Một số kiến thức cơ bản ban đầu về tàu ngầm

[qtdc]

(Nguồn: flot.com, podlodka.info và một số nguồn khác)

Đề nghị: - do khối lượng tài liệu chuyên môn cũng không nhỏ, các bác và các bạn có hứng thú với đề tài hãy tham gia biên dịch cùng tôi và bạn huyphongssi cho tốc độ post nhanh hơn và chất lượng tốt hơn.
- theo ý kiến trao đổi với bạn huyphongssi, tôi post trước đề cương và lời tựa.
- nguồn chính yếu từ tập bài viết trên forum "Hạm đội tàu ngầm Nga" của tác giả Aleksandr Korol tại đây.
- các bác và các bạn nhất là những người có kiến thức và kinh nghiệm về vấn đề này hãy cho ý kiến đóng góp trước khi post vào phần nội dung.

Đào tạo thủy thủ tàu ngầm, thợ lặn và hoa tiêu tàu ngầm


Mục lục:
• Thiên văn học
• Đấu tranh sinh tồn trên tàu ngầm
• Cơ sở lý thuyết của tàu ngầm
• Cơ động (Bàn đạc Sh-26B)
• Phân tích và xử lý toán học các thông tin đạo hàng
• Đạo hàng và bản đồ hoa tiêu
• Tổ chức công tác lặn
• Tổ chức quản lý tàu
• Các khái niệm cơ bản về điều khiển tàu ngầm
• Đạo hàng thực hành
• Bệnh nghề nghiệp của thủy thủ tàu ngầm và thợ lặn
• Chiến thuật Hải quân
• Phương tiện kỹ thuật đạo hàng của tàu ngầm
• Những sự cố tại hạm đội Hải quân

Phần dự định trình bày trước sẽ là

Cơ sở lý thuyết của tàu ngầm

Mục lục:

1. Tính không chìm của tàu ngầm
2. Tính không chìm trong tư thế nổi và độ ổn định theo phương trục dọc của tàu ngầm
3. Xác định trạng thái khẩn cấp của tàu ngầm khi đấu tranh sinh tồn trong tư thế nổi của tàu ngầm
4. Tập hợp các tài liệu hướng dẫn hành động trên tàu về tính không chìm trong tư thế nổi và sử dụng nó trong trường hợp khẩn cấp
5. Các cơ sở lý thuyết về tính không chìm của tàu ngầm
6. Tính hiệu quả trong sử dụng các phương tiện đấu tranh cho tính không chìm của tàu ngầm
7. Những kiến thức cơ bản về tính nổi và tính ổn định của tàu ngầm
8. Điều kiện cân bằng và phương trình trạng thái cân bằng của tàu ngầm
9. Dự trữ nổi của tàu ngầm
10. Sức nổi dư của tàu ngầm
11. Ảnh hưởng của sức nổi trên khả năng đi biển của tàu ngầm
12. Kiểm toán và kiểm soát tải trọng của tàu ngầm
13. Cân tải và phân bố lại tải trọng dằn của tàu ngầm
14. Tính toán độ chênh mớn của tàu ngầm
15. Các kết luận về độ chênh mớn của tàu ngầm
16. Các khái niệm tổng quát về sự ổn định của tàu ngầm
17. Ổn định ngang ban đầu của tàu ngầm
18. Ổn định dọc ban đầu của tàu ngầm
19. Sự ổn định của tàu ngầm khi lặn và khi chuyển từ tư thế ngầm sang tư thế nổi
20. Kết luận về sự ổn định của tàu ngầm
21. Thay đổi sự ổn định ban đầu của tàu ngầm khi chuyển dời tải trọng mang
22. Thay đổi sự ổn định ban đầu của tàu ngầm khi tiếp nhận (hoặc tiêu hao) tải trọng mang
23. Ảnh hưởng đến ổn định của tàu ngầm của các chất lỏng tràn
24. Kết luận về ảnh hưởng của sự chuyển dời tải trọng mang trên tàu ngầm
25. Sự ổn định của tàu ngầm khi đặt trên lồng đốc
26.Thay đổi sự ổn định của tàu ngầm khi nằm trên bãi cạn
27. Sự ổn định của tàu ngầm dưới băng và khi nằm trên nền đất
28. Độ ổn định tĩnh học theo phương ngang của tàu ngầm khi góc nghiêng ngang lớn
29. Ổn định dọc của tàu ngầm khi góc chênh mớn dọc lớn
30. Ổn định động của tàu ngầm
31. Tạo cho tàu ngầm độ nghiêng ngang và độ chênh mớn dọc lớn
32. Kết luận về độ nghiêng ngang và độ chênh mớn dọc của tàu ngầm
33. Khả năng tăng tốc độ và khả năng điều khiển được của tàu ngầm
34. Khái niệm cơ bản về khả năng tăng tốc độ của tàu ngầm
35. Lực cản đối với chuyển động của tàu ngầm
36. Khái niệm về khả năng điều khiển được của tàu ngầm
37. Phương tiện đảm bảo khả năng điều khiển được của tàu ngầm
38. Các lực và mô men tác động lên chuyển động của tàu ngầm trong tư thế lặn
39. Sự chuyển động của tàu ngầm trong mặt phẳng thẳng đứng khi vận hành dịch chuyển bánh lái ngang
40. Tính ổn định của chuyển động và khả năng cơ động
41. Tính ổn định về hướng và khả năng xoay hướng
42. Độ chênh mớn dọc và độ nghiêng khi lượn vòng
43. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng điều khiển được tàu ngầm trong mặt phẳng ngang
44. Khả năng điều khiển khi tàu chuyển động tiến và lùi

Tàu ngầm là gì?

<a href="http://www.youtube.com/watch?v=SkvaKBMgwWc" target="_blank">http://www.youtube.com/watch?v=SkvaKBMgwWc</a>

Tàu ngầm thuộc về một lớp tàu chiến đặc biệt, có khả năng bơi dưới nước, vận động theo hướng và chiều sâu. Với tư cách một đối tượng vật lý, nó tuân theo định luật Archimedes: một vật thể chìm trong chất lỏng sẽ chịu một lực hướng lên trên và bằng với trọng lượng của chất lỏng bị vật thể đó chiếm chỗ. "Lực nâng" này có thể điều khiển được bằng cách thay đổi trọng lượng của con tàu. Để lặn, tàu ngầm hút nước biển từ ngoài thân tàu vào trong các sitec balat (sitec dằn) của nó. Để tàu nổi lên - nó dùng khí nén thổi nước thoát ra (khỏi các sitec balat). Vì vậy đối với các loại tàu ngầm, người ta phân biệt hai loại độ choán nước - độ choán nước (tư thế) nổi (tiêu chuẩn) và độ choán nước (tư thế) ngầm.




Mô hình tàu ngầm U-47 của Đức thời Thế Chiến 2 (U-Boot-Klasse VII). Mặt cắt dọc và mặt bằng. Tàu ngầm diesel-điện Anh lớp "Victoria" của thập kỷ 80-90 thế kỷ 20.(ru.viki).

Tại độ sâu đáng kể tàu phải chịu áp lực (nước) rất lớn. Thân (trong) của tàu bao gồm các khối tích để ở và bố trí các cơ cấu máy cơ bản có dạng hình trụ, được làm bằng thép phẩm chất cao độ dày lớn hoặc hợp kim titan và có các sườn khung cứng. Nó được gọi là vỏ bền (прочный корпус - hoặc gọi là vỏ nặng). Để cải thiện khả năng đi biển của tàu, phía trên bên ngoài vỏ bền được "khoác" lớp vỏ nhẹ (легкий корпус). Ở khoảng giữa hai vỏ thường là các sitec dằn và chứa nhiên liệu. Tàu có kết cấu như vậy gọi là tàu có kết cấu (thân) vỏ kép. Nếu vỏ nhẹ không hoàn toàn bao bọc quanh vỏ bền - con tàu đó thuộc loại tàu có kết cấu thân rưỡi(полуторакорпусный). Có cả loại tàu có kết cấu thân (vỏ) đơn. Để nâng cao khả năng sinh tồn của tàu ngầm, thân bền của nó được chia ra thành nhiều khoang độc lập (từ 3 đến 10) bằng các vách ngăn ngang kín nước.


Sơ đồ cắt ngang tàu ngầm kết cấu thân hai vỏ. 2-Vỏ nhẹ; 6-Dải tôn mép boong trên (stringger - sống mạn); 7-Sống tàu dạng tấm.


Sơ đồ cắt ngang tàu ngầm kết cấu thân vỏ đơn. 1-Vỏ bền (đường đậm nét); 2-Sitec dằn chủ; 3-Buồng bền; 4-Kết cấu ngăn buồng lái; 5-Boong thượng.


Sơ đồ cắt ngang tàu ngầm kết cấu thân vỏ rưỡi. 7-Sống tàu dạng hộp.

Tàu ngầm ở dưới nước trong trạng thái treo. Chuyển động lên xuống của nó được điều khiển bởi (sự vận hành) các bánh lái theo phương ngang bố trí ở đằng mũi tàu và đuôi tàu. Khi cạnh trước của tấm bánh lái ở vị trí cao hơn cạnh sau, dòng chảy của nước sẽ tạo ra lực nâng. Nếu trái lại, dòng chảy hướng đến sẽ tạo áp lực lên mặt phẳng làm việc của tấm bánh lái theo phương từ trên xuống dưới. Con tàu bất động sẽ không có khả năng điều khiển được, và hoặc là phải nổi lên, hoặc phải lấy thêm (tải trọng) dằn, nằm trên nền đất. Chuyển động tiến hay lùi của tàu ngầm, như bất kỳ con tàu nào, phụ thuộc vào chân vịt quay theo hướng nào (theo chiều kim đồng hồ). Tàu ngầm rẽ trái - phải bằng cách thay đổi vị trí của bánh lái phương đứng ở phía đuôi. Tàu ngầm cũng được phân loại thành tàu ngầm diesel-điện và tàu ngầm hạt nhân. Khuyết điểm của loại tàu ngầm thứ nhất - thời gian ở dưới nước bị hạn chế. Động cơ chính của nó - động cơ diesel chạy bằng nhiên liệu diesel, cần có dòng oxy liên tục. Vì vậy, nó thường chỉ được dùng khi hành trình trong tư thế nổi.

Tàu ngầm di chuyển dưới nước bằng các động cơ điện, nguồn điện do ắc quy cung cấp. Dung lượng ắc quy không lớn, và định kỳ tàu ngầm phải nổi lên để sạc bằng máy phát diesel. Từ thời Chiến tranh Thế giới thứ 2, đã có thiết bị để cho động cơ diesel làm việc dưới nước tại chiều sâu nhỏ - ống thở (tiếng Đức: Schnorchel ; tiếng Anh: Snorkel, tiếng Nga: Шно́ркель).


Mặt bên tháp chỉ huy tàu ngầm Đức U-3008 chiến lợi phẩm của quân đội Mỹ trong Thế Chiến 2 và được đưa vào biên chế hải quân Mỹ như là tàu dùng cho mục đích thử nghiệm. Hình cho thấy kính tiềm vọng, ống thu khí trời từ bên ngoài (snorkel) đang giương cao, cùng ăng ten trên tháp chỉ huy. Ảnh chụp tại xưởng đóng tàu hải quân Portsmouth Naval Shipyard, Kittery, bang Maine tháng 8 năm 1946 (de.wiki). Шно́ркель - устройство для работы дизелей подводное (РДП), устройство для компрессоров (УДК) - thiết bị trên tàu ngầm thu khí trời cần cho hoạt động của động cơ đốt trong dưới nước, cũng như bổ sung dự trữ khí nén áp suất cao (ВВД) và thông gió cho các khoang)


Trong khoang diesel tàu ngầm HMS Ocelo tại viện bảo tàng tàu ngầm (submarinemuseum ship in Chatham Dockyard) ở Anh, các dieselmotor sẽ nạp điện cho cụm ắc quy, giúp đẩy tàu đi một cách lặng lẽ.

Nói cho đơn giản đó là một đường ống giương lên khỏi mặt nước để thu không khí vào. Nó có van ngăn nước xâm nhập vào hệ thống. Ống thở (snorkel) không kín là nguyên nhân cái chết của không phải chỉ một tàu ngầm. Một lò phản ứng hạt nhân có thể cung cấp năng lượng liên tục trong nhiều năm mà không cần bổ sung uranium. Nhiệt của lò phản ứng sẽ biến nước thành hơi nước làm quay tuabin hơi. Đến lượt mình, tuabin hơi sẽ dẫn động cho tàu ngầm và sản sinh dòng điện thông qua máy phát điện tua-bin. Sử dụng nguồn tài nguyên năng lượng to lớn của năng lượng hạt nhân, từ nước biển ta dễ dàng có được không khí, luôn luôn là của hiếm trên các tàu ngầm. Việc điều khiển tàu ngầm tập trung ở buồng trung tâm nằm ở phần giữa thân tàu phía dưới cabin tác chiến. Các thiết bị kéo xếp di động (выдвижные устройства) đi xuyên qua hoặc đi bên cạnh cabin này. Quan trọng nhất trong số các thiết bị kéo xếp trên là kính tiềm vọng, cho phép từ dưới nước quan sát tình hình trên biển. Khi kính tiềm vọng giương lên, phần đầu kính có vật kính nhô khỏi mặt nước. Thông qua một hệ thống các thấu kính và lăng kính, hình ảnh được truyền vào bên trong tàu ngầm. Kính tiềm vọng không vượt quá độ sâu vài mét. Con tàu, khi ở sâu hơn, chỉ có thể được dẫn hướng nhờ phương tiện thủy âm. Hình dạng thân các tàu ngầm cho đến kế nửa sau của thế kỷ hai mươi, phù hợp cho việc bơi trên mặt nước hơn, bởi vì chúng lặn trong thời gian tương đối ngắn. Tàu ngầm hiện đại thì ngược lại, trước hết (phải) thích nghi với thủy động lực học dưới nước. Thiên nhiên thân thuộc của chúng - thế giới của im lặng.

<a href="http://www.youtube.com/watch?v=tCCrsDUAgfs" target="_blank">http://www.youtube.com/watch?v=tCCrsDUAgfs</a>

<a href="http://www.youtube.com/watch?v=yb3e4IegeJ0" target="_blank">http://www.youtube.com/watch?v=yb3e4IegeJ0</a>

PS:
"Bác có tài liệu tiếng Anh thì đưa lên, có thể em giúp được chút ít Grin"
Bạn QuangHieu thân mến, rất cám ơn bạn và có đây, ví dụ - http://www.history.navy.mil/library/online/onipubno23.htm
Đó là tài liệu về chiến thuật tấn công đoàn công voa Thế Chiến 1 và nên post vào mục Chiến thuật tàu ngầm từ xưa đến nay, tôi nghĩ như vậy. Còn nhiều lắm, vấn đề là sắp xếp thành một chuyên mục nào đó phù hợp và tập trung. Chuyên mục này dự định chỉ đi ABC thôi.
......

[QuangHieu]

Bác có tài liệu tiếng Anh thì đưa lên, có thể em giúp được chút ít

[qtdc]

(tiếp)

1.Tính không chìm của tàu ngầm

Tính (hoặc khả năng) không chìm (Непотопляемость) - một trong những yếu tố chính cho sự sinh tồn. Đối với các tàu ngầm, khi tính toán các đặc trưng kết cấu và nhiệm vụ của chúng, người ta đưa ra khái niệm về tính không chìm trong tư thế nổi và tư thế ngầm.
Tính không chìm tư thế nổi thì tất cả các tàu ngầm đều có, tuy nhiên, mức độ đảm bảo có khác nhau. Rõ ràng trong hai tàu ngầm, tàu sở hữu tính không chìm tốt nhất là tàu chịu được số lượng khoang và sitec ngập nước lớn hơn, nhưng với các thiệt hại tương tự, và nếu bị thiệt hại tương tự thì sự thay đổi mớn nước (осадка) là nhỏ hơn và sự mất ổn định ít hơn.


Cân bằng tĩnh (Посадка) là trạng thái cân bằng của tàu thủy đối với mặt thoáng tĩnh của nước và đặc trưng bởi các tham số góc nghiêng (mặt cắt ngang) θ (têta) và góc nghiêng chênh mớn (mặt cắt dọc) ψ (psi).

Những mô tả nói trên xác định tính chất các yêu cầu chung về tính không chìm ở tư thế nổi, mà thường được trình bày như sau: trong trường hợp ngập một số nhất định các khoang và sitec dằn chủ, các đặc điểm tư thế cân bằng tĩnh (посадка - gồm mớn ngập nước, độ nghiêng ngang, đọ chênh mớn dọc - осадка, крен, дифферент) và ổn định của tàu ngầm bị hư hỏng không được vượt quá giới hạn nào đó.

Nói cách khác, góc nghiêng ngang têta và góc chênh mớn dọc psi của tàu ngầm không được vượt quá những giá trị nhất định, tàu ngầm phải duy trì được dự trữ nổi (запас плавучести), cũng như độ ổn định theo phương mặt cắt ngang và mặt cắt dọc không thấp hơn những giá trị nhất định. Điều này đạt được bởi các biện pháp kết cấu, biện pháp tổ chức-kỹ thuật và hành động của đội ngũ thành viên trong cuộc đấu tranh duy trì tính không chìm.

Nếu ở tư thế nổi, tính không chìm của tàu ngầm được bảo đảm bởi độ dự trữ nổi, thì trong tư thế ngầm dưới mặt nước dự trữ nổi được sử dụng hết bởi việc tiếp nhận nước vào trong sitec dằn chủ và đấu tranh cho tính không chìm mang một đặc điểm hoàn toàn khác.

(hết mục 1)

2.Tính không chìm tư thế nổi và ổn định dọc của tàu ngầm

Khi tàu ngầm bị các hư hỏng liên quan đến việc nước tràn vào bên trong vỏ bền của tàu trong tư thế nổi, mối nguy hiểm lớn nhất là sự mất ổn định theo phương trục dọc của tàu ngầm. Mặc dù thực tế là trong tư thế nổi sự ổn định theo phương dọc lớn hơn một trăm lần so với phương ngang, nguy cơ đầu tiên phát sinh chính là nguy cơ mất ổn định theo phương dọc.

Khi gặp các hư hỏng nặng, tàu ngầm sẽ mất ổn định theo chiều dọc trước khi khi mất tính nổi. Sự mất sức nổi, theo quy luật, chỉ là kết quả của sự mất ổn định theo chiều dọc.

Cả ba tàu ngầm hạt nhân hy sinh trong thời bình của chúng ta đã bị chìm do sự mất ổn định theo chiều dọc:

Ngày 08 tháng 4 năm 1970 vụ cháy trên tàu ngầm K-8 (đề án 627) gây ra sự phá hủy tính kín của vỏ bền và các khoang, ngày 12 tháng 04 cùng năm K-8 bị mất ổn định theo chiều dọc trong tư thế nổi và chìm;

Ngày 03 tháng 10 năm 1986 tàu ngầm K-219 (đề án 667AU) bị chìm do mất dự trữ nổi và mất ổn định theo chiều dọc;

Ngày 07 tháng 4 năm 1986 tàu ngầm K-278 "Komsomolets" (đề án 685) bị chìm do mất dự trữ nổi và mất ổn định theo chiều dọc.

Điều đó được giải thích bởi khi nước tràn vào trong vỏ bền thì:

1) mớn nước của tàu ngầm tăng lên, do đó, dự trữ nổi giảm xuống;
2) phát sinh chênh mớn dọc, kết quả là giảm nhanh diện tích đường mớn nước hiện tại và mô men quán tính đối với trục ngang của nó (mô men đối trọng cân bằng theo chiều dọc không thể chống lại mô men chênh mớn dọc, hình thành do nước tràn vào các khoang và sitec dằn chính ở đầu mút tàu trong tình trạng khẩn cấp).

Mối đe dọa mất ổn định ngang là ít có khả năng xảy ra hơn, vì sự xuất hiện của mô men gây nghiêng ngang lớn trên tàu ngầm chỉ có thể có khi mà gần như tất cả các sitec dằn chính từ một bên mạn đã đầy nước, mà việc giảm mô men quán tính của diện tích đường mớn nước hiện có đối với trục dọc, đặc trưng cho sự ổn định ngang là tương đối nhỏ.

Khi vỏ tàu ngầm bị hư hỏng, sự ổn định theo chiều dọc của nó giảm cả do dự trữ sức nổi giảm và do phát sinh độ chênh mớn.

Khi tàu ngầm có dự trữ nổi thấp, mô men cân bằng dọc của nó sẽ có giá trị thấp.


Hình 1: Đặc điểm biến đổi đồ thị ổn định dọc của tàu ngầm không có van kingston khi tăng độ choán nước.

Với các tàu ngầm có van thông biển (van kingston), mô men dọc đạt đến giá trị tối đa của nó ở góc 18-20  không phụ thuộc độ lớn của dự trữ nổi. Ở tàu ngầm không có van thông biển, khi sụt giảm dự trữ sức nổi dẫn đến không chỉ làm giảm độ lớn của mô men phục hồi (cân bằng), mà cả góc chênh mớn mà tại đó mô men cân bằng theo chiều dọc có giá trị tối đa (Hình 1).

Trên hình 1 còn cho thấy đồ thị ổn định dọc thay đổi như thế nào với việc tính đến việc không thông biển khi gia tăng tiếp theo độ choán nước của tàu ngầm từ V đến các giá trị V1 và V2.

Khi mớn nước tăng và chênh mớn tăng, sẽ xảy ra việc bổ sung thêm nước vào các sitec chưa hư hại của hệ thống dằn chủ, nằm trong đầu đang chìm. Điều này dẫn tới việc tăng thêm độ chìm của tàu ngầm, tăng chênh mớn và giảm dự trữ nổi.

Với việc giảm độ dự trữ nổi, độ ổn định theo chiều dọc của tàu ngầm cũng giảm và (ổn định) vẫn còn giữ được miễn là góc chênh mớn psi nhỏ hơn giới hạn đối với dự trữ nổi này.

Để (đánh giá) các đặc tính chung về ổn định tổng thể của tàu ngầm bị hư hỏng, cũng như không hư hỏng, thường sử dụng sơ đồ ổn định ngang và dọc. Đặc điểm của chúng trong trường hợp tàu ngầm bị hư hại quy định sự sụt giảm dự trữ nổi và sự xuất hiện các góc nghiêng và (hoặc) góc chênh mớn.

Khi xuất hiện hiện tượng nghiêng ngang và chênh mớn dọc của tàu ngầm, các đồ thị này có hình dạng các đường cong m`Θ(Θ) и M`ψ(ψ), thể hiện trên hình 2 bằng các đường đậm nét, và các đồ thị ổn định m`Θ(Θ) и M`ψ(ψ), của tàu ngầm không hư hại biểu diễn bằng các đường đứt nét.

Để đánh giá và xác định các đặc điểm chính của tàu ngầm bị hư hỏng người ta xây dựng đồ thị ổn định tĩnh học theo phương dọc.



Trong hình. 2. Đồ thị ổn định ngang và dọc của tàu ngầm đang bị nghiêng (đường đậm nét) và tàu ngầm đang nổi trên sống bằng (đường đứt nét).
 
Các thông số chính của đồ thị ổn định tĩnh học theo phương dọc của tàu ngầm bị hư hỏng là:
ψР - góc chênh mớn cân bằng - điểm đồ thị giao cắt trục X;
ψmax - góc chênh mớn tới hạn, mà khi nghiêng chưa tới góc đó do tác động của mô men chênh mớn tĩnh học, tàu ngầm bị nạn còn duy trì được sự ổn định theo phương dọc. Độ lớn của các khoảng cách góc ψР ... ψ max xác định sự phát triển tới hạn của góc chênh mớn tĩnh học;

ψ3 - góc hoàng hôn (угол заката - góc lật) - góc chênh mớn, mà khi vượt quá nó, tàu ngầm bị nạn sẽ mất ổn định theo phương dọc ngay cả khi không có mô men chênh mớn;

lmax - cánh tay đòn tối đa của đồ thị, xác định giá trị lớn nhất của mô men chênh mớn mà tàu ngầm bị nạn có thể chịu được, giá trị của lmax - dự trữ ổn định tĩnh học theo phương dọc của tàu ngầm bị hư hỏng.

Trên tàu ngầm bị hư hỏng thực tế chỉ cảm nhận thấy ψР. Theo chỉ một thông số ψР không thể đánh giá đúng trạng thái của tàu ngầm, vì khi dự trữ nổi nhỏ, tàu ngầm có thể mất ổn định theo phương dọc, ngay cả với một sự tăng nhẹ của góc chênh mớn dọc.

(hết mục 2)
.....

[qtdc]

(tiếp)

3.Xác định tình trạng của tàu ngầm bị nạn khi đấu tranh vì tính không chìm trong tư thế nổi

Tuỳ theo đặc điểm ngập của các khoang và sitec dằn chính mà chia ra bốn loại:

1. Khoang ngập hoàn toàn, dù thông hoặc không thông với nước ngoài mạn tàu.

2. Khoang ngập một phần và không thông với nước ngoài mạn.

3. Khoang ngập một phần và thông với nước ngoài mạn (mực nước trong khoang trùng với mực nước ngoài mạn).

4. Khoang ngập một phần, thông với nước ngoài mạn và có đệm không khí.

Khi thay đổi cân bằng tĩnh (посадка) của tàu ngầm phạm vi ngập của khoang có thể thay đổi theo mức nước vào khoang. Tuy nhiên, khi tính toán tính không chìm trong tư thế nổi, người ta coi rằng các khoang và sitec dằn chính đã ngập đầy hoàn toàn là không thông với nước ngoài mạn (phạm trù 1). Trường hợp đó không tính đến ảnh hưởng của tải trọng chất lỏng. Về tổng thể, người ta cho rằng giả định này gây ra sai lầm theo hướng thiên về an toàn, bởi lẽ các sitec dằn chính và các khoang thực ra có thể không ngập đầy hoàn toàn.

Nếu các điều kiện của sự ổn định ban đầu theo phương dọc được thực hiện (q>10 độ, j<0,5 độ), việc đánh giá tình trạng tàu ngầm bị nạn được thực hiện bởi quan hệ giải tích bằng cách sử dụng biểu đồ sức nổi với sự ổn định ban đầu theo phương pháp tiếp nhận (chất) tải trọng.

1. Tìm lượng choán nước của tàu ngầm sau tai nạn, V1 = Vкр + ∑Vi.

2. Tính toán khoảng cách từ tâm trọng lực của tàu ngầm bị nạn tới mặt phẳng cơ bản
(1).

3. Với sự trợ giúp của đồ thị sức nổi có độ ổn định ban đầu giá trị là Va để xác định mớn nước trung bình Тср, cũng như khoảng cách từ tâm nghiêng (метацентр) mặt cắt ngang tới mặt phẳng cơ bản zm1.

4. Tính toán chiều cao tâm nghiêng của tàu ngầm sau tai nạn h1 = Zm1 – Zg1.

5. Chiều cao tâm nghiêng theo phương dọc có thể được coi xấp xỉ bằng với bán kính tâm nghiêng theo phương dọc H1 ≈ R1.

6. Tính góc nghiêng hay độ chênh mớn của tàu ngầm sau tai nạn
 
.
 
 
7. Xác định độ chênh mớn tuyến tính sau tai nạn, ∆ = Тн – Тк = ψ Lн,к / 57,3.

8. Xác định mớn nước phía mũi và phía đuôi Тн1 = 0,5 (∆ + 2 Тср1),  Тк1 = 2 Тср1 + Тн1.

trong đó: Vкр – độ choán nước của tàu ngầm trong tư thế hành trình tuần dương trước khi xảy ra tai nạn

Zgк – cao độ (аппликата) của tâm trọng lực của tàu ngầm trước khi tai nạn;

ψкр – độ chênh mớn của tàu ngầm trước khi bị tai nạn;



Cao độ (аппликата) của điểm A trong hệ trục tọa độ vuông góc 3 chiều, bằng độ dài đoạn thẳng OD và có thể lấy giá trị dương (+) hoặc âm (-). Tung độ (Ордината) và hoành độ (Абсцисса) của điểm A được xác định trên các trục YY’ và XX’ của mặt phẳng tọa độ XoY.

Sigma Vi – thể tích các khoang ngập nước và sitec dằn chủ;

Sigma Vixi; Sigma Viyi; – mô men các khoang ngập nước và sitec dằn chủ;

Lнк – khoảng cách giữa các dấu mớn nước đằng mũi và đằng lái.

Trong trường hợp góc nghiêng ngang (крен) nhỏ, còn chênh mớn (dọc) lớn hơn 0,5 độ nhưng nhỏ hơn 9 độ thì để tính toán người ta dùng đồ thị tính không chìm tư thế nổi (hình 3),


Hình 3. Đồ thị tính không chìm trong tư thế nổi

Đồ thị đó diễn tả bằng đồ họa sự phụ thuộc của mớn nước trung bình Тср và góc chênh mớn ψ  của tàu ngầm vào độ choán nước và mô men chênh mớn. Biểu đồ này được biên soạn bởi các nhà thiết kế và được cấp sẵn trên tàu ngầm. Trên trục tung người ta đặt độ choán nước của tàu ngầm, và trên trục hoành – mô men chênh mớn tổng cộng từ các khoang bị ngập và sitec dằn chính: bên phải - mô men chênh mớn đằng mũi, bên trái, mô men chênh mớn phía đuôi. Trên hệ trục tọa độ này người ta xây dựng các đường cong biểu diễn quan hệ mớn nước trung bình và góc chênh mớn.

Đối với các tàu ngầm có sitec dằn chủ không van thông biển thường người ta kết hợp trong một sơ đồ hình họa duy nhất cả hai biến thể của đồ thị biểu diễn tính không chìm tư thế nổi - một không tính đến tính chất không có van thông biển (đường chấm nét đứt dashed trong hình 4) và hai – kể đến việc không có van thông biển (đường liền nét hình 4). Do tính chất phức tạp của các đường cong trường hợp sau trong trạng thái cân bằng tĩnh của tàu ngầm, gần đến sự chìm hoàn toàn của nó, mà phần phía trên của đồ thị này thường không được xây dựng hết. Nó không có giá trị thực tế, vì những trạng thái cân bằng tĩnh này của tàu ngầm nên coi là (trạng thái) đã chết hoặc gần chết của con tàu.



Hình 4. Xác định các dữ liệu cần thiết để xây dựng đồ thị ổn định tĩnh học của tàu ngầm bị nạn, theo đồ thị tính không chìm trong tư thế nổi.

.......

[doiviendukichmat]

Bác ơi em góp ý một chút, bác giảm độ dài bài viết một tí ạ. Em và một số đồng chí khác hay dùng điện thoại online, bác cứ post bài dài thế này load khó lắm, đến cuối trang thì không xem được hình nữa ạ. Bác thử xem xét lại nhá. Em xin cảm ơn!

[qtdc]

(tiếp)

Đồ thị tính không chìm trong tư thế nổi được sử dụng như sau:

Xác định độ choán nước của tàu ngầm sau khi tàu bị tai nạn V1.

Xác định mô men gây chênh mớn Mx1, đối với mặt cắt ngang giữa sau khi tai nạn xảy ra: Мх1= xgнVн  + sigma Vi xi
Giá trị của V1  và Мх1 là các đối số đầu vào trong đồ thị tính không chìm trong tư thế nổi. Chúng được đặt theo tỷ lệ trên các trục đồ thị. Từ các điểm nhận được B và D, người ta dựng các đường vuông góc đến chỗ giao cắt chúng tại điểm A, xác định tình trạng tàu ngầm bị nạn trong đồ thị tính không chìm trên tư thế nổi. Nội suy đường cong Тср và ψ đối với điểm A, tìm được các giá trị của các đại lượng ấy cho tàu ngầm bị nạn.

Cách giải trên trong trường hợp tàu ngầm có sitec dằn chủ không van thông biển sẽ gây lỗi, bất kể sử dụng phiên bản đồ thị nào trong số hai phiên bản đã dẫn. Nếu sử dụng đồ thị có tính đến sitec dằn chủ không có van thông biển (đường nét đứt) thì khi sitec dằn chính không van kingston ngập, khối nước trong nó sẽ bị tính hai lần (lỗi thiên về an toàn). Nếu giải quyết bài toán trên đồ thị, mà bỏ qua tính chất không có van thông biển, nó sẽ không tính đến nước chảy vào trong sitec dằn chính chưa hư hại.

Ngoại lệ gồm có các trường hợp khi đồ thị được sử dụng có tính đến tính chất không van thông biển, khi mà không có sitec dằn chính không van thông biển bị hư hại, hoặc, ngược lại, sử dụng đồ thị bỏ qua tính chất không van thông biển, nếu tất cả các sitec dằn chính không van thông biển đã bị hư hỏng. Trên đồ thị bỏ qua tính chất không van thông biển, không có sai sót đáng kể khi xác định cân bằng tĩnh của tàu ngầm sau khi thổi khí nén tất cả các sitec dằn không van thông biển còn nguyên vẹn.

Trong mọi trường hợp, bạn nên chọn phiên bản đồ thị đáp ứng gần nhất các điều kiện cụ thể của bài toán tai nạn và khi đó sai số (lỗi) sẽ nhỏ hơn.

Xây dựng đồ thị ổn định theo phương dọc của tàu ngầm bị hư hỏng.

Mô men chênh mớn gây ra do nước tràn vào các khoang và sitec dằn chủ, xác định theo biểu thức sau: Мдиф = γV (хg-хc) cosφ ≈ γV (хg-хc),

và tính đến tác động của mô men kháng theo phương dọc của nó

Мφ = γV (хcψ- хg) cosψ ≈ γV (хcψ- хg) ≈ γ (Vхcψ-Vхg).

Liên quan đến hình 4 chúng ta thấy rằng Vхcψ - Vхg  diễn tả sự khác biệt giữa tung độ được khảo sát bởi đường cong ψ = const và điểm A. Vì vậy, nếu chúng ta đo theo tỷ lệ trục hoành khoảng cách từ điểm A đến điểm Вj giao của đoạn thẳng AB với các đường cong chênh mớn bằng nhau, thì đoạn АВj đó xác định giá trị gần đúng Мψj/ γ (hình 5), tương ứng với góc chênh mớn ψj.


Hình 5

PS: đồng chí Pi Năng Tắc Bình Thuận ơi, nhất trí thôi, nhưng bài ngắn quá nó cụt lắm.
.......

[doiviendukichmat]

Hihi em chỉ kiến nghị là giảm tí thôi mà, như bài trên là được. Cảm ơn bác, bài hay thật ạ!

Quên, Pi năng tắc là gì ạ? Em chỉ hiểu mỗi chử Bình Thuận thôi.

[qtdc]

(tiếp)

Theo các kết quả của phép đo mà người ta dựng lên đồ thị ổn định gần đúng theo phương dọc của tàu ngầm bị hư hại như trong hình 6. Đồ thị nhận được đưa ra đặc tính chung của sự ổn định theo phương dọc của tàu ngầm bị hư hại, cho phép bạn kiểm tra việc tuân thủ các yêu cầu nhằm ngăn chặn tàu chìm.

Đặc biệt, nếu yêu cầu quy cách hóa cánh tay đòn tối đa của sự ổn định theo phương dọc, nó có thể dễ dàng được xác định bằng cách chia tung độ lớn nhất cho thể tích choán nước của tàu ngầm chưa hư hại. Để thuận tiện, ta dựng ngay một đồ thị ổn định theo phương dọc của tàu ngầm bị hư hại tỷ lệ với cánh tay đòn lψ = АВj/Vн.

Với sự giúp đỡ đồ thị vừa có, ta tính được giá trị gần đúng của chiều cao tâm nghiêng theo phương dọc ở vị trí cân bằng của tàu ngầm bị hư hỏng Hψр = 57,3 (lψр + ∆ψ - lψр - ∆ψ) /2∆ψ, trong đó: Δψ - góc = 0,5-1,0 độ.


Hình 6. Đồ thị ổn định tĩnh học theo phương dọc của tàu ngầm bị nạn.

Nếu cần thiết, chúng ta có thể xác định chiều cao tâm nghiêng theo phương ngang của tàu ngầm bị hư hại h1  = Zm  - Zg ,

trong đó: Zm - cao độ (аппликата) của tâm nghiêng theo phương ngang của tàu ngầm bị hư hỏng, được xác định nhờ sử dụng một đồ thị được các nhà thiết kế xây dựng một cách đặc biệt thể hiện tương quan giữa độ dời (отстояния) so với mặt phẳng cơ bản của tâm nghiêng theo phương ngang của tàu ngầm phụ thuộc vào lượng choán nước và góc chênh mớn. Để tiện sử dụng các đường cong Zm (V, ψ=const) thường được xây dựng riêng cho các góc chênh mớn giá trị dương (phía mũi tàu) và giá trị âm (phía lái). Ví dụ điển hình của những đường cong loại này được thể hiện trên hình 7;

Zg - cao độ của tâm trọng lực của tàu ngầm bị hư hại, tính theo công thức (1);

Với cách giải gần đúng thì có thể bỏ qua đại lượng chỉnh lý Δh. Cũng vì những lý do tương tự, trong thực tế không cần phải chính xác hóa mớn nước trung bình của tàu ngầm theo kết quả độ nghiêng thể tích cân bằng theo phương ngang của nó.


Hình 7. Đồ thị độ dời khỏi mặt phẳng cơ bản của tâm nghiêng ngang của tàu ngầm phụ thuộc vào lượng choán nước và góc chênh mớn.
 
Đồ thị phổ quát của sức nổi với độ ổn định ban đầu (hình 08) cho các tính toán liên quan đến tính không chìm trong tư thế nổi được sử dụng trong giới hạn các góc nghiêng ngang nhỏ, cũng như:

 - khi góc chênh mớn của tàu ngầm > 9 độ;

 - khi điểm cắt nhau của các đường vuông góc từ V1 và Мх sẽ nằm ngoài giới hạn của các đường cong đồ thị tính không chìm trong tư thế nổi.



Minh họa tâm nghiêng M (metacentre), tâm trọng lực G (centre of gravity) và tâm choán nước B (centre of buoyancy - центр величины).

Vẫn còn những giả định hợp lệ về sự độc lập của độ chênh mớn so với độ nghiêng ngang, về sự phụ thuộc dạng hình sin của mô men phục hồi theo phương ngang vào góc nghiêng ngang và về sự ngập nước đầy các khoang cũng như các sitec bị hư hại. Ngoài ra, tất cả các đồ thị được xây dựng mà không tính đến việc nước tràn vào các sitec dằn chính không van thông biển khi thay đổi cân bằng tĩnh của tàu ngầm. Điều này tương đương với việc đưa ra giả định bổ sung về việc không có các sitec như vậy trong số (các sitec) nguyên vẹn còn lại, đó là nhược điểm chính của phương pháp này.

.........

[qtdc]

(tiếp)

Đồ thị phổ quát của sức nổi và độ ổn định ban đầu bao gồm hai phần: trên và dưới. Phần dưới bao gồm các đường cong có độ choán nước bằng nhau từ mức trung bình đến mức đầy đủ và các đường cong có các góc chênh mớn bằng nhau từ 0 đến 90 độ. Trên đường nằm ngang người ta đặt độ dời tâm choán nước (центр величины) của tàu ngầm từ khung cứng chính giữa thân tàu (мидель-шпангоут), trên đường đứng - đặt độ dời tâm choán nước so với mặt phẳng cơ bản.

Mỗi điểm trên phần này của đồ thị cho thấy vị trí của tâm choán nước của tàu ngầm với lượng choán nước và góc chênh mớn tương ứng.

Ở phần trên của đồ thị người ta xây dựng các đường cong độ choán nước bằng nhau phụ thuộc hoành độ Хс của tâm choán nước tàu ngầm, và cao độ của tâm nghiêng theo phương ngang Zm=Zc+r,  được đặt trên trục thẳng đứng, phù hợp với vị trí của các tâm choán nước ở phần đồ thị phía dưới ứng với các giá trị tương ứng của V và ψ.

Nhờ đồ thị phổ quát có thể trong bất kỳ điều kiện tải trọng nào của tàu ngầm ta cũng xác định được tọa độ của tâm choán nước và tâm nghiêng cũng như góc chênh mớn.

Nhờ các phương pháp đã dẫn mà người ta giải quyết được bài toán tính không chìm trong tư thế nổi: xác định trạng thái cân bằng tĩnh và sự ổn định của tàu ngầm sau tai nạn. Hoạt động của đội ngũ thành viên của tàu ngầm bị nạn cần được tiến hành theo hướng phục hồi tối đa trạng thái cân bằng và ổn định trước đó. Điều này được thực hiện bằng cách rút nước đã tràn vào hoặc loại bỏ các tải trọng khả biến. Mục đích: Khôi phục lại dự trữ sức nổi và độ ổn định, nghĩa là, giảm độ nghiêng ngang và độ chênh mớn dọc.


Hình 08. Đồ thị phổ quát sức nổi và độ ổn định của tàu ngầm

Tính toán việc loại trừ tải trọng khả biến thực hiện bằng một trong các phương pháp đã chỉ dẫn.

Nếu con đường đó không khả thi, khả năng đi biển tàu ngầm bị nạn sẽ được phục hồi bằng cách làm đầy các sitec dằn hai đầu và thân có vị trí đối diện với vị trí bị nạn. Đồng thời ổn định của tàu ngầm có thể thay đổi đến trạng thái tốt hơn cũng như tệ hơn, còn dự trữ nổi giảm xuống mức thể tích của các sitec chống ngập. Tính toán chống ngập (nắn thẳng hay phương pháp hiệu chuẩn tàu ngầm - спрямление подводной лодки) được tiến hành theo một trong những phương pháp chỉ ra ở trên. Đối với tất cả các tính toán bằng hiệu chuẩn tàu ngầm, không thể vượt qua những giới hạn hợp lý trong mối liên quan đến sự tiêu tốn dự trữ nổi và phải dựa trên quy tắc: thà bơi với góc nghiêng ngang và chênh mớn dọc nào đó, còn hơn là làm giảm dự trữ sức nổi, khi cố đạt đến các giá trị bằng không của chúng.

(hết mục 3)
.......

[qtdc]

(tiếp)

4. Tập hợp các tài liệu hướng dẫn hành động trên tàu về tính không chìm trong tư thế nổi và sử dụng nó trong trường hợp khẩn cấp

Trong trường hợp khẩn cấp việc thực hiện bất kỳ tính toán phức tạp nào về tính không chìm gần như là không thể. Vì vậy, việc đánh giá tình trạng của tàu ngầm và việc lựa chọn các biện pháp đấu tranh vì tính không chìm của nó khi xảy ra tai nạn trong thực tế được khuyến cáo thực hiện trên cơ sở các tính toán đã chuẩn bị trước.

Kết quả của các tính toán như vậy cho các phương án thiệt hại điển hình và các phương án hiệu chuẩn khuyến cáo được tập hợp trong một bảng về tính không chìm trong tư thế nổi (ТНН - таблица надводной непотопляемости - TNN). Nó được xây dựng trong quá trình thiết kế tàu ngầm và được dành để đánh giá tình trạng của tàu ngầm sau khi tai nạn xảy ra, mà không phải tính toán. Bảng này bao gồm hai phần: bên trái - "Tai nạn" và bên phải - "Hiệu chuẩn". Ở phía bên trái là các yếu tố của sức nổi và sự ổn định sau khi xảy ra một loại tai nạn nào đó (độ choán nước, dự trữ sức nổi còn lại, các góc nghiêng ngang và chênh mớn, mớn nước đằng mũi và đằng lái, và những yếu tố khác), ở phía bên phải chỉ ra các sitec dằn chính nào cần được nhận đầy nước để hiệu chỉnh tàu ngầm và đưa ra những yếu tố của sức nổi và sự ổn định của tàu ngầm sau hiệu chuẩn.

Với tư cách các phương án thiệt hại điển hình đưa ra trong phần bên trái của bảng, người ta thường hay áp dụng các trường hợp ngập một khoang thân bền của tàu và một hoặc hai sitec dằn chính liền kề ở một bên mạn. Để giảm dung lượng của bảng, từ mỗi cặp hư hại người ta chỉ phân biệt việc ngập nước của sitec dằn chủ ở các vị trí mạn đối diện, và chỉ một, vì điều đó không gây ra bất kỳ thay đổi nào ngoại trừ dấu hiệu của góc nghiêng ngang.

Với tư cách một biện pháp hiệu chỉnh tàu ngầm bị tai nạn, trong bảng về tính không chìm trong tư thế nổi người ta khuyến cáo việc chống ngập của các sitec dằn chủ không hư hại. Do sức nổi dự trữ của tàu ngầm không lớn, khả năng hiệu chuẩn bằng các phương pháp như vậy là khá hạn chế.

Bảng tính không chìm tư thế nổi cực kỳ đơn giản và dễ sử dụng, tuy nhiên, nó có một số khuyết điểm thực sự, làm hạn chế đáng kể khả năng sử dụng. Những khuyết điểm chính:

- Bảng được dựa trên giả định rằng trước khi tai nạn, tàu ngầm có tải trọng tiêu chuẩn;
 
- Các phương án hư hại đưa ra trong bảng có số lượng còn ít (tăng số lượng của chúng làm cho bảng khó sử dụng);

- Tính chưa thật đáng tin cậy của các dữ liệu trong bảng và các khuyến nghị cho tàu ngầm có đệm không khí trong các sitec không van thông biển, cũng như trong trường hợp sóng lớn và dao động lớn;

- Không có khả năng sử dụng, trong trường hợp thiếu thông tin tin cậy về mức ngập nước của các khoang và các sitec.

Trong trường hợp ngập mà không có trong bảng TNN, sự lựa chọn các biện pháp hiệu chuẩn phải dựa vào kiến thức và kinh nghiệm của đội ngũ thành viên, thu được qua phân tích tính không chìm của tàu ngầm của mình trong quá trình huấn luyện chiến đấu. Đóng vai trò lớn trong việc này là cách giải bài toán cân bằng tĩnh và ổn định của tàu ngầm hư hỏng và đã được hiệu chuẩn.
 
Các kết luận rút ra:

1. Tính không chìm trong tư thế nổi được đảm bảo bằng các giải pháp thiết kế kết cấu và các biện pháp tổ chức-kỹ thuật, cũng như những hành động của đội ngũ thành viên trong cuộc đấu tranh cho tính không chìm trong tư thế nổi, trong đó bao gồm việc khôi phục và bảo vệ dự trữ nổi và độ ổn định, phục hồi tính kín của thân bền và loại bỏ nước tràn vào bên trong tàu ngầm.

2. Tính toán cân bằng và ổn định của tàu ngầm khi có sự hư hại thân bền của tàu có thể được thực hiện theo các liên hệ giải tích bằng cách sử dụng đồ thị sức nổi và sự ổn định ban đầu, sử dụng phương pháp tiếp nhận tải trọng, nếu các điều kiện của sự ổn định theo phương dọc ban đầu được thực hiện (q>10 độ; j<0,5 độ);  theo đồ thị tính không chìm trong tư thế nổi khi các góc nghiêng ngang nhỏ, còn góc chênh mớn dọc không lớn hơn 9 độ và theo biểu đồ phổ quát sức nổi và sự ổn định khi góc nghiêng ngang nhỏ còn chênh mớn dọc của tàu ngầm trên 9 độ.

3. Trong trường hợp khẩn cấp việc thực hiện bất kỳ tính toán phức tạp nào về tính không chìm gần như không thể. Vì vậy việc đánh giá trạng thái của tàu ngầm và lựa chọn các biện pháp đấu tranh cho tính không chìm của nó khi thực sự có tai nạn được khuyến cáo thực hiện theo bảng tính không chìm trong tư thế nổi.

(hết mục 4)
.........