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技术历史、技术、我们身边的事物
潜艇。 发明和生产的历史
潜艇（潜艇、潜艇、潜艇）是一类能够长期潜水和在水下作业的船舶。 潜艇的制造是人类思想的一项非凡成就，也是军事技术史上的一件大事。 如您所知，潜艇具有隐蔽的、隐蔽的、因此突然的行动的能力。 隐身首先是通过潜水、在一定深度游泳而不暴露自己的存在以及出其不意地攻击敌人的能力来实现的。
像任何物理物体一样，潜艇遵守阿基米德定律，该定律指出，任何浸入液体中的物体都会受到向上的浮力，该浮力等于物体排出的液体重量。 为简单起见，这条定律可以表述如下：“浸入水中的物体所失去的重量与身体排出的水量的重量一样多。” 任何船舶的主要特性之一都基于这条定律——它的浮力，即停留在水面上的能力。 当船体浸没部分排出的水的重量等于船只的重量时，这是可能的。 在这个位置，船有正浮力。 如果排出的水的重量小于船的重量，那么船就会下沉。 在这种情况下，船舶被认为具有负浮力。 对于潜艇而言，浮力取决于其被淹没和浮出水面的能力。 显然，如果船具有正浮力，它将在水面上。 获得负浮力，船会下沉，直到它躺在底部。 为了不寻求上升或下沉，有必要平衡潜艇的重量和被它排出的水量的重量。 在这种情况下，没有移动的船将在水中处于不稳定的冷漠位置，并且会在任何深度“悬挂”。 这意味着船的浮力为零。 为了让潜艇下沉、浮出或停留在水下，它必须能够改变其浮力。 这是通过一种非常简单的方式实现的 - 通过将压载水带到船上：布置在船体中的特殊水箱要么装满舷外水，然后再次清空。 当它们完全充满时，船获得零浮力。 为了让潜艇浮出水面，有必要将坦克从水中释放出来。 然而，用坦克进行倾角调整永远不会准确。 通过移动水平方向舵来实现在垂直平面上的机动。 就像空中的飞机可以借助升降舵改变其飞行高度一样，潜艇使用水平方向舵或深度方向舵在不改变其浮力的情况下运行。 如果舵叶的前缘高于后缘，迎面而来的水流将产生向上的升力。 相反，如果舵的前缘低于后缘，迎面而来的水流将向下压在围栏的工作面上。 通过改变垂直方向舵的旋转角度，可以改变潜艇和水面舰艇在水平位置的运动方向。 第一艘投入实际使用的潜艇是法国发明家Byuchnel 于1776 年在美国建造的“Tartu”（“海龟”）。 尽管它很原始，但它已经具备了真正潜艇的所有元素。 直径约2m的蛋形体由铜制成，下部覆盖了一层铅。 船上的船员由一个人组成。
浸没是通过用压载水填充位于最底部的特殊水箱 (a) 来实现的。 使用垂直螺钉 (c) 调整浸入度。 上升是通过用两个泵（b）抽出压载水进行的，这两个泵也是手动操作的。 在水平螺钉 (g) 的帮助下发生沿水平线的运动。 为了改变方向，在人的座位 (g) 后面有一个方向盘 (e)。 这艘船的武器用于军事目的，由一个重 70 公斤的地雷 (h) 组成，放置在方向盘下方的一个特殊盒子中。 在袭击发生时，Tortyu 号已经被淹没，试图在敌舰的龙骨下接近。 在那里，地雷从盒子里被释放出来，因为它被赋予了一些浮力，它漂浮起来，撞到了船的龙骨上并爆炸了。 一般而言，这是第一艘潜艇，其制造者在美国获得了“潜艇之父”的荣誉称号。 布施内尔在 50 年 1776 月美国独立战争期间对英国 XNUMX 炮护卫舰“鹰”号的成功攻击后声名鹊起。 总的来说，这是潜艇舰队历史的一个良好开端。 她的下一页已经与欧洲有关。
1800年，美国人富尔顿在法国建造了鹦鹉螺潜艇。 它有一个流线型的雪茄形状，长度为 6 m，直径为 5 m。否则，Nautilus 的设计与 Tartu 非常相似。 通过填充位于船下部的压载室 (a) 来实现浸没。 水下推进的来源是三人小队的实力。 手柄 (b) 的旋转被传递到双叶螺旋桨 (c)，这为船提供了平移运动。 对于在表面上的移动，使用了安装在折叠桅杆上的帆 (g)。 水面速度为2-5公里/小时，淹没状态下约7公里/小时。 与现代潜艇一样，富尔顿率先使用位于船体后面的两个水平方向舵代替垂直布赫内尔螺旋桨。 在鹦鹉螺号上，有一个压缩空气罐，可以让它在水下停留几个小时。 经过几次初步试验，富尔顿的船沿着塞纳河航行到勒阿弗尔，在那里进行了第一次航行。 测试结果令人满意：整个船员在 5 m 水深的水下航行了 7 个小时。其他指标也很好 - 船在 450 分钟内完成了水下 7 m 的距离。 1801 年 XNUMX 月，富尔顿展示了他的船的作战能力。 为此，老双桅船被带到了突袭中。 鹦鹉螺号在水下接近他并用地雷炸毁了他。 然而，鹦鹉螺号的进一步命运并不能证明发明者对他寄予的希望。 在从勒阿弗尔到瑟堡的过渡期间，他被暴风雨淹没并沉没。 富尔顿建造新潜艇的所有尝试（他不仅将他的项目提供给法国人，还提供给他们的敌人英国人）都没有成功。 潜艇发展的一个新阶段是潜艇“潜艇”布尔乔亚和布伦，建于 1860 年。 凭借其尺寸，它大大超过了之前建造的所有潜艇：长度 42 m，宽度 - 5 m，高度 - 6 m，排水量 - 3 吨。这是第一次在这艘船上安装了压缩空气发动机，这使得它在攻击时，在水面上以约 420 公里/小时的速度发展，在水下以 9 公里/小时的速度发展。 这艘船的其他特点包括它的武器，比它的前辈更严肃和实用。 在“Submariner”号上，地雷在船头上一根 10 m 长的杆的末端进行了加固。 这带来了巨大的优势，因为它可以在移动中攻击敌人，这对于以前的船只来说是完全不可能的。 首先，由于速度低，潜艇很难接近被攻击船的底部，其次，如果可以做到这一点，那么在发射的水雷出现的时间内，敌人就会有设法离开。 “潜水员”有机会穿过移动的船，用悬在鱼竿末端的地雷击中他。 在撞击时，地雷应该会爆炸。 但是，处于 10 m 安全距离内的 Submariner 本人不应该受到影响。 为了击沉他们的船，布尔乔亚和布伦结合了几种方法。 这艘潜艇有压载水箱、一个垂直螺旋桨和两个水平方向舵。 Submariner 还首次提供了用压缩空气吹扫油箱的功能，这大大减少了上升时间。 潜艇在 1861-1865 年的美国内战期间首次使用。 当时，南方人装备了几艘大卫潜艇。 然而，这些船并没有完全沉入水下——船舱的一部分突出于海面之上，但它们仍然可以悄悄地潜入北方人的船只上。 “大卫”的长度为 20 m，宽度 - 3 m。该船配备了蒸汽机和位于船体前方的潜水舵。 1864 年 XNUMX 月，其中一艘潜艇在狄克逊中尉的指挥下，将北方人的古扎塔尼克号护卫舰发射到海底，并用水雷击中了它。 Guzatanik成为历史上第一个潜艇战的牺牲品，此后潜艇不再是纯粹的发明对象，并获得了与其他军舰同等存在的权利。 潜艇造船史上的下一步是俄罗斯发明家 Dzhevetsky 的船。 他在 1879 年创造的第一款车型配备了踏板马达。 四个船员驾驶螺旋桨。 水和气动泵也可以通过脚驱动工作。 其中第一个用于净化容器内的空气。 在它的帮助下，空气被驱动通过一个苛性钠圆筒，吸收二氧化碳。 缺少的氧气量由备用气瓶补充。 在水泵的帮助下，水从压载舱中抽出。 这艘船长4米，宽1米。
该船配备了潜望镜 - 一种用于从水下位置观察表面的装置。 最简单设计的潜望镜是一根管子，管子的上端伸出水面，下端在船内。 管中安装了两个倾斜的镜子：一个在管的上端，另一个在底部。 光线首先从上面的镜子反射，然后落在下面的镜子上，并从上面反射到观察者眼睛的方向。
船的武器包括一个带有特殊橡胶吸盘的地雷和一个由原电池的电流点燃的保险丝（地雷连接在一艘站立的船的底部；然后船航行，解开电线，到一个保险箱距离；在正确的时刻，电路闭合并发生爆炸）。 在试验中，该船表现出出色的机动性。 她是俄罗斯军队采用的第一艘系列船（共制造了 50 艘这样的船）。 1884 年，Drzewiecki 首次为他的船配备了由电池供电的电动机，为船提供了约 10 公里/小时的航速 7 小时。 这是一项重要的创新。 同年，瑞典人 Nordenfeld 在他的潜艇上安装了蒸汽机。 潜水前，两个锅炉充满了高压蒸汽，这使潜艇能够以 7 公里/小时的速度在水下游泳四个小时。 Nordenfeld 还首次在他的船上安装了鱼雷。 鱼雷（自行式水雷）是一种微型潜艇。
第一个自行式地雷是由英国工程师怀特黑德和他的奥地利合作者卢皮创造的。 第一次测试于 1864 年在富姆市进行。 然后矿井以 650 km/h 的速度通过 13 m。 该运动由气动发动机进行，该发动机从气缸接收压缩空气。 在未来，直到第一次世界大战，鱼雷的设计都没有发生重大变化。 它们是雪茄形的。 在雷管和装药的前面放置。 此外 - 带有压缩空气的储罐、调节器、发动机、螺旋桨和方向盘。 这艘配备鱼雷的潜艇成为所有水面舰艇的异常强大的敌人。 鱼雷的发射是在鱼雷发射管的帮助下进行的。 鱼雷沿导轨送入舱口（a）。 舱门打开，鱼雷被放置在装置内。 之后，打开外舱盖，将设备装满水。 压缩空气通过与设备筒的连接从气缸 (c) 供应。 然后一个带有运转发动机、螺旋桨和方向舵的鱼雷被释放到外面。 外舱口关闭，水通过管子（c）离开。
在随后的几年里，潜艇开始配备用于水面航行的汽油内燃机和用于水下移动的电动机（电池供电）。 潜艇迅速改进。 它们可以迅速漂浮并消失在水下。 这是由于压载舱经过深思熟虑的设计而实现的，现在根据其用途将其分为两种主要类型：主压载舱和辅助压载舱。 第一个坦克被设计用来吸收水下船只从水面移动到水下位置时的浮力（它们分为船头、船尾和中部）。 辅助压载舱包括位于船体两端（前后）的配平舱、一个稳压舱和一个快速潜水舱。 他们每个人都有一个特殊的目的。 随着快速潜水油箱的加注，潜艇获得负浮力并迅速潜入水下。 纵倾油箱用于平衡纵倾，即潜艇船体的倾斜角度并将其带到“均匀龙骨”。 在他们的帮助下，可以平衡潜艇的船头和船尾，使其船体占据严格的水平位置。 这样的潜艇可以很容易地在水下控制。 潜艇的一个重要事件是船用柴油的发明。 事实是，用汽油发动机在水下游泳是非常危险的。 尽管采取了所有预防措施，但挥发性汽油蒸气仍积聚在船内，并可能被最轻微的火花点燃。 结果，经常发生爆炸，并伴有人员伤亡。 世界上第一艘柴油潜艇“米诺加”号在俄罗斯建造。 它由波罗的海造船厂首席设计师伊万·布布诺夫设计。 柴油船项目由布布诺夫于 1905 年初开发。 次年开始建设。 如上所述，用于“Lamprey”的两台柴油发动机是在圣彼得堡的诺贝尔工厂生产的。 “Lamprey”的建造伴随着几起破坏行为（1908 年 1909 月电池舱发生火灾，1908 年 XNUMX 月有人将金刚砂倒入主发动机的轴承中）。 但是，无法找到这些罪行的肇事者。 发射发生在 XNUMX 年。
发电厂“Lamprey”由两个柴油发动机、一个电动机和一个电池组成。 柴油机和电动机安装在一条生产线上，并在一个螺旋桨上工作。 所有电机都使用分离式联轴器连接到螺旋桨轴，因此，根据船长的要求，轴可以连接到一台或两台柴油发动机或一台电动机。 其中一台柴油发动机可以连接到电动机并使其旋转。 在这种情况下，电动机充当发电机并为电池充电。 该电池由两组 33 个电池组成，每组之间有一条维修通道。 “Lamprey”的长度为 32 m。水面速度约为 20 km / h，水下 - 8,5 km / h。 武器装备 - 两个弓形鱼雷发射管。 作者：Ryzhov K.V.
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