Почему подводные лодки не тонут?

XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Почему подводные лодки не тонут?

Иванов М.А. 1
1ОАНО Школа Ника
Крысова Е.Ю. 1
1ОАНО Школа Ника
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Подводная лодка — это корабль, приспособленный для плавания и выполнения стратегических, оперативно-тактических и других задач в подводном или надводном положении. 

Она предназначена для выполнения различных задач, включая нанесение ударов по морским и береговым целям, разведку, защиту собственных берегов, патрулирование и контроль над водными территориями.

Я задумался, почему такое судно может и погружаться на самое дно, и может всплывать на поверхность воды.

Актуальность: Актуальность исследования состоит в необходимости понимания технологий, используемых в современных подводных силах.

Объект исследования: подводные лодки

Предмет исследования: механизм погружения и всплытия подводной лодки

Цель исследовательской работы: Исследовать и описать принципы погружения и всплытия подводных лодок.

Гипотеза исследования: Подводная лодка погружается и всплывает за счёт изменения своего веса

Для достижения поставленной цели мне необходимо решить следующие задачи исследования:

  1. Расширить знания об истории создания, авторах, конструкциях подводных лодок.

  2. Выяснить механизм работы подводной лодки: погружения и всплывания.

  3. Наглядно продемонстрировать принцип работы подводных лодок.

Глава 1. Теоретическая часть

    1. Первые подводные лодки

Первый, дошедший до нас, чертеж подлодки был у великого итальянца Леонардо да Винчи. Но разработка была откровенно слабой. Его лодка могла только погружаться и всплывать, но не могла двигаться горизонтально.

Первую действующую ПЛ в мире изобрел голландский . изобретатель Корнелиус Дреббель.Он продемонстрировал своё изобретение (английскому) королевскому двору и жителям Лондона. 

Состояла подводная лодка из деревянного корпуса, обтянутого водонепроницаемой промасленной кожей. Воздух поступал через трубки, прикрепленные к поплавкам на поверхности воды. Это позволяло экипажу оставаться под водой до 3-х часов.

Лодка приводилась в движение 12-ю веслами.Всего в ней умещалось до 16 человек. Глубина погружения 5 метров.

    1. Подводная лодка в России

В нашей стране впервые созданием подлодки занялся Ефим Никонов, не имевший никакого технического образования , но хорошо изучивший постройки надводных парусных кораблей. Работая плотником на верфи, он подал прошение Петру Ι о том, что сделает новый чудо потаенный корабль для нападения на неприятеля. Получив разрешение на строительство подлодка была построена. После чего, в присутствии самого Петра Ι, успешно прошла испытания.

К
орпус ее был в виде длинной деревянной бочки с веслами по бокам. Скреплена она была железными обручами и обшита сырой кожей. Система погружения состояла из «водяного ящика», ручной помпы и труб с пластинами. Для погружения, в них поступала забортная вода. Затем, для всплытия, эта вода откачивалась и наполнялась воздухом.

Первым российским военным цельнометаллическим железным кораблем была ПЛ военного инженера Карла Андреевича Шильдера в 1834 г. в Санкт-Петербурге.

Она была с 4-мя гребцами. Экипаж состоял из 10 человек. Глубина погружения лодки до 12 метров. Для погружения использовались гири и цистерны, заполняемые водой. Лодка была снабжена оптической трубой (прообраз перископа).

Лодка была вооружена шестовой миной с пороховым зарядом и шестью зажигательными и фугасными ракетами.

К 1866 году были созданы первые подводные лодки Ивана Федоровича Александровского и Степана Карловича Джевецкого имеющие механические двигатели.

У И.Ф. Александровского- это были пневматические поршневые машины, на запасе сжатого воздуха.

У С.К. Джевецкого использовался электродвигатель на аккумуляторных батареях. Он же стал применять торпеды, в качестве подводного оружия

К началу Великой Отечественной войны в России был самый крупный подводный флот в мире. (212 подводных лодок).

В конце 1950-х гг. был создан новый класс подводных кораблей с баллистическими ракетами. В России появилась единственная, самая скоростная в мире, ПЛ с крылатыми ракетами.

В 1980-е годы были построены крупнейшие в мире подводные лодки третьего поколения. В качестве оружия стали использовать баллистические межконтинентальные ракеты . На сегодняшний день- это тяжелые ракетные подводные крейсера. Время нахождения под водой до 90дней.

    1. Подводные лодки и батискаф

Что такое батискаф? Батискаф — это подводное судно для исследования глубоководных районов океана.

Чем батискаф отличается от подводной лодки? Батискаф отличается тем, что не может самостоятельно выйти в океан из порта и имеет очень ограниченный запас энергии.

Батискаф нуждается в материнском корабле, который опускает его в воду и поднимает обратно.

    1. Устройство лодки

Подводная лодка — сложное инженерное сооружение, но можно выделить характерные для всех субмарин основные части:

Корпус. Обеспечивает плавание на всех предусмотренных проектом глубинах и служит для размещения экипажа, оружия, запасов, энергетической установки и других технических средств. 3

Энергетическая установка. Обеспечивает ход подводной лодки и энергоснабжение всех корабельных потребностей необходимыми видами энергии. 

Вооружение. Определяет основное назначение субмарины. 

Корабельные запасы. К ним относятся топливо, масло, вода, провизия и другие ресурсы, обеспечивающие работу энергетической установки и жизнедеятельность личного состава. 

Кормовой отсек. Задняя часть подводной лодки, где расположены гребные винты, рули и другие элементы системы движения и управления. 

Носовой отсек. Передняя часть корпуса, содержащая торпедные аппараты и оборудование для навигации и обнаружения целей. 

Цистерны балласта. Специальные ёмкости внутри корпуса, которые заполняются водой или воздухом для регулирования плавучести подводной лодки. 

    1. Принцип работы подводной лодки

За погружение и всплытие подводной лодки отвечают именно цистерны балласта.

При необходимости погрузиться- они заполняются водой. Подлодка становится тяжелее и погружается на дно. Если подлодке необходимо всплыть, цистерны балласта заполняются воздухом. Вес подлодки меняется и она может с лёгкостью подняться на поверхность воды.

Глава 2. Практическая часть

Для того, чтобы проверить свою гипотезу, я взял два шара. Один шар был пустой внутри, т.е. заполнен воздухом. При погружении в воду он находился на поверхности воды.

Второй шар был тяжелым, заполненным водой. Из-за своей тяжести, при погружении в воду, он быстро опускался на самое дно.

Для более наглядной демонстрации работы цистерн балласта в подводных лодках, я взял специальный прибор для демонстрации плавания тел. Он состоит из прозрачного герметичного шара с клапаном, к которому посредством гибкой трубки подсоединён шприц. 

Для проведения опыта берут прозрачный сосуд, заполненный водой, и, предварительно сжав шприц, опускают в него шар.  

Благодаря своей лёгкости, шар погрузится в воду наполовину и останется в таком положении. Если теперь плавно вытягивать поршень шприца, шар начнёт погружаться, поскольку внутрь его через длинный клапан начнёт поступать вода.  

При полностью вытянутом поршне шар утонет. Сжимая поршень в обратном направлении, создают внутри шара избыточное давление воздуха, которое вытолкнет имеющуюся внутри воду, и шар начнёт всплывать.

Заключение

Вернемся к гипотезе моего исследования. Все мы прекрасно понимаем, что пустой легкий шар будет держаться на поверхности воды. А вот тяжелый шар сразу же погрузиться на дно.
Так вот, когда лодка «набирает» воду в цистерны балласта, она становится тяжелее и, за счёт изменения своего веса, уходит на необходимую глубину. А когда специальные механизмы опустошают цистерны - лодка становится легче, что способствует поднятию наверх.

Подводя итог моего исследования, можно сказать, что мною была изучена история появления подводной лодки, основные части строения и принципы работы подводной лодки.

На своем опыте я убедился, что работа подводной лодки основана на изменении её веса (с помощью воды). Гипотеза моего исследования подтвердилась!

Список используемой литературы

  1. Касаткина Ю.Н., Щигель Д.С. Все о технике. Новая Иллюстрированная детская энциклопедия. – М.: АСТ: Астрель, 2008. – 191с.

  1. Золотов А.В., Кудишин И.В. Большая энциклопедия техники. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2010. – 288с.

  2. История создания подводной лодки [Электронный ресурс] // http://studentbank.ru/view.php?id=14151&p=4

  3. Корабли и подводные лодки всех флотов мира. История подводных лодок. Первые подводные лодки. Современные подводные лодки. [Электронный ресурс] // http://greatships.ru/2011-03-16-14-27-29.html 

  4. Мир океана. Четыри поколения подводных лодок. [Электронный ресурс] // http://www.seapeace.ru/submarines/russia/330.html

Просмотров работы: 11