Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как работает атомный двигатель подводной лодки


Как работает атомная подводная лодка

Атомные подлодки и прочие суда с ядерными энергоустановками используют радиоактивное топливо — главным образом уран — для превращения воды в пар. Полученный пар вращает турбогенераторы, а те производят электроэнергию для движения судна и питания различного бортового оборудования.

Радиоактивные материалы, подобные урану, выделяют тепловую энергию в процессе ядерного распада, когда неустойчивое ядро атома расщепляется на две части. При этом выделяется огромное количество энергии. На атомной подлодке такой процесс осуществляется в толстостенном реакторе, который непрерывно охлаждается проточной водой, чтобы избежать перегрева, а то и расплавления стенок. Ядерное топливо пользуется особой популярностью у военных на подлодках и авианосцах благодаря своей необычайной эффективности. На одном куске урана размером с мяч для гольфа подлодка может семь раз обогнуть земной шар. Однако ядерная энергия таит в себе опасность не только для экипажа, который может пострадать, если на борту произойдет радиоактивный выброс. В этой энергии заложена потенциальная угроза всей жизни в море, которая может быть отравлена радиоактивными отходами.

Принципиальная схема машинного отсека с ядерным реактором

В типичном двигателе с ядерным реактором (слева) охлажденная вода под давлением попадает внутрь корпуса реактора, содержащего ядерное топливо. Нагретая вода выходит из реактора и используется для превращения другой воды в пар, а затем, остывая, вновь возвращается в реактор. Пар вращает лопасти турбинного двигателя. Редуктор переводит быстрое вращение вала турбины в более медленное вращение вала электродвигателя. Вал электродвигателя при помощи механизма сцепления соединяется с гребным валом. Кроме того, что электродвигатель передает вращение гребному валу, он вырабатывает электроэнергию, которая запасасется в бортовых аккумуляторах.

Ядерная реакция

В полости реактора атомное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, подвергается удару свободного нейтрона (рисунок ниже). От удара ядро расщепляется, и при этом, в частности, освобождаются нейтроны, которые бомбардируют другие атомы. Так возникает цепная реакция деления ядер. При этом освобождается огромное количество тепловой энергии, то есть тепла.

Атомная подлодка курсирует вдоль побережья в надводном положении. Таким кораблям надо пополнять топливо лишь один раз в два-три года.

Группа управления в боевой рубке наблюдает за прилегающей акваторией в перископ. Радиолокатор, гидролокатор, средства радиосвязи и фотокамеры со сканирующей системой также помогают вождению этого судна.

Блок питания

- Как работают подводные лодки

Атомные подводные лодки

используют ядерные реакторы , паровые турбины , , редуктор и , а также редуктор для привода главного гребного вала, который обеспечивает прямую и обратную тягу в воде (электродвигатель приводит в движение один и тот же вал при стыковке или в аварийной ситуации). ,

Подводным лодкам

также требуется электроэнергия для работы оборудования на борту. Для обеспечения этой мощности подводные лодки оснащены дизельными двигателями, которые сжигают топливо, и / или ядерными реакторами, которые используют ядерное деление.Подводные лодки также имеют аккумуляторы для подачи электроэнергии. Электрооборудование часто работает от батарей, а для зарядки батарей используется питание от дизельного двигателя или ядерного реактора. В экстренных случаях батареи могут быть единственным источником электроэнергии для запуска подводной лодки.

Дизельная подводная лодка - очень хороший пример гибридного транспортного средства. Большинство дизельных подводных лодок имеют два или более дизельных двигателя. Дизельные двигатели могут приводить в движение гребные винты или генераторы, которые заряжают очень большой аккумулятор.Или они могут работать в комбинации: один двигатель приводит в движение пропеллер, а другой - генератор. Подводная лодка должна находиться на поверхности (или плавать под поверхностью, используя трубку), чтобы запустить дизельные двигатели. Как только батареи полностью заряжены, подводная лодка может двигаться под водой. Аккумуляторы приводят в движение электродвигатели приводных винтов. Работа от батареи - единственный способ, которым дизельная подводная лодка может фактически погрузиться. Пределы технологии батарей сильно ограничивают количество времени, в течение которого дизельная лодка может оставаться под водой.

Из-за этих ограничений батарей было признано, что ядерная энергия на подводной лодке обеспечила огромную выгоду.Ядерным генераторам не нужен кислород, поэтому атомная подводная лодка может оставаться под водой неделями. Кроме того, поскольку ядерное топливо длится намного дольше, чем дизельное топливо (годы), атомная подводная лодка не должна выходить на поверхность или в порт для дозаправки и может дольше оставаться в море.

Атомные подводные лодки и авианосцы работают на ядерных реакторах, которые практически идентичны реакторам, используемым на коммерческих электростанциях. Реактор производит тепло для выработки пара для приведения в движение паровой турбины.Турбина на корабле напрямую приводит в движение пропеллеры, а также электрические генераторы. Два основных различия между коммерческими реакторами и реакторами на атомных судах:

,

Life Support - как работают подводные лодки

Существуют три основные проблемы жизнеобеспечения в закрытой среде подводной лодки:

  • Поддержание качества воздуха
  • Поддержание подачи пресной воды
  • Поддержание температуры

Поддержание качества воздуха

Воздух, которым мы дышим, состоит из значительных количеств четырех газов:

  • Азот (78 процентов)
  • Кислород (21 процент)
  • Аргон (0.94 процента)
  • Двуокись углерода (0,04 процента)

Когда мы вдыхаем воздух, наши тела потребляют кислород и превращают его в углекислый газ. Выдыхаемый воздух содержит около 4,5% углекислого газа. Наши тела ничего не делают с азотом или аргоном. Подводная лодка - это герметичный контейнер, в котором находятся люди и ограниченный запас воздуха. Есть три вещи, которые должны произойти, чтобы воздух в подводной лодке был воздухопроницаемым:

  • Кислород должен пополняться по мере его потребления.Если процент кислорода в воздухе падает слишком низко, человек задыхается.
  • Углекислый газ должен быть удален из воздуха. Когда концентрация углекислого газа возрастает, он становится токсином.
  • Влага, которую мы выдыхаем при дыхании, должна быть удалена.

Кислород подается либо из резервуаров под давлением, генератора кислорода (который может образовывать кислород при электролизе воды), либо из какого-то «кислородного баллона», который выделяет кислород в результате очень горячей химической реакции.(Вы можете запомнить эти канистры из-за их проблем на космической станции MIR - подробности см. На этой странице). Кислород либо непрерывно выделяется компьютерной системой, которая измеряет процент кислорода в воздухе, либо периодически выпускается партиями в течение дня.

Двуокись углерода может быть удалена из воздуха химическим путем с помощью кальцинированной соды (гидроксид натрия и гидроксид кальция) в устройствах, называемых скрубберами . Углекислый газ задерживается в кальцинированной соде в результате химической реакции и удаляется из воздуха.Другие подобные реакции могут достичь той же цели.

Влага может быть удалена осушителем или химическими веществами. Это предотвращает его конденсацию на стенах и оборудовании внутри корабля.

Кроме того, горелки могут удалять другие газы, такие как окись углерода или водород, которые генерируются оборудованием и сигаретным дымом. Наконец, фильтры используются для удаления частиц, грязи и пыли из воздуха.

Поддержание снабжения пресной водой

Большинство подводных лодок имеют дистилляционный аппарат, который может забирать морскую воду и производить пресную воду.Дистилляционная установка нагревает морскую воду до водяного пара, который удаляет соли, а затем охлаждает водяной пар в сборный резервуар пресной воды. Дистилляционная установка на некоторых подводных лодках может производить от 10 000 до 40 000 галлонов (38 000 - 150 000 литров) пресной воды в день. Эта вода используется в основном для охлаждения электронного оборудования (например, компьютеров и навигационного оборудования) и для поддержки экипажа (например, для питья, приготовления пищи и личной гигиены).

Поддержание температуры

Температура океана, окружающего подводную лодку, обычно составляет 39 градусов по Фаренгейту (4 градуса по Цельсию).Металл подводной лодки отдает внутреннее тепло в окружающую воду. Таким образом, подводные лодки должны быть электрически подогреты, чтобы поддерживать комфортную температуру для экипажа. Электроэнергия для нагревателей поступает от ядерного реактора, дизельного двигателя или аккумуляторов (аварийная ситуация).

,

Как работают подводные лодки? - Объясните, что Материал

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 4 августа 2019 года.

Худшее, что могло случиться вам на корабле посреди океана будет вода затопить и заставить вас утонуть. Но если вы находитесь на борту подводной лодки , потопление - это то, что вы хотеть! В отличие от кораблей, которые борются за волны, подводные лодки быстро и бесшумно скользят по спокойным водам под.Они худые, подлые военные машины и могут остаться погружены на несколько недель или даже месяцев за один раз. Давайте внимательнее посмотрим как они работают!

Фото: быстроходная атомная подводная лодка USS Dallas (SSN 700) отправляется в море. Фото Пола Фарли любезно предоставлено ВМС США.

Что такое подводная лодка?

Фото: подводная лодка! Когда мы видим фотографии подводных лодок, плавающих на поверхности, трудно представить, насколько они велики: как айсберги, практически все плавучие субмарины находятся под водой.На этом очень необычном изображении подводной лодки в сухом доке для технического обслуживания вы можете ясно увидеть, насколько велика подводная лодка на самом деле - и что она действительно является почти идеальным цилиндром. Фотография USS City of Corpus Christi на военно-морской верфи в Перл-Харборе, предоставленная Дастаном Лонгини. Фото предоставлено ВМС США.

Океаны наиболее турбулентны там, где ветер встречает воду: на их поверхности. Волны, которые мчатся через море - это знак энергии, первоначально переданный Солнцем и взорванный ветрами, гонки с одной стороны планеты на другую.Корабли сражаются и кувыркаются в трудных морях, где никогда не будет плавать рыба, достойная соли. Парусные корабли хорошо используют ветры, используя порывы воздуха для создания очень эффективной формы движения. Корабли с дизельным двигателем остаются на поверхности по другой причине: их двигатели нуждаются постоянный запас кислорода для сжигания топлива. Теоретически, судам должно быть намного легче плавать под волнами. где вода более спокойная и оказывает меньшее сопротивление; на практике это создает другой набор проблем.

Если вы когда-нибудь занимались подводным плаванием или подводным плаванием дайвинг, вы будете знать, что жизнь под водой очень отличается от жизнь на поверхности. Темно и трудно увидеть, нет воздуха для дышать, и интенсивное давление воды заставляет все чувствовать себя некомфортно и клаустрофобия. Подводные лодки - это гениальные инженерные разработки Предназначен для безопасной перевозки людей в этих суровых условиях. Хотя изначально они были изобретены как военные машины, и большинство большие подводные лодки все еще строятся для военно-морских сил мира, несколько небольших подводных лодок работаю научно-исследовательскими судами.Большинство из них погружные (как правило, небольшие подводные лодки на одного или двух человек, привязанные к научно-исследовательские суда как они работают).

Части подводной лодки

Фото: несмотря на множество технологических достижений, Основная концепция подводной лодки мало изменилась за столетие, с тех пор, как Джон Холланд разработал USS ​​Holland, первый военно-морской флот США подводная лодка. Фото любезно предоставлено Военно-морским историческим центром.

Это некоторые из ключевых частей типичной подводной лодки.

Корпус высокого давления

Давление воды, толкающей внутрь, является самой большой проблемой для любой, кто хочет проникнуть глубоко под поверхность океана. Даже с аквалангом танки, мы можем погружаться только до сих пор, потому что огромное давление скоро делает невозможно дышать. На глубине 600 м (2000 футов) максимум глубина подводных погружений, давление воды более чем в 60 раз превышает на поверхности!

Как подводные лодки выживают там, где люди не могут? Корпус стандартного корабля это металл снаружи, который удерживает воду.У большинства подводных лодок есть два корпуса, один внутри другого, чтобы помочь им выжить. Внешний корпус водонепроницаемый, в то время как внутренний (называемый герметичный корпус ) намного сильнее и устойчивее к огромному давлению воды. Самый сильный Подводные лодки имеют корпуса из прочной стали или титана.

Самолеты

Фото: самолеты для дайвинга по обе стороны башни подводной лодки генерируют подъемную силу, когда она движется вперед, как крылья на самолете. Фотография USS Emory S.Земля Джаредом Алдапе любезно предоставлена ВМС США.

Подобно тому, как акулы имеют плавники на теле, чтобы помочь им плавать и нырять, поэтому подводные лодки имеют плавники, называемые водолазных самолетов, или гидросамолетов, . Они работают немного как крылья и поверхности управления (поворотные закрылки) на самолете, создавая вверх сила называется лифт. Плавучесть - это тенденция чего-то к тонуть, подниматься или плавать на определенной глубине. Пока он под водой, подводная лодка отрицательно плавучий, что означает, что он имеет тенденцию тонуть, оставленный на свое усмотрение, если он не движется.Но когда пропеллеры подводной лодки толкают ее вперед, вода устремляется над плоскостями, создавая восходящую силу, называемую подъемной силой, которая помогает ему оставаться на определенной глубине, создание состояния нейтральной плавучести (плавающего). Самолеты могут быть наклонены, чтобы изменить подъемную силу, поэтому заставляю подводную лодку карабкаться или нырять через море по мере необходимости. Самолеты обеспечивают большую часть Подводная лодка контролирует свою глубину, большую часть времени. Количество подъема у них Генерирование зависит как от угла, на который они наклонены, так и от скорости подводной лодки (так же, как подъемная сила, которую генерируют крылья) зависит от скорости самолета и «угла атаки»).

Балластные танки

Между двумя корпусами есть пробелы, которые можно заполнить или воздух или вода. Они называются балластом танки и, с погружением самолетов, они дают суб-контроль над его плавучесть, особенно во время первой части погружения или возврата на поверхность из глубины. Когда балластные танки заполнены воздухом, подводная лодка поднимается на поверхность потому что это имеет положительную плавучесть. С водой внутри резервуаров подводная лодка имеет отрицательную плавучесть, поэтому она погружается глубже в океан.Резервуары спереди (известные как передние триммеры ) обычно сначала заполняются водой или воздухом, поэтому Передняя часть подводной лодки (носовая часть) опускается или поднимается до задней (кормовой). Балластные танки также могут быть использованы, чтобы очень быстро помочь поверхности подводной лодки в чрезвычайной ситуации.

Двигатель

Бензиновые двигатели и дизельные двигатели, используемые легковые и грузовые автомобили и реактивные двигатели, используемые самолеты, нуждающиеся в кислороде из воздуха, чтобы заставить их работать. вещи отличаются для подводных лодок, которые работают под водой там, где нет воздуха.Большинство подводных лодок, кроме атомных, имеют дизель-электрические двигатели. Дизельный двигатель работает нормально, когда саб находится у поверхности, но не ведет пропеллеры саба непосредственно. Вместо этого он питает электрический генератор, который заряжает огромные батареи. Они приводят в движение электродвигатель, который, в свою очередь, питает пропеллеры. Как только дизельный двигатель полностью зарядил батареи, подводная лодка может выключить двигатель и уйти под воду, где она полагается полностью от батареи.

Ранние военные подводные лодки использовали дыхательные трубки под названием трубок для подавать воздух к своим двигателям из воздуха над морем, но это означало, они должны были работать очень близко к поверхности, где они были уязвимы для атаки с самолетов.Большинство крупных военных подводных лодок сейчас на атомной энергии. Как и атомные электростанции, у них есть небольшие ядерные реакторы, и, поскольку им не нужен воздух для работы, они могут генерировать энергию для электродвигатели и винты, находятся ли они на поверхности или глубоко под водой.

Башня

Фото: башня или парус могут удвоиться в качестве наблюдения Платформа, когда подводная лодка крейсерская на поверхности. Обратите внимание на различные сообщения и навигационная антенна.Фото Джеффри М. Ричардсона любезно предоставлено ВМС США.

Подводные лодки

имеют форму сигар, поэтому они могут плавно скользить по вода, но в самом центре есть высокая башня. В старых подводных лодках, башня была забита навигацией и другим оборудованием и иногда был известен как Conning Tower (потому что исторически он содержал подводные лодки против троллей). Это также упоминается просто как башня или парус, потому что в современной подводной лодке управление и навигационное оборудование занять больше места и, как правило, находится в корпусе.

Навигационные системы

Фото: Перископы полезны, если вы рядом с поверхность ищет вражеские корабли, но они бесполезны под водой. Фото Джеффри С. Виано любезно предоставлен ВМС США.

Свет не распространяется сквозь воду, поэтому становится темнее и темнее глубже вы идете. Большую часть времени, подводная лодка пилоты даже не могут видеть, куда они идут! Подводные лодки имеют перископов (видя трубы, которые могут быть через башню), но они полезны только при включенных подводных лодках поверхность или просто под ней.Подводные лодки перемещаются, используя целый диапазон электронного оборудования. Есть спутник GPS навигация, для начала, которая использует космические спутники, чтобы сказать Подводная лодка своей позиции. Есть также SONAR, система, похожая на радар, который посылает импульсы звука в море и слушает эхо отражается от морского дна или других поблизости подводные лодки. Еще одна важная навигационная система на борту подводной лодки известный как инерциальное руководство . Это способ использования гироскопов, чтобы отслеживать, как далеко подводная лодка путешествовал и в каком направлении, не обращаясь ни к какому Информация.Инерциальное руководство является точным только в течение столь длительного времени (10 дней или так) и иногда необходимо исправить с помощью GPS, радара или других данные.

Фото: сонарный аппарат на типичной подводной лодке. Фото Брэндона Шеландера любезно предоставлено США. Военно-морской флот.

Системы жизнеобеспечения

Большая военная подводная лодка имеет десятки людей на борту. Как может они едят, спят и дышат, закопанные глубоко под морем, в замерзании холодная вода, месяцами подряд? Подводная лодка полностью опечатана Окружающая среда.Ядерный двигатель обеспечивает тепло и вырабатывает электричество, а электричество питает все системы жизнеобеспечения, в которых нуждаются подводники. Это делает кислород для люди дышат с помощью электролиза для химического разделения молекул воды (превращение H 2 O в H 2 и O 2 ), и он очищает нежелательный углерод диоксид из воздуха. Подводные лодки могут даже сделать свою собственную питьевую воду из морская вода использует электричество для удаления соли. Мусор уплотняется в стальные банки, которые выбрасываются из Система шлюзов (водонепроницаемый выход в корпус) сбрасывается на морское дно.

Кто изобрел подводную лодку?

Ранние дни

  • 1620: англичанин Корнелис Drebble (1572–1633) строит первую подводную лодку путем гидроизоляции деревянная, яйцевидная лодка с кожей и покрытием всего воск. Ученые не уверены, что лодка Дреббл когда-нибудь отправлялась в плавание.
  • 1776: во время революции в США, Дэвид Бушнелл (1742–1824) строит подводную лодку для одного человека с ручным приводом призвал черепаху, чтобы помочь атаковать британские военные корабли.
  • 1800: американский паровой инженер Роберт Фултон (1765–1815) проектирует конвертируемый корабль с откидным верхом паруса, которые могут превратиться в подводную лодку для путешествий под водой.
  • 1863: разрабатывает американский инженер Гораций Лоусон Ханли (1823–1863) подводная лодка с ручным приводом, которая в конечном итоге становится известной как CSS H.L. Hunley (часто просто "Ханли" для краткости). Он тонет один раз во время испытаний в августе 1863 года, убив пять членов экипажа, затем снова тонет в октябре 1863 года, убив самого Ханли и всю его команду.Позже найденный, он становится первой подводной лодкой, которая потопила военный корабль (во время гражданской войны в США) - настоящая веха в истории подводных лодок.
  • 1897: американский изобретатель Саймон Озеро (1866–1945) спускает на воду Аргонавт, первую подводную лодку работать в открытом море.

Практические сабы

Фото: на корабле USS Holland (подводная торпедная лодка № 1), около 1900 года. Фото любезно предоставлено Военно-историческим центром.

  • 1900: ВМС США запускают свою первую подводную лодку, USS Голландия, названная в честь своего ирландско-американского изобретателя Джона Голландия (1840–1914).Хотя Голландия много лет назад предлагала подводные лодки ВМФ, Изначально не проявлял интереса.
  • 1908: Почтовый в России - ранний Пионер воздушной независимой тяги (AIP) - эксплуатирует подводную лодку без частых выходов на поверхность - используя бензиновый двигатель, работающий на сжатом воздухе.

От мировых войн к холодной войне

  • 1914–18: Во время Первой мировой войны немецкий флот управляет флотом высокоэффективные военные подводные лодки под названием подводные лодки (сокращение от Unterseeboot, что означает подводный корабль).В 1930-х годах немцы начать использовать трубки для снорклинга (изобретенный голландским инженером) для воздух для дизельных электрических двигателей их подводных лодок, что дает им больше ассортимент и эффективность.
  • 1930-е годы: инженер из Германии Хельмут Вальтер Пионеры высокопроизводительных двигателей с перекисью водорода для использования на подводных лодках и ракетных ракетах. Это еще один шаг вперед для Air Independent Propulsion.
  • 1952: французский подводный фотограф Дмитрий Ребиков запускает «Пуделя», первый привязанный автомобиль с дистанционным управлением (ROV).
  • 1955: ВМС США запускают в эксплуатацию первую военную атомную подводную лодку USS Nautilus.
  • 1964: Элвин, научно-исследовательский подводный аппарат, управляемый Океанографическим институтом Вудс-Хоул, начинает свою долгую и выдающуюся историю подводных исследований. Его главные успехи, включая открытие черных курильщиков (гидротермальные жерла - немного похоже на дымоходы на дне океана) и исследуя крушение Титаника.
  • 1968: Советский Союз (Россия и ее бывшие союзники) запускает К-162, первая подводная лодка с титановым корпусом и самая быстрая в мире.
  • 1969: Советы запускают первую из своих гладких, быстрых, атомных подводных лодок типа «Альфа» с титановым корпусом.

Современные времена

Фото: что из будущего? Более двух третей нашей планеты - вода, поэтому подводные лодки всегда будут иметь место в вооруженных силах. Но когда дело доходит до научных исследований, малые роботизированные погружные аппараты, такие как дистанционно управляемый автомобиль «Супер Скорпион», приобретают все большее значение. Обратите внимание на видеокамеры спереди и большие серебряные роботизированные захваты.Фото Джеффри Патрика любезно предоставлено ВМС США.

  • 1990-х годов: атомные подводные лодки, урезанные к концу холодной войны, используются для океанографические и климатические исследования в Арктике в рамках проекта под названием Научная ледовая биржа (SCICEX).
  • 1990-е: британский проектировщик подводных лодок Грэм Хокс обещает произвести революцию в суб-дизайне с небольшими, подобными самолету погружными аппаратами, называемыми Deep Flight, которые «летают» под водой.
  • 1990-е гг .: как и во многих других отраслях, Китай становится крупным поставщиком недорогих, но эффективных дизель-электрические военные подводные лодки, включая восстановленные версии старого класса Ming 1960–1980-х годов (тип 035) и более поздний класс песни (тип 039).
,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.