První ponorku (poháněnou vesly) postavil Holanďan Cornelius von Drebbel v roce 1620 (i když zmínka o jakési ponorné komoře se datuje už do roku 332 před naším letopočtem). První v praxi použitou ponorkou (jak jinak než pro vojenské účely) byla loď pojmenovaná Turtle (Želva). Zkonstruoval ji David Bushnell během války za americkou nezávislost v roce 1775. O rok později provedla útok na britskou loď Eagle. Avšak bomba, která měla nepřátelské plavidlo vyhodit do povětří, nešla připevnit k jejímu trupu a první válečná ponorka i s jediným členem posádky byla odhalena. Skutečným zlomem ve vývoji ponorek byla podmořská loď postavená v devadesátých letech 19. století Američanem Johnem Hollandem. Tento stroj využíval kombinaci spalovacího motoru a elektromotoru - systém, který ponorky pohání i v současnosti.
DÝCHÁNÍ POD VODOU
Atomové ponorky nepotřebují pro chod své pohonné jednotky kyslík, a nemusejí se proto vynořovat velice dlouhou dobu. Jediným "problémem" je posádka, která na rozdíl od jaderného reaktoru dýchat musí. Vzduch se na atomových ponorkách vyrábí elektrolýzou z mořské vody a pomocí klimatizačních jednotek udržuje na teplotě 22 oC. Díky tomu je na lodi několik desítek metrů pod vodou čistší vzduch než nad hladinou.
Proč se ponorka potopí a zase vyplave?
Ponorku, stejně jako každé jiné plavidlo, podle Archimedova zákona nadnáší síla, úměrně velká množství vody, kterou svým trupem vytlačí. K ponoření je potřeba zvýšit hmotnost plavidla a tím tuto sílu překonat. Hmotnost ponorky je zvyšována pomocí vody napouštěné do speciálních nádrží (má-li se loď opět vynořit, je voda naopak vytlačována). Celý systém je navržen tak, aby se ponorka nezačala vlastní vahou sama od sebe potápět (hmotnost ponorky se při potápění rovná vztlaku, který ji nadnáší, a loď se tedy jen tak tak drží na hladině). K ponoření pod vodu je nutná alespoň minimální síla - tu zajišťují hloubková kormidla a motor, který žene loď vpřed. Díky tomuto vyvážení se může ponorka při vypnutých motorech pod vodou vznášet jako vzducholoď a nepohybuje se přitom nahoru ani dolů.
Podmořský člun na kliku i na motor
Protože ponorky s ručním pohonem plavaly velice pomalu a neohrabaně, snažili se konstruktéři vymyslet něco jiného. Vždy zkoušeli ten typ pohonu, který byl ve své době nejmodernější. Nejprve to byl stlačený vzduch a parní stroj. Prvně jmenovaný pohon nepodával dostatečný výkon a kotle parního stroje (jehož výkon také nebyl nijak oslnivý) se musely před ponořením odstavit a po vynoření opět zdlouhavě rozehřívat. Další možností byly benzinové motory. Ty však vytvářejí výbušné výpary a samotný benzin je velice těkavý. Jako ideální se ukázaly pohonné jednotky na těžký olej a později na naftu - známé dieselové motory. I je ale bylo nutné při ponoření okamžitě vypnout, jinak hrozilo, že spálí veškerý vzduch v ponorce. Teprve výše zmíněný John Holland vymyslel řešení - moderní ponorky pohání na hladině dieselový motor a pod vodou elektromotor. Elektromotory jsou napájeny z baterií dobíjených při běhu dieselů samotnými elektromotory pracujícími v té době jako generátory (když otáčíte pomocí vnějšího zdroje elektromotorem tak funguje pak jako generátor elektrické energie). U některých ponorek funguje motorová soustava na podobném principu jako u dieselelektrických lokomotiv - spalovací motor pohání generátor a lodními šrouby na hladině i pod hladinou otáčí elektromotor. Před zavedením vzduchového komínu (říká se mu také snorkl a je to vlastně dlouhá trubka vedoucí na hladinu) mohly ponorky dobíjet baterie jen po vynoření (což nebylo zrovna bezpečné). Vzduchový komín umožňuje čerpat vzduch k motorům i v periskopové hloubce (asi 15 metrů).
Atomoví dravci
Spalovací motory budou však vždy závislé na vzduchu - bez něj nemůže palivo hořet a motor neběží. Zlom v pohonu podmořských člunů znamenal atomový reaktor. První atomová ponorka vyplula v lednu 1955, jmenovala se Nautilus a na hladinu (nebo spíše pod hladinu) ji spustilo americké námořnictvo. Dalším prvenstvím Nautilu bylo v létě roku 1958 dosažení severního pólu pod ledem. Největší výhodou atomových ponorek je nulová spotřeba vzduchu pro pohonnou jednotku a dlouhodobá funkčnost reaktoru bez nutnosti doplňovat palivo.
A jak vlastně pohonný systém atomové ponorky funguje? Poměrně jednoduše. Jaderný reaktor produkuje teplo, které ohřívá speciální kapalinu kolující v uzavřeném okruhu. Tato kapalina v tepelném výměníku předává své teplo vodě, která se okamžitě mění v páru. Ta je vedena k turbínám, které buď přes speciální převody pohánějí lodní šrouby, nebo otáčejí generátorem elektrické energie a ten pohání elektromotory ženoucí šrouby. Část páry také roztáčí pomocné turbíny zajišťující pohon dalších systémů ponorky - čerpadel hydrauliky, kompresory apod.
Pohonná jednotka atomové ponorky
Oči ponorek
Chcete-li z ponorky skryté několik metrů pod hladinou sledovat dění nad vodou, musíte k tomu mít zvláštní vybavení. Konstruktéři prvních ponorných člunů tento problém vůbec neřešili - byli rádi, že jejich výtvory plují. Teprve zavedení periskopu umožnilo výhled z ponorky pod vodou - obraz byl sice vzhůru nohama, ale byl to úspěch. Později byly periskopy vylepšeny tak, že mohly pozorovat i oblohu. Moderní ponorky využívají nejnovější elektronické vymoženosti, jako jsou různé dálkoměry, kamery pro noční vidění a podobně. Ponorka pod vodou "vidí" díky složitým systémům sonarů, radarů, detektorů zvuků a dalším elektronickým přístrojům.
Nejen pro vojáky
I když to tak nevypadá, ne všechny ponorky slouží k vojenským účelům. Vždyť bez těchto podmořských plavidel by nikdy nebyl objeven vrak Titaniku a spousty dalších lodí. Ponorky hledají potopené archeologické poklady a pomáhají zkoumat hloubky, do kterých se potápěči nedostanou. Pravdou však je, že vývoj těchto strojů žene vpřed vojenský průmysl - to jim ale nijak neubírá na jejich technické dokonalosti.
Želva - první v praxi použitá ponorka
Roku 1776 se s ní bojovníkům za americkou nezávislost nepodařilo potopit britskou loď Eagle.
Ponorný systém lodi fungoval velice jednoduše. Nezatížená ponorka plula jen několik centimetrů nad hladinou. Měla-li se potopit, nastavil jediný člen posádky pomocí navijáku se závažím přibližnou hloubku ponoru, otevřel uzávěry a přímo do vnitřku lodě napustil vhodné množství vody. Loď pak klesala do chvíle, než se závaží dotklo dna, pak už stačilo navijákem hloubku ponoru přesně doregulovat. K vynoření námořník ruční pumpou odčerpal vodu opět ven, čímž se loď odlehčila a vystoupala. Pokud měla Želva pod hladinou plout, bylo nutné napustit jen malé množství vody a hloubku ponoru měnit pomocí kolmého lodního šroubu.
Princip ponořování
Betonové ponorky
Klasické ponorky jsou nejen technicky dokonalé, ale také velice drahé. Nákladné ponorkové loďstvo si proto nemůže dovolit každý stát. Konstruktéři z chudších zemí jsou tedy nuceni hledat nové levné materiály vhodné ke stavbě podmořských člunů. Jedním z nich je beton. Opravdu, neděláme si legraci. Myšlenka na potopení se v kusu betonu zní sice dost šíleně, ale v Rusku (zemi, která má atomové ponorky, ale nemá dost peněz na jejich provoz) tuto zvláštní technologii opravdu zkoušejí.
Betonové ponorky nemají žádné zatěžovací nádrže, plují díky turbínám ženoucím vodu skrz otočné trysky. Změnou jejich náklonu určuje posádka rychlost plavidla i hloubku ponoření. Tyto zvláštní lodě jsou také určeny k jinému stylu boje. Klasické ponorky křižují oceány a hledají svou kořist. Betonové ponorky se na vhodném místě potopí ke dnu (od nějž jsou díky své "skorokamenné" konstrukci sonary obtížně rozpoznatelné) a čekají. Ve chvíli, kdy nad nimi proplouvá nepřátelská loď, vystřelí ponorka kolmo plující superrychlá torpéda (jsou to podvodní rakety ženoucí se rychlostí 370 km/h - což je asi čtyřikrát rychleji než běžná torpéda) a nic netušící loď potopí. Díky tomu, že je beton pevnější než ocel, mohou betonové ponorky bez problémů klesnout více než 550 metrů pod hladinu (přičemž jako maximální hloubka ponoru je u současných nejmodernějších amerických vojenských ponorek uváděna hodnota okolo 600 metrů ).
Levné betonové podmořské čluny by tedy teoreticky mohly změnit poměr sil v ponorkovém loďstvu. Ovšem tyto stroje jsou více podvodními raketomety než skutečnými ponorkami.
Virginia - nejmodernější ponorka světa
Více než sto let poté, co byla postavena první ponorka moderní konstrukce, vzniká ve Spojených státech nejdokonalejší podmořský dravec. Je to první ponorka bez periskopů, a přesto (nebo právě proto) vidí dále než jakákoliv její předchůdkyně. Útočná ponorka třídy Virginia se stane nejmodernějším plavidlem, jaké bude brázdit vody oceánů. Tento stroj 21 století by měl vyplout už v roce 2004.
Sonary na všechny strany
Virginia je vybavena systémem sonarů umožňujících perfektní orientaci pod vodou. Sonar vysílá do vody zvukové signály, které po odražení od okolních předmětů opět přijímá a vyhodnocuje. Tímto způsobem získává posádka obraz prostoru v záběru signálu (tomuto způsobu pozorování se říká aktivní režim). V pasivním režimu podvodní mikrofony (hydrofony) sonarů jen "poslouchají" zvuky z okolí (motory lodí apod.). Speciální sonar v "bradičce" pod přídí Virginie kontroluje dno pod lodí a v kombinaci se sonarem v ploutvi odhalí i minová pole. Ostatní sonary (včetně vlečeného zadního) dokonale pokrývají prostor okolo plavidla.
kulový sonar
- funguje jako aktivní i pasivní sonar
odpalovací rampy
- dvanáct kolmých odpalovacích ramp umožňuje ponorce útočit i na vzdálené pozemní cíle
příďové zatahovací hloubkové kormidlo
(společně se záďovým kormidlem řídí potápění ponorky)
trup lodi
- spodní vrstva je vyrobena z vysoce pevné oceli odolávající tlakům ve velkých hloubkách, horní vrstva, svým povrchem připomínající kůži žraloka (nebo rašpli), je zcela bezešvá a zajišťuje minimální odpor vod
anténní systém
- zde je soustředěno komunikační a navigační vybavení ponorky, detektory radarů nepřátelských strojů i speciální kamerový systém nahrazující periskop
torpédová sekce
- pomocí stlačené vody jsou odsud vypouštěna torpéda, miny a rakety
řídící a velitelská sekce
- elektronický systém nahrazující periskop dovoluje umístit velitelství do střední (nejširší) části ponorky; přehled o dění v lodi i okolo ní zprostředkovávají velkoplošné obrazovky
přetlaková komora
- ponorky třídy Virginia mají jako první plavidla svého druhu zabudovanou zvláštní přetlakovou komoru pro členy speciálních jednotek; komora umožňuje devíti mužům rychlé a bezpečné opuštění ponorky i návrat do ní
lůžková část
- k dispozici je zde 119 lůžek a dalších 41 může být v případě nutnosti postaveno v torpédové sekci
sekce reaktoru
- zde je umístěno srdce lodi - jaderný reaktor dodávající energii celé ponorce
manévrovací sekce
- osazenstvo této místnosti řídí výkon pohonných turbín a ovládá jaderný reaktor spolu s generátorem elektrické energie
miniponorka pro zvláštní jednotky
- Virginia má speciální zařízení dovolující propojení s miniponorkou určenou pro přepravu zvláštních jednotek do akce
motorová sekce
- zde se nachází pohonná jednotka, vybavení na výrobu elektřiny, kompresory, systémy hydrauliky, odsolovače mořské vody a zařízení pro výrobu vzduchu
nádrže
- nádrže na přídi a na zádi slouží po naplnění vodou jako zátěž k ponoření ponorky; ostatní nádrže slouží ke stabilizaci ponorky v různých hloubkách
lodní šroub s usměrňovacím válcem
- lodní šroub je před poškozením chráněn speciálním válcem, který také usměrňuje proudící vodu a zajišťuje tak maximální výkon
Civilní ponorky
Jejich hlavním posláním je vědecký výzkum - některé se mohou potopit hlouběji než vojenské ponorky a zkoumat tak oceány i několik kilometrů pod hladinou
PODMOŘSKÉ ČLUNY NA INTERNETU
Kvalitní česká stránka http://freeweb.starweb.cz/ponorky/ Ponorky amerického námořnictva http://www.chinfo.navy.mil/navpalib/cno/n87/n87.html Nejčastější otázky okolo ponorek http://www.chinfo.navy.mil/navpalib/ships/submarines/centennial/faqs.html
