Важное
В Петербурге спустили на воду второй патрульный ледокол проекта 23550
Судостроителям предложили 
|
Главная / Издания / Литература / Книжная полка / Вакс А.И., Мурадян В.А., Сагайдаков Ф.Р. Подводные лодки
ХОДКОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬСопротивление воды движению ПЛ, как и другого корабля, определяется по формуле: где R - сопротивление воды движению ПЛ; z - безразмерный коэффициент сопротивления; W — площадь смоченной поверхности; v — скорость хода; r — плотность воды. В свою очередь, коэффициент z принято представлять в виде суммы коэффициентов для условно независимых составляющих сопротивления: волнового, формы, выступающих частей и др. В отличие от надводных кораблей, для которых наибольшей является составляющая волнового сопротивления, для полностью погруженных ПЛ основную роль играет сопротивление трения. Если при расчете сопротивления принимается условие, что ПЛ находится на глубине, большей половины ее длины, волновое сопротивление, как правило, не учитывается. Доля других составляющих сопротивления (формы и выступающих частей) для современных АПЛ, имеющих хорошо обтекаемые формы обводов, не превышает обычно 20%. Коэффициент сопротивления трения слабо зависит от формы корпуса, поэтому величина сопротивления ПЛ при прочих равных условиях практически пропорциональна смоченной поверхности ее корпуса, которая для тела заданного объема тем меньше, чем меньше отношение его длины к ширине (диаметру). Отсюда понятна тенденция к уменьшению этого отношения, которое, например, для упомянутой ранее экспериментальной скоростной ПЛ «Albacore», было принято равным около 7. Для боевых ПЛ с учетом также и требований, не связанных с ходкостью, это отношение составляет 8—13. Коэффициент сопротивления трения складывается, в свою очередь, из коэффициента сопротивления технически гладкого корпуса и надбавки на шероховатость. Первый из них определяется характером обтекания, зависящим в основном от длины корпуса и скорости, второй - от гладкости наружной поверхности. Для современных ПЛ резервы снижения обеих указанных составляющих сопротивления трения традиционными способами практически исчерпаны. В связи с этим с 60-х годов ведется поиск нетрадиционных путей снижения сопротивления трения в основном за счет воздействия на характер обтекания корпуса. Наиболее продвинулись работы, связанные с подачей на поверхность корпуса (в пограничный слой) слабых водных растворов специально синтезированных полимерных веществ. Однако на современном этапе развития ПЛ эти работы, по-видимому, не вышли из стадии экспериментов. Большинство современных АПЛ выполнены, как отмечалось, по од-новальной схеме с использованием в качестве движителя относительно низкооборотного (максимальная частота вращения 100-200 об/мин) многолопастного гребного винта. Благодаря тщательному выбору характеристик как самого винта, так и отработки его взаимодействия с корпусом, для реальных АПЛ достигнуты значения пропульсивного коэффициента (характеризующего совершенство гребного винта и кормовых обводов) 0,7—0,8, что близко к теоретически возможному для этого коэффициента пределу. При высокой энерговооруженности 6—10 л.с./т (отношение мощности АЭУ к надводному водоизмещению), характерной для современных АПЛ, и указанных характеристиках сопротивления и движителей  Рис. 22. Малошумный гребной винт ПЛ ВМС Италии скорости полного подводного хода достигают у современных многоцелевых АПЛ 30—35 уз, у ракетных 22—24 уз. На некоторых АПЛ, в основном, за счет повышения энерговооруженности (более 15 л.с./т) была достигнута скорость 40—45 уз. Перерабатывая для создания упора значительную мощность (тысячи, а на полной скорости — десятки тысяч лошадиных сил), гребной винт является одним из сильных источников подводного шума. Поэтому наряду с совершенствованием пропульсивных качеств гребного винта большое внимание уделяется его акустическим характеристикам. С последним связано, в частности, понижение оборотов (на малошумных скоростях до 8 уз винт имеет 30—50 об/мин), увеличение числа лопастей (наиболее распространены семилопастные винты) и выбор специальной формы лопастей — так называемые саблевидные гребные винты или винты с большой откидкой контура лопастей. В результате этих мероприятий уровень шума гребного винта современных АПЛ, по крайней мере на малошумных скоростях, не является лимитирующим в сравнении с вкладом в акустическое поле других источников шума.  Рис. 23. Движитель насосного типа pamp-jet на торпеде (подобный применяемому на ПЛ) В конце 70-х годов в связи с ужесточением требований к акустическим характеристикам ПЛ, наряду с гребными винтами, начали применяться движители водометного типа. Один из таких движителей, названный pump-jet — движитель насосного типа, вероятно, представляющий собой многолопастный винт в насадке со спрямляющими поток специальными устройствами, использован на английских многоцелевых АПЛ типа «Trafalgar», французском ракетоносце «Le Triomphant» и, по некоторым сведениям, на новейшей американской многоцелевой АПЛ типа «Seawolf». Для отработки движетеля АПЛ «Seawolf» (а также и для решения других задач) была использована самоходная автоматически управляемая модель этой ПЛ, выполненная в масштабе 1:4, длиной 27 м, водоизмещением 150 т, с электродвигателем мощностью 3000 л. с. Увеличение скоростей хода ПЛ, связанное с внедрением на них АЭУ, выдвинуло на начальном этапе создания АПЛ в число первоочередных проблему их управляемости. Теоретические и опытные работы, которые включали натурные испытания, в частности, на упомянутой уже экспериментальной ПЛ «Albасоrе», а также использование крупномасштабных автоматически управляемых самоходных моделей, позволили решить эту проблему и обеспечили безопасную эксплуатацию АПЛ при всех скоростях хода. Работы проводились в двух основных направлениях: по углублению представлений в области гидромеханики скоростных ПЛ и по созданию алгоритмов и систем автоматического управления этими ПЛ при маневрировании в толще воды. В итоге были выработаны определенные критерии по устойчивости и управляемости, нормативы для назначения размеров, выбора профилей и места положения рулей и стабилизаторов, требования к скоростям перекладки рулей и т. д. Наибольшее распространение на АПЛ получил рулевой комплекс, включающий кормовое крестообразное оперение с двумя парами вертикальных и горизонтальных рулей и парой рубочных или носовых рулей. Необходимость наличия наряду с кормовыми горизонтальных рулей в носовой оконечности обусловлена требованием независимого управления дифферентом и глубиной погружения и, в частности, бездифферент-ного погружения и всплытия, которое при одной паре кормовых горизонтальных рулей не обеспечивается. Кроме того, при малых скоростях хода, ниже так называемой инверсионной скорости(1) (обычно 1,5—2 уз), управление в вертикальной плоскости только кормовыми рулями затруднено, поскольку на инверсионной и меньших скоростях закон перекладки рулей меняется в сравнении со скоростями, большими, чем инверсионные. Наличие двух пар горизонтальных рулей эту проблему снимает. При разработке автоматических систем управления рулями многое было заимствовано из авиации. Применение этих систем обеспечивает безопасность и повышает качество управления ПЛ. Они, в частности, позволяют удерживать ПЛ на заданном курсе и глубине, в том числе при выстреливании торпед и ракет, обеспечивают оптимальное по времени выполнение маневров при изменении курса и глубины без превышения допустимых значений крена и дифферента, а также пространственное маневрирование. У современных АПЛ диаметр циркуляции (приближенно - диаметр окружности, близкой к кривой, по которой движется ПЛ при повороте в горизонтальной плоскости на 180°) составляет около 4-5 длин корпуса, кратковременный крен на циркуляции может достигать 30-35°, экстренные переходы по глубине ПЛ могут совершать с дифферентом до 20-30°, а маневр аварийного всплытия — и с большим дифферентом. (1) Инверсионной называют такую скорость хода, при которой любая перекладка горизонтальных рулей не вызывает изменения траектории движения ПЛ. Вперед Оглавление Назад
|
