Быстрый поиск

На дне океана. Часть третья.



Океан - преодоление трудностей


Анализ обобщенной формулы начнем в приложении к подводным лодкам. К таким аппаратам, как известно, предъявляются весьма высокие требования в отношении их функциональных возможностей, то есть к скорости хода, эффективности оружия, длительности пребывания в море, условиям обитаемости личного состава. По этим причинам вес всего, что должно находиться на подводной лодке, оказывается (при самом строгом его ограничении) весьма большим и, как правило, превышает вес корпуса. Естественно, стремясь уменьшить общий вес подводной лодки, конструкторы пытаются добиться этого и за счет снижения веса самого корпуса. Именно с целью получения наименьшей величины веса корпуса его делают в виде цилиндра со сферическими оконечностями, так как при такой форме корпус под действием внешнего давления работает только на сжатие при полном использовании всего материала. Сопротивляемость внешнему давлению определяется толщиной и диаметром корпуса, а также прочностными характеристиками материала. С другой стороны, от размеров корпуса, а также удельного веса материала, из которого он изготовлен, зависит и его вес.

Полный вес корпуса со всеми корпусными конструкциями обычно составляет 0,35—0,40 от общего веса подводной лодки. В этом случае при применении для корпусов подводных лодок высокопрочной легированной стали (с пределом текучести более 60 кг/мм2) они могут погружаться на глубину около 300 м (по зарубежным данным).

Если принять во внимание высокие функциональные возможности подводных лодок, то такие глубины погружения следует считать значительными.

При проектировании подводных лодок бывают случаи, когда улучшение условий размещения личного состава, создание для команды кают, столовых, медицинских и других помещений вызывает появление в корпусе избыточных объемов, а значит, избыточной плавучести. Нарушается основное уравнение равновесия, и вследствие превышения сил плавучести подводная лодка теряет способность погружаться.

Однако в этом случае задача компенсации избыточной плавучести не вызывает затруднений и решается, как правило, за счет увеличения толщины корпуса, а следовательно, и его веса, либо за счет приема твердого балласта.

Наибольшие трудности возникают при решении обратной задачи, когда в процессе проектирования устанавливается нарушение основного условия равновесия из-за превышения сил веса над силами плавучести, а полученная в проектных расчетах предельная глубина погружения подводной лодки оказывается недостаточной.

В этом случае решение задачи наиболее просто достигается за счет уменьшения веса энергоустановок, оружия и всей остальной «начинки» подводной лодки до такой степени, чтобы восстановить условие равновесия. Используя снижение веса оборудования подводной лодки для увеличения толщины и веса корпуса, можно существенно повысить и глубину ее погружения. При этом неминуемо соответствующее снижение других ее характеристик.

Этот путь привел к созданию экспериментальных подводных лодок. Так, например, на экспериментальной подводной лодке «Дельфин» (США), построенной в 1968 году, оставлен только один торпедный аппарат для глубоководных испытаний оружия, применена дизель-электрическая энергоустановка для кратковременного режима подводного хода с малой скоростью и сокращен личный состав. Полученная при этом экономия в весе использована для увеличения толщины корпуса, который был сделан двойным и уменьшенного диаметра. Хотя для корпуса подводной лодки «Дельфин» применена такая же сталь, как и для обычных подводных лодок, ее глубину погружения удалось увеличить примерно до 900 м.

Дальнейшие шаги в направлении увеличения прочности корпуса, а, следовательно, и его веса за счет снижения полезной нагрузки привели к созданию аппаратов с большими глубинами погружения, но с ограниченными функциональными возможностями их использования.

Этот путь имеет свой предел, определяемый тем состоянием, когда вес всего полезного оборудования становится равным нулю. Однако и в этом случае общий вес корпуса не должен превышать суммы сил плавучести.

Для каждого вида материала и конструкции корпуса подводного аппарата можно указать предел, исключающий физическую возможность дальнейшего увеличения глубины погружения, даже при отсутствии всякого оборудования внутри корпуса.

С целью решения проблемы увеличения предельных глубин погружения целесообразна разработка новых марок высокопрочных сталей. Но возможен и другой путь преодоления трудностей, использовать для изготовления корпуса более легкие материалы, удельная прочность которых, то есть отношение предела прочности к удельному весу, значительно превышает удельную прочность сталей. Эта идея была реализована в 1964 году при постройке малой исследовательской подводной лодки «Алюминаут» с глубиной погружения 4 500 м. Ее корпус (диаметром 2,1 м) выполнен из алюминиевого сплава с пределом текучести 45 кг/мм2.

По характеристикам удельной прочности для глубоководных подводных лодок весьма перспективными считаются титановые сплавы и стеклопластики, удельный вес которых соответственно в 1,7 и в 4,6 раза меньше, чем у стали. По зарубежным данным, технологическое освоение этих материалов позволит достигнуть для подводных лодок глубин около 2 000 м, а для глубоководных аппаратов — до 4 000 — 6 000 м. Однако поисковые работы, связанные с применением этих материалов для глубоководной техники, еще не вышли из стадии экспериментальных исследований.

 Еще большие перспективы в достижении предельных глубин океана связывают со стеклокерамическими материалами. Эксперименты на стеклянных сферах показывают, что хрупкие стеклянные и керамические материалы в условиях сильного сжатия характеризуются большой твердостью и высокой прочностью при сравнительно небольшом весе. При значительных напряжениях сжатия местные изгибающие или ударные нагрузки не приводят к появлению растягивающих напряжений и разрушению стеклокерамической конструкции, так как в этих условиях они вызывают только некоторую неравномерность в распределении напряжений сжатия. Преимуществом этих материалов считается также возможность создания из них прочных, прозрачных сфер глубоководного аппарата, обеспечивающих широкий обзор. (Любопытно, что, согласно легенде, впервые именно в прозрачном стеклянном сосуде, прикрепленном цепями к судну, на глубину до 90 м опускался Александр Македонский.)

 

Рекомендуем почитать!

kupola-izobretenie-parashyuta
Изобретение настоящего парашюта приписывают Котельникову. На...ДАЛЕЕ .....927
zhizn-grazhdanina-drevnej-gretsii
Богатые горожане принимали энергичное участие в коллективной...ДАЛЕЕ .....1367
obshchee-predstavlenie-o-protsesse-vyvetrivaniya
Преобразование горной породы на почву происходит в результате...ДАЛЕЕ .....618
zagadochnoe-ischeznovenie-eskimosov
Джо Лабелль решил как-то раз навестить своих...ДАЛЕЕ .....1069
diagramma-gertsshprunga-ressela-rozhdenie-zvezd
Удобным способом классификация звезд является диаграмма...ДАЛЕЕ .....757
kak-zapomnit-bystro-i-mnogo
Учимся запоминать. В наше время запоминание большого...ДАЛЕЕ .....976
В XIХ-ом веке была популярной точка зрения, выдвинутая А. А....ДАЛЕЕ .....900
uvelichenie-kolichestva-lda-v-antarktike
Почему Антарктида увеличивается из-за глобального потепления? -...ДАЛЕЕ .....928
В качестве справочного материала по электронным лампам...ДАЛЕЕ .....954
strannaya-gibel-imperii-inkov-versiya
Инки – это не только золото, это еще и древняя...ДАЛЕЕ .....1436
kto-i-kogda-izobrel-kolyuchuyu-provoloku
История изобретения колючей проволоки. Интересно, что колючая...ДАЛЕЕ .....1511
ochki-elektronnye-empower
  Очки emPower! могут автоматическом режиме или по команде...ДАЛЕЕ .....479
spetsialisty-po-filtratsii
В океане, растения представляют собой самые простые и...ДАЛЕЕ .....430
prochee-vkontakte
Безопасный протокол https Все доступные...ДАЛЕЕ .....637
atomy-i-elementy
Атомы и элементы - одни из основных понятий, которые...ДАЛЕЕ .....1208
chto-takoe-yasnovidenie
Ясновидение   Все мы мечтаем знать наверняка что...ДАЛЕЕ .....978
bluzhdayushchie-mogily-mistika-ili-realnost
Блуждающие могилы   Только представьте на...ДАЛЕЕ .....1035
podrobnee-o-tsiklonakh
  НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРОВ В...ДАЛЕЕ .....521
dublirovanie-khranilishcha-dlya-avto
Во всем мире существует проблема нехватки гаражей....ДАЛЕЕ .....850
elektrony-v-atomakh
В атоме отсутствуют какие-либо трубки малого сечения, по...ДАЛЕЕ .....422
kakie-rastenie-proizrastayut-v-tundre
Растительный мир тундры   В суровой Антарктике...ДАЛЕЕ .....1291
kultura-avstralijskikh-aborigenov
Более 40 тыс. лет назад Австралия уже была населена. В...ДАЛЕЕ .....731
organicheskie-elektronnye-ustrojstva
Ученые Тель-авивского университета (Израиль) создали новую...ДАЛЕЕ .....828
mozhet-li-som-proglotit-cheloveka
Сома во многих странах считают потенциально опасным для жизни...ДАЛЕЕ .....3182
pochemu-goryat-ushi
Случалось ли, чтобы у вас горели...ДАЛЕЕ .....773
fundamentalnye-issledovaniya-elektrotekhnologii
Ирвинг Ленгмюр родился в 1881 году в Бруклине (США). В 1903...ДАЛЕЕ .....964
kratkaya-istoriya-sozdaniya-dvigatelya-rabotayushchego-na-dizelnom-toplive
Первые разработки двигателя работающего на дизельном топливе...ДАЛЕЕ .....1028
fundamentalnaya-svyaz-piramidy-zhizni-bakterii
Среди одноклеточных организмов лишь бактерии и сине-зеленые...ДАЛЕЕ .....418
machu-pikchu-kamennyj-gorod
Высоко в Перуанских горах в средневековье существовал...ДАЛЕЕ .....931