Действующая модель подводной лодки типа Оясио / Oyashio

Субмарины типа Оясио – серия многоцелевых неатомных подводных лодок (НАПЛ) Морских сил самообороны Японии.  Спроектированы в начале 1990-х годов, постройка первой лодки начата в 1994 году. Всего в этой серии построено 11 субмарин, последняя из которых вступила в строй в 2008 году. Имеет 6 носовых торпедных аппаратов 533 мм, может нести 20 торпед или крылатых ракет типа Гарпун. Водоизмещение 2750/3000 т, длина 81.7 м, ширина 8.9 м. Корпус выполнен с применением резиновых шумопоглощающих элементов.
 
Теперь, собственно, о самой модели. Она очень простая, состоит всего из нескольких деталей (кстати, очень качественных), совместимость прекрасная. Декалей и особой раскраски не предусмотрено: корпус черный, гребной винт - латунь, выдвижные устройства имеют серебристую окраску на соответствующих участках скольжения. Вот и все. Такую модель можно собрать и окрасить за один день. И я бы за нее не взялся, если бы не одно «но».  В один прекрасный день возникло у меня желание сделать погружающуюся модель. То есть чтобы она была «обычной», стендовой, но и в то же время имела способность погружаться. При этом вовсе не хотелось применять хорошо известных конверсионных наборов с электромеханическими балластными цистернами на радиоуправлении. Все это прекрасно и по-своему интересно, но такие системы довольно дорогие и сложные. К тому же они требуют наличия бассейна или подходящего водоема, соответствующих погодных условий и т.д. И стал я думать над своей, особой системой погружения, чтобы получилось «и дешево, и сердито». И придумал! Видео здесь. 



Решил я использовать известный, но почему-то основательно забытый физический опыт: погружение в воду перевернутого стаканчика под действием давления. Берем прозрачную бутыль, которая может плотно закрываться пробкой или крышкой (например, стеклянную бутыль, обычную пластиковую бутылку-торпеду или баклажку для воды на 5-6 литров). Потом берем стаканчик или пробирку, опускаем в воду открытой частью вниз, а дном вверх; нижнюю, открытую часть утяжеляем так, чтобы стаканчик устойчиво плавал в воде, а дно находилось над водой. Эта конструкция по виду напоминает воздушный шар, только в воде. После этого закрываем плотно бутыль. Предварительно в крышке бутыли надо сделать патрубок под шланг. Надеваем на патрубок трубочку-шланг, подсоединяем манометр и резиновую грушу от измерителя кровяного давления и все: накачиваем воздух в бутыль, поднимая в ней давление. При этом воздушный пузырь в перевернутом стаканчике сжимается, туда все больше поступает воды, стаканчик утяжеляется и, наконец, тонет в определенный момент. Если стравить немного воздуха и тем самым уменьшить давление в бутыли, будем наблюдать обратный процесс: объем воздуха в стаканчике увеличится, вытесняя часть воды, и стаканчик начнет всплывать. Понятно, что регулируя грушей давление в бутыли, можно добиться нулевой плавучести стаканчика и его зависания на желаемой глубине. Таким образом, перевернутый стаканчик выполняет роль балластной цистерны, которая и заполняется водой, и осушается с помощью сжатого воздуха. Но если заполнение водой в данном случае несколько отличается от реального механизма погружения в подводных лодках, то продувка балласта осуществляется в точности, как в настоящих субмаринах – сжатым воздухом! Принцип погружения и само погружение модели Оясио, а также других подобных физических игрушек, которые я разработал, представлены в видеролике.
На этом принципе и основано погружение моей модели. Предварительно я выточил из алюминиевого прутка 11 гильз-балластов, открытых с одного конца аналогично стаканчику, описанному выше.  В днище модели по килевой линии я сделал соответственно11 отверстий и вклеил туда гильзы открытой часть наружу, т.е. «вниз» при нормальном положении модели подводной лодки. Высота гильз взята максимальной, чтобы они полностью поместились в корпусе модели. На днище вдоль киля лодки вокруг гильз вклеены свинцовые грузила расчетной массы. Все размеры, массы и количество выбраны отчасти расчетным, а также эмпирическим путем, на что ушла куча времени и сил. С учетом размера модели, дело это оказалось очень тонким и чувствительным: даже одна десятая грамма имела значение! В ходе ходовых испытаний пришлось добавить балласт в виде двух грузил на киле. Гильзы я старался сделать минимально необходимого диаметра, чтобы, с одной стороны, лодка хоть немного могла плавать на поверхности воды, а с другой стороны, чтобы модель внешне не слишком отличалась от прототипа. Конечно, отличие в области киля все равно есть, понятно, но это не режет глаз. Строго говоря, такую модель следует называть «докилевой» или «по киль» по аналогии с известными моделями «по ватер-линию». Ну а теперь, собственно, о погружении. Как видно на видео, модель чудесно погружается и держит заданную глубину. Отрыв от поверхности происходит примерно при 0.5 бар, а нулевая плавучесть на глубине достигается при около 0.3 бар. Такая разница объясняется действием сил поверхностного натяжения воды, которые удерживают модель на поверхности. Ощущения просто потрясающие! Можно, конечно, использовать воздушный компрессор, но резиновая груша намного лучше в смысле ощущений: такое впечатление, что ты сидишь в субмарине и управляешь ею, настолько реалистичное ощущение. Это именно то, что отличает восприятие управления лодкой от, скажем, радиоуправления. Там ты как-то отдален от объекта, а здесь кожей и мышцами чувствуешь непосредственное свое влияние на лодку.  
 
Энергетическая установка.

Надо сказать, что в 80-90 годы очень активно разрабатывалось направление анаэробных (воздухонезависимых) силовых установок, в том числе и с применением двигателей Стирлинга.  Не остались в стороне и японцы. На первых пяти субмаринах типа Оясио они ставили экспериментальные энергетические установки на базе двигателей Стирлинга. Но разработка анаэробных энергосистем оказалась очень не простым делом и, продолжая с шестой лодки серии, Оясио снабжались традиционными дизель-электрическими установками. К слову стоит отметить, что принципиальные проблемы создания анаэробных установок удалось решить только в  нулевые годы. В настоящее время серийное производство таких энергоустановок для НАПЛ начато в Швеции, Германии, Франции, Италии и США. В Японии двигателями Стирлинга стали комплектовать новейшие НАПЛ типа Сорю (первая вошла в строй в марте 2009 года), которые являются развитием подводных лодок типа Оясио. По мнению ведущих военных экспертов, через 5-7 лет неатомные субмарины без анаэробных энергоустановок станут неконкурентоспособными на мировом рынке морских вооружений.