Летящие над волной часть2 - 8

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.

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.

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. 

• Назад
• Вперед