Капанът под хиляда тона вода: Физиката, която заковава подводниците към морското дъно

Адхезия на дъното и вакуумният капан на утайките

Митологията около подводния флот обикновено пренебрегва геологията на морското дъно, концентрирайки се единствено върху дълбочината. В реалната океанографска практика съставите на дъното – предимно финодисперсна тиня, органичен тинно-глинест опад или плътен пясък – действат като високоскоростен вискозен капан. Когато многохилядното тяло на субмарината легне върху подобна повърхност, то измества наличния воден слой под твърдия корпус. Атмосферното и хидростатичното налягане, упражнявано от горния воден стълб, продължава да натиска безапелационно надолу, докато отдолу, поради плътното обгръщане на утайките, липсва равна по сила изласкваща хидростатична реакция. В този момент се задейства ефектът на отрицателното налягане и повърхностното напрежение.

За да се отделят хилядите квадратни метри стоманена повърхност от лепкавата субстратна маса, не е достатъчно просто да се възстанови неутралната плаваемост. Нужна е допълнителна изтласкваща сила, която да преодолее силата на смучене. Ако лодката е потънала под ъгъл или е потънала частично външният ѝ лек корпус, тинята буквално запечатва кърмовите и рулевите плоскости. При опит за използване на витлата, ако двигателният отсек изобщо функционира, механичните елементи бързо се блокират от пясъчна абразия или усукват управляващите валове. На скалисто дъно пък отсъства лепнене, но механичните деформации по външните вентилационни клапани и баластните килове при първичния удар обикновено гарантират невъзможност за физическо манипулиране на системите.

Лимити на сгъстения въздух и хидростатичният натиск

Принципът на изплуване изглежда елементарен в учебниците по корабостроене: водата от баластните резервоари се изтласква чрез подаване на въздух под високо налягане от специални бутилки (ВВД). Проблемът се появява, когато дълбочината премине критичните граници на термодинамичните възможности на системата. На дълбочина от 200 метра водното налягане надхвърля 20 атмосфери, а на 500 метра то вече преминава 50 атмосфери. За да може въздухът от бутилките да изтласка водата през дънните шпигати на резервоарите, неговото налягане в самия баластен резервоар трябва строго да превъзхожда външното хидростатично налягане.

С увеличаване на дълбочината плътността на сгъстения въздух се увеличава, а неговият ефективен обем драматично намалява. Подаването на въздух при екстремно външно налягане води до бързо изчерпване на наличните запаси в бутилките без постигане на необходимия изласкващ обем. Положението се влошава допълнително, ако при първичната авария е нарушена херметичността на тръбопроводите. Ако налягането на въздуха е по-ниско от водното налягане на съответната дълбочина, водата не просто няма да излезе от резервоарите, а през отворените клапани нахлува допълнително количество вода навътре към магистралите с високо налягане, окончателно ликвидирайки шансовете за възстановяване на плаваемостта.