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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Sous-marin. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent Sous-marin (sous-marin, sous-marin, sous-marin) - une classe de navires capables de plonger et d'opérer sous l'eau pendant une longue période. La création d'un sous-marin est une réalisation remarquable de l'esprit humain et un événement important dans l'histoire de la technologie militaire. Le sous-marin, comme vous le savez, a la capacité d'agir de manière secrète, invisible et donc soudaine. La furtivité est obtenue, tout d'abord, par la capacité de plonger, de nager à une certaine profondeur sans trahir sa présence et de frapper l'ennemi de manière inattendue.
Comme tout corps physique, un sous-marin obéit à la loi d'Archimède, qui stipule que tout corps immergé dans un liquide est soumis à une force de flottabilité ascendante égale au poids du liquide déplacé par le corps. Pour simplifier, cette loi peut être formulée comme suit : « Un corps immergé dans l'eau perd autant en poids que pèse le volume d'eau déplacé par le corps. C'est sur cette loi que repose l'une des principales propriétés de tout navire - sa flottabilité, c'est-à-dire sa capacité à rester à la surface de l'eau. Ceci est possible lorsque le poids de l'eau déplacée par la partie immergée de la coque est égal au poids du navire. Dans cette position, le navire a une flottabilité positive. Si le poids de l'eau déplacée est inférieur au poids du navire, le navire coulera. Dans ce cas, le navire est considéré comme ayant une flottabilité négative. Pour un sous-marin, la flottabilité est déterminée par sa capacité à être à la fois immergé et en surface. Évidemment, le bateau sera en surface s'il a une flottabilité positive. Obtenant une flottabilité négative, le bateau coulera jusqu'à ce qu'il repose sur le fond. Pour qu'elle ne cherche ni à monter ni à descendre, il faut égaliser le poids du sous-marin et le poids du volume d'eau déplacé par lui. Dans ce cas, le bateau sans mouvement prendra une position instable indifférente dans l'eau et "pendra" à n'importe quelle profondeur. Cela signifie que le bateau a reçu une flottabilité nulle. Pour qu'un sous-marin coule, émerge ou reste sous l'eau, il doit pouvoir modifier sa flottabilité. Ceci est réalisé d'une manière très simple - en emportant du lest d'eau sur le bateau : des réservoirs spéciaux disposés dans la coque du bateau sont soit remplis d'eau extérieure, puis vidés à nouveau. Lorsqu'ils sont complètement remplis, le bateau acquiert une flottabilité nulle. Pour que le sous-marin fasse surface, il est nécessaire de libérer les réservoirs de l'eau. Cependant, l'ajustement du pendage avec des réservoirs ne peut jamais être précis. La manœuvre dans le plan vertical est obtenue en déplaçant les safrans horizontaux. Tout comme un avion dans les airs est capable de changer son altitude de vol à l'aide d'ascenseurs, un sous-marin fonctionne avec des gouvernails horizontaux ou des gouvernails de profondeur sans changer sa flottabilité. Si le bord d'attaque du safran est plus haut que le bord de fuite, le flux d'eau venant en sens inverse créera une portance vers le haut. Inversement, si le bord d'attaque du gouvernail est plus bas que l'arrière, le flux venant en sens inverse appuiera sur la surface de travail du stylo. Un changement de sens de déplacement d'un sous-marin en position horizontale est effectué pour les sous-marins, ainsi que pour les navires de surface, en modifiant l'angle de rotation du gouvernail vertical. Le premier sous-marin à être mis en pratique fut le "Tartu" ("Tortue") de l'inventeur français Byuchnel, construit en 1776 aux États-Unis. Malgré sa primitivité, il avait déjà tous les éléments d'un vrai sous-marin. Le corps en forme d'œuf d'un diamètre d'environ 2 m était en cuivre et, dans sa partie inférieure, il était recouvert d'une couche de plomb. L'équipage du bateau était composé d'une personne.
L'immersion a été réalisée en remplissant un réservoir spécial (a) situé tout en bas avec de l'eau de ballast. L'immersion a été ajustée à l'aide d'une vis verticale (c). La remontée s'effectuait en pompant l'eau de ballast avec deux pompes (b), également actionnées manuellement. Le mouvement le long d'une ligne horizontale s'est produit à l'aide d'une vis horizontale (g). Pour changer de direction, il y avait un volant (e) situé derrière le siège de la personne (g). L'armement de ce navire, destiné à des fins militaires, consistait en une mine (h) pesant 70 kg, placée dans un caisson spécial sous le volant. Au moment de l'attaque, le Tortyu, ayant submergé, a tenté de s'approcher sous la quille d'un navire ennemi. Là, la mine a été libérée de la boîte et, comme on lui a donné une certaine flottabilité, elle a flotté, a heurté la quille du navire et a explosé. C'était, en termes généraux, le premier sous-marin, dont le créateur a reçu le nom honorifique de "père du sous-marin" aux États-Unis. Bouchnel est devenu célèbre après une attaque réussie, menée par elle contre la frégate anglaise de 50 canons "Eagle" en août 1776 pendant la guerre d'indépendance américaine. En général, c'était un bon début pour l'histoire de la flotte sous-marine. Ses pages suivantes étaient déjà liées à l'Europe.
En 1800, l'américain Fulton construit le sous-marin Nautilus en France. Il avait une forme de cigare profilée d'une longueur de 6 m et d'un diamètre de 5 m. Sinon, le Nautilus était de conception très similaire au Tartu. L'immersion a été réalisée en remplissant la chambre de ballast (a), située dans la partie inférieure du navire. La source de la propulsion submergée était la force de l'équipe de trois hommes. La rotation de la poignée (b) était transmise à une hélice bipale (c) qui procurait au bateau un mouvement de translation. Pour se déplacer en surface, une voile (g) était utilisée, montée sur un mât repliable. La vitesse à la surface était de 2 à 5 km / h et à l'état immergé d'environ 7 km / h. Au lieu de l'hélice Buchnel verticale, Fulton a été le pionnier de l'utilisation de deux gouvernails horizontaux situés derrière la coque, comme dans les sous-marins modernes. À bord du Nautilus, il y avait un réservoir d'air comprimé qui lui permettait de rester sous l'eau pendant plusieurs heures. Après plusieurs essais préliminaires, le navire de Fulton a navigué sur la Seine jusqu'au Havre, où il a effectué son premier voyage. Les tests ont été satisfaisants: pendant 5 heures, le bateau avec tout l'équipage était sous l'eau à une profondeur de 7 m. D'autres indicateurs étaient également bons - le bateau a parcouru une distance de 450 m sous l'eau en 7 minutes. En août 1801, Fulton a démontré les capacités de combat de son navire. À cette fin, le vieux brick a été amené au raid. Le Nautilus s'est approché de lui sous l'eau et l'a fait exploser avec une mine. Cependant, le sort ultérieur du Nautilus ne justifiait pas les espoirs que l'inventeur avait placés en lui. Lors de la transition du Havre à Cherbourg, il est rattrapé par une tempête et coule. Toutes les tentatives de Fulton pour construire un nouveau sous-marin (il proposa son projet non seulement aux Français, mais aussi à leurs ennemis, les Britanniques) échouèrent. Une nouvelle étape dans le développement du sous-marin fut le sous-marin "Sous-marin" Bourgeois et Brun, construit en 1860. Avec ses dimensions, il dépassait considérablement tous les sous-marins construits avant cela: longueur 42 m, largeur - 5 m, hauteur - 6 m, déplacement - tonnes 3. Pour la première fois, un moteur à air comprimé a été installé sur ce bateau, ce qui lui a permis au moment de l'attaque, développer une vitesse d'environ 420 km/h en surface et 9 km/h sous l'eau. D'autres caractéristiques de ce navire incluent ses armes, qui sont plus sérieuses et pratiques que celles de ses prédécesseurs. Au "Submariner", la mine était renforcée au bout d'une tige de 10 m de long sur la proue du navire. Cela offrait de sérieux avantages, car cela permettait d'attaquer l'ennemi en mouvement, ce qui était totalement impossible pour les bateaux précédents. Premièrement, en raison de sa faible vitesse, il était difficile pour un sous-marin de s'approcher sous le fond du navire attaqué, et deuxièmement, si cela pouvait être fait, alors dans le temps qu'il faut pour que la mine lancée émerge, l'ennemi aurait réussi à partir. Le "sous-marinier" a eu l'occasion, traversant le navire en mouvement, de le frapper à bord avec une mine suspendue au bout de la tige. A l'impact, la mine devait exploser. Cependant, le Submariner lui-même, qui se trouvait à une distance de sécurité de 10 m, n'aurait pas dû souffrir. Pour couler leur navire, Bourgeois et Brun ont utilisé une combinaison de plusieurs méthodes. Le sous-marin avait des réservoirs d'eau de ballast, une hélice verticale et deux gouvernails horizontaux. Pour la première fois, le Submariner prévoyait également la purge des réservoirs à l'air comprimé, ce qui réduisait considérablement le temps de remontée. Les sous-marins ont été utilisés pour la première fois pendant la guerre civile américaine de 1861-1865. A cette époque, les sudistes étaient armés de plusieurs sous-marins David. Ces bateaux, cependant, ne coulaient pas complètement sous l'eau - une partie de la cabine dépassait au-dessus de la surface de la mer, mais ils pouvaient néanmoins se faufiler furtivement sur les navires des habitants du Nord. La longueur du "David" était de 20 m, largeur - 3 m.Le bateau était équipé d'un moteur à vapeur et d'un gouvernail de plongée situé devant la coque. En février 1864, l'un de ces sous-marins, sous le commandement du lieutenant Dixon, lança la corvette Guzatanik des nordistes vers le fond, la frappant à bord avec sa mine. Le Guzatanik est devenu la première victime de la guerre sous-marine de l'histoire, et après cela, les sous-marins ont cessé d'être un objet de pure invention et ont gagné le droit d'exister sur un pied d'égalité avec les autres navires de guerre. La prochaine étape dans l'histoire de la construction navale sous-marine a été les bateaux de l'inventeur russe Dzhevetsky. Le premier modèle, créé par lui en 1879, avait un moteur à pédale. Un équipage de quatre personnes conduisait l'hélice. Les pompes à eau et pneumatiques fonctionnaient également à partir de la commande au pied. Le premier d'entre eux servait à purifier l'air à l'intérieur du navire. Avec son aide, l'air était entraîné à travers un cylindre de sodium caustique, qui absorbait le dioxyde de carbone. La quantité d'oxygène manquante a été reconstituée à partir d'une bouteille de rechange. À l'aide d'une pompe à eau, l'eau était pompée des ballasts. Le bateau mesurait 4 mètres de long et 1 mètre de large.
Le bateau était équipé d'un périscope - un appareil permettant d'observer la surface depuis une position immergée. Le périscope de la conception la plus simple est un tuyau dont l'extrémité supérieure s'étendait au-dessus de la surface de l'eau et l'extrémité inférieure se trouvait à l'intérieur du bateau. Deux miroirs inclinés ont été installés dans le tube : l'un à l'extrémité supérieure du tube, l'autre en bas. Les rayons de lumière, réfléchis d'abord par le miroir supérieur, tombaient ensuite sur le miroir inférieur et étaient réfléchis par celui-ci dans la direction de l'œil de l'observateur.
L'armement du bateau consistait en une mine avec des ventouses en caoutchouc spéciales et un fusible allumé par le courant d'une batterie galvanique (la mine était fixée au fond d'un navire debout, puis le bateau a navigué, en déroulant le fil, vers un coffre-fort distance ; au bon moment, le circuit s'est fermé et une explosion s'est produite). Lors des essais, le bateau a montré une excellente maniabilité. C'était le premier bateau en série adopté par l'armée russe (un total de 50 bateaux de ce type ont été fabriqués). En 1884, Drzewiecki équipa pour la première fois son bateau d'un moteur électrique alimenté par une batterie, qui procurait au bateau une vitesse d'environ 10 km/h pendant 7 heures. C'était une innovation importante. La même année, le Suédois Nordenfeld installe une machine à vapeur sur son sous-marin. Avant de plonger, deux chaudières ont été remplies de vapeur à haute pression, ce qui a permis au sous-marin de nager pendant quatre heures sous l'eau à une vitesse de 7 km/h. Nordenfeld a également installé des torpilles sur son bateau pour la première fois. Une torpille (mine automotrice) était un sous-marin miniature.
La première mine automotrice a été créée par l'ingénieur anglais Whitehead et son collaborateur autrichien Luppi. Les premiers essais eurent lieu dans la ville de Fiume en 1864. Puis la mine a parcouru 650 m à une vitesse de 13 km/h. Le mouvement était effectué par un moteur pneumatique, qui recevait de l'air comprimé d'un cylindre. À l'avenir, jusqu'à la Première Guerre mondiale, la conception des torpilles n'a pas subi de changements majeurs. Ils étaient en forme de cigare. Devant le détonateur et la charge ont été placés. En outre - un réservoir d'air comprimé, un régulateur, un moteur, une hélice et un volant. Le sous-marin, armé de torpilles, est devenu un ennemi exceptionnellement redoutable pour tous les navires de surface. Le tir des torpilles a eu lieu à l'aide de tubes lance-torpilles. La torpille a été acheminée le long des rails jusqu'à l'écoutille (a). L'écoutille s'est ouverte et la torpille a été déposée à l'intérieur de l'appareil. Après cela, la trappe extérieure a été ouverte et l'appareil a été rempli d'eau. L'air comprimé était fourni à partir du cylindre (c) par la connexion au canon de l'appareil. Ensuite, une torpille avec un moteur en marche, des hélices et des gouvernails a été lancée à l'extérieur. La trappe extérieure était fermée et l'eau la quittait par le tube (c).
Au cours des années suivantes, les sous-marins ont commencé à être équipés de moteurs à combustion interne à essence pour la navigation en surface et de moteurs électriques (alimentés par batterie) pour les déplacements sous l'eau. Les sous-marins se sont rapidement améliorés. Ils pourraient rapidement flotter et disparaître sous l'eau. Ceci a été réalisé grâce à la conception réfléchie des ballasts, qui étaient désormais divisés en deux types principaux en fonction de leur objectif : les ballasts principaux et les ballasts auxiliaires. Les premiers réservoirs ont été conçus pour absorber la flottabilité d'un navire sous-marin lorsqu'il se déplaçait de la surface vers la position sous-marine (ils étaient divisés en proue, poupe et milieu). Les ballasts auxiliaires comprenaient des réservoirs de compensation situés aux extrémités opposées de la coque (avant et arrière), un réservoir d'appoint et un réservoir de plongée rapide. Chacun d'eux avait un but particulier. Avec le remplissage du réservoir de plongée rapide, le sous-marin a acquis une flottabilité négative et est rapidement allé sous l'eau. Les réservoirs d'assiette servaient à aligner l'assiette, c'est-à-dire l'angle d'inclinaison de la coque du sous-marin et à l'amener à une "quille régulière". Avec leur aide, il a été possible d'équilibrer la proue et la poupe du sous-marin, de sorte que sa coque occupe une position strictement horizontale. Un tel sous-marin pourrait facilement être contrôlé sous l'eau. Un événement important pour les sous-marins a été l'invention du diesel marin. Le fait est que nager sous l'eau avec un moteur à essence était très dangereux. Malgré toutes les précautions, des vapeurs d'essence volatiles s'accumulent à l'intérieur du bateau et peuvent s'enflammer à la moindre étincelle. En conséquence, très souvent, des explosions se sont produites, accompagnées de pertes humaines. Le premier sous-marin diesel au monde "Minoga" a été construit en Russie. Il a été conçu par Ivan Bubnov, le concepteur en chef du chantier naval de la Baltique. Le projet de bateau diesel a été développé par Bubnov au début de 1905. La construction a commencé l'année suivante. Deux moteurs diesel pour le "Lamprey", comme mentionné ci-dessus, ont été fabriqués à l'usine Nobel de Saint-Pétersbourg. La construction de la "Lamproie" s'est accompagnée de plusieurs actes de sabotage (en mars 1908, un incendie s'est déclaré dans le compartiment de la batterie, en octobre 1909, quelqu'un a versé de l'émeri dans les roulements des moteurs principaux). Cependant, il n'a pas été possible de retrouver les auteurs de ces crimes. Le lancement a eu lieu en 1908.
La centrale "Lamprey" se composait de deux moteurs diesel, d'un moteur électrique et d'une batterie. Des diesels et un moteur électrique ont été installés sur une ligne et ont fonctionné sur une hélice. Tous les moteurs étaient connectés à l'arbre porte-hélice à l'aide d'accouplements de déconnexion, de sorte que, à la demande du commandant de bord, l'arbre pouvait être connecté à un ou deux moteurs diesel ou à un moteur électrique. L'un des moteurs diesel pourrait être relié à un moteur électrique et le mettre en rotation. Dans ce cas, le moteur électrique fonctionnait comme un générateur et chargeait les batteries. La batterie se composait de deux groupes de 33 batteries chacun avec un couloir de maintenance entre eux. La longueur de la "lamproie" est de 32 m, la vitesse à la surface est d'environ 20 km / h, sous l'eau - 8,5 km / h. Armement - deux tubes lance-torpilles à arc. Auteur : Ryzhov K.V.
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