Остойчивость подводных лодок

Остойчивостью называется способность подводной лодки, выведенной из положения равновесия под воздействием внешних сил, вновь возвращаться в первоначальное положение после прекращения действия этих сил [41]. Таким образом, остойчивость — свойство ПЛ, проявляющееся только при отклонении ее от положения равновесия. Остойчивость, наряду с плавучестью, является важнейшим мореходным качеством ПЛ. Плавучесть обеспечивает возможность равновесия подводной лодки при определенной посадке, а остойчивость — способность сохранять это положение.

Анализ остойчивости подводной лодки производится для надводного и подводного положений, а также для периода погружения и всплытия. Рассматривают также остойчивость в позиционном положении, а для дизельных ПЛ — и с топливом в перегрузку.

При переходе из одного положения в другое остойчивость подводной лодки претерпевает не только количественные, но и качественные изменения.

В надводном положении остойчивость подводной лодки ничем не отличается от остойчивости надводного корабля и представляет остойчивость формы, ибо остойчивость веса при этом, как правило, отрицательна.

Обычно подводная лодка остойчива лишь до наклонений определенной величины, причем эти пределы для различных лодок и наклонений в различных плоскостях различны. Поэтому во избежание ошибок сначала проверяют, остойчива ли лодка хотя бы при малых наклонениях от положения равновесия, а затем исследуют ее остойчивость на больших наклонениях и определяют пределы остойчивости.

Если подводная лодка остойчива при малых наклонениях из положения равновесия, то говорят, что в этом положении она имеет положительную начальную остойчивость. Нужно сразу же предостеречь от двух возможных ошибок.

Во-первых, не следует считать, что ПЛ обладает какими-то двумя разными видами остойчивости — начальной и на больших наклонениях. Существует единое мореходное качество корабля — остойчивость и различные формы ее проявления, которые исследуются различными методами. При изучении начальной остойчивости на первый план выдвигается противодействие ПЛ начальным отклонениям от положения равновесия, то есть способность сохранения ею этого положения. В соответствии с этим, строго говоря, рассматриваются даже не сами отклонения, а лишь тенденции к ним и реагирование на них находящейся в равновесии подводной лодки.

При исследовании остойчивости на больших наклонениях, наоборот, на первый план выдвигается вопрос о величинах отклонений, до которых ПЛ еще сохраняет способность возвращаться в исходное положение равновесия.

Во-вторых, неверно сводить различие между начальной остойчивостью и остойчивостью при больших наклонениях только к различию математических методов исследования, то есть к использованию в одном случае линейной, а в другом нелинейной теории остойчивости. Как показано выше, различны также и цели исследования.

В надводном положении остойчивому положению равновесия соответствует расположение поперечного метацентра m выше центра тяжести лодки G, а неостойчивому — ниже центра тяжести G (рис. 3.2).

Возвышение метацентра над центром тяжести подводной лодки называется метацентрической высотой. Соответственно, возвышение поперечного метацентра m над центром тяжести лодки G называется поперечной метацентрической высотой h, а возвышение продольного метацентра М над центром тяжести лодки G — продольной метацентрической высотой Н. При отсутствии у лодки крена и дифферента метацентрические высоты h и Н определяются для надводного положения выражениями:

При плавании в погруженном положении действующая ватерлиния отсутствует, метацентрический радиус обращается в ноль, и остойчивость определяется остойчивостью веса. Формулы для погруженного положения принимают вид

Из приведенных соотношений видно, что если в погруженном положении центр тяжести корабля окажется выше центра величины постоянного плавучего объема, то подводная лодка будет обладать отрицательной остойчивостью и перевернется. В связи с этим для возможности плавания в подводном положении необходимо, чтобы ЦВ постоянного плавучего объема располагался выше ЦТ лодки. Наружный непроницаемый корпус, оказывающий существенное влияние на остойчивость ПЛ в надводных положениях, не влияет на ее подводную остойчивость, т.к. сохраняет свою непроницаемость только до погружения подводной лодки. Положение ЦБ в подводном положении определяется в основном прочным корпусом. Поскольку существенное повышение Zc за счет прочного корпуса не представляется возможным, то при проектировании ПЛ необходимо уделять особое внимание рациональному размещению оборудования с целью получения более низкого положения ЦТ.

Минимально допустимые значения метацентрических высот h и Н при нормальных условиях надводного и подводного положений плавания зависят от типа лодки, ее архитектуры и назначения.

Для определения начальной поперечной метацентрической вы-соты подводной лодки в процессе погружения (или всплытия) на основании кривых элементов теоретического чертежа строят так называемую диаграмму начальной остойчивости ПЛ при прерванном погружении (или всплытии). Диаграмма строится в предположении, что ПЛ погружается и всплывает без крена и дифферента.

Независимым параметром при построении диаграммы служит осадка Т.

Погружение (всплытие) рассматривается как прохождение ПЛ ряда последовательных положений равновесия, в каждом из которых она плавает с открытыми кингстонами и закрытыми клапанами вентиляции.