Ходкость, управляемость и движители

В понятие “ходкость корабля”, как известно, вкладывается способность корабля осуществлять движение с максимальной скоростью хода при минимальных энергетических затратах. Применительно к подводным лодкам это понятие расширяется: их движение не должно сопровождаться интенсивным демаскирующим шумом, приводящим к потере их скрытности. За последние 50 лет в области ходкости ПЛ проводились исследования по обеспечению минимально возможного их сопротивления в основном режиме хода, достижению наиболее высоких пропульсивных характеристик ПЛ при ее движении в этом режиме, а также созданию конструкций гребных винтов, обладающих низким уровнем шумоизлучения. Интенсивному развитию исследовательских работ в области ходкости подводных лодок, начиная с начала 50-х годов, послужило широкое внедрение на них атомных энергетических установок.

Опыт натурных испытаний первой отечественной атомной подводной лодки убедительно показал, что прежние подходы к выбору наружных обводов лодок и их внешней архитектуре, расчетам их буксировочного сопротивления при движении в воде, изучению условий работы гребных винтов за корпусом корабля нуждались в серьезном пересмотре. Эти же испытания продемонстрировали перспективность применения на подводных лодках специальных малошумных гребных винтов. Были развернуты комплексные целенаправленные исследования, связанные с совершенствованием конструкции винтов. Задача обесшумливания гребных винтов решалась не только путем акустической оптимизации их геометрических элементов, но и за счет реализации других идей, улучшающих условия работы винтов за корпусом подводной лодки. Благодаря тесному сотрудничеству специалистов промышленности и ВМФ удалось добиться заметных успехов в разработке принципиально новых теоретических методов проектирования гребных винтов, в создании физико-математической модели их шумоизлучения, что, по существу, открыло новый раздел теории корабля. Были детально и последовательно исследованы все составляющие сопротивления подводной лодки при ее движении в воде, осуществлен поиск форм корпуса и определены главные размерения, обеспечивающие наилучшие пропульсивные качества и наиболее благоприятные условия для работы гребного винта за корпусом корабля.

Следует отметить, что в ходе выполнения этих работ предложена ювелирная “операция вписывания” лопастей малошумного гребного винта в ту неоднородность потока, которую формируют корпус подводной лодки и его выступающие части для придания ему в полной мере свойств “малошумности”. В корне видоизменилась сама концепция проектирования гребных винтов для ПЛ. Корпусы подводных лодок приобрели хорошо обтекаемую форму, с них были убраны все детали, увеличивающие сопротивление при движении на глубине. Доля сопротивления турбулентного трения воды об обшивку корпуса ПЛ резко возросла и составила 65-70% от полного сопротивления, став определяющей.

В получении положительных результатов исследований в области ходкости подводных лодок большое значение имело развитие гидродинамической экспериментальной базы ЦНИИ им.академикаА.Н.Крылова, а также создание современных измерительных средств, позволивших резко расширить номенклатуру выполняемых модельных измерений, повысить их точность и надежность. В результате исследований были найдены наиболее перспективные и реальные пути существенного снижения сопротивления движению в воде. Теоретические расчеты были подтверждены серией испытаний крупномасштабных моделей. Для проверки методов снижения сопротивления и для проведения гидродинамических и других исследований в натурных условиях, выясняющих степень влияния так называемого масштабного эффекта, было принято решение о строительстве специальной подводной лодки-лаборатории. На этой подводной лодке в 80-х годах были проведены эксперименты по совершенствованию гидродинамических характеристик за счет применения различных способов воздействия на так называемый пограничный слой. В натурных условиях было достигнуто снижение сопротивления трения на 30%, что в общем сопротивлении составляет около 25%.

Значительный вклад в исследование прикладных аспектов проблемы снижения гидродинамического сопротивления и разработку конструкторских решений внесли ученые Сибирского отделения Российской академии наук - сотрудники Института теплофизики. Иркутского института органической химии (ИрИОХ), Института гидродинамики.

Одной из важнейших вех в развитии исследований в рассматриваемой области теории корабля явилось создание в начале 70-х годов скоростной серийной атомной подводной лодки, на которой в значительной степени были реализованы все мероприятия по гидродинамической отработке обводов корпуса и геометрических элементов гребных винтов. На этой подводной лодке (проект 661) была достигнута максимальная скорость под водой (более 40уз.), которая до сих пор не перекрыта за рубежом. Зафиксированные высокие значения пропульсивного коэффициента (80%) и критических скоростей подводной лодки (скоростей, при которых шум гребного винта еще не проявляется) оказались близкими к предельно достижимым и полностью совпали с прогнозируемыми, что свидетельствовало об обоснованности и надежности разработанных к тому времени расчетных методов.

Другое по технологическим наукам

Происхождение «Геологии старой Земли» и ее влияние на жизнь в XXI веке
Сегодня мало кто сомневается в том, что вселенной и земле – миллионы лет. Но так было не всегда, и ныне число людей, отвергающих эту идею, быстро растет. Идея о том, что земле очень много лет, получила развитие в XIX веке благодаря геологии и встретила отпор со стороны группы христиан – как ученых ...