Що насправді тримає підводний човен на дні і як він звідти спливає

У кіно сцени коли човен лягає на дно виглядають як відчайдушна боротьба за життя. Екіпаж продуває баласт, корпус тремтить і насилу відривається від ґрунту. Для справного неатомного човна лягти на дно — це штатний, відпрацьований на навчаннях маневр. Після нього човен спокійно йде вгору звичайним продуванням цистерн.

Однак, є те що іноді намертво тримає його: в'язкий глинистий мул, глибина за межею міцності корпусу або вода всередині затоплених відсіків.

Навіщо човни лягають на дно навмисно і як це роблять

Під водою справний човен майже невагомий, бо важить рівно стільки, скільки витісняє води. Щоб покласти судно на дно, усередину приймають трохи зайвої води — близько 1,8 тонни, що становить приблизно одну тисячну від маси самого човна. Саме з такою невеликою вагою корпус і спирається на ґрунт.

На дно лягають, коли треба затаїтися: у нерухомому човні вимикають більшість систем, щоб він не видавав звуків. Так само роблять для висадки бойових плавців, на рятувальних навчаннях або просто щоб дати людям виспатися: на дні не потрібно безперервно утримувати глибину. Ще 1914 року британський підводний човен B11 у протоці Дарданелли пролежав на ґрунті дев'ять годин.

Опускаються на дно зі швидкістю від 5 до 15 сантиметрів на секунду — приблизно вдесятеро повільніше за звичайний крок людини. Корпус тримають із легким нахилом від 1 до 3 градусів на ніс: спочатку ґрунту м'яко торкається носова частина, а за нею опускається корма. Падати швидше за 25 сантиметрів на секунду не можна, інакше під час удару можна пошкодити кормове стерно.

Місце для такої стоянки ретельно перевіряють заздалегідь. Тверді скелі небезпечні сильним ударом і пробоїною в обшивці, а надто м'яке дно може затягнути корпус, наче сипучий пісок.

Коли дно перетворюється на пастку

Ефект «присоски» виникає не на будь-якому ґрунті. На крупному проникному піску вода вільно проходить між піщинками під днище, тому тримати корпус там нічому. Коли 1927 року з дна піднімали затонулий американський човен S-4, присмоктування на такому ґрунті практично не було.

Зовсім інакше поводиться м'яка глина або в'язкий мул. Вони щільно облягають обшивку, і що довше човен лежить без руху, то сильнішим стає зчеплення з ґрунтом. Якщо тягнути корпус вертикально вгору, вода просто не встигає просочитися крізь щільну глину в зазор під днищем. Виникає перепад тиску води над човном і під його днищем, який і тримає судно, як чобіт у в'язкій багнюці.

Найважче доводиться човнам, які лягли в глину після аварії із затопленими відсіками. Вони тиснуть на дно вже не парою тонн прийнятої води, а сотнями тонн власної ваги. Затонулий 1925 року на глинистому дні човен S-51 важив під водою близько 1000 тонн. За оцінкою інженера, який керував підйомом, щоб відірвати його від глини і подолати присмоктування, потрібне було зусилля близько 8000 тонн — увосьмеро більше за його підводну вагу.

Як човен спливає і відривається від мулу

Для звичайного занурення воду в головні баластні цистерни не закачують насосами. Угорі цистерн відкривають клапани вентиляції: повітря виходить назовні, а забортна вода сама заливається всередину через отвори знизу біля кіля. Щоб сплисти з дна, верхні клапани закривають і подають у цистерни стиснене повітря. Воно витісняє воду назад у море, човен стає легшим і йде вгору. У міру підйому тиск води навколо падає, повітря в цистернах розширюється, виштовхує рештки води ще швидше і прискорює спливання.

Якщо ж в'язка глина не відпускає корпус, намагатися відірватися однією лише тягою вгору марно. Щоб збити присмоктування, під днище треба пустити воду. Для цього човен накреняють з борту на борт і намагаються підняти спочатку один його кінець — ніс або корму. Вода затікає в щілину, що утворилася між обшивкою і глиною, і дно відпускає. Коли 1940 року британський човен Seal із затопленою після вибуху міни кормою застряг на дні протоки Каттегат, екіпаж перейшов у носову частину, щоб змістити вагу і допомогти відірвати судно від ґрунту.

Що заважає сплисти з великої глибини

Кожні 10 метрів глибини додають до тиску води ще одну атмосферу. На 200 метрах ззовні тисне вже близько 21 атмосфери (з урахуванням повітря над морем), і щоб видавити воду з цистерн, повітря всередині має подолати цей опір. На підводних човнах його зберігають у балонах під тиском від 200 до 400 атмосфер — цього з великим запасом вистачає для продування.

Складність у тому, що на глибині стиснений газ із балонів розширюється слабше, ніж біля поверхні, і займає менший об'єм. Тому для витіснення тієї самої кількості води на великій глибині витрачається значно більше повітря із запасів. Щоб не залежати від балонів, на деяких неатомних човнах ставлять твердопаливні або рідинні газогенератори: в екстреному випадку вони дають потік газу під великим тиском і видувають воду з цистерн навіть із глибини понад 400 метрів.

Але навмисно лягати на ґрунт там, де надто глибоко, човни не можуть через міцність корпусу. У сучасних сталевих підводних човнів гранична робоча глибина становить 250-400 метрів. Нижче цієї позначки занурюватися вже не дозволено, а ще глибше вода здатна розчавити корпус. Тому штатно на дно сідають лише на мілководді і в неглибоких протоках.

Що роблять при аварії, коли немає електрики

Втрата енергії через пожежу або поломку не означає, що човен приречений залишитися на дні. Насоси для продування головних цистерн не потрібні, а всі важливі клапани вентиляції та подачі стисненого повітря з балонів дублюються ручними приводами. Незалежні газогенератори аварійного спливання теж спрацьовують без участі бортової електромережі. Екіпаж усе того ж британського човна Seal 1940 року зумів сплисти з майже розрядженими батареями: механік вручну відкрив клапан останньої вцілілої групи повітряних балонів.

На старих підводних човнах існував ще один спосіб екстрено полегшити судно — скинути закріплений ззовні чавунний або свинцевий вантаж. Його ставили ще на човен Фултона 1801 року, а на човні Hunley у 1860-х роках чавунні виливки прикручували до днища болтами, головки яких у разі небезпеки можна було викрутити прямо зсередини корпусу. На човні Seal 1940 року екіпаж теж скинув 11-тонний відокремлюваний кіль — важку смугу металу під днищем. Затоплена корма і після цього тримала човен біля дна, і сплисти вдалося тільки з останнім повітрям.

Якщо ж відсіки затоплені настільки, що ні продування, ні скидання вантажу не піднімуть обважнілий човен, на допомогу приходять рятувальні судна. На палубі підводних човнів роблять спеціальні зовнішні роз'єми з опуклими мітками, які водолаз може намацати в темряві, щоб підключити повітряний шланг зверху і продути вцілілі цистерни з поверхні. 1939 року на 74-метровій глибині опинився американський човен Squalus, у якого затопило кормові відсіки, під водою він важив 1100 тонн. Екіпаж із 33 осіб вивели нагору в рятувальній камері, а сам човен підняли понтонами. Після ремонту він знову повернувся до строю.