A+ R A-

Летящие над волной часть2

Содержание материала

 

Не прекращался поиск возможностей снижения сопротивления кораблей. Ясно, что зависимость мощности энергетической установки от скорости корабля кубическая, и что эта закономерность сугубо приближенная.Так Ю упоминаемый ранее,линкор США "Texas"(«Техас») при мощности установки 18 870 л. с. развивал скорость 19,1 уз, а при мощности 28 370 л. с- 21 уз.

USS "Texas" BB-35

При 19.1 уз мощность установки в зависимости от скорости возрастала с показателем 3,28, при 21 уз - с показателем 4,27, следовательно, для увеличения скорости на 2 уз затрачивался 51 % мощности. Эсминец США "Cassin"(«Кассин») при 370 л. с. развивал 12 уз, а при 15 310 л. с-30,1 уз. Таким образом, увеличение скорости в 2,5 раза достигалось при увеличении мощности в 41 раз, т. е. показатель составлял 4,05. В то же время на некоторых кораблях этот показатель снижался до 2.

 

USS "Cassin" (DD 372) 2 февраля 1937года.

Подобная нестабильность не только указывала на сложную природу процесса сопротивления, но и говорила кораблестроителям о существовании скрытых резервов увеличения скорости кораблей за счет оптимальных формообразований и размеров корпуса. Н. Е. Жуковский еще в 1897 г. писал:

...1) Всякое очертание подводной части судна строго соответствует некоторой соответствующей для него наивыгоднейшей скорости движения;

2) уклонение от этого очертания при данной скорости и, наоборот, уклонение от наивыгоднейшей скорости при данном обводе неизбежно влекут за собой быстрое возрастание сопротивления и бесполезно затрачиваемой работы.

Снижение сопротивления трения было маловероятно, здесь все резервы практически исчерпали. И в наше время сопротивление трения поддерживается на приемлемом уровне в основном за счет периодической очистки подводной части корпуса корабля в доке. Но вот проблема снижения волнового сопротивления с ростом быстроходности кораблей становилась все более актуальной. Ведь уже при числах Фруда порядка 0,3 и выше волновое сопротивление начинает  превышать сопротивление трения и продолжает быстро нарастать (табл. 4).

Таблица 4     Соотношение Rf и Rr на полном ходу корабля.

Класс        Число Фруда

      Сопротивление 
           от полного
          трения,%

Сопротивление 
остаточное,%
Эсминец0,543862
Крейсер0,444159
Линейный крейсер0,364555
Линейный корабль0,256139
Грузовое  судно0,187822

Известно, что длина корабля серьезно влияет на его ходовые качества. По образному выражению англичан «длина обеспечивает скорость». Увеличение скорости кораблей сопровождалось увеличением отношения длины корпуса к ширине L/В. Ведь величина волн, а следовательно, и количество энергии, расходуемой на их создание, в основном зависят от полноты обводов корпуса и скорости корабля. Увеличение отношения L/В дает особенно ощутимый эффект для быстроходных кораблей. В качестве иллюстрации рассмотрим три варианта корабля одинакового водоизмещения (10 тыс. т) с разным отношением   длины   корпуса   к   ширине.

 

    1   2   3
Длина, м  179  194  214
Ширина, м   19   18,3  17,4
Отношение длины к ширине   9,4   10,6   13,3
Осадка,   м   6,3     6,1     5,8
Объем подводной части корпуса, м3  9746    9746   9746
Смоченная  поверхность корпуса,  м2  3589    3742   3925

 

По сравнению с кораблем 1 длина корабля 2 возросла примерно на 20 %, а площадь смоченной поверхности корпуса на 9,4 %. Следовательно, затрата мощности на преодоление сопротивления трения также возросла на 9,4 %. Но эффект от увеличения длины корабля с избытком перекрывает эту потерю. По мере увеличения скорости выигрыш будет все более ощутимым и составит для корабля 3:  при 30 уз— 18,8%; 35 уз -32,4%; 40 уз - 28,5 % 45 уз - 21,5%; 50 уз-22.1 %. Особенно заметен выигрыш при возрастании скорости от 35 до 40 уз, При 40 уз затрата мощности для корабля 1 составляет 226 тыс. л. с, а для корабля 3 — 161 тыс.л.с. Если быть последовательным, целесообразно и дальше увеличивать длину корабля, например до 250 м. В таком варианте затрата мощности для получения скорости 50 уз составила бы 258 тыс. л. с. Однако очередное но...С увеличением отношения L/В уменьшается остойчивость, ухудшается поворотливость корабля, возникает проблема продольной прочности и вибрации корпуса, который приходится подкреплять и усиливать, а следовательно, и утяжелять. Именно этим объясняется тот факт, что у быстроходных кораблей масса корпуса занимает в составе водоизмещения долю значительно большую, чем у кораблей с умеренной скоростью.Существенные трудности возникают при размещении в узком корпусе вооружения и технических средств. В рассматриваемых вариантах при длине корпуса 250 м ширина составила бы 16,1 м. В столь узком корпусе очень сложно разместить вооружение, не говоря уже об энергетической установке мощностью 258тыс. л.с. В увеличении отношения L/В скрывается еще один «подводный камень». При L/В> 8-10 смачиваемая поверхность корпуса увеличивается настолько, что на экономическом ходу сопротивление трения может возрасти до такого значения, при котором полное сопротивление корабля не только не снизится, но и увеличится, а следовательно, уменьшится его дальность плавания. 

 

  

Яндекс.Метрика