Справний неатомний підводний човен може лягти на дно зовсім не як у драматичних фільмах: це відпрацьований маневр, а не боротьба за виживання. Його притискає до ґрунту не власна маса, а порівняно невелика кількість додатково набраної води, і за нормальних умов після такої стоянки човен без проблем спливає звичайним продуванням цистерн.
Навіщо підводний човен навмисне лягає на дно
Під водою справний човен відбалансований так, щоб важити стільки ж, скільки води витісняє, — фактично він майже «невагомий». Щоб покласти його на ґрунт, усередину беруть трохи більше води — близько 1,8 тонни, тобто приблизно одну тисячну від власної маси. Саме ця додаткова вага і забезпечує м’який контакт корпусу з дном.
На дно лягають з кількох причин. Так можна максимально зменшити шум: у нерухомому човні вимикають більшість систем, щоб не видавати себе. Так само роблять під час висадки бойових плавців, рятувальних навчань, а інколи й просто щоб дати екіпажу відпочити — на ґрунті не потрібно безперервно тримати глибину кермом.
Ця практика відома вже понад століття. Ще 1914 року британський човен B11 у протоці Дарданелли пролежав на дні близько дев’яти годин, використовуючи дно як природну опору.
Як саме човен сідає на ґрунт
Опускання відбувається повільно та контрольовано. Швидкість зниження зазвичай становить 5–15 сантиметрів на секунду — це приблизно вдесятеро повільніше від звичайної ходьби людини. Корпус тримають з легким диферентом на ніс — приблизно 1–3 градуси, щоб спочатку торкнулася ґрунту носова частина, а вже потім плавно опустилася корма.
Швидше за 25 сантиметрів на секунду падати не можна: занадто різкий удар по дну загрожує пошкодженням кормових стернових площин та інших елементів. Тому місце стоянки завжди ретельно вивчають заздалегідь.
Характер дна тут критичний. Надто тверді скелі небезпечні тим, що сильний удар може дати пробоїну в обшивці. Але й занадто м’який ґрунт — своєрідна пастка: такий, як сипучий пісок або в’язкий мул, здатний частково затягнути корпус.
Коли дно «присмоктується» до човна
Ефект «присоски» з’являється не на кожному ґрунті. На грубому проникному піску вода легко проходить у проміжки між піщинками під днищем, тому тримати корпусу там просто нічому. Під час підйому американського човна S-4 у 1927 році, що лежав на такому ґрунті, значного присмоктування практично не зафіксували.
Зовсім інша ситуація з м’якою глиною або в’язким мулом. Вони щільно облягають обшивку, і що довше човен нерухомо лежить, то сильніше збільшується зчеплення з дном. Якщо тягнути корпус строго вгору, вода просто не встигає просочитися крізь щільний шар глини в зазор під днищем, створюючи перепад тиску зверху та знизу — саме він і утримує човен, як ногу в глибокій багнюці.
Особливо складно тим човнам, які опинилися на глинистому дні вже після аварії, маючи затоплені відсіки. Тоді на ґрунт тисне не кілька тонн додаткової води, а сотні тонн фактичної ваги судна. Так, човен S-51, що затонув у 1925 році на глинистому дні, важив під водою приблизно 1000 тонн. Інженер, котрий керував підйомом, оцінював, що, аби відірвати його від глини й подолати присмоктування, знадобилася сила близько 8000 тонн — у вісім разів більша за підводну вагу самого човна.
Як працює баласт і продування цистерн
Під час звичайного занурення воду в головні баластні цистерни не закачують насосами. У верхній частині цистерн відкривають клапани вентиляції, повітря виходить назовні, а забортна вода через нижні отвори біля кіля сама заповнює об’єм.
Щоб спливти, ці верхні клапани закривають і подають у цистерни стиснене повітря. Воно витісняє воду назад у море, човен стає легшим за об’єм витісненої води й починає підійматися. У процесі підйому зовнішній тиск зменшується, повітря в цистернах розширюється, ще активніше виштовхуючи залишки води й додатково прискорюючи спливання.
Але якщо корпус «приклеївся» до в’язкого дна, простого зусилля вгору вже не вистачає. Поки під днище не потрапить вода, ефект присмоктування зберігатиметься, навіть якщо запасу стисненого повітря вдосталь.
Як відірвати човен від глинистого мулу
Ключове завдання в такій ситуації — порушити герметичний контакт дна з корпусом. Для цього намагаються змінити положення човна відносно ґрунту: накренити його з борту на борт або підняти спочатку лише носову чи кормову частину. У щілину, що утворюється між обшивкою та глиною, одразу заходить вода, і присмоктування послаблюється.
Показовий епізод стався у 1940 році з британським човном Seal, який після підриву на міні ліг кормою в мул на дні протоки Каттегат. Щоб змістити центр ваги й полегшити відрив, екіпаж перейшов у носову частину. Така зміна розподілу маси допомогла створити необхідний крен, завдяки чому вода змогла потрапити під днище і ґрунт зрештою «відпустив» корпус.
Обмеження за глибиною: чому не можна лягати на дно будь-де
З глибиною зростає тиск води: приблизно кожні 10 метрів додається одна атмосфера. На 200-метровій глибині ззовні діє вже близько 21 атмосфери з урахуванням тиску повітря над поверхнею моря. Щоб видавити воду з баластних цистерн, внутрішній тиск повітря повинен подолати цю величину.
На підводних човнах стиснене повітря зберігають у балонах із тиском приблизно 200–400 атмосфер, що з великим запасом вистачає для продування навіть на серйозних глибинах. Складність у іншому: чим глибше човен, тим менше розширюється газ із балонів, тож, щоб витіснити однаковий об’єм води, доводиться витрачати суттєво більше повітря.
Щоб менше залежати від запасів у балонах, на частині неатомних човнів застосовують твердопаливні або рідинні газогенератори. У разі аварії вони утворюють потужний потік газу під високим тиском і здатні видувати воду з цистерн навіть із глибин понад 400 метрів.
Водночас навмисно лягати на дно там, де надто глибоко, небезпечно насамперед через міцність корпусу. Сучасні сталеві човни мають граничну робочу глибину орієнтовно 250–400 метрів. Нижче цієї межі занурення вже заборонене, а ще глибше гідростатичний тиск може просто зім’яти корпус. Тому штатні «посадки» на дно проводять лише на мілководді та в неглибоких протоках.
Як спливти без електрики під час аварії
Навіть серйозні проблеми з енергетичною установкою — пожежа, відмова електросистем — не означають, що човен неминуче залишиться на дні. Для продування головних баластних цистерн насоси не потрібні, а важливі клапани вентиляції та подачі повітря з балонів дублюються ручними приводами.
Аварійні газогенератори також розраховані на роботу без живлення від бортової електромережі. У тій же історії з човном Seal 1940 року екіпажу вдалося спливти, коли батареї були майже розряджені: механік вручну відкрив клапан останньої вцілілої групи повітряних балонів.
На старих човнах існували додаткові способи екстрено полегшити судно. Зовні кріпили чавунні чи свинцеві вантажі, які можна було скинути в критичній ситуації. Подібний баласт встановлювали ще на човні Фултона 1801 року. На човні Hunley у 1860-х роках чавунні виливки прикручували до днища болтами, які в разі загрози можна було викрутити зсередини корпусу.
У 1940 році екіпаж того ж Seal скинув 11-тонний відокремлюваний кіль — важку металеву смугу під днищем. Однак затоплена корма все одно утримувала човен біля дна, і тільки останній запас повітря дозволив відірватися й піднятися.
Роль рятувальних суден і зовнішніх систем
Якщо затоплення відсіків настільки сильне, що ні продування, ні скидання вантажів уже не допомагають, у справу вступають рятувальні сили. На палубах підводних човнів передбачають зовнішні роз’єми з опуклими мітками, щоб водолаз міг намацати їх у темряві й під’єднати повітряний шланг з поверхні для продування вцілілих цистерн зверху.
Показовий випадок — аварія американського човна Squalus у 1939 році. Через затоплення кормових відсіків він опинився на глибині близько 74 метрів і важив під водою приблизно 1100 тонн. 33 членів екіпажу евакуювали на поверхню в спеціальній рятувальній камері, а сам човен підняли за допомогою понтонів. Після ремонту Squalus знову повернувся до строю, ставши прикладом того, як поєднання конструктивних рішень і рятувальних технологій дає шанс навіть суднам, що опинилися на дні.
