Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США
Какой способ жилищного обеспечения военных вы считаете наиболее оптимальным?
Жилье в натуральном виде
    64,56% (51)
Жилищная субсидия
    17,72% (14)
Военная ипотека
    17,72% (14)

Поиск на сайте

О волновом сопротивлении воды и о спутной волне

Осенью 1885 г. мне пришлось под руководством И. П. де Колонга уничто­жать девиацию у кормовых путевых компасов минного крейсера «Лейтенант Ильин», который тогда вышел на приемные ходовые испытания. В то время это было самое быстроходное и самое большое из минных судов нашего флота. Его ход был равен 20-21 узлу, водоизмещение — 750 т.

Меня тогда же поразили почти полное отсутствие буруна у форштевня, не­значительность носовой волны, сравнительно небольшие расходящиеся волны и система весьма больших (высотой около 2 м) поперечных волн за кормой, бежавших за кораблем, но со скоростью, меньшей скорости его хода, так что эта система волн отставала от корабля; однако при мертвом штиле она была ясно заметна на расстоянии более 2 миль, что было видно по вехам мерной мили. Волны на свое образование требуют затраты энергии; становилось яс­ным, что эта энергия доставлялась в море.

Это являлось весьма наглядным подтверждением теории, данной за 10 лет перед тем В. Фрудом, заключающейся в подразделении полного сопротивления воды на сопротивление от трения и волновое сопротивление и в раздельном определении потребной мощности для данной скорости хода корабля.

Наш Опытовый бассейн был открыт в 1892 г. по совету Д. И. Менделеева.

1 января 1900 г. я был назначен на должность заведующего бассейном и с ле­та 1900 г. приступил к ряду натурных прогрессивных испытаний судов, которые прежде почти не производились; параллельно испытывались и модели этих судов.

Было весьма удивительно, насколько близко теория Фруда, несмотря на из­вестное ее противоречие теоретическим основам гидродинамики, согласовалось с действительностью (погрешность в скорости составляла 2-2,5 %), хотя мно­гие суда («Петропавловск», «Севастополь», «Полтава», «Александр III») были пол­ного образования и главная часть мощности поглощалась у них волновым со­противлением.

В январе 1898 г. была опубликована статья Митчела о теории волнового сопротивления. Я пытался тогда же приложить эту теорию к вычислению вол­нового сопротивления, но с первых же шагов встретил такие основные гипоте­зы, общие для большей части положений классической гидродинамики, которые меня сразу оттолкнули от затраты большого труда и времени на обстоятель­ное изучение статьи Митчела и на постановку опытов для ее проверки, — на­столько эти гипотезы казались противоречащими всей установившейся практи­ке бассейнов как нашего, так и заграничных.

К такого рода гипотезам относятся следующие допущения.

1. Жидкость предполагается идеальной, т. е. вязкой. Вся же деятельность бас­сейна основывалась на вычислении трения на основании опытов Фруда, а в иде­альной жидкости внутреннего трения или вязкости нет.

2. Жидкость предполагается несжимаемой — такая жидкость звука прово­дить не может. Между тем в это время изучался гидрофон системы Нирен-берга; гидрофон так оглушительно выл в Галерной гавани, что его было слышно за 7 верст на Невском плавучем маяке; по воздуху же туда звук не достигал. Предварительные опыты с этим гидрофоном производились в бассейне. Опять выходило непримиримое противоречие между теоретической гидродинамикой идеальной жидкости и практикой.

В 1909 г., когда я уже был главным инспектором кораблестроения и пред­седателем Морского технического комитета, по моему представлению, ввиду пред­стоявших испытаний быстроходных миноносцев и строившихся наших первых дредноутов, было решено произвести в Черном море, на Лукулльской мерной миле, испытания влияния глубины воды на волновое сопротивление. Для про­изводства этих испытаний была назначена комиссия под председательством за­ведующего бассейном проф. И. Г. Бубнова при участии персонала бассейна.

В распоряжение комиссии был предоставлен на два месяца крейсер «Кагул», водоизмещением 6500 т, стоимостью в 8 млн тогдашних рублей; таким обра­зом, одно погашение и проценты на затраченный капитал за два месяца состав­ляли около 150 000 руб. К этим накладным расходам надо прибавить содер­жание и довольство команды (500 человек), офицеров и механиков (25 чело­век) и стоимость угля, масла и пр. — еще около 50 000 руб.

Результаты этих испытаний, произведенных с большой точностью специаль­но построенными самозаписывающими приборами, были опубликованы отдель­ной книгой и не утратили своего значения и поучительности и по сие время.

Дело в том, что проф. Сретенский в 1938 г. развил и обобщил теорию Мит­чела, а проф. Ханович и проф. Павленко показали упрощенные способы про­изводства относящихся сюда числовых расчетов.

Таким образом, результаты испытаний «Кагула» дают возможность сличить чисто теоретические расчеты с непосредственно наблюденными данными, уста­новив при этом размеры спутной волны, что при теперешних быстроходных судах и сравнительном мелководье Финского залива получает немаловажное практическое значение.

На той же Лукулльской мерной миле в 1915 г. под председательством контр-адмирала Белоголового работала комиссия по производству приемных испытаний шести миноносцев типа «Быстрый» (водоизмещение 1350 т, машина в 30 000 л. с. н., ход 35 узлов). В числе контрактных испытаний было ого­ворено 10-часовое испытание при скорости в 30 узлов, что требовало мощно­сти около 0,8 от полной.

Не зная об испытаниях «Кагула» или не придавая им значения, контр-адми­рал Белоголовый хотел добиться требуемого хода 30 узлов и на глубине око­ло 20 м. Однако, хотя машина развила мощность не в 20 000, а в 30 000 сил и даже больше, ход оставался равным 29 узлам и дальше не возрастал. За кормой бежала громадная волна, и, если бы не протест представителя завода (с записью в акт испытаний и в вахтенный журнал), котлы были бы сожже­ны и произошел бы массовый разрыв котельных трубок, причем пострадали бы кочегары, подобно тому как в 1888 г. от другой причины на броненосце «Синоп» были обварены насмерть 29 кочегаров и матросов.

Авария на «Кагуле» имела бы и другие чрезвычайно тяжелые последствия; личный состав всего флота потерял бы доверие к водотрубным котлам, т. е. флот потерял бы доверие к своим кораблям, а это уже значительно важнее, чем доверие или недоверие к формулам Митчела, к гипотезам гидродинамики или к справедливости математических преобразований.

Испытания на Лукуллской миле были прекращены (продолжением их яви­лись испытания близ мыса Сарыч, где глубина воды составляла около 100 са­женей и миноносец свободно развил 30 узлов при мощности, несколько боль­шей 20 000 сил).

Мне было поручено разобрать это дело. Я тогда же составил о нем под­робную записку, которая только в 1931 г. была напечатана в «Бюллетене На­учно-технического комитета» под заглавием «Об испытаниях миноносца «Быстрый».

Сущность явления состоит в том, как это было установлено опытами Яр-роу еще в 1905 г., что при скорости


где v — скорость; h — глубина воды; g — ускорение силы тяжести, образу­ется спутная волна, скорость бега которой равна скорости хода корабля, и до­бавочная мощность, развиваемая машиной корабля, затрачивается не на увеличе­ние скорости хода, как было на глубокой воде, а на поддержание этой, волны. Надо, чтобы машина развила мощность, соответствующую примерно скорости, на 5-6. узлов большей указанной «критической»; тогда корабль, как бы скачками, сразу достигнет этой повышенной скорости и далее пойдет нормально, подобно тому, как на глубокой воде.

Скорость 30 узлов составляет 51 фут в секунду; «критическая» глубина воды:


сажени. Это как раз та глубина, на которой производилось испытание на Лукулльскои мерной миле, и надо было бы развить мощность не в 20 000 сил, соответствую­щую 30 узлам, а мощность, соответствующую 36 узлам, около 33 000 сил, т. е. большую, нежели предельная.

Стремление достигнуть скорости в 30 узлов на 10-часовом испытании было бы равносильно производству испытания самым полным ходом в течение 10 ча­сов, что надорвало бы котлы.

В 1912 г. миноносец «Новик» под командованием капитана 2-го ранга Д. Н. Вердеревского проходил 20-узловым ходом в расстоянии около 6 миль мимо маяка, расположенного при входе в один из шхерных фарватеров, подоб­но тому как башня Грохара расположена при входе в Гельсингфорс. У этого маяка была построена на сваях деревянная пристань, помост которой возвышался над водой на 9 футов. Был мертвый штиль, на пристани лежала вверх килем шлюпка, и около нее играли два мальчика, один 10 лет, другой 6 лет. Старший заметил, что по морю к пристани идет высокая волна, и бросился бежать к бе­регу; младший остался на берегу. Волна вкатила на пристань, смыла шлюпку и все, что было на пристани, в том числе и мальчика, который и утонул. Само собой разумеется, что с «Новика» ничего этого видно не было, и лишь по при­ходе в Ганге командиру была доставлена телеграмма о происшедшем не­счастии.

Было наряжено следствие, морской министр поручил мне доложить это дело. Оказалось, что на открытом плесе по пути «Новика» была короткая банка с глуби­ной воды в 35 футов. Эта глубина является как раз «критической» для ско­рости 20 узлов; на ней и образовалась громадная волна, которая затем побе­жала дальше и натворила беду. Это была воистину «непредвиденная на море случайность».

Случай с «Новиком» показывает, насколько опасно не для самого корабля, а для маяков, башен, знаков, построенных на низменных местах, для мимо иду­щих судов и пр. развитие на данной глубине «критической» и близких к ней скоростей (начиная примерно от скорости в 0,75 до 1,25 от критической).

Подвергнув заново исследованию волновое сопротивление «Кагула» и опре­делив по формулам проф. Сретенского элементы спутной волны для типич­ных судов Краснознаменного Балтийского флота (эскадренного миноносца, ли­дера, крейсера, линейного корабля), можно было бы нанести на генеральные карты Балтийского моря изобаты, т. е. линии равных глубин, соответствующие критическим скоростям. Изучив такую карту и имея ее перед собой, коман­дир или старший штурман корабля могли бы выбирать курсы и скорости своего корабля так, чтобы не причинять вреда береговым сооружениям. Вместе с тем им не пришлось бы удивляться внезапным падениям ходкости корабля и при­писывать неведомым причинам это естественное и неизбежное явление.

Такая работа, выполненная в Военно-морской академии, была бы полезным упражнением для слушателей академии и в то же время могла бы с пользой послужить и для флота.

Вперед
Оглавление
Назад


Главное за неделю