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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Submarino. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Submarino (submarino, submarino, submarino) - uma classe de navios capazes de mergulhar e operar debaixo d'água por muito tempo. A criação de um submarino é uma conquista notável da mente humana e um evento significativo na história da tecnologia militar. O submarino, como você sabe, tem a capacidade de agir de forma encoberta, invisível e, portanto, de repente. A furtividade é alcançada, em primeiro lugar, pela capacidade de mergulhar, nadar a uma certa profundidade sem trair a presença e atacar inesperadamente o inimigo.
Como qualquer corpo físico, um submarino obedece à lei de Arquimedes, que afirma que qualquer corpo imerso em um líquido está sujeito a uma força de empuxo ascendente igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo. Para simplificar, esta lei pode ser formulada da seguinte forma: "Um corpo imerso na água perde tanto em seu peso quanto o volume de água deslocado pelo corpo pesa". É nessa lei que se baseia uma das principais propriedades de qualquer navio - sua flutuabilidade, ou seja, a capacidade de permanecer na superfície da água. Isso é possível quando o peso da água deslocada pela parte submersa do casco é igual ao peso da embarcação. Nesta posição, o navio tem flutuabilidade positiva. Se o peso da água deslocada for menor que o peso do navio, o navio afundará. Neste caso, considera-se que o navio tem flutuabilidade negativa. Para um submarino, a flutuabilidade é determinada por sua capacidade de ser submerso e emergir. Obviamente, o barco estará na superfície se tiver flutuabilidade positiva. Obtendo flutuabilidade negativa, o barco afundará até ficar no fundo. Para que ela não procure subir ou afundar, é necessário equalizar o peso do submarino e o peso do volume de água deslocado por ele. Neste caso, o barco sem movimento assumirá uma posição indiferente e instável na água e ficará "pendurado" em qualquer profundidade. Isso significa que o barco recebeu flutuabilidade zero. Para que um submarino afunde, emerja ou permaneça submerso, ele deve ser capaz de alterar sua flutuabilidade. Isso é conseguido de uma maneira muito simples - levando água de lastro para o barco: tanques especiais dispostos no casco do barco são preenchidos com água externa e esvaziados novamente. Quando estão completamente cheios, o barco adquire flutuabilidade zero. Para que o submarino venha à tona, é necessário liberar os tanques da água. No entanto, o ajuste de mergulho com tanques nunca pode ser preciso. A manobra no plano vertical é conseguida deslocando os lemes horizontais. Assim como uma aeronave no ar é capaz de mudar sua altitude de vôo com a ajuda de elevadores, um submarino opera com lemes horizontais ou lemes de profundidade sem alterar sua flutuabilidade. Se o bordo de ataque da lâmina do leme for mais alto do que o bordo de fuga, o fluxo de água que se aproxima criará uma elevação ascendente. Por outro lado, se a borda de ataque do leme estiver mais baixa que a traseira, o fluxo que se aproxima pressionará a superfície de trabalho da caneta. Uma mudança na direção do movimento de um submarino na posição horizontal é realizada para submarinos, bem como para navios de superfície, alterando o ângulo de rotação do leme vertical. O primeiro submarino a ser colocado em uso prático foi o "Tartu" ("Tartaruga") do inventor francês Byuchnel, construído em 1776 nos EUA. Apesar de seu primitivismo, já possuía todos os elementos de um verdadeiro submarino. O corpo em forma de ovo com um diâmetro de cerca de 2 m era feito de cobre e na parte inferior era coberto com uma camada de chumbo. A tripulação do barco era composta por uma pessoa.
A imersão foi alcançada enchendo um tanque especial (a) localizado no fundo com água de lastro. A imersão foi ajustada usando um parafuso vertical (c). A subida foi realizada bombeando água de lastro com duas bombas (b), também operadas manualmente. O movimento ao longo de uma linha horizontal ocorreu com a ajuda de um parafuso horizontal (g). Para mudar de direção, havia um volante (e) localizado atrás do assento da pessoa (g). O armamento deste navio, destinado a fins militares, consistia numa mina (h) de 70 kg, colocada numa caixa especial sob o volante. No momento do ataque, o Tortyu, submerso, tentou se aproximar sob a quilha de um navio inimigo. Lá, a mina foi liberada da caixa e, como ganhou alguma flutuabilidade, flutuou, atingiu a quilha do navio e explodiu. Este foi, em linhas gerais, o primeiro submarino, cujo criador recebeu o nome honorário do "pai do submarino" nos Estados Unidos. Bouchnel tornou-se famosa após um ataque bem-sucedido que realizou contra a fragata inglesa de 50 canhões "Eagle" em agosto de 1776 durante a Guerra da Independência Americana. Em geral, foi um bom começo para a história da frota de submarinos. Suas próximas páginas já estavam ligadas à Europa.
Em 1800, o americano Fulton construiu o submarino Nautilus na França. Tinha uma forma de charuto aerodinâmica com um comprimento de 6 m e um diâmetro de 5 m. Fora isso, o Nautilus era muito semelhante em design ao Tartu. A imersão foi realizada através do preenchimento da câmara de lastro (a), localizada na parte inferior do navio. A fonte da propulsão submersa foi a força da equipe de três homens. A rotação do manípulo (b) era transmitida a uma hélice de duas pás (c), que proporcionava ao barco um movimento de translação. Para movimentação na superfície, foi utilizada uma vela (g), montada em um mastro dobrável. A velocidade na superfície era de 2-5 km / h, e no estado submerso cerca de 7 km / h. Em vez da hélice vertical Buchnel, a Fulton foi pioneira no uso de dois lemes horizontais localizados atrás do casco, como nos submarinos modernos. A bordo do Nautilus havia um tanque de ar comprimido que permitia que ele ficasse debaixo d'água por várias horas. Após vários testes preliminares, o navio de Fulton navegou pelo Sena até Le Havre, onde fez sua primeira viagem. Os testes foram satisfatórios: durante 5 horas o barco com toda a tripulação ficou submerso a uma profundidade de 7 m. Outros indicadores também foram bons - o barco percorreu uma distância de 450 m submerso em 7 minutos. Em agosto de 1801, Fulton demonstrou as capacidades de combate de seu navio. Para este fim, o antigo brigue foi trazido para o ataque. O Nautilus se aproximou dele debaixo d'água e o explodiu com uma mina. No entanto, o futuro destino do Nautilus não justificou as esperanças que o inventor depositou nele. Durante a transição de Le Havre para Cherbourg, ele foi atingido por uma tempestade e afundou. Todas as tentativas de Fulton de construir um novo submarino (ele ofereceu seu projeto não apenas aos franceses, mas também aos seus inimigos, os britânicos) não tiveram sucesso. Uma nova etapa no desenvolvimento do submarino foi o submarino "Submarino" Bourgeois e Brun, construído em 1860. Com suas dimensões, superou significativamente todos os submarinos construídos antes: comprimento 42 m, largura - 5 m, altura - 6 m, deslocamento - 3 toneladas. Pela primeira vez, um motor de ar comprimido foi instalado neste barco, o que permitiu no momento do ataque, desenvolvem uma velocidade de cerca de 420 km/h na superfície e 9 km/h debaixo de água. Outras características deste navio incluem suas armas, que são mais sérias e práticas que as de seus antecessores. No "Submariner" a mina foi reforçada na ponta de uma haste de 10 m de comprimento na proa do navio. Isso dava sérias vantagens, pois permitia atacar o inimigo em movimento, o que era completamente impossível para os barcos anteriores. Em primeiro lugar, devido à sua baixa velocidade, era difícil para um submarino se aproximar sob o fundo do navio atacado e, em segundo lugar, se isso pudesse ser feito, então no tempo que leva para a mina lançada emergir, o inimigo teria conseguiu sair. O "submarino" teve a oportunidade, atravessando o navio em movimento, de atingi-lo a bordo com uma mina suspensa na ponta da vara. No impacto, a mina deveria explodir. No entanto, o próprio Submariner, que estava a uma distância segura de 10 m, não deveria ter sofrido. Para afundar seu navio, Bourgeois e Brun usaram uma combinação de vários métodos. O submarino tinha tanques de água de lastro, uma hélice vertical e dois lemes horizontais. Pela primeira vez, o Submariner também disponibilizou tanques de purga com ar comprimido, o que reduziu significativamente o tempo de subida. Os submarinos foram usados pela primeira vez durante a Guerra Civil Americana de 1861-1865. Naquela época, os sulistas estavam armados com vários submarinos David. Esses barcos, no entanto, não afundaram completamente na água - parte da cabine se projetava acima da superfície do mar, mas ainda assim eles podiam se aproximar furtivamente dos navios dos nortistas. O comprimento do "David" era de 20 m, largura - 3 m. O barco estava equipado com um motor a vapor e um leme de mergulho localizado na frente do casco. Em fevereiro de 1864, um desses submarinos, sob o comando do tenente Dixon, lançou ao fundo a corveta Guzatanik dos nortistas, atingindo-a a bordo com sua mina. O Guzatanik tornou-se a primeira vítima de uma guerra submarina na história, e os submarinos deixaram de ser um objeto de pura invenção depois disso e ganharam o direito de existir em pé de igualdade com outros navios de guerra. O próximo passo na história da construção naval de submarinos foram os barcos do inventor russo Dzhevetsky. O primeiro modelo, criado por ele em 1879, tinha um motor de pedal. Uma tripulação de quatro pessoas dirigiu a hélice. Bombas de água e pneumáticas também funcionavam a partir do acionamento a pé. O primeiro deles serviu para purificar o ar dentro da embarcação. Com sua ajuda, o ar era conduzido através de um cilindro de sódio cáustico, que absorvia dióxido de carbono. A quantidade que faltava de oxigênio foi reabastecida de um cilindro sobressalente. Com a ajuda de uma bomba de água, a água era bombeada para fora dos tanques de lastro. O barco tinha 4 metros de comprimento e 1 metros de largura.
O barco estava equipado com um periscópio - um dispositivo para observar a superfície de uma posição submersa. O periscópio do design mais simples é um tubo, cuja extremidade superior se estende acima da superfície da água e a extremidade inferior está dentro do barco. Dois espelhos inclinados foram instalados no tubo: um na extremidade superior do tubo e outro na parte inferior. Raios de luz, refletidos primeiro no espelho superior, depois caíram no inferior e foram refletidos na direção do olho do observador.
O armamento do barco consistia em uma mina com ventosas especiais de borracha e um fusível acionado por uma corrente de uma bateria galvânica (a mina estava presa ao fundo de um navio parado; depois o barco navegou, desenrolando o fio, para um cofre distância; no momento certo, o circuito fechou e ocorreu uma explosão). Nos testes, o barco mostrou excelente manobrabilidade. Ela foi o primeiro barco em série adotado pelo exército russo (um total de 50 desses barcos foram feitos). Em 1884, Drzewiecki equipou seu barco pela primeira vez com um motor elétrico alimentado por uma bateria, que forneceu ao barco uma velocidade de cerca de 10 km / h por 7 horas. Essa foi uma inovação importante. No mesmo ano, o sueco Nordenfeld instalou um motor a vapor em seu submarino. Antes do mergulho, duas caldeiras foram preenchidas com vapor de alta pressão, o que permitiu que o submarino nadasse por quatro horas sob a água a uma velocidade de 7 km / h. Nordenfeld também instalou torpedos em seu barco pela primeira vez. Um torpedo (mina autopropulsada) era um submarino em miniatura.
A primeira mina autopropulsada foi criada pelo engenheiro inglês Whitehead e seu colaborador austríaco Luppi. Os primeiros testes ocorreram na cidade de Fiume em 1864. Em seguida, a mina passou 650 m a uma velocidade de 13 km/h. O movimento era realizado por um motor pneumático, que recebia ar comprimido de um cilindro. No futuro, até a Primeira Guerra Mundial, o design dos torpedos não sofreu grandes mudanças. Eles eram em forma de charuto. Na frente do detonador e carga foram colocados. Além disso - um reservatório com ar comprimido, um regulador, um motor, uma hélice e um volante. O submarino, armado com torpedos, tornou-se um inimigo excepcionalmente formidável para todos os navios de superfície. O disparo de torpedos ocorreu com a ajuda de tubos de torpedo. O torpedo foi alimentado ao longo dos trilhos até a escotilha (a). A escotilha se abriu e o torpedo foi colocado dentro do aparelho. Depois disso, a escotilha externa foi aberta e o aparelho foi preenchido com água. O ar comprimido foi fornecido a partir do cilindro (c) através da conexão ao cano do aparelho. Em seguida, um torpedo com motor em funcionamento, hélices e lemes foi lançado do lado de fora. A escotilha externa foi fechada e a água saiu pelo tubo (c).
Nos anos seguintes, os submarinos começaram a ser equipados com motores de combustão interna a gasolina para navegação na superfície e motores elétricos (alimentados por bateria) para movimentação debaixo d'água. Os submarinos melhoraram rapidamente. Eles poderiam flutuar rapidamente e desaparecer debaixo d'água. Isso foi alcançado devido ao design cuidadoso dos tanques de lastro, que agora foram divididos de acordo com sua finalidade em dois tipos principais: tanques de lastro principais e tanques de lastro auxiliares. Os primeiros tanques foram projetados para absorver a flutuabilidade de um navio subaquático quando este se movia de uma superfície para uma posição submersa (eles eram divididos em proa, popa e meio). Os tanques de lastro auxiliares incluíam tanques de compensação localizados em extremidades opostas do casco (proa e popa), um tanque de equalização e um tanque de mergulho rápido. Cada um deles tinha um propósito especial. Com o enchimento do tanque de mergulho rápido, o submarino adquiriu flutuabilidade negativa e rapidamente ficou submerso. Os tanques de guarnição serviam para alinhar o guarnição, ou seja, o ângulo de inclinação do casco do submarino e trazê-lo para uma "quilha uniforme". Com a ajuda deles, foi possível equilibrar a proa e a popa do submarino, de modo que seu casco ocupasse uma posição estritamente horizontal. Tal submarino poderia ser facilmente controlado debaixo d'água. Um evento importante para os submarinos foi a invenção do diesel marítimo. O fato é que nadar debaixo d'água com um motor a gasolina era muito perigoso. Apesar de todas as precauções, vapores voláteis de gasolina se acumulavam dentro do barco e podiam se inflamar com a menor faísca. Como resultado, muitas vezes ocorreram explosões, acompanhadas de baixas humanas. O primeiro submarino a diesel do mundo "Minoga" foi construído na Rússia. Foi projetado por Ivan Bubnov, o designer-chefe do estaleiro Báltico. O projeto do barco a diesel foi desenvolvido por Bubnov no início de 1905. A construção começou no ano seguinte. Dois motores a diesel para o "Lamprey", como mencionado acima, foram fabricados na fábrica da Nobel em São Petersburgo. A construção do "Lamprey" foi acompanhada por vários atos de sabotagem (em março de 1908 houve um incêndio no compartimento da bateria, em outubro de 1909 alguém derramou esmeril nos rolamentos dos motores principais). No entanto, não foi possível encontrar os autores desses crimes. O lançamento ocorreu em 1908.
A usina "Lamprey" consistia em dois motores a diesel, um motor elétrico e uma bateria. Diesel e um motor elétrico foram instalados em uma linha e trabalharam em uma hélice. Todos os motores foram conectados ao eixo propulsor por meio de acoplamentos seccionadores, para que, a pedido do comandante, o eixo pudesse ser ligado a um ou dois motores diesel ou a um motor elétrico. Um dos motores diesel poderia ser conectado a um motor elétrico e colocá-lo em rotação. Neste caso, o motor elétrico funcionava como gerador e carregava as baterias. A bateria consistia em dois grupos de 33 baterias cada um com um corredor de manutenção entre eles. O comprimento do "Lamprey" é de 32 m. A velocidade na superfície é de cerca de 20 km / h, debaixo d'água - 8,5 km / h. Armamento - dois tubos de torpedo de proa. Autor: Ryzhov K.V.
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