Корпус подводной лодки - Submarine hull

Подводная лодка времен Второй мировой войны, демонстрирующая типичное сочетание корабельного неводонепроницаемого внешнего корпуса с громоздким прочным корпусом внизу.

А корпус подводной лодки состоит из двух основных компонентов: легкий корпус и прочный корпус. Легкий корпус (кожух в британском употреблении) подводная лодка внешний негерметичный корпус что обеспечивает гидродинамически эффективная форма. Прочный корпус - это внутренний корпус подводной лодки, который сохраняет структурную целостность с разницей между внешним и внутренним давлением на глубине.

Формы

Тип XXI Подводная лодка, конец Второй мировой войны, с прочным корпусом, почти полностью заключенным в легкий корпус

Современные подводные лодки обычно сигара -образный. Эта конструкция, которая уже была видна на очень ранних подводных лодках, называется "каплевидный корпус ", и был создан по образцу тел киты. Значительно снижает гидродинамическую тащить на подлодке при погружении, но уменьшает мореплавание возможности и увеличивает сопротивление при всплытии.

История

Концепция внешнего гидродинамически обтекаемого легкого корпуса, отделенного от внутреннего прочного корпуса, была впервые представлена в ранней подводной лодке. Иктинео I разработан Каталонский изобретатель Нарсис Монтуриоль в 1859 г.^[1]^[2] Однако, когда военные подводные лодки вступили в строй в начале 1900-х годов, ограничения их двигательных установок вынудили их большую часть времени работать на поверхности; Их конструкция корпуса была компромиссом: внешние корпуса напоминали корабль, что позволяло хорошо плавать на поверхности, а относительно обтекаемая надстройка сводила к минимуму сопротивление под водой. Из-за низких подводных скоростей этих подводных лодок, обычно значительно ниже 10 узлы (19 км / ч) повышенное сопротивление для подводного плавания обычного корабля, такого как внешний корпус, считалось приемлемым. Только в конце Второй мировой войны, когда технологические усовершенствования позволили проводить более быстрые и продолжительные операции под водой, а усиление наблюдения со стороны вражеской авиации вынудило подводные лодки большую часть времени проводить под водой, конструкция корпуса снова стала каплевидной, чтобы уменьшить сопротивление и сопротивление воды. шум. USS Альбакор (АГСС-569) была уникальной исследовательской подводной лодкой, которая стала пионером американской версии каплевидной формы корпуса (иногда называемой «корпусом Альбакора») современных подводных лодок. На современных военных подводных лодках внешний корпус (а иногда и гребной винт) покрыт толстым слоем специальной звукопоглощающей резины или безэховое покрытие, чтобы затруднить обнаружение подводной лодки активными и пассивными сонар.

Типы

Все малые современные подводные лодки и подводные аппараты, как и самые старые, имеют одинарный корпус. Однако для больших подводных лодок подходы разделились. Все советские тяжелые подводные лодки построены с двойной корпус конструкции, но американские подводные лодки обычно однокорпусные. У них все еще есть легкие секции корпуса в носовой и кормовой частях, в которых размещены главные балластные цистерны и которые обеспечивают гидродинамически оптимальную форму, но основная, обычно цилиндрическая, секция корпуса имеет только один слой обшивки.

Легкий корпус

Двойной корпус подводной лодки отличается от двойного корпуса корабля. Внешний корпус, фактически образующий форму подводной лодки, называется внешним корпусом, кожухом или легким корпусом. Этот термин особенно подходит для строительства российских подводных лодок, где легкий корпус обычно изготавливается из тонкой стальной пластины, так как он имеет одинаковое давление с обеих сторон. Легкий корпус можно использовать для установки оборудования, которое, если прикрепить его непосредственно к прочному корпусу, может вызвать ненужные нагрузки. Подход с двойным корпусом также экономит пространство внутри прочного корпуса, так как кольцевые ребра жесткости и продольные элементы могут быть расположены между корпусами. Эти меры помогают минимизировать размер прочного корпуса, который намного тяжелее легкого корпуса. Кроме того, в случае повреждения подводной лодки легкий корпус получает часть повреждений и не нарушает целостность судна, если прочный корпус не поврежден.

Прочный корпус

Внутри внешнего корпуса находится прочный корпус, или корпус высокого давления, который действительно выдерживает внешнее давление и имеет внутри нормальное атмосферное давление. Прочный корпус, как правило, изготавливается из толстой высокопрочной стали со сложной структурой и большим запасом прочности и разделен водонепроницаемыми переборки на несколько отсеки. Прочный и легкий корпуса не разделены и образуют трехмерную конструкцию повышенной прочности. Пространство между корпусами используется для установки некоторого оборудования, для работы которого не требуется постоянное давление. Список существенно различается для разных подводных лодок и обычно включает в себя разные резервуары для воды / воздуха. У однокорпусной подводной лодки легкий и прочный корпус одинаковы, за исключением носа и кормы.

Конструкции прочного корпуса требуют высокой точности. Это верно независимо от его размера. Даже отклонение на один дюйм (25 мм) от круглости поперечного сечения приводит к снижению гидростатической нагрузки более чем на 30 процентов.^[3] Незначительным отклонениям противодействуют кольца жесткости, и общая сила давления в несколько миллионов продольно ориентированных тонн должна быть равномерно распределена по корпусу с помощью корпуса с круглым поперечным сечением. Эта конструкция наиболее устойчива к сжимающее напряжение а без него ни один материал не смог бы противостоять давлению воды на подводных глубинах. Корпус подводной лодки требует дорогих поперечная конструкция, при этом кольца жесткости расположены чаще, чем продольные. Никакие детали корпуса не могут иметь дефектов, а все сварные соединения проверяются несколько раз разными методами.

Подводные лодки типа "Тайфун" имеют несколько прочных корпусов, которые упрощают внутреннюю конструкцию, делая судно намного шире, чем у обычной подводной лодки. В основном корпусе субмарины два длинных прочных корпуса лежат параллельно третьему, меньшему по размеру прочному корпусу над ними (который выступает чуть ниже паруса) и двум другим прочным корпусам для торпед и рулевого механизма. Это также значительно увеличивает их живучесть - даже если один прочный корпус будет поврежден, члены экипажа другого находятся в безопасности, и вероятность затопления меньше.

Глубина погружения

В глубина погружения не может быть легко увеличен. Простое увеличение толщины корпуса увеличивает вес и требует уменьшения веса бортового оборудования, что в конечном итоге приводит к батискаф. Это доступно для гражданских исследовательских подводных аппаратов, но не для военных подводных лодок, поэтому их глубина погружения всегда была ограничена современными технологиями.

Корпуса подводных лодок времен Первой мировой войны были построены из углеродистой стали, а испытательные глубины обычно не превышали 100 метров (328 футов). Во время Второй мировой войны была введена высокопрочная легированная сталь, позволяющая работать на глубине до 200 метров (656 футов), послевоенные расчеты показали, что в конце войны немецкие войска могли разрушать глубину более 300 метров Тип VII Подводные лодки. Высокопрочная легированная сталь по-прежнему является основным материалом для подводных лодок сегодня с пределом глубины 250–350 метров (от 820 до 1148 футов), который не может быть превышен на военной подводной лодке без ущерба для других характеристик. Чтобы превысить этот предел, было построено несколько подводных лодок с титан корпуса. Титан имеет лучшее соотношение прочности и веса и долговечность, чем большинство сталей, и не обладает магнитными свойствами. Советские власти особенно любили титановые подводные лодки, поскольку они разработали специальные высокопрочные сплавы, построили промышленность по производству титана по доступным ценам и имеют несколько типов титановых подводных лодок. Титановые сплавы позволяют значительно увеличить глубину, но другие системы также нуждаются в перепроектировании, поэтому испытательная глубина была ограничена до 1000 метров (3281 фут) для Советская подводная лодка Комсомолец, самая глубоководная военная подводная лодка. An Подводная лодка класса Альфа возможно, успешно работал на высоте 1300 метров (4265 футов),^[4] хотя непрерывная работа на таких глубинах была бы чрезмерной нагрузкой для многих подводных систем. Несмотря на преимущества, высокая стоимость строительства титановой подводной лодки привела к тому, что после окончания холодной войны от нее отказались.

Другие типы

Есть примеры более двух корпусов внутри подводной лодки. В легком корпусе подводных лодок класса «Тайфун» расположены два основных прочных корпуса, третий прочный корпус меньшего размера, составляющий большую часть паруса, два других - для торпед и рулевого механизма, а между главными корпусами - 20 БРПЛ MIRV вместе с балластными цистернами и некоторыми другими системами. В Королевский флот Нидерландов Dolfijn- и Potvisподводные лодки класса размещались три основных прочных корпуса. Русская подводная лодка Лошарик способен погружаться на глубину более 2000 м благодаря своему многосферическому корпусу.