Как вода меняет плавучесть подлодки
Балластные цистерны — герметичные отсеки, которые можно заполнять водой и продувать воздухом. В надводном положении в них находится воздух, поэтому лодка вытесняет достаточно воды, чтобы держаться на поверхности. Когда экипаж открывает клапаны, вода входит в цистерны, а воздух выходит через специальные отверстия. Масса лодки увеличивается, и она начинает погружаться.
Здесь важна не просто тяжесть, а соотношение массы подлодки и объёма воды, которую она вытесняет. Пока лодка вытесняет больше воды, чем весит, она всплывает; когда её масса становится больше выталкивающей силы — уходит вниз.
Как лодка удерживает глубину
Для погружения и всплытия балластных цистерн недостаточно: на заданной глубине лодке нужно сохранять почти нейтральную плавучесть — состояние, при котором она не стремится заметно ни вверх, ни вниз. Экипаж подстраивает количество воды и воздуха в специальных цистернах, чтобы компенсировать изменения массы, например из-за расхода топлива или запасов.
Направление движения также помогают менять горизонтальные рули, похожие на крылья. Когда подлодка движется, рули создают силу, направленную вверх или вниз. Поэтому глубину она регулирует сочетанием плавучести и движения, а не только «утяжелением» корпуса.
Почему для всплытия нужен сжатый воздух
Чтобы подняться, лодка подаёт в балластные цистерны сжатый воздух. Он вытесняет воду наружу через клапаны, масса подлодки уменьшается — и выталкивающая сила снова становится больше её веса. Так тяжёлый корпус может управляемо перейти из погружённого положения к поверхности: достаточно изменить содержимое цистерн, а не перемещать весь корабль вверх механически.
