлодках используют технику уравновешивания, когда сжатый воздух нагнетается в балластные цистерны, а водозаборные порты остаются открытыми. При этом и наступает нужное состояние нейтральной плавучести. Для всплытия (дальний рисунок справа)с помощью сжатого воздуха, хранящегося на борту, выталкивают воду из балластных цистерн.

На подлодке мало свободного места. На верхнем рисунке моряки едят в кают-компании. В правом верхнем углу — американская подлодка в надводном плавании. Справа на фотографии — тесный кубрик, где спят подводники.

Чистый воздух под водой

На большинстве современных подлодок пресную воду делают из морской. И запасы свежего воздуха также делают на борту — разлагая пресную воду с помощью электролиза и освобождая из нее кислород. Когда подлодка курсирует вблизи поверхности, она с помощью прикрытых колпаками шноркелей — приспособлений, выставленных над водой, забирает свежий и выбрасывает отработанный воздух. В этом положении над боевой рубкой лодки оказываются на воздухе, кроме шноркелей, перископ, антенна радиосвязи и другие надстроечные элементы. Качество воздуха на подлодке контролируется ежедневно, чтобы обеспечивать нужное содержание кислорода. Весь воздух проходит через скруббер, или газоочиститель, для устранения загрязнений. Отработавшие газы выходят через отдельный трубопровод.

Прочность и водонепроницаемость

От этих важнейших характеристик зависит живучесть ПЛ. Их обеспечивает особая конструкция корпуса субмарины, который в свою очередь может состоять из двух корпусов – прочного и легкого или только из прочного. В первом случае речь идет о российских подводных лодках, во втором – об американских.

Прочный корпус принимает на себя давление воды, для чего ему придается специальная оптимальная форма. Внутри прочного корпуса находятся все основные системы и устройства подводной лодки. Для создания прочных корпусов используются в основном высокопрочные легированные стали и титановые сплавы. Толщина обшивки прочного корпуса при диаметре 8-12 м может составлять от 40 до 60 мм и более.

Отсеки АПЛ

Легкий корпус обеспечивает оптимальное обтекание во время плавания. Для обеспечения радиолокационной невидимости его «одевают» в специальное противорадиолокационное, звукоизолирующее резиновое покрытие. Внутри легкого корпуса размещаются балластные и топливные (для ДЭПЛ) цистерны, рулевые тяги и гидроакустические антенны.

В подводном положении межкорпусное пространство заполняется водой. Так-как давление на легкий корпус снаружи и изнутри уравновешено, нет необходимости делать его прочным. Толщина обшивки легкого корпуса составляет, как правило, от 8 до 16 мм.

Разделение на отсеки обеспечивают подводной лодке дополнительную живучесть. Отсеки отделены друг от друга водонепроницаемыми дверями-переборками с быстродействующими запирающими устройствами.

Ракетный отсек АПЛ Юрий Долгорукий

Примерный перечень отсеков ДЭПЛ: носовой и кормовой торпедные отсеки; отсек главных гребных электродвигателей и электростанция; машинный отсек; жилые помещения команды; центральный пост.

«Странные» лодки Хирохито

Идея «скрестить» надводный корабль-авианосец и подводную лодку, как это ни удивительно, тоже появилась в период Первой мировой. 

Япония одной из первых ухватилась за такую возможность. Если раньше базирующиеся на борту подводной лодки самолеты применяли лишь в целях разведки, то японцы мечтали о бомбардировках далеких и недосягаемых территорий. Так родилась идея снабдить «подводный» самолет парой бомб. Страна восходящего солнца даже испытала концепцию на практике. 

Первую субмарину с возможностью перевозки самолетов японцы построили уже к 1932 году. Подводная лодка I-5 проекта J-1M получила герметичный ангар, где мог помещаться маленький гидроплан. Обеспечить герметизацию щелей в большом люке ангара оказалось сложной инженерной задачей. Кран, который цеплял самолет, часто отказывал в условиях соленой морской воды. Самолет просто спускали на воду при помощи крана, а потом точно так же подбирали.

В 1935 году японский флот получил лодку – I-6 проекта J-2. Ангар увеличенного объема позволил разместить там гидросамолет Watanabe E9W. Он представлял собой биплан с двумя поплавками, оснащенный двигателем Hitachi Tempu II мощностью в 300 лошадиных сил, который вращал двухлопастный деревянный винт постоянного шага.

Самолет можно было легко собирать и разбирать прямо на палубе подводной лодки, что стало несомненным плюсом. 

Были слишком очевидны и недостатки лодок I-5 и I-6. Подготовка к старту и сам запуск требовали много времени и сил, что в условиях войны было чревато потоплением субмарины.

Так появился более удачный проект подводного авианосца J-3. Ангар субмарины вмещал уже два самолета, а для их взлета использовали катапульту и трамплин. 

Лодку I-7 спустили на воду в 1939 году, а немного позже достроили I-8. Незадолго до атаки на Перл-Харбор японский Военно-морской флот пополнила еще одна похожая субмарина – I-9 проекта A1, который включал в себя всего три подводные лодки, каждая из которых несла один гидросамолет.

Полученный японцами опыт позволил создать и первый по-настоящему массовый подводный авианосец в истории. Летом 1942 года японцы спустили на воду лодку I-15 проекта B1.

Важной отличительной особенностью более поздних японских лодок был возросший воздушный потенциал. 

В сентябре 1942 года самолет Yokosuka E14Y, доставленный лодкой I-25 типа B1, совершил налет на территорию штата Орегон, сбросив две 76-килограммовые зажигательные бомбы.

Предполагалось, что они спровоцируют пожары в лесных массивах с последующим ущербом для экономики. Но этого не случилось.

Зато субмарина I-25 вошла в историю: рейд Yokosuka E14Y стал единственным случаем бомбардировки континентальной части США с самолета за всю Вторую мировую.

Практически полное отсутствие у Японии тяжелых бомбардировщиков лишало страну возможности ковровых бомбардировок США, так что воздушные авианосцы стали единственной отдушиной. 

Настоящей же мини-революцией были японские субмарины типа I-400, первые из которых завершили в 1944-1945-х. Главное – в том, что каждая такая субмарина имела серьезную авиагруппу, включавшую до четырех бомбардировщиков Aichi M6A Seiran. В походном состоянии самолеты хранили в ангаре, который находился в рубке. Все оперение гидросамолетов складывалось так, чтобы не выходить за радиус воздушного винта. Для их запуска на лодках применяли стартовую катапульту и стартовые рельсы.

Несмотря на свои недоставки, бомбардировщики Aichi M6A Seiran появись они неожиданно, могли пустить на дно американский эсминец или фрегат, нанести серьезный урон крейсеру или авианосцу. 

В целом масштабы войны на Тихом океане были таковы, что подводные авианосцы не могли принести победу Стране восходящего солнца. Даже если бы их построили значительно большей серией. Максимум, на что можно было рассчитывать, — удачное проведение воздушной разведки.

Дифферентовка

Цистерны вспомогательного балласта

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.

Практически, невозможно принять в уравнительную цистерну ровно столько, чтобы лодка без хода «зависла» на постоянной глубине. Постоянно требуется то принимать, то откачивать балласт. На современных ПЛ для этой цели имеется автомат — стабилизатор глубины. Однако надёжность его невысока, и диапазон работы ограничен. Поэтому постановка на стабилизатор глубины и снятие с него — это целый комплекс действий, с соблюдением особого режима эксплуатации лодки.

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 цистерны

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.

Если попытаться компенсировать вес торпед и ракет за счёт главного балласта, тот должен быть переменным, то есть в ЦГБ должен оставаться пузырь воздуха, а он «гуляет» (подвижен) — наихудшая для дифферентовки ситуация. Погруженная ПЛ при этом практически теряет управляемость, по выражению одного автора, «ведет себя как взбесившаяся лошадь». В меньшей степени это справедливо и для уравнительной цистерны. Но главное, если ею компенсировать большие грузы, придется увеличить её объём, а значит, количество сжатого воздуха, необходимого для продувания. А запас сжатого воздуха на лодке — самое ценное, его всегда мало и он трудно восполним.

Цистерны кольцевого зазора

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.

Вооруженные до зубов лодки типа «Огайо»

Самая тяжеловооруженная субмарина в мире несет 24 баллистических ракетоносителя типа «Трайдент-2». Даже у «Акул» меньше, ведь они несут носители, аналогичные наземным. У «Огайо» они компактные, для подводных лодок.

Вместо них несколько лодок этого класса получили боезапас в 154 крылатые ракеты «Томагавк», которых хватит на целую локальную войну. Впрочем, боеголовок ракет одного «Огайо» хватило бы, чтобы стереть начисто небольшую страну.

Удивительно, но эта махина звучит «всего» на 102 дБ, то есть чуть громче раскатов грома. Для подводного судна это сущие пустяки, которые едва ли распознаваемы при максимальном погружении «Огайо» на 550 метров.

Создаваемая одновременно с «Акулой», «Огайо» оказалась намного перспективнее, дешевле и многофункциональнее. Судя по всему, это единственный подводный ракетоносец, умеющий и ракеты, и торпеды, и боевых пловцов, и глубоководные аппараты запускать.

Ходят упорные слухи, что одна или две лодки этого типа переоборудованы в подводные транспорты для перевозки грузов особо важного назначения. Которые обычным войскам и погранслужбам никогда не найти, не распознать