Занурення та спливання - Робота субмарин (підводних човнів)
Робота субмарин (підводних човнів)
Для того, щоб підводні човни або будь-які кораблі могли триматися на плаву, витіснення води має відповідати вазі корабля. Таке витіснення води створює підйомну силу, яку називають силою, що виштовхує, і яка протилежна силі тяжіння, що змушує підводний човен опускатися на дно. На відміну від корабля, підводний човен може регулювати своє надводне положення, що дозволяє йому за необхідності занурюватись і спливати на поверхню. Для того, щоб підводний човен міг регулювати своє надводне положення, він оснащений баластовими цистернами та допоміжними, або диферентними цистернами, які по черзі можуть заповнюватися водою або повітрям (як показано на малюнку нижче). Коли підводний човен знаходиться на поверхні води, баластові цистерни наповнюють повітрям і загальна щільність субмарини стає меншою, ніж щільність води, що її оточує. Коли субмарина починає занурюватися, баластові цистерни наповнюються водою, випускаючи повітря до того часу, поки загальна щільність човна стане більше щільності води і підводний човен починає занурюватися (так звана «негативна плавучість»). Стиснене повітря, необхідне для дихання та використання в баластових цистернах, поставляють на підводний човен у повітряних резервуарах. Крім цього, на кормі субмарини знаходиться рухомий комплект коротких «крил», званих глісерами, які допомагають регулювати кут занурення. Глісер з повітряним гвинтом встановлені під певним кутом, так щоб вода проходила над кормою, що змушує корму підніматися вгору. За рахунок цього підводний човен опускається вниз.
Для того, щоб утримувати підводний човен на певномурівні глибини, необхідно підтримувати баланс повітря та води в диферентних цистернах - її загальна щільність має дорівнювати щільності води ( так звана «нейтральна плавучість»). Коли підводний човен опускається до необхідної глибини, глісер встановлюють на певному рівні, щоб субмарина могла пливти крізь воду. Для підтримки субрівня вода також проходить між диферентними цистернами носової частини та корми. Управляти субмариною під водою можна за рахунок хвостового керма (для повороту праворуч або ліворуч) і глісеру, який регулює поздовжній кут човна. Крім цього, багато субмарин оснащені потужним електродвигуном допоміжної гребної установки, який може розгорнути човен на 360 градусів.
Коли підводний човен виринає на поверхню, стиснене повітря з повітряних резервуарів перетікає в баластові цистерни; видалення води відбувається до того часу, поки загальна щільність стане менше щільності води (позитивна плавучість) і почнеться спливання підводного човна. Глісер встановлений під кутом, тому вода рухається вгору по кормі і таким чином сама корма нахиляється вниз, і субмарина починає спливання. У разі небезпеки баластові цистерни можуть швидко наповнитися високим тиском і відразу підняти човен на поверхню.