XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Почему подводные лодки не тонут?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
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:
-
Расширить знания об истории создания, авторах, конструкциях подводных лодок.
-
Выяснить механизм работы подводной лодки: погружения и всплывания.
-
Наглядно продемонстрировать принцип работы подводных лодок.
Глава 1. Теоретическая часть
-
-
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.
-
-
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.
-
-
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.
-
-
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.
-
-
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
-
Касаткина Ю.Н., Щигель Д.С. Все о технике. Новая Иллюстрированная детская энциклопедия. – М.: АСТ: Астрель, 2008. – 191с.
-
Золотов А.В., Кудишин И.В. Большая энциклопедия техники. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2010. – 288с.
-
История создания подводной лодки [Электронный ресурс] // http://studentbank.ru/view.php?id=14151&p=4
-
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
-
Мир океана. Четыри поколения подводных лодок. [Электронный ресурс] // http://www.seapeace.ru/submarines/russia/330.html