На главную страницу


2.2. КОРАБЛИ НА ПОДВОДНЫХ КРЫЛЬЯХ

Движение корабля на подводных крыльях основано на свойстве крыла, расположенного под корпусом, при движении в воде создавать подъемную силу, которая подни­мает корпус корабля над водой и значительно снижает сопротивление воды движению корабля, заменяя гидроди­намическое сопротивление корпуса аэродинамическим, что дает возможность значительно увеличить скорость хода без увеличения мощности энергетической установки.


Рис. 2.6. Схема движения крыла в воде

При движении корабля набегающий поток воды (рис. 2.6) соз­дает под крылом область повышенного давления, а над ним разрежение. Величина давления под крылом и разрежения над ним зависят от угла установки крыла относи­тельно направления набегающего потока (угла атаки кры­ла), скорости набегающего потока и формы поперечного сечения крыла.


Рис. 2.7. Типы крыльев кораблей на подводных крыльях

Все крыльевые схемы кораблей на подвод­ных крыльях делятся на малопогруженные, глубокопогруженные и их комбинации.

Малопогруженные крыльевые схемы обеспечивают регу­лирование подъемной силы за счет изменения (увеличения или уменьшения) подъемной силы крыла (рис. 2.7); приприближении крыла к поверхности воды — первая группа крыльев, за счет изменения площади погруженной части крыла — вторая группа крыльев, за счет принудительного изменения угла атаки подводного крыла — третья группа крыльев.


Рис. 2.8. Схемы расположения крыльев: 1 — «тандем»; 2 — «самолетная»; 3 — «утка»

Различают следующие схемы расположения крыльев на корпусе корабля (рис. 2.8): «тандем», «самолетная», «утка».

В схеме «тандем» могут применяться два плоских малопогруженных крыла, два глубокопогруженньгх, два V-образных или носовое V-образное, а кормовое плоское, а также другие их комбинации. Каждое крыло несет около половины (40—60%) весового водоизмещения корабля.

В схемах типа «самолетная» и «утка» крылья имеют разную глубину погружения. Наиболее погруженное крыло является главным несущим крылом, которое воспринимает 80—90% весового водоизмещения. Другое (малопогруженное) крыло служит как стабилизатор. В «самолетной» схе­ме главным является носовое крыло, в схеме «утка» — кормовое.


Рис. 2.9. Схема корабля на подводных крыльях

Максимальное водоизмещение кораблей на подводных крыльях — 1,5—2 тыс. т. При дальнейшем увеличении во­доизмещения резко возрастают мощность, а следовательнo, и масса энергетической установки, запас топлива и вес крыльев. В качестве двигателей на кораблях используются газотурбинные установки или дизели, движителем служит гребной винт или водомет. На скоростях хода более 50— 55 уз считается выгодным применение суперкавитирующих винтов и крыльев. Максимальная скорость отдельных кораблей на подводных крыльях в настоящее время со­ставляет 70—80 уз.

Схема корабля на подводных крыльях показана на рис. 2.9. Корпус 5 катера имеет остроскулые обводы. Управление производится из ходовой рубки 4, где сосредоточены все приборы управления катером. Для умень­шения времени выхода на крылья корабли имеют, как правило, редан 6. Для движения катера над водой служат носовое 7 и кормовое 11 крылья, которые крепятся к кор­пусу корабля с помощью стоек 9. Для управления кораб­лем и удержания его на курсе служит руль 14. Корабль имеет два двигателя: газотурбинную установку 3 с воз­духозаборником 1 для обеспечения движения на крыльях и дизель 2 для движения на «корпусе». Каждый из дви­гателей через Z-образную передачу вращает свой винт. Винты 13 от газотурбинного двигателя заглублены и на­ходятся на конце гондол 12, расположенных на кормовых стойках, винт 10 для движения на «корпусе» имеет не­большое заглубление. Для стабилизации на курсе и управ­ления движением корабля служат закрылки 8, управление которыми производится автоматически.

Управляемость и мореходность кораблей на подводных крыльях

Продольная устойчивость кораблей с малопогруженными крыльями обеспечивается за счет изменения подъемной силы крыльев при приближении крыла к поверхности воды или удалении от нее. На кораблях с глубокопогруженными крыльями продольная устойчивость достигается измене­нием угла атаки всего крыла или закрылков, управление которыми осуществляется специальным устройством. Остойчивость кораблей в режиме плавания «на крыльях» обеспечивается дополнительными гидродинамическими си­лами, возникающими на крыльях при крене корабля, в ре­зультате чего возникает восстанавливающий момент.

Особенностью кораблей на подводных крыльях являет­ся резкое увеличение сопротивления при разгоне корабля для выхода на крылья, т. е. в районе так называемого горба сопротивления. На выход корпуса корабля из воды и переход к движению на крыльях затрачивается большая мощность, иногда близкая к максимальной для данной энергетической установки. Время выхода корабля на крылья для каждого типа корабля разное и зависит от нагрузки КПК, состояния моря, направления и силы ветра. Чем больше эти величины, тем больше времени занимает период выхода на крылья.

Скорость выхода корабля на крылья определяется по формуле:


где V — скорость выхода на крылья, уз; D — водоизмещение корабля, т; γ — плотность морской воды, т/м³. При скорости 60—80 уз наступает кавитация подвод­ного крыла, сущность которой заключается в том, что при критической скорости на поверхности крыла абсолютное давление падает настолько, что достигает величины дав­ления насыщенного пара. В этом случае пары воды и растворимые в ней газы выделяются из воды и образуют на поверхности крыла полости, называемые каверна-м и, которые вызывают разрушение крыла. Критическая скорость определяется по формуле


где Vkp — критическая скорость, уз;

Су—коэффициент подъемной силы;

δ — относительная толщина крыла. Большинство кораблей на подводных крыльях имеют два движителя и мощную энергетическую установку для сравнительно небольшого водоизмещения, хорошо слуша­ются руля, имеют сравнительно небольшой диаметр цир­куляции. Управление таким кораблем практически не от­личается от управления обычным двухвинтовым водоизмещающимся кораблем. Но управление кораблем на под­водных крыльях имеет и свои особенности. Корабль при плавании может находиться в одном из трех режимов: плавание в водоизмещающем состоянии, «разгон» для вы­хода на крылья и ход «на крыльях».

При плавании в водоизмещающем состоянии корабль разгоняет большую волну, поэтому при проходе узкости, кораблей, стоящих на швартовах, плавсредств и т. п. це­лесообразно идти на одной машине небольшим ходом Диаметр циркуляции при движении «на корпусе» равен 3—5 длинам корабля при крене 3—4°.

Режим «разгона» для выхода на крылья является на­чальным и наиболее ответственным маневром движения корабля на подводных крыльях. Этот маневр рекомендует­ся производить на чистой акватории, где имеется доста­точно места для разгона, предварительно направив ко­рабль по будущему курсу движения против волны и вет­ра. Перед началом разгона следует убедиться, что корабль не имеет крена (более 3°) и дифферента, осложняющих выход корабля на крылья, а иногда делающих его невоз­можным. При разгоне не рекомендуется перекладывать руль даже на небольшое число градусов, так как сразу появится крен и выход на крылья будет затруднен. Время выхода на крылья зависит от конструктивных особенно­стей корабля, его энергетической установки и не превы­шает, как правило, 1—3 мин при длине пути 100—150 м.

При плавании «на крыльях» выполнение циркуляции должно быть плавным, с перекладкой руля не более чем на 10—15°. Диаметр циркуляции на крыльях в два-три раза больше, чем при плавании в водоизмещающем со­стоянии. Если необходимо резко отвернуть в ту или иную сторону, то сначала надо перевести корабль в режим пла­вания в водоизмещающем состоянии, после чего произве­сти поворот. При этом следует учитывать, что в момент перехода в водоизмещающее состояние корабль руля не слушается.

Для кораблей на подводных крыльях с любой систе­мой крыла возможны три случая плавания на волне:

1. Если длина волны значительно короче длины кор­пуса, корабль будет двигаться без качки. В этом случае плавание возможно, если высота волны меньше высоты корпуса над водой.

2. Если длина волны значительно больше длины кор­пуса (не менее 6 длин корабля), корабль будет следовать за контуром волн.

3. Если длина волны примерно равна 1—1,25 длины корпуса корабля, корабль не всегда успевает восстано­вить свое нормальное положение, в момент встречи со следующей волной врезается в нее и переходит в режим плавания «на корпусе». Если на волне корабль начинает испытывать сильные удары, надо перейти в режим плавания «на корпусе». Допустимая балльность моря для плавания кораблей на подводных крыльях с различной ско­ростью показана на рис, 2.10. Корабли на глубокопогруженных крыльях имеют лучшую мореходность, чем ко­рабли на малопогруженных крыльях.

Серьезную опасность при движении корабля на под­водных крыльях представляют различные плавающие предметы, особенно если они имеют нулевую плавучесть и плохо наблюдаются с идущего корабля.


Рис. 2.10. Допустимая балльность моря для плавания кораблей на подводных крыльях с различной скоростью 1 — зависимость скорости хода от балльности моря кораблей с глубокопогруженными крыльями; 2 — допустимая высота волны в зависимости от водоизмещения корабля с глубокопо­груженными крыльями

В целях сохра­нения крыльев и движителей необходимо обходить любые плавающие предметы, какими бы малыми они ни казались. При пониженной видимости продолжать движение реко­мендуется лишь «на корпусе» безопасной скоростью, сооб­разуясь с обстановкой и условиями плавания.

При встрече с другими кораблями и судами и выпол­нении маневра на расхождение следует иметь в виду, что командир (капитан) встречного корабля (судна) не всегда успеет отвернуть в нужную сторону, поэтому маневр на расхождение рекомендуется выполнять кораблю на под­водных крыльях. При расхождении в узкости, если невоз­можно выбрать сразу нужный курс, следует расходиться, идя в водоизмещающем состоянии. Приемы и метода швартовки корабля на подводных крыльях и обычного двухвинтового аналогичны, но выполняются всегда в водо­измещающем состоянии. При этом принимаются меры для исключения возможности повреждения крыльев.

Кораблям на подводных крыльях свойственны следую­щие недостатки: большая парусность при движении на крыльях, большая осадка при плавании в водоизмещаю­щем состоянии, ограниченная мореходность, невозмож­ность иметь задний ход при плавании на крыльях. Созда­ние больших кораблей, отличающихся высокими море­ходными качествами, лимитируется массой их крыльев, увеличивающейся в геометрической прогрессии в зависи­мости от водоизмещения корабля.

Вперед
Оглавление
Назад

Copyright © 1998-2024 Центральный Военно-Морской Портал. Использование материалов портала разрешено только при условии указания источника: при публикации в Интернете необходимо размещение прямой гипертекстовой ссылки, не запрещенной к индексированию для хотя бы одной из поисковых систем: Google, Yandex; при публикации вне Интернета - указание адреса сайта. Редакция портала, его концепция и условия сотрудничества. Сайт создан компанией ProLabs. English version.