Konstrukce každé zbraně je nevyhnutelně výsledkem řady kompromisů. U ponorek je nutné brát v úvahu mnoho obtížně řešitelných problémů.
Základním problémem je zabezpečení neutrálního vztlaku u ponořené ponorky. Těžiště ponorky musí ležet pod bodem působení vztlaku. Pro splnění této podmínky je nutné se zabývat každou součástí plavidla. Je nutné specifikovat mezní podmínky, při nichž musí být zabezpečena spolehlivá funkce ponorky. Musí se kromě jiného brát v úvahu hustota vody, ve které se bude ponorka pohybovat. Rozložení hmotnosti ponorky je rozhodujícím faktorem její stability. Je třeba brát v úvahu, že během provozu bude docházet ke spotřebování vezeného paliva, zásob potravin a vody, zbraní a dalších prostředků. Dalším faktorem je stlačitelnost trupu, v jejímž důsledku dochází při ponoření do velké hloubky ke zmenšení vztlaku ponorky o několik tun.
Operační hloubka ponorky je zjevně rozhodujícím taktickým parametrem, je zdrojem ochrany ponorky, zejména tehdy, kdy je možnost ponorky sestoupit do takové hloubky, aby využila zvláštní akustické vlastnosti moře k oklamání detekčních přístrojů. Hloubka rovněž poskytuje bezpečnostní rezervu při manévrech prováděných při velkých rychlostech. Do konce II. světové války byla maximální operační hloubka ponorek do 200 ? 250 m, v padesátých ledech se vlivem používání nových technologií a materiálů pohybovala kolem 300m ? 400m, v součastné době se jedná o hloubky kolem 600m - 700m, výjimečně 900 m. Vlivem rozsáhlých výzkumů v oblasti hydrodynamické účinnosti, kdy celkový odpor ponorky se skládá s třecího odporu, odporu trupu a výstupků trupu, se rychlost pod hladinou dostala na současných 42-43 uzlů. Například americká ponorka Nautilus (SS-571) i přes použití jaderného pohonu dosahovala maximální rychlosti pod vodou jen 23,3 uzlu, zatímco diesel-elektrická ponorky Albacore s trupem kapkovitého tvaru, vycházející ze zkušeností se vzducholoděmi, křížové uspořádanými plochami a jednou turbínou, dosahovala ve své původní podobě cestovní rychlost 26 uzlů, později po vybavení dvěma protiběžnými lodními šrouby a stříbrozinkovými akumulátory rychlosti 33 uzlů.
Výtlak na hladině a pod hladinou.
Závisí na objemu vytlačené vody a je řízen změnou vztlakového objemu. Na hladině jsou hlavní balastní nádrže naplněny vzduchem, takže hmotnost vytlačené vody ? plocha ohraničena silnou čarou ? odpovídá hmotnosti ponorky. U ponořené ponorky jsou balastní nádrže naplněny vodou. Hmotnost ponorky (bez vody v nádržích) zůstává stejná, změnil se však objem vytlačené vody, opět znázorněný plochou uvnitř silné linie. Bod působení vztlaku (B), geometrické těžiště vytlačeného vodního tělesa, který na hladině ležel pod jejím těžištěm (G), se u ponořené ponorky přesune nad těžiště.
Stabilita lodě na hladině.
Když se hladinové plavidlo nakloní (směrem doprava), bod působení vztlaku, který představuje hmotný střed vytlačeného vodního tělesa, se přesune do B1, neboť objem vytlačené vody po levé straně od těžiště se zmenšil, zatímco napravo od těžiště se zvětšil. Svislice procházející B1 nyní protíná původní spojnici B a G v bodě M. Vzdálenost GM se označuje jako metacentrická výška. Je-li M na G, je metacentrická výška pozitivní a vzniklý silový moment (jeho rameno vyznačuje přerušovaná vodorovná čára) vrací plavidlo do původní polohy. Takové plavidlo je stabilní.
Stabilita ponorky na hladině.
U ponorky na hladině je situace obdobná jako u hladinového plavidla. Body B, G, a M vůči sobě zaujímají stejnou relativní polohu, jejich vzdálenosti jsou však mnohem menší, navíc z praktických důvodů má trup ponorky kruhový příčný průřez a neklade tak vůči naklánění žádný odpor. Ponorky proto mají sklon se kolébat a jejich plavba po hladině tak není pro posádku příliš pohodlná.
Efekt ponoření.
Když se nakloní hladinové plavidlo, jeho bod působení vztlaku se posune v důsledku odlišného tvaru vytlačeného vodního tělesa pod čarou ponoru. U plně ponořené ponorky k posuvu bodu působením vztlaku při náklonu nedochází, protože celý objem ponorky je pod hladinou. Pro stabilní plavbu pod hladinou je nutné, aby hmotné těžiště ponorky leželo pod bodem působené vztlaku. Jak ukazuje obrázek, u ponorky na hladině (vlevo), je B pod G, které se nachází v pevném bodě mírně pod podélnou osou ponorky. Bod M leží mnohem výše. Při ponořování ponorky (uprostřed) se body B a M k sobě přibližují, až se nakonec setkají na podélné ose. Během ponořování je nejkritičtější okamžik, kdy polohy bodů B a M spolu splývají. V tu chvíli je stabilita ponorky nejmenší. Při ponořování ponorky není dočasná ztráta stability vážným problémem, avšak při vynořování, kdy je balastní voda z nádrží poměrně pomalu vypuzována stlačeným vzduchem, může metacentrická výška (GM( dosáhnout záporné hodnoty a může dojít k náklonu ponorky kolem její podélné osy. Většina ponorek má pákovým převodem ovládané ventily, eliminující náklon, které omezí tok vzduchu na vynořené straně a zvýší tok vzduchu na ponořené straně.
Červený bod G - těžiště (hmotný střed ponorky)
Modrý bod B - bod působení vztlaku
Žlutý bod M - metatěžiště
Podélná stabilita.
Ponorka plijící na hladině je mnohem stabilnější v podélné ose než v příčné rovině. Na obrázku je ukázána situace při stejné hodnotě úhlu náklonu kolem podélné a příčné osy. Při náklonu kolem podélné osy se bod působení vztlaku posune jen minimálně, zatímco při náklonu kolem příčné osy je objemem vytlačené vody značný a B se posuně o větší vzdálenost. U ponořené ponorky splývá metatěžiště s bodem působení vztlaku. Podélná stabilita ponorky je tím pádem nízká, což může způsobit problémy v blízkosti hladiny, kde může dojít k náhlému naklonění ponorky.
Na závěr lze říci, že co se svět seznámil s typem XXI, se úsilí konstruktérů ponorek soustředilo na dosažení optimálního proudnicového tvaru. Velká pozornost je věnována charakteru povrchu, kdy speciální nátěry a povrchy přispívají k dosažení větších rychlostí pod hladinou (plastové povrchy, speciální měkké povlaky sovětských ponorek vyvinutých na základě výsledků výzkumu mořských živočichů atd.), při konstrukci ponorek jsou používány nejmodernější známé poznatky, objevy a technologie.
literatura: Moderní válečné ponorky, David Miller, John Jordan, NV; RC Revue, Modelář;
Naposledy upravil elksar dne 10. 05. 2008, 07:15, celkově upraveno 2 krát.
Naposledy upravil Sarroth dne 12. 02. 2008, 21:21, celkově upraveno 1 krát.
_________________
MODEL IIA U-3
Pluj hluboko, pomalu a potichu!
