§ 159. Прочность подводной лодки

Погружаясь в глубину моря, подводная лодка испытывает всестороннее давление, сжимающее ее.

В технике часто встречаются конструкции, испытывающие всестороннее давление, но обычно давление это направлено изнутри наружу. В таких условиях, например, находятся паровые котлы с большим внутренним давлением, баллоны для сжатого воздуха и т. п. Интересным примером является герметически закрытая кабина искусственного спутника Земли: давление внутри нее может быть близко к атмосферному, в то время как наружное давление равно нулю.

На первый взгляд кажется, что случай наружного всестороннего давления вполне подобен случаю внутреннего давления. Однако сфера с определенной толщиной стенок может выдержать гораздо большее внутреннее давление, чем внешнее. Это объясняется тем, что, как бы точно ни была выполнена сфера, она всегда будет иметь хотя бы ничтожные неправильности поверхности; кроме того, качество материала в разных местах также не может быть совершенно одинаковым. Что же произойдет с какой-нибудь неровностью поверхности при увеличении давления? При давлении изнутри силы давления направлены так, что они стремятся выровнять неровность (рис. 257, а). Напротив, наружное давление может лишь увеличивать каждую вмятину (рис. 257, б). При достаточно большом наружном давлении всякая случайно образовавшаяся вмятина начнет увеличиваться и может достигнуть недопустимых пределов.

Таким образом, поверхность сферы оказывается устойчивой для внутреннего давления и неустойчивой для внешнего, подобно тому как тонкий стержень устойчив при растяжении и неустойчив при сжатии. Аналогичная картина наблюдается и для сигарообразной подводной лодки. Прочность стальных листов ее обшивки очень велика; но вся обшивка в целом может оказаться неустойчивой по отношению к большому внешнему давлению. Известны случаи, когда подводная лодка попадала на глубину, большую безопасного предела; ее обшивка сминалась наружным давлением, хотя корпус лодки мог бы выдержать это давление, если бы оно было приложено изнутри.

Рис. 257. а) При внутреннем давлении вмятина выправляется, б) При внешнем давлении вмятина углубляется