Сопротивление движению подводной лодки

Сопротивление движению подводной лодки в подводном положении оказывает водная среда, а в надводном положении воздушная и водная среды.

Сопротивление воды движению подводной лодки есть горизонтальная составляющая главного вектора, действующих на подводную лодку гидродинамических сил. Она направлена противоположно вектору скорости центра тяжести подводной лодки.

Полное сопротивление воды Х можно разделить на сопротивление трения Хт и сопротивление давления Хд.

Сопротивление давления в свою очередь состоит в общем случае из сопротивления формы Хф и волнового сопротивления Хв.

При движении подводной лодки на глубине большей, чем половина длины подводной лодки (h>L/2) волновое сопротивление отсутствует.

Сопротивление трения – основная составляющая полного сопротивления. На рабочих глубинах оно достигает 85-90% от полного и обусловлено:

шероховатостью смоченной поверхности;

наличием отверстий и вырезов в наружной обшивке.

В процессе эксплуатации подводной лодки общая шероховатость увеличивается из-за разрушения (в частности окраски), коррозии и обрастания поверхности корпуса, что в результате приводит к потере до 10% скорости хода.

Сопротивление формы корпуса обусловлено превышением суммарного гидродинамического давления на подводную поверхность корпуса подводной лодки по сравнению с кормовой и увеличением скорости обтекания водой его поверхности в средней части. Корпусы современных подводных лодок имеют обтекаемую форму, что обеспечивает долю сопротивления формы не более 6-8% от полного сопротивления.

Волновое сопротивление обусловлено превышением суммарного давления на свободную поверхность корпуса подводной лодки по сравнению с кормовой в результате образования на поверхности воды волн, вызываемых ее движением.

На полном ходу в надводном положении волновое сопротивление достигает 50-60% от полного. С уменьшением скорости доля волнового сопротивления резко уменьшается.

В подводном положении вблизи поверхности воды процесс образования корабельных волн и волнового сопротивления имеет место, но интенсивность его уменьшается с увеличением глубины погружения. На практике считается, что волновое сопротивление отсутствует, если глубина погружения больше длины подводной лодки.

Для обеспечения минимального волнового сопротивления в надводном положении корпус подводной лодки должен иметь достаточно большую заостренную носовую оконечность, и развал шпангоутов выше ватерлинии. Но такая форма корпуса является совершенно нерациональной с точки зрения обеспечения минимального сопротивления на большой глубине.

Наименьшим сопротивлением формы обладает тело вращения (т.е. высота Н равна ширине В) с отношением длины L к ширине В, как 7/5 с закругленной носовой и заостренной кормовой оконечностями при расположении наибольшего поперечного сечения примерно на 1/3 длины от носа (рис. 3).

Сопротивление воды пропорционально квадрату скорости подводной лодки.

                        1/3 L             2/3 L

В=Н

                                 L

Рис.3. Тело вращения с наименьшим сопротивлением формы

Воздушное сопротивление обычно составляет 1% от сопротивления воды и в практике не учитывается. Но при сильном ветре его значение (доля) возрастает и численно зависит:

- от площади надводной части корпуса подводной лодки, спроектированной на площадь мидель – шпангоута (S);

- от относительной скорости ветра (V);

- от угла составляемого направлением ветра с диаметральной плоскостью подводной лодки, который учитывается специальным коэффициентом к.

Rвозд = кSV

Это необходимо учитывать при выборе режима плавания. Без необходимости не следует развивать большие скорости, так как это требует повышения мощности энергетической установки и нерационального расхода топлива.

Таким образом, основным условием поддержания ходовых качеств подводной лодки являются контроль за состоянием и своевременный ремонт корпуса и винтов.

Помощь сайту

руб. Яндекс.Деньгами на оплату хостинга.