Главная
Фотоархив
 
Подводные лодки
Развитие подводных лодок
Катастрофы подводных лодок
 
Военные корабли
Гражданские корабли
История андреевского флага
Корабли на почтовых марках
 
Армейские приколы
Военные пословицы
Коммунистические плакаты
 
Статьи


ПОИСК ПО САЙТУ
Google
Web shipandship.chat.ru


Главная > Развитие подводных лодок

<<<предыдущая статья | оглавление | следующая статья>>>

Реабилитация водометного движителя!

Хотя атомные подводные лодки намного перекрыли скорость дизель-электрических предшественниц, за рубежом считают, что этого недостаточно. При этом называют 60, а в более отдаленной перспективе 100 уз и более. Но в таких традиционных направлениях совершенствования ходовых качеств подводных лодок, как увеличение энерговооруженности и улучшение формы корпуса, резервы в значительной степени исчерпаны. В создавшемся положении конструкторы вынуждены обращаться к новым идеям.

Недвижимость в испании от 31739. Недвижимость в испании от 31928. +++++ Диспетчер перевозок: грузоперевозки ухта. Заказать Газель 1 ч. - 350 руб. +++++ телефоны нокиа +++++ Металлические заборные столбы - металлический забор.

Одним из основных препятствий на пути увеличения скорости подводных лодок является кавитация гребных винтов. С этим явлением кораблестроители впервые столкнулись в конце 19 в. Винт начинает кавитировать, когда с увеличением числа его оборотов скорость воды на засасывающей стороне лопастей настолько возрастает, что давление снижается до величины, при которой вода даже при обычной температуре вскипает и. превращается в пар. Пар, занимая определенный объем, вытесняет воду, и в ней образуются пузырьки, наполненные паром, воздухом и газами, выделившимися из воды. Каждый пузырек переносится потоком от места своего образования в область с меньшим разрежением. При этом пар в пузырьке мгновенно конденсируется, превращаясь в воду. Вода, как известно, занимает меньший объем, чем пар, а потому в образующуюся пустоту со всех сторон устремляются окружающие пузырек частицы воды, которые с огромной силой ударяются о поверхность лопасти, постепенно разрушая се. Это первая стадия кавитации.

По мере дальнейшего увеличения числа оборотов винта площадь засасывающей стороны лопастей, охваченная кавитацией, расширяется, зона разрежения увеличивается, давление в ней падает. Конденсация пара происходит за пределами лопастей. При этом кавитационное разрушение металла винта прекращается, но винт как бы теряет упор и проскальзывает в "воздушном мешке". Наступает вторая стадия кавитации, которая не разрушает винт, но снижает его КПД.

В начале 40-х годов академик В. Л. Поздюнин предложил на первый взгляд парадоксальное решение: бороться с кавитацией путем ее интенсификации, применяя для быстроходных кораблей гребные винты, специально приспособленные для работы в условиях сильно развитой кавитации. Открытое Поздюниным явление получило название суперкавитации, а предложенные им гребные винты - суперкавитирующих. По сравнению с обычными гребными винтами суперкавитирующие винты быстроходных кораблей имеют на 15-20 % больший КПД, а число оборотов может достигать 3000 в минуту, что позволяет в отдельных случаях применять безредукторные двигатели, тем самым облегчая и упрощая энергетическую установку. По мнению зарубежных специалистов, порог эффективности суперкавитирующих винтов находится в диапазоне 40-80 уз. А какой движитель сможет обеспечить более высокие скорости?

Читатель помнит о попытках создать водометные корабли (19 в.) и чем они закончились. Большой вклад в теорию водометного движителя внес замечательный русский ученый Николай Егорович Жуковский, работы которого были использованы отечественными исследователями и конструкторами А. А. Брандтом, Ф. А. Бриксом, А. М. Потемкиным и другими. На опыте предшественников учились исследователи последующих поколений, и уже в наше время трудами советских ученых А. М. Басина, И. М. Коновалова, С. В. Куликова, А. П. Кужмы и других, а также зарубежных специалистов создана стройная теория водометного движителя. Уже сегодня им оснащаются быстроходные корабли на подводных крыльях и на воздушной подушке, развивающие скорость 60 и более узлов.

Чтобы понять, почему изобретатели прошлого терпели неудачу, обратимся к формуле КПД идеального водометного движителя n=2/(1+Uвых/U), где Uвых - скорость реактивной струи на выходе из отливного патрубка; U - скорость корабля. Из формулы видно, что n возрастает с уменьшением скорости струи, а следовательно, и с увеличением количества прокачиваемой воды, что влечет за собой возрастание площади сечения водоводов. С ростом производительности насоса и площади сечения водоводов резко возрастает масса движительного комплекса и бортового запаса топлива, а значит, и водоизмещение корабля. В этом основная причина того, что в прошлом за водометным движителем упрочилась репутация малоэффективного с низким КПД, не превышающим 25- 30 %. Могла ли идти речь о конкуренции с гребным винтом!

Зависимость КПД корабельных движителей от скорости.
Зависимость КПД корабельных движителей от скорости.
1 - некавитирующий гребной винт; 2 - суперкавитирующий гребной винт; 3 - водометный движитель

Вернемся к формуле, а вернее к другому входящему в нее показателю - U. Именно в нем содержится ответ на вопрос, что можно ожидать от водометного движителя. Оказывается, на очень быстроходном корабле водометный движитель по эффективности может не только сравняться с гребным винтом, но и превзойти его. Речь идет о скоростях, которые еще в недавнем прошлом казались фантастическими, - 80 уз и более. А при скорости 100 уз и выше с водометным по эффективности не может конкурировать ни один из известных сегодня корабельных движителей.

Водометный движитель имеет и такое первостепенное преимущество, как передача очень большой мощности упора, недоступной гребному винту из-за чрезмерного возрастания его массы и габаритов. Кроме того, водометный движитель, смонтированный внутри корпуса подводной лодки, благодаря применению средств звукоизоляции и звукопоглощения позволит снизить шумность. Размещение рабочего колеса насоса в цилиндрической трубе уменьшит неравномерность потока, что, в свою очередь, приведет к снижению степени его гидродинамической неуравновешенности - одной из главных причин вибрации корпуса подводной лодки, оснащенной гребным винтом.

Конечно, применение водометного движителя связано с немалыми трудностями. Так, на величину пропульсивного коэффициента подводной лодки с водометным движителем окажет отрицательное влияние гидравлическое сопротивление в водоводах, которое может достигать 80 % полного сопротивления лодки, а также потери, обусловленные вихреобразованием и взаимодействием струи с внешним потоком. А от качества формирования струи зависит эффективность всего водометного движительного комплекса, его КПД и тяга. Большая скорость лодки практически неизбежно вызовет кавитацию на стенках водоводов и лопастях насоса. При чрезмерно развитой кавитации возможен срыв работы насоса. Правда, здесь, как и в случае кавитации гребного винта, существует возможность применения насосов с суперкавитирующими лопастями рабочих колес.

Для скоростей, развиваемых современными подводными лодками, гребной винт не является тормозом. Но с учетом роста водоизмещения и перспективы достижения подводными лодками гораздо больших скоростей не исключается возможность их оснащения в будущем водометными движителями. Напрашивается аналогия с авиацией. Пока скорости самолетов не превышали 600-700 км/ч, в качестве движителя на них монопольно применялся воздушный винт, дальнейшим ростом скоростей винт был вытеснен реактивным двигателем.

<<<предыдущая статья | оглавление | следующая статья>>>
При перепечатке материалов ссылка (гиперссылка) на сайт обязательна. Пишите: ships@tut.by



Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru liveinternet.ru