Классификация корпусов ПЛ и особенности их архитектуры

Лекция № 1 Конструкция корпуса подводной лодки

Учебная цель лекции: ознакомить слушателей с особенностями конструктивного исполнения подводных лодок

Учебные вопросы лекции:

1. Классификация корпусов ПЛ и особенности их архитектуры.

2. Классификация корабельных конструкций.

3. Элементы корпуса подводной лодки.

4. Эволюция конструктивного исполнения корпусов ПЛ.

5. Примеры архитектурно-конструктивных типов ПЛ.

Литература.

1. Конспект лекции.

2. Презентация лекции.

Классификация корпусов ПЛ и особенности их архитектуры.

Конструкция корпуса подводных лодок имеет специфические особенности, обусловленные плаванием подводных лодок в воде на значительных глубинах, оказывающих большое давление на корпус.
Основными расчетными параметрами подводных лодок принимают:

а) рабочую, или оперативную, глубину — наибольшую глубину, на которую подводные лодки погружаются при эксплуатации;

б) расчетную, или разрушающую глубину, соответствующую гидростатическому давлению, которое принимается в расчетах прочности корпусных элементов;

в) испытательную, или предельную, глубину погружения. На эту глубину, несколько превышающую рабочую, подводные лодки погружаются во время проведения сдаточных испытаний;

г) прочный корпус подводных лодок рассчитывается на усталостную прочность с числом циклов «погружения—всплытия», равным 10 000— 30 000.

Отношение расчетной глубины погружения к рабочей в называется коэффициентом запаса прочности (безопасности).

Коэффициент безопасности компенсирует возможные неточности при сложных расчетах и ряд принятых допущений. Коэффициент запаса прочности выбирается таким, чтобы в случае провала в глубину на полной скорости лодка не могла бы превысить расчетную глубину погружения. При проектировании современных боевых подводных лодок коэффициент запаса прочности принимается в пределах 1,5 – 2,0.

Основными элементами конструкции ПЛ являются прочный и легкий корпус. Современные подводные корабли могут выполняться однокорпусными, полуторакорпусными, двухкорпусными и многокорпусными.

Однокорпусные: цистерны главного балласта (ЦГБ) нахо-дятся внутри прочного корпуса. Лёгкий корпус только в оконеч-ностях. Элементы набора, по-добно надводному кораблю, находятся внутри прочного корпуса.

Достоинства: экономия размеров и веса, соответственно меньшие потребные мощности главных механизмов, лучшая подводная маневренность.

Недостатки: уязвимость прочного корпуса, малый запас плавучести, необходимость выполнять ЦГБ прочными.

Двухкорпусные (ЦГБ внутри лёгкого корпуса, лёг-кий корпус полностью зак-рывает прочный): у двухкор-пусных ПЛ элементы набо-ра обычно находятся снару-жи прочного корпуса, чтобы сэкономить место внутри.
Достоинства: повышенный запас плавучести, более живучая конструкция.
Недостатки: увеличение размеров и веса, усложнение балластных систем, меньшая маневренность, в том числе при погружении и всплытии.

Полуторакорпусные: (ЦГБ внутри лёгкого корпуса, лёгкий корпус частично закрывает прочный).

Достоинства полуторакорпусных ПЛ: хорошая маневренность, сокращенное время погружения при достаточно высокой живучести.

Недостатки: меньший запас плавучести, необходимость помещать больше систем в прочный корпус.

Многокорпусные (несколько прочных корпусов внутри одного лёгкого): такая конструкция нетипична. Известны проекты «Долфейн» (Нидерланды), имеющий три прочных корпуса внутри одного лёгкого, и проект 941 («Акула», СССР), имеющие два основных прочных корпуса и три соединяющих их отсека внутри одного лёгкого корпуса.

Основным элементом конструкции подводного корабля является его прочный корпус, представляющий собою соединение круговых цилиндров или конических колец оболочки, называемых обечайками, подкрепленных поперечными ребрами жесткости — шпангоутами. В подводном кораблестроении нашли применение также прочные корпуса с поперечными сечениями, имеющими вид овала и вертикальной или горизонтальной «восьмерки».

Шпангоуты прочного корпуса имеют в сечении вид таврового профиля и поставлены внутри или снаружи корпуса. Наружный набор улучшает условия использования внутренних объемов и выполняет одновременно роль набора легкого корпуса. Для однокорпусных конструкций обычно применяют внутренние, а для двухкорпусных — наружные шпангоуты.

Прочный корпус состоит из обшивки, набора, переборок. Обшивка в продольном сечении может иметь следующие формы:

1. Лекальная форма обводов выполняется очень редко, так как требу-

ется очень сложная технология:

2. Составная из трех участков, из которых центральный представляет

собой круговой цилиндр, а концевые - усеченные круговые кону-сы с наклонной осью:

3. Составной корпус, состоящий из центрального кругового цилиндра

и концевых круговых конусов с прямыми осями:

4. Сочетание конических концевых участков с цилиндром и цили-

ндром с восьми образным поперечным сечением:

5. Комбинация цилиндрических и конических оболочек для ПЛ

комбинированной конструктивной формы

Переборки прочного корпуса подводной лодки выполняют следующие функции:

1. обеспечивают непроницаемость и прочность корпуса;

2. выгораживают отсеки-убежища;

3. обеспечивают надводную непотопляемость;

4. являются опорами обшивки прочного корпуса;

5. служат для лучшей организации внутреннего пространства.

Классификация переборок прочного корпуса

Легкие обеспечивают надводную непотопляемость, прочные выго-

раживают отсеки убежища, равнопрочными прочному корпусу должны быть концевые переборки.

Концевые переборки, установленные в носовой и кормовой части

прочного корпуса могут быть плоскими и сферическими. В свою очередь сферические переборки бывают выпуклыми и вогнутыми. Наружное расположение выпуклости имеет следующие свои преимущества и недостатки. К положительным относится увеличение внутреннего объема и плавучести, к отрицательным – переборка работает на сжатие, а следовательно, необходимо предусматривать меры по обеспечению ее устойчивости. У вогнутой переборки недостатком является потеря части объема, но ввиду того, что полотно переборки работает на растяжение, обеспечить ее прочность легче, чем устойчивость выпуклой сферической переборки. Отрицательным свойством вогнутой переборки является ее стремление прогнутся во внутрь, тем самым уменьшить опорный контур оболочки, за счет чего возникают изгибные деформации и соответствующие моменты и усилия. Прочные плоские переборки, которыми выгораживают отсеки - убежища, рассчитывают на глубину с которой возможно спасение экипажа.

Отсеки ПЛ по высоте разделяются настилами палуб на отдельные помещения. Количество настилов зависит от диаметра прочного корпуса ПЛ и размещения оборудования в отсеке. В зависимости от предъявляемых требований настилы могут быть непроницаемые и проницаемые. В районах установки судовой арматуры, трубопроводов, отдельных механизмов, и в трюмах устанавливаются съемные настилы. Непроницаемые настилы разделяют отсеки на отдельные помещения по вертикали и обеспечивают герметичность между этими помещениями только для обеспечения надводной непотопляемости.

Для сообщения между верхними и нижними помещениями в каждом настиле предусматривается, как минимум, два люка, располагаемые в носовой и кормовой частях отсека. Конструкция люка выбирается равнопрочной с конструкцией настила и должна обеспечивать герметичность.